一种拉索预应力补偿装置及其安装方法

本发明涉及索结构施工，尤其涉及大跨度空间索结构，具体涉及一种拉索预应力补偿装置及其安装方法。

背景技术：

1、随着结构形式的不断更新，大跨公共建筑也犹如雨后春笋。大空间索结构建筑效果轻盈美观、受力高效且张拉装配施工效率高，目前已应用在国内外许多大跨度建筑结构中，其用钢量一般仅为传统空间结构的1/3~1/2。近几年国内学者又研究提出了多种索杆布置形式和屋面形式的索结构体系，不仅建造了多项索穹顶结构、弦支穹顶结构、索网结构工程，而且跨度不断增大。

2、目前大空间建筑结构由于其建筑空间、结构体系、火源类型的特殊性，其致灾机理、防火分析理论和设计方法更为复杂。预应力空间结构与传统空间结构相比，由于拉索高温热膨胀性能和蠕变性能的影响，火灾会导致明显的拉索构件预应力损失，进而影响整体结构的抗火性能。

3、此外，对于大空间索网结构在火灾灾害作用下的性能提升，不可避免与原结构产生焊接或联系，例如：为恢复既有拉索的目标张力需要对拉索进行补偿张拉，需要对原有的结构进行工装布置，然后增加拉索的内力；增加了结构性能提升的设计成本。

4、基于此，如何解决或优化大跨度建筑索结构在火灾作用下的性能提升是现阶段新型索结构体系的关键难题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种拉索预应力补偿装置及其安装方法，以在不增加原结构负担的情况下完成对既有建筑拉索的预应力补偿，节约设计成本，为满足改造要求提供了新思路和新方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种拉索预应力补偿装置，安装在既有建筑拉索的其中一端，包括：

4、支撑组件，包括第一支撑板、第二支撑板和伸缩件，其中所述第一支撑板和第二支撑板相对设置，所述第一支撑板安装于既有建筑拉索的锚固端，所述第二支撑板与既有结构部件连接，所述伸缩件设置于所述第一支撑板和第二支撑板之间，两端分别与所述第一支撑板、第二支撑板连接固定；

5、记忆合金组件，包括多根形状记忆合金拉索，设置在所述第一支撑板与第二支撑板之间，其一端穿设并锚固于所述第一支撑板，另一端穿设并锚固于所述第二支撑板；

6、索力测试组件，安装在所述既有建筑拉索上，用于监测所述既有建筑拉索的预应力损失；以及

7、升温组件，对应安装在多根所述形状记忆合金拉索上，能够根据所述索力测试组件测得的预应力损失对所述形状记忆合金拉索施加预定温度以使其张拉所述既有建筑拉索，以对既有建筑拉索的预应力损失进行补偿。

8、在一些实施例中，所述伸缩件为伸缩套筒、可滑动导轨或可折叠支撑。

9、在一些实施例中，所述形状记忆合金拉索设有四根，四根所述形状记忆合金拉索平行于所述既有建筑拉索设置，并呈环形设置在所述第一支撑板与第二支撑板之间，四根所述形状记忆合金拉索的水平投影沿所述既有建筑拉索左右对称设置。

10、在一些实施例中，所述记忆合金组件还包括：

11、形状记忆合金锚具，安装于所述形状记忆合金拉索的两端部，用于锚固形状记忆合金拉索；

12、连接螺杆，一端安装于所述形状记忆合金锚具的端部，另一端分别穿过所述第一支撑板和第二支撑板；

13、固定螺母，设置在所述第一支撑板和第二支撑板的外侧，并安装于所述连接螺杆用于固定连接螺杆。

14、在一些实施例中，所述记忆合金组件还包括：

15、调节螺母，设置在所述形状记忆合金锚具与所述第一支撑板和所述第二支撑板之间，并安装于所述连接螺杆。

16、在一些实施例中，所述索力测试组件包括索力传感器，所述索力传感器沿所述第一支撑板内侧安装在所述既有建筑拉索的端部，所述索力传感器一端与所述第一支撑板抵接，另一端由一固定螺母固定。

17、在一些实施例中，所述索力测试组件还包括索力测试垫板，设置在所述索力传感器与所述固定螺母之间。

18、在一些实施例中，所述升温组件包括升温套管，套接在所述形状记忆合金拉索上，所述升温套管由两个半圆管相互拼合而成，两个所述半圆管一端铰接，另一端卡扣连接。

19、在一些实施例中，所述升温组件还包括套管支撑件，所述套管支撑件端部与所述第一支撑板和/或第二支撑板连接固定，中部与所述升温套管连接固定。

20、本发明还提出一种上述的拉索预应力补偿装置的安装方法，包括：

21、步骤一：安装支撑组件，先将伸缩件拉伸至1/2量程处，然后将伸缩件一端与第一支撑板连接固定，另一端与第二支撑板连接固定，最后将第一支撑板与既有建筑拉索连接，将第二支撑板与既有结构部件连接；

22、步骤二：安装记忆合金组件，将多根形状记忆合金拉索一端穿设并锚固于第一支撑板，另一端穿设并锚固于第二支撑板；

23、步骤三：安装索力测试组件，在既有建筑拉索穿过第一支撑板的内侧安装索力测试组件，并通过固定螺母进行固定；

24、步骤四：安装升温组件，将升温组件对应安装在多根形状记忆合金拉索上；

25、步骤五：对安装记忆合金组件的既有建筑拉索进行张拉，直至既有建筑拉索张拉至目标索力停止张拉。

26、本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出一种拉索预应力补偿装置，该装置安装在既有建筑拉索的其中一端，用于监测既有建筑拉索使用过程中产生的预应力损失，并能够在不改变原有结构的基础上完成对既有建筑拉索的预应力补偿。具有补偿速度快、施工空间要求小和可循环利用率高的性能。具体而言，至少具有如下实际效果：

27、（1）本发明提出的拉索预应力补偿装置在常规使用情况及火灾作用下对既有建筑拉索进行应力补偿时，将形状记忆合金拉索与索力传感器配合使用，既实现了索力内力的自动控制补偿，又能不产生对主体结构的不利影响，在不拆除原桁架结构的原则上完成对既有建筑拉索的内力补偿，避免了对原结构的改造设计；

28、（2）本发明提出的拉索预应力补偿装置取消了在火灾过后重新对既有建筑拉索进行施工张拉的步骤，减少了施工成本，实现了不改变既有结构同时完成既有建筑拉索的内力补偿，对整体结构的影响较小；

29、（3）本发明提出的拉索预应力补偿装置利用索力传感器可以实时的获得既有建筑拉索的内力变化，并通过升温组件对形状记忆合金拉索升温可以实时的调节既有建筑拉索的内力，另外，在结构发生火灾高温时，既有建筑拉索由于自身的蠕变、热膨胀及材料高温折减其内力会逐步损失，该装置正好可以补偿这部分预应力损失；

30、（4）本发明提出的拉索预应力补偿装置针对性的运用形状记忆合金拉索，可以充分的发挥其自身的高温变形性能，又使得形状记忆合金拉索对既有建筑拉索提供了有效的力系传导转移手段；

31、（5）本发明的支撑组件、记忆合金组件、索力测试组件以及升温组件可重复利用率高，整个安装过程具有机械化程度高、施工速度快、对结构正常使用影响小的特点；

32、（6）本发明提出的拉索预应力补偿装置不仅适用于大型体育场馆、展览中心、航站楼等大型预应力索结构场馆中，另外，还适用于大跨度索系桥梁结构，该装置适用场景较为广泛，适用于所有包含拉索构件的场景。

33、应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。