專利名稱：一種上拱幅度可自動調節的跨越結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及土木工程技術領域，涉及一種跨越結構。
背景技術：
跨越結構主要包括橋梁、大跨度建筑物的屋蓋、頂棚等。在跨越結構的使用過程中，可能會遇到一些特殊情況，外界環境也可能會不斷變化，需要結構根據不同情況和環境自動調整上拱幅度，以保證其正常功能的發揮。如橋梁結構在遇到突發洪水，通航船只高度增加等情況時，在不中斷結構正常工作的前提下，需要增加橋面高度或橋下凈空高度，增加梁體上拱幅度，以保證通行車輛和人群的安全以及橋梁的通航要求；大跨度民用建筑在遇到暴雨或暴雪時，需要增加屋蓋上拱幅度，從而增加屋頂坡度，以加速排水和減少積雪；大跨度工業建筑，如倉庫、停機棚等，在 倉庫容量需要擴大或有大型飛機需要進入時，需要上調倉庫屋蓋或停機棚頂棚的上拱幅度，滿足庫容要求；一些有特殊功能需求的建筑，如博物館或展覽館，為保證良好的室內采光、保溫或散熱效果，也需要使屋蓋的上拱幅度能夠自動調節，從而使屋頂與陽光的交角和有效日照面積可以隨太陽高度調節。現有的跨越結構大部分為固定結構，無法根據結構不同的功能需要自動調節其上拱幅度，因而限制了結構功能的發揮。可見，跨越結構可以自動調節上拱幅度對提高其在不同情況下的安全性和適用性十分必要。

發明內容
本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷而提供一種上拱幅度可自動調節的跨越結構。該結構在遇到特殊情況或外界環境變化時，利用自動同步千斤頂裝置，調節每一個空間桁架節段的上弦桿系和下弦桿系的縱向長度，使上、下弦桿系沿縱向產生不等量的伸長或縮短，從而使結構整體上拱幅度增大或縮小，保證跨越結構正常功能的發揮，提高結構在不同情況下的安全性和適用性。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種跨越結構，包括主體結構和固定支座；其中主體結構的兩端由固定支座支撐，所述主體結構由若干個空間桁架節段連接而成。所述空間桁架節段由橫向伸縮連桿、水平交叉連桿、豎向連桿和空間交匯節點組成，所述橫向伸縮連桿的每一端均與一個空間交匯節點相連接，所述水平交叉連桿的每一端均與一個空間交匯節點相連接，所述豎向連桿的每一端均與一個空間交匯節點相連接。所述橫向伸縮連桿、水平交叉連桿和空間交匯節點共同組成空間桁架節段的上弦桿體系或下弦桿體系，所述豎向連桿和空間交匯節點共同組成空間桁架節段的腹桿體系。所述的橫向伸縮連桿由自動同步千斤頂裝置和橫向連桿組成，所述自動同步千斤頂裝置的兩端分別連接一根橫向連桿。所述的水平交叉連桿由兩根水平連桿和平面交叉節點組成，所述的兩根水平連桿在中部由平面交叉節點相連接。所述的空間交匯節點由水平連桿豎向轉動鉸、水平連桿水平轉動鉸、豎向連桿橫向轉動鉸和豎向連桿豎向轉動鉸組成，一個空間交匯節點與一根橫向伸縮連桿、兩根水平交叉連桿和兩根豎向連桿相連接，橫向伸縮連桿與水平連桿豎向轉動鉸相連接，水平交叉連桿與水平連桿豎向轉動鉸和水平連桿水平轉動鉸相連接，豎向連桿與豎向連桿橫向轉動鉸和豎向連桿豎向轉動鉸相連接。所述固定支座與主體結構的兩端連接，約束主體結構兩端點的線位移。所述上拱幅度可自動調節的跨越結構工作機制描述如下所述上拱幅度可自動調節的跨越結構在遇到特殊情況或外界環境變化時，自動同步千斤頂裝置會根據需要縮短(或伸長)適宜的位移量，使橫向伸縮連桿同步縮短(或伸長)，通過空間交匯節點傳動，使水平交叉連桿繞平面交叉節點轉動，同時沿結構縱向伸長(或縮短)，從而使空間桁架節段沿結構縱向伸長(或縮短)，這樣，跨越結構整體的縱向長度也會增加(或減小)；空間桁架節段數量可以根據實際需求確定，通過空間桁架節段縱向長度的增加來實現主體結構上拱幅度的增加；進一步，所述的上拱幅度可自動調節的跨越結構在安裝初期將設置一定的預拱度，當跨越結構整體沿縱向伸長(或縮短)時，由于設置了預拱度，結構將受此引導而向上(或向下)變形，實現結構上拱幅度的增大(或減小)。進一步，所述的自動同步千斤頂裝置安裝在每個橫向伸縮連桿中，可自動根據需要啟動，同步調節空間桁架節段縱向長度，在結構上拱幅度達到要求后，自動同步千斤頂裝置會自動停止，保證結構上拱幅度控制在一定范圍內，同時，將裝置分散到各個節段中，降低了由于單個裝置失效而引起全局失效的風險；進一步，所述的橫向伸縮連桿因所處位置的不同，其同步縮短(或伸長)量也不同，位于空間桁架節段上弦桿體系中的橫向伸縮連桿比位于下弦桿體系中的橫向伸縮連桿的同步縮短(或伸長)量大，故上弦桿體系的縱向變形量比下弦桿體系大，這樣就能滿足跨越結構變形時上、下弦桿體系的線型要求；進一步，所述的空間交匯節點將水平連桿豎向轉動鉸、水平連桿水平轉動鉸、豎向連桿橫向轉動鉸、豎向連桿豎向轉動鉸集成，滿足了水平交叉連桿在水平面和豎直平面的轉動，以及豎向連桿的橫向轉動和在豎直平面的轉動；所述的上拱幅度可自動調節的跨越結構采用全鋼結構，空間桁架節段在工廠預制，之后在現場拼裝成整體結構。本發明的有益效果是I.本發明可以根據實際需要，自動調節結構的上拱幅度，用于橋梁結構，可以滿足洪水時橋面上升的需要，保證通行車輛和人群的安全，也可以滿足橋下通行不同高度船只時，通航凈空高度變化的需要；2.本發明用于大跨度民用建筑，當遇到暴雨或暴雪時，可以適當增加屋蓋上拱幅度，增加屋頂坡度，加速排水并減少積雪；3.本發明用于大跨度工業建筑，可以根據生產和使用需要，調節屋蓋或頂棚上拱幅度，從而擴大建筑使用容積；4.本發明用于博物館或展覽館等有特殊功能需求的建筑，可以根據太陽高度自動·調節屋蓋上拱幅度，使屋頂與陽光的交角處于適宜的范圍內，保證有效日照面積，滿足室內采光、保溫或散熱的要求。


圖I為本發明實施例的整體結構的立面圖。圖2為圖I所示實施例中空間桁架節段的結構示意圖。圖3為圖I所示實施例中空間桁架節段的結構平面圖。圖4為圖I所示實施例中空間桁架節段的結構立面圖。圖5為圖2所示實施例中空間交匯節點的結構示意圖。
圖6為圖3所示實施例中平面交叉節點的結構示意圖。圖中標號I.主體結構，2.固定支座，3.空間桁架節段，4.橫向伸縮連桿， 41.自動同步千斤頂裝置，42.橫向連桿，5.水平交叉連桿，51.水平連桿，52.平面交叉節點，6.豎向連桿，7.空間交匯節點，71.水平連桿豎向轉動鉸，72.水平連桿水平轉動鉸， 73.豎向連桿橫向轉動鉸，74.豎向連桿豎向轉動鉸。
具體實施例方式下列結合附圖所示實施例進一步說明本發明。圖I所示的實施例為本發明的跨越結構應用于橋梁結構的整體結構立面圖。具體地，上拱幅度可自動調節的跨越結構由主體結構I和固定支座2組成，固定支座2與主體結構I的兩端連接,約束主體結構兩端點的線位移,主體結構I由多個空間桁架節段3連接而成，空間桁架節段3數量可以根據實際需求確定，通過空間桁架節段3縱向長度的增加來實現主體結構I上拱幅度的增加。圖2為圖I所示實施例中空間桁架節段3的結構示意圖。空間桁架節段3由橫向伸縮連桿4、水平交叉連桿5、豎向連桿6和空間交匯節點7組成。橫向伸縮桿4的每一端均與一個空間交匯節點7相連接，水平交叉連桿5的每一端均與一個空間交匯節點7相連接，豎向連桿6的每一端均與一個空間交匯節點7相連接。圖3為圖I所示實施例中空間桁架節段3的結構平面圖。橫向伸縮連桿4由自動同步千斤頂裝置41和橫向連桿42組成，自動同步千斤頂裝置41的兩端分別連接一根橫向連桿42，自動同步千斤頂裝置41可自動根據需要啟動，同步調節空間桁架節段縱向長度，同時，將裝置分散到各個節段中，降低了由于單個裝置失效而引起全局失效的風險。水平交叉連桿5由兩根水平連桿51和平面交叉節點52組成，兩根水平連桿51在中部由平面交叉節點52相連接。
在遇到特殊情況或外界環境變化時，自動同步千斤頂裝置41會根據需要縮短(或伸長)適宜的位移量，使橫向伸縮連桿4同步縮短(或伸長)，通過空間交匯節點7傳動，使水平交叉連桿5沿結構縱向伸長(或縮短)，從而使空間桁架節段3沿縱向伸長(或縮短)，這樣，跨越結構整體的縱向長度也會增加(或減少)，空間桁架節段3縱向伸長時各連桿的運動方向見圖2中箭頭所示。上拱幅度可自動調節的跨越結構在安裝初期將設置一定的預拱度，當跨越結構整體沿縱向伸長(或縮短)時，由于設置了預拱度，結構將受此引導而向上(或向下)變形，實現結構上拱幅度的增大(或減小)。圖4為圖I所示實施例中空間桁架節段3的結構立面圖。橫向伸縮連桿4 (圖中未示出)、水平交叉連桿5和空間交匯節點7共同組成空間桁架節段的上弦桿體系或下弦桿體系，豎向連桿6和空間交匯節點7共同組成空間桁架節段的腹桿體系。橫向伸縮連桿4因所處位置的不同，其同步縮短(或伸長)量也不同。位于空間桁 架節段上弦桿體系中的橫向伸縮連桿4比位于下弦桿體系中的橫向伸縮連桿4的同步縮短(或伸長)量大，故上弦桿體系的縱向變形量比下弦桿體系大，這樣就能滿足跨越結構變形時上、下弦桿體系的線型要求。圖5為圖2所示實施例中空間交匯節點7的結構示意圖。空間交匯節點7由水平連桿豎向轉動鉸71、水平連桿水平轉動鉸72、豎向連桿橫向轉動鉸73和豎向連桿豎向轉動鉸74組成。一個空間交匯節點7與一根橫向伸縮連桿4、兩根水平交叉連桿5和兩根豎向連桿6相連接，由橫向伸縮連桿4驅動，可以滿足水平交叉連桿5在水平面和豎直平面的轉動需要，以及豎向連桿5的橫向轉動和在豎直平面的轉動需要。圖6為圖2所示實施例中水平交叉連桿5的結構示意圖。水平交叉連桿5由兩根水平連桿51和平面交叉節點52組成，兩根水平連桿51在中部由平面交叉節點52相連接。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種跨越結構，其特征在于包括主體結構(I)和固定支座(2)，其中固定支座(2)與主體結構(I)的兩端連接，其中所述的主體結構(I)由若干個空間桁架節段(3)連接而成。
2.根據權利要求I所述的跨越結構，其特征在于所述空間桁架節段(3)由橫向伸縮連桿(4 )、水平交叉連桿(5 )、豎向連桿(6 )和空間交匯節點(7 )組成，所述橫向伸縮連桿(4 )的每一端均與一個空間交匯節點(7)相連接，所述水平交叉連桿(5)的每一端均與一個空間交匯節點(7)相連接，所述豎向連桿(6)的每一端均與一個空間交匯節點(7)相連接。
3.根據權利要求2所述的跨越結構，其特征在于所述橫向伸縮連桿(4)、水平交叉連桿(5)和空間交匯節點(7)共同組成空間桁架節段(3)的上弦桿體系或下弦桿體系。
4.根據權利要求2所述的跨越結構，其特征在于所述豎向連桿(6)和空間交匯節點(7)共同組成空間桁架節段的腹桿體系。
5.根據權利要求2所述的跨越結構，其特征在于所述的橫向伸縮連桿(4)由自動同步千斤頂裝置(41)和橫向連桿(42)組成，所述自動同步千斤頂裝置的兩端分別連接一根橫向連桿。
6.根據權利要求2所述的跨越結構，其特征在于所述的水平交叉連桿(5)由兩根水平連桿(51)和平面交叉節點(52)組成，所述的兩根水平連桿(51)在中部由平面交叉節點(52)相連接。
7.根據權利要求2所述的跨越結構，其特征在于所述的空間交匯節點(7)由水平連桿豎向轉動鉸(71)、水平連桿水平轉動鉸(72)、豎向連桿橫向轉動鉸(73)和豎向連桿豎向轉動鉸(74)組成，一個空間交匯節點(7)與一根橫向伸縮連桿(4)、兩根水平交叉連桿(5)和兩根豎向連桿(6)相連接，橫向伸縮連桿(4)與水平連桿豎向轉動鉸(71)相連接，水平交叉連桿(5 )與水平連桿豎向轉動鉸(71)和水平連桿水平轉動鉸(72 )相連接，豎向連桿(6 )與豎向連桿橫向轉動鉸(73)和豎向連桿豎向轉動鉸(74)相連接。
全文摘要
本發明涉及土木工程技術領域，涉及一種跨越結構。該跨越結構，包括主體結構和固定支座，其中固定支座與主體結構的兩端連接，所述的主體結構由若干個空間桁架節段連接而成。當遇到特殊情況時，本發明的跨越結構能利用自動同步千斤頂裝置驅動橫向伸縮連桿同步縮短(或伸長)，使水平交叉連桿縱向長度增大(或減小)，使空間桁架節段沿結構縱向伸長(或縮短)，從而使跨越結構整體沿結構縱向伸長(或縮短)，實現自動調節跨越結構上拱幅度的效果。本發明能使跨越結構在遇到特殊情況或外界環境變化時，發揮其正常功能，保證結構的安全性和適用性。
文檔編號E04B7/08GK102912718SQ201210359688
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者阮欣, 肖雁文, 白午龍 申請人:同濟大學