專利名稱：一種上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種跨越結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
跨越結(jié)構(gòu)主要包括橋梁、大跨度建筑物的屋蓋、頂棚等。在跨越結(jié)構(gòu)的使用過程中，可能會(huì)遇到一些特殊情況，外界環(huán)境也可能會(huì)不斷變化，需要結(jié)構(gòu)根據(jù)不同情況和環(huán)境自動(dòng)調(diào)整上拱幅度，以保證其正常功能的發(fā)揮。如橋梁結(jié)構(gòu)在遇到突發(fā)洪水，通航船只高度增加等情況時(shí)，在不中斷結(jié)構(gòu)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(shí)，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(yè)建筑，如倉(cāng)庫、停機(jī)棚等，在 倉(cāng)庫容量需要擴(kuò)大或有大型飛機(jī)需要進(jìn)入時(shí)，需要上調(diào)倉(cāng)庫屋蓋或停機(jī)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(nèi)采光、保溫或散熱效果，也需要使屋蓋的上拱幅度能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，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(diào)節(jié)?，F(xiàn)有的跨越結(jié)構(gòu)大部分為固定結(jié)構(gòu)，無法根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的功能需要自動(dòng)調(diào)節(jié)其上拱幅度，因而限制了結(jié)構(gòu)功能的發(fā)揮?？梢?，跨越結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)上拱幅度對(duì)提高其在不同情況下的安全性和適用性十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在遇到特殊情況或外界環(huán)境變化時(shí)，利用自動(dòng)同步千斤頂裝置，調(diào)節(jié)每一個(gè)空間桁架節(jié)段的上弦桿系和下弦桿系的縱向長(zhǎng)度，使上、下弦桿系沿縱向產(chǎn)生不等量的伸長(zhǎng)或縮短，從而使結(jié)構(gòu)整體上拱幅度增大或縮小，保證跨越結(jié)構(gòu)正常功能的發(fā)揮，提高結(jié)構(gòu)在不同情況下的安全性和適用性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種跨越結(jié)構(gòu)，包括主體結(jié)構(gòu)和固定支座；其中主體結(jié)構(gòu)的兩端由固定支座支撐，所述主體結(jié)構(gòu)由若干個(gè)空間桁架節(jié)段連接而成。所述空間桁架節(jié)段由橫向伸縮連桿、水平交叉連桿、豎向連桿和空間交匯節(jié)點(diǎn)組成，所述橫向伸縮連桿的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)相連接，所述水平交叉連桿的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)相連接，所述豎向連桿的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)相連接。所述橫向伸縮連桿、水平交叉連桿和空間交匯節(jié)點(diǎn)共同組成空間桁架節(jié)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(jié)點(diǎn)共同組成空間桁架節(jié)段的腹桿體系。所述的橫向伸縮連桿由自動(dòng)同步千斤頂裝置和橫向連桿組成，所述自動(dòng)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(jié)點(diǎn)組成，所述的兩根水平連桿在中部由平面交叉節(jié)點(diǎn)相連接。所述的空間交匯節(jié)點(diǎn)由水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸、水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸、豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸和豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸組成，一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)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(zhuǎn)動(dòng)鉸相連接，水平交叉連桿與水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸和水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸相連接，豎向連桿與豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸和豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸相連接。所述固定支座與主體結(jié)構(gòu)的兩端連接，約束主體結(jié)構(gòu)兩端點(diǎn)的線位移。所述上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)工作機(jī)制描述如下所述上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)在遇到特殊情況或外界環(huán)境變化時(shí)，自動(dòng)同步千斤頂裝置會(huì)根據(jù)需要縮短(或伸長(zhǎng))適宜的位移量，使橫向伸縮連桿同步縮短(或伸長(zhǎng))，通過空間交匯節(jié)點(diǎn)傳動(dòng)，使水平交叉連桿繞平面交叉節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)沿結(jié)構(gòu)縱向伸長(zhǎng)(或縮短)，從而使空間桁架節(jié)段沿結(jié)構(gòu)縱向伸長(zhǎng)(或縮短)，這樣，跨越結(jié)構(gòu)整體的縱向長(zhǎng)度也會(huì)增加(或減小)；空間桁架節(jié)段數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需求確定，通過空間桁架節(jié)段縱向長(zhǎng)度的增加來實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)上拱幅度的增加；進(jìn)一步，所述的上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)在安裝初期將設(shè)置一定的預(yù)拱度，當(dāng)跨越結(jié)構(gòu)整體沿縱向伸長(zhǎng)(或縮短)時(shí)，由于設(shè)置了預(yù)拱度，結(jié)構(gòu)將受此引導(dǎo)而向上(或向下)變形，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上拱幅度的增大(或減小)。進(jìn)一步，所述的自動(dòng)同步千斤頂裝置安裝在每個(gè)橫向伸縮連桿中，可自動(dòng)根據(jù)需要啟動(dòng)，同步調(diào)節(jié)空間桁架節(jié)段縱向長(zhǎng)度，在結(jié)構(gòu)上拱幅度達(dá)到要求后，自動(dòng)同步千斤頂裝置會(huì)自動(dòng)停止，保證結(jié)構(gòu)上拱幅度控制在一定范圍內(nèi)，同時(shí)，將裝置分散到各個(gè)節(jié)段中，降低了由于單個(gè)裝置失效而引起全局失效的風(fēng)險(xiǎn)；進(jìn)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(zhǎng))量也不同，位于空間桁架節(jié)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(zhǎng))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(jié)構(gòu)變形時(shí)上、下弦桿體系的線型要求；進(jìn)一步，所述的空間交匯節(jié)點(diǎn)將水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸、水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸、豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸、豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸集成，滿足了水平交叉連桿在水平面和豎直平面的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及豎向連桿的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)和在豎直平面的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)采用全鋼結(jié)構(gòu)，空間桁架節(jié)段在工廠預(yù)制，之后在現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的上拱幅度，用于橋梁結(jié)構(gòu)，可以滿足洪水時(shí)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(shí)，通航凈空高度變化的需要；2.本發(fā)明用于大跨度民用建筑，當(dāng)遇到暴雨或暴雪時(shí)，可以適當(dāng)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(fā)明用于大跨度工業(yè)建筑，可以根據(jù)生產(chǎn)和使用需要，調(diào)節(jié)屋蓋或頂棚上拱幅度，從而擴(kuò)大建筑使用容積；4.本發(fā)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(jù)太陽高度自動(dòng)·調(diào)節(jié)屋蓋上拱幅度，使屋頂與陽光的交角處于適宜的范圍內(nèi)，保證有效日照面積，滿足室內(nèi)采光、保溫或散熱的要求。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)的立面圖。圖2為圖I所示實(shí)施例中空間桁架節(jié)段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖I所示實(shí)施例中空間桁架節(jié)段的結(jié)構(gòu)平面圖。圖4為圖I所示實(shí)施例中空間桁架節(jié)段的結(jié)構(gòu)立面圖。圖5為圖2所示實(shí)施例中空間交匯節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為圖3所示實(shí)施例中平面交叉節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)I.主體結(jié)構(gòu)，2.固定支座，3.空間桁架節(jié)段，4.橫向伸縮連桿， 41.自動(dòng)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(jié)點(diǎn)，6.豎向連桿，7.空間交匯節(jié)點(diǎn)，71.水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸，72.水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸， 73.豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸，74.豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸。
具體實(shí)施例方式下列結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖I所示的實(shí)施例為本發(fā)明的跨越結(jié)構(gòu)應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)立面圖。具體地，上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)由主體結(jié)構(gòu)I和固定支座2組成，固定支座2與主體結(jié)構(gòu)I的兩端連接,約束主體結(jié)構(gòu)兩端點(diǎn)的線位移,主體結(jié)構(gòu)I由多個(gè)空間桁架節(jié)段3連接而成，空間桁架節(jié)段3數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需求確定，通過空間桁架節(jié)段3縱向長(zhǎng)度的增加來實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)I上拱幅度的增加。圖2為圖I所示實(shí)施例中空間桁架節(jié)段3的結(jié)構(gòu)示意圖。空間桁架節(jié)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(jié)點(diǎn)7組成。橫向伸縮桿4的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)7相連接，水平交叉連桿5的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)7相連接，豎向連桿6的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)7相連接。圖3為圖I所示實(shí)施例中空間桁架節(jié)段3的結(jié)構(gòu)平面圖。橫向伸縮連桿4由自動(dòng)同步千斤頂裝置41和橫向連桿42組成，自動(dòng)同步千斤頂裝置41的兩端分別連接一根橫向連桿42，自動(dòng)同步千斤頂裝置41可自動(dòng)根據(jù)需要啟動(dòng)，同步調(diào)節(jié)空間桁架節(jié)段縱向長(zhǎng)度，同時(shí)，將裝置分散到各個(gè)節(jié)段中，降低了由于單個(gè)裝置失效而引起全局失效的風(fēng)險(xiǎn)。水平交叉連桿5由兩根水平連桿51和平面交叉節(jié)點(diǎn)52組成，兩根水平連桿51在中部由平面交叉節(jié)點(diǎn)52相連接。
在遇到特殊情況或外界環(huán)境變化時(shí)，自動(dòng)同步千斤頂裝置41會(huì)根據(jù)需要縮短(或伸長(zhǎng))適宜的位移量，使橫向伸縮連桿4同步縮短(或伸長(zhǎng))，通過空間交匯節(jié)點(diǎn)7傳動(dòng)，使水平交叉連桿5沿結(jié)構(gòu)縱向伸長(zhǎng)(或縮短)，從而使空間桁架節(jié)段3沿縱向伸長(zhǎng)(或縮短)，這樣，跨越結(jié)構(gòu)整體的縱向長(zhǎng)度也會(huì)增加(或減少)，空間桁架節(jié)段3縱向伸長(zhǎng)時(shí)各連桿的運(yùn)動(dòng)方向見圖2中箭頭所示。上拱幅度可自動(dòng)調(diào)節(jié)的跨越結(jié)構(gòu)在安裝初期將設(shè)置一定的預(yù)拱度，當(dāng)跨越結(jié)構(gòu)整體沿縱向伸長(zhǎng)(或縮短)時(shí)，由于設(shè)置了預(yù)拱度，結(jié)構(gòu)將受此引導(dǎo)而向上(或向下)變形，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上拱幅度的增大(或減小)。圖4為圖I所示實(shí)施例中空間桁架節(jié)段3的結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)7共同組成空間桁架節(jié)段的上弦桿體系或下弦桿體系，豎向連桿6和空間交匯節(jié)點(diǎn)7共同組成空間桁架節(jié)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(zhǎng))量也不同。位于空間桁 架節(jié)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(zhǎng))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(jié)構(gòu)變形時(shí)上、下弦桿體系的線型要求。圖5為圖2所示實(shí)施例中空間交匯節(jié)點(diǎn)7的結(jié)構(gòu)示意圖?？臻g交匯節(jié)點(diǎn)7由水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸71、水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸72、豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸73和豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸74組成。一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)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(qū)動(dòng)，可以滿足水平交叉連桿5在水平面和豎直平面的轉(zhuǎn)動(dòng)需要，以及豎向連桿5的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)和在豎直平面的轉(zhuǎn)動(dòng)需要。圖6為圖2所示實(shí)施例中水平交叉連桿5的結(jié)構(gòu)示意圖。水平交叉連桿5由兩根水平連桿51和平面交叉節(jié)點(diǎn)52組成，兩根水平連桿51在中部由平面交叉節(jié)點(diǎn)52相連接。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種跨越結(jié)構(gòu)，其特征在于包括主體結(jié)構(gòu)(I)和固定支座(2)，其中固定支座(2)與主體結(jié)構(gòu)(I)的兩端連接，其中所述的主體結(jié)構(gòu)(I)由若干個(gè)空間桁架節(jié)段(3)連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的跨越結(jié)構(gòu)，其特征在于所述空間桁架節(jié)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(jié)點(diǎn)(7 )組成，所述橫向伸縮連桿(4 )的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)(7)相連接，所述水平交叉連桿(5)的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)(7)相連接，所述豎向連桿(6)的每一端均與一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)(7)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨越結(jié)構(gòu)，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(jié)點(diǎn)(7)共同組成空間桁架節(jié)段(3)的上弦桿體系或下弦桿體系。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨越結(jié)構(gòu)，其特征在于所述豎向連桿(6)和空間交匯節(jié)點(diǎn)(7)共同組成空間桁架節(jié)段的腹桿體系。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨越結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的橫向伸縮連桿(4)由自動(dòng)同步千斤頂裝置(41)和橫向連桿(42)組成，所述自動(dòng)同步千斤頂裝置的兩端分別連接一根橫向連桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨越結(jié)構(gòu)，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(jié)點(diǎn)(52)組成，所述的兩根水平連桿(51)在中部由平面交叉節(jié)點(diǎn)(52)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨越結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的空間交匯節(jié)點(diǎn)(7)由水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(71)、水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(72)、豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(73)和豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(74)組成，一個(gè)空間交匯節(jié)點(diǎn)(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(zhuǎn)動(dòng)鉸(71)相連接，水平交叉連桿(5 )與水平連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(71)和水平連桿水平轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(72 )相連接，豎向連桿(6 )與豎向連桿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(73)和豎向連桿豎向轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(74)相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種跨越結(jié)構(gòu)。該跨越結(jié)構(gòu)，包括主體結(jié)構(gòu)和固定支座，其中固定支座與主體結(jié)構(gòu)的兩端連接，所述的主體結(jié)構(gòu)由若干個(gè)空間桁架節(jié)段連接而成。當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，本發(fā)明的跨越結(jié)構(gòu)能利用自動(dòng)同步千斤頂裝置驅(qū)動(dòng)橫向伸縮連桿同步縮短(或伸長(zhǎng))，使水平交叉連桿縱向長(zhǎng)度增大(或減小)，使空間桁架節(jié)段沿結(jié)構(gòu)縱向伸長(zhǎng)(或縮短)，從而使跨越結(jié)構(gòu)整體沿結(jié)構(gòu)縱向伸長(zhǎng)(或縮短)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)跨越結(jié)構(gòu)上拱幅度的效果。本發(fā)明能使跨越結(jié)構(gòu)在遇到特殊情況或外界環(huán)境變化時(shí)，發(fā)揮其正常功能，保證結(jié)構(gòu)的安全性和適用性。
文檔編號(hào)E04B7/08GK102912718SQ201210359688
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者阮欣, 肖雁文, 白午龍 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)