一种大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构

摘要

本发明涉及一种大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构，包括三条纵向支撑杆和若干条横向连杆，所述纵向支撑杆包括中杆、左杆和右杆，其特征在于：由左杆、右杆和二条横向连杆连接构成刚性矩形支撑框，由其余横向连杆与左杆、右杆连接在刚性矩形支撑框内形成多个横向矩形框，中杆与所述横向连杆的中点连接形成支撑轴结构；在每个横向矩形框中设置二条斜连杆，斜连杆的上端连接中杆与横向连杆的连接处、底端各连接左杆、右杆与横向连杆的连接处，形成等腰三角形结构；所述等腰三角形结构沿支撑轴结构均匀分布，形成具有伞状分布式等腰三角形轴向支撑结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构。本发明受力节点形式在同样的竖向和水平荷载下，改变上弦水平撑全部受压的情况，使杆件受力更加合理化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大跨度桥桁架受力支撑杆的分布结构，具体应用在栈桥钢桁架 受力水平弦杆的布置结构。属于土木工程中的结构工程领域。

背景技术

近年来，钢桁架结构在桥梁、工业以及民用建筑中的应用日益广泛，它是一种 由杆件彼此在两端用铰接连接而成的结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从 而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可节省材料，减轻自重和增大刚度。

如图1至图3所示，目前的设计中，栈桥上弦通常为十字交叉斜杆，因为实践 及计算模型中的计算结果表明交叉水平支撑在整个受力过程中都是受压的，但是计 算中一般按受拉杆件或假定其不参与受力仅仅满足长细比的要求，这种设计方式是 不合理的。在现有的栈桥上弦水平支撑荷载作用下所有上弦杆件均为受压杆，钢结 构杆件受压无论从强度还是构造要求均为不利。

发明内容

本发明的目的在于克服上述栈桥桁架的上弦水平支撑结构受压不均匀的技术缺 点与不足，提供一种大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构，包括三条纵向支撑杆和若干条横向 连杆，所述纵向支撑杆包括中杆、左杆和右杆，其结构特点在于：由左杆、右杆和 二条横向连杆连接构成刚性矩形支撑框，由其余横向连杆与左杆、右杆连接在刚性 矩形支撑框内形成多个横向矩形框，中杆与所述横向连杆的中点连接形成支撑轴结 构；在每个横向矩形框中设置二条斜连杆，所述斜连杆的上端连接中杆与横向连杆 的连接处、底端各连接左杆、右杆与横向连杆的连接处，形成等腰三角形结构；所 述等腰三角形结构沿支撑轴结构均匀分布，形成具有伞状分布式等腰三角形轴向支 撑结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

本发明的另一种技术方案是：所述的中杆、左杆和右杆可以为等距离平面分布。

本发明的另一种技术方案是：由所述斜连杆和横向连杆构成的多个等腰三角形 结构，可以以中杆的中点为中心向两边反向对称分布，或者以中杆为中轴同向呈伞 状分布。

本发明的另一种技术方案是：所述的等腰三角形结构的底角可以为30°-60°。

本发明的另一种技术方案是：所述形成的具有伞状分布式等腰三角形轴向支撑 结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构可以呈15-30°倾斜。

本发明的另一种技术方案是：所述形成的具有伞状分布式等腰三角形轴向支撑 结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构可以呈拱形状。

本发明相对于现有技术具有以下突出优点和显著效果：

1、本发明由左杆、右杆和二条横向连杆连接构成刚性矩形支撑框，由其余横向 连杆与左杆、右杆连接在刚性矩形支撑框内形成多个横向矩形框，中杆与所述横向 连杆的中点连接形成支撑轴结构；在每个横向矩形框中设置二条斜连杆，所述斜连 杆的上端连接中杆与横向连杆的连接处、底端各连接左杆、右杆与横向连杆的连接 处，形成等腰三角形结构；所述等腰三角形结构沿支撑轴结构均匀分布，形成具有 伞状分布式等腰三角形轴向支撑结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构，栈桥 桁架的上弦水平支撑结构中的中杆、左杆、右杆、横杆和斜连杆形成多个等腰三角 形结构受力，受力节点形式在同样的竖向和水平荷载下，改变上弦水平撑全部受压 的情况，使杆件受力更加合理化，能够减小上弦杆杆件截面，具有节约造价、降低 成本、经济性好等有益效果。

2、本发明栈桥桁架的上弦水平支撑结构的中杆、左杆、右杆、横杆和斜连杆形 成多个等腰三角形受力，等腰三角形反向对称分布，受力节点形式在同样的荷载下， 部分水平支撑杆件均为受拉布置，并且能大大减小原布置中杆件所受压力，对钢结 构杆件的受力与经济性均大有用处。

3、本发明栈桥的上弦水平支撑结构，通过计算和多次火电厂输煤栈桥中的工程 实践可证实，能够保证整个的水平支撑受拉，而充分发挥钢结构的作用，对整个结 构受力都是十分有利的。

附图说明

图1现有技术的栈桥桁架上弦水平支撑结构俯视结构示意图。

图2现有技术的栈桥桁架立体结构示意图。

图3现有技术的栈桥桁架上弦水平支撑结构的受理示意图。

图4本发明具体实施例1的俯视结构示意图。

图5本发明具体实施例1的立体结构示意图。

图6本发明具体实施例1的受理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施例1：

参照图4至图6，本实施例包括三条纵向支撑杆和若干条横向连杆2，所述纵向支 撑杆包括中杆11、左杆12和右杆13，由左杆12、右杆13和二条横向连杆2连接构成刚 性矩形支撑框，由其余横向连杆2与左杆12、右杆13连接在刚性矩形支撑框内形成多 个横向矩形框，中杆11与所述横向连杆的中点连接形成支撑轴结构；在每个横向矩 形框中设置二条斜连杆3，所述斜连杆3的上端连接中杆11与横向连杆2的连接处、底 端各连接左杆12、右杆13与横向连杆2的连接处，形成等腰三角形结构4；所述等腰 三角形结构4沿支撑轴结构均匀分布，形成具有伞状分布式等腰三角形轴向支撑结构 的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构。

在实施例中：

参照图4和图5，所述的中杆11、左杆12和右杆13为等距离平面分布，由所 述斜连杆3和横向连杆2构成的多个等腰三角形结构4，以中杆1中点为中心两边 反向对称分布。所述等腰三角形结构4的横杆2和斜连杆3与中杆11、左杆12和 右杆13的交汇处采用焊接固定，如图5中的A、B、C、D点所示。

在应用中，所述的等腰三角形结构4的底角为30°-60°。所述形成的具有伞 状分布式等腰三角形轴向支撑结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构呈15-30 °倾斜或呈拱形状。当桁架5上中间段受力时，桁架5中间的上弦水平支撑受压， 即纵杆1、横杆2和斜连杆3中间位置受压，由于横杆2与连接于左杆12和右杆13 的斜连杆3构成若干个等腰三角形结构4固定结构，且等腰三角形结构4以中杆1 中心点(也是桁架的中心位置)为原点向两侧反向布置，因此，受压后，压力沿上 弦水平支撑两端逐步向减小，在桁架5两端部分斜连杆3形成为一种拉力，由此， 可大幅度减小受压杆件所受压力。

本发明在举某栈桥工程实例中，其中一段24m跨桁架，宽7.5m，高3.5m，倾斜 度15°，在完整输入外部荷载的条件下，分别将本发明桁架上弦水平支撑技术结构 与原方桁架上弦水平支撑杆技术结构的内力进行对比。如图3和图6所示，经过 SAP2000计算分析，在同一个竖向及风荷载组合作用下得出上弦内力结果如下列表： 表1：为现有技术桁架上弦水平支撑杆内力(负值为压，正值为拉)

                                                         单位：千牛

表2：为本发明技术桁架上弦水平支撑杆内力(负值为压，正值为拉)

                                                         单位：千牛

从上实施例对比检测可看出，本发明栈桥桁架上弦水平支撑结构技术桁架上弦 支撑结构方式能够使部分杆件受拉，并且大幅度减小受压杆件所受压力。

具体实施例2：

本发明具体实施例2的特点是：所述形成的具有伞状分布式等腰三角形轴向支 撑结构的大跨度栈桥桁架的上弦水平支撑结构呈拱形状。其余同具体实施例1。

其他具体实施例：

本发明其他具体实施例的特点是：由斜连杆3和横向连杆2构成的多个等腰三 角形结构，以中杆11为中轴同向呈伞状分布。其余同具体实施例1或具体实施例2。