一种拱脚拉梁组件及自平衡预应力控制方法与流程

1.本技术涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种拱脚拉梁组件及自平衡预应力控制方法。


背景技术：

2.在建筑工程技术领域中，超大跨拱穹顶结构或桥梁结构由于结构的物理特性，会导致拱脚产生巨大的横向推力，若不加以干涉，会导致超大跨拱穹顶结构或桥梁结构产生形变甚至坍塌。现有的解决方式，一般采取拉梁或拉索对拱脚进行固定，使拉梁或拉索的两端张拉以对拱脚施加横向的预应力，从而防止超大跨拱穹顶结构或桥梁结构产生形变甚至坍塌。
3.但当拱脚之间的距离过远导致采用的拉梁太长时，由于拉梁刚度有限，容易将在巨大的横向推力下产生较大的伸长变形，现有的解决办法是加大拉梁的截面面积以增大拉梁的结构刚度，但当拱脚跨度较大时，加大拉梁截面将花费巨大的材料或因空间限制而无法采用该种方法。或是在拱脚设箱型基础或地下连续墙以抵抗水平推力，但都会增加施工工期及工程造价。如果能解决拉梁变形问题，则可以防止超大跨拱穹顶结构的拱脚或桥梁拱结构的拱脚在结构自重及附加荷载作用下产生水平位移，也可以极大地节约施工工期及工程造价。市面上缺少一种拱脚拉梁组件及自平衡预应力控制方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的拱脚拉梁组件能将拉梁的拉力转为顶升组件受到的压力，在拉梁受力形变导致逐渐伸长时，利用顶升组件顶升，可使两个拱脚之间的距离保持不变，解决了拉梁伸长变形问题，使拱脚在结构自重及附加恒荷载作用下的水平变形基本归零，采用该技术，可解决拉梁变形过大问题，与采用箱型基础或地下连续墙以抵抗拱脚推力的方案相比，极大地节约施工工期及工程造价。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种拱脚拉梁组件，用于连接两根拉梁，两根拉梁分别与两端的拱脚相连接，所述拱脚拉梁组件包括：第一支撑组件，所述第一支撑组件上设置有第一连接部；
6.第二支撑组件，所述第二支撑组件上设置有第二连接部；
7.顶升组件，所述顶升组件连接在所述第一支撑组件和所述第二支撑组件之间；
8.所述第一连接部与所述第二连接部平行设置，所述第一连接部滑动贯穿所述第二支撑组件，并与其中一根所述拉梁连接；
9.所述第二连接部滑动贯穿所述第一支撑组件，并与另一根所述拉梁连接，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件通过所述顶升组件的驱动而反向移动。
10.进一步的，所述第一连接部包括多个环绕所述第二连接部设置的连接板，且每个所述连接板均与所述第二连接部平行设置，每个所述连接板均滑动贯穿所述第二支撑组件，每个所述连接板远离所述第一支撑组件的一端均与其中一根所述拉梁连接。
11.进一步的，所述顶升组件包括同步千斤顶，所述同步千斤顶包括多个围绕所述第二连接部设置的千斤顶组件，每个所述千斤顶组件均与所述第二连接部平行设置。
12.进一步的，所述拱脚拉梁组件还包括：第一承压环，所述第一承压环套设在每个所述连接板上，且所述第一承压环与第一支撑组件连接；
13.第二承压环，所述第二承压环滑动套设在每个所述连接板上，且所述第二承压环与第二支撑组件连接；
14.所述第一承压环与第二承压环之间形成垫材区，所述垫材区用于塞入垫材。
15.进一步的，所述第一承压环或第二承压环中的一个的外表面上设置有定位板，且所述定位板与所述第二承压环或第一承压环中的另一个滑动连接，所述第一承压环、第二承压环以及定位板形成所述垫材区。
16.进一步的，所述第一承压环和第二承压环的形状均为矩形，所述定位板设置有四个，且四个所述定位板分别设置在所述第一承压环的四个侧面/第二承压环的四个侧面上。
17.进一步的，所述第一支撑组件与第二支撑组件均为棱台形，且所述第一支撑组件的下底面与第二支撑组件的下底面相对设置。
18.进一步的，所述顶升组件上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测两个拱脚的实时横向推力。
19.进一步的，一种如上所述的拱脚拉梁组件的自平衡预应力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
20.判断所述拱脚是否产生形变，如是，执行下述步骤；否则，关闭所述顶升组件；
21.通过所述顶升组件控制所述第一支撑组件和所述第二支撑组件反向移动，使所述第一支撑组件和所述第二支撑组件之间形成间隙；
22.在所述间隙内插入垫材，使所述第一支撑组件和所述第二支撑组件保持间距，然后执行“判断所述拱脚是否产生形变，如是，执行下述步骤；否则，关闭所述顶升组件”步骤。
23.进一步的，所述s1步骤包括如下步骤：
24.计算拱脚拉梁所需的预应力；
25.判断两个拱脚的实时横向推力与所述预应力的大小，当两个拱脚的实时横向推力小于所述预应力时，则所述拱脚产生形变；当两个拱脚的实时横向推力等于所述预应力时，则所述拱脚无形变。
26.有益效果：本发明的拱脚拉梁组件能将拉梁的拉力转为顶升组件受到的压力，在拉梁受力形变导致逐渐伸长时，利用顶升组件顶升，可使两个拱脚之间的距离保持不变，解决了拉梁伸长变形问题，使拱脚在结构自重及附加恒荷载作用下的水平变形基本归零，采用该技术，可解决拉梁变形过大问题，与采用箱型基础或地下连续墙以抵抗拱脚推力的方案相比，极大地节约施工工期及工程造价。
附图说明
27.图1为本发明提供的拱脚拉梁组件的(所述顶升组件、第一承压环、第二承压环、定位板为透视时)的一种示意图；
28.图2为本发明提供的第一支撑组件的结构示意图；
29.图3为本发明提供的第二支撑组件的结构示意图；
30.图4为本发明提供的拱脚拉梁组件的(所述顶升组件为透视时)的一种示意图；
31.图5为本发明图4的局部放大结构示意图；
32.图6为本发明提供的拱脚拉梁组件的结构示意图；
33.图7为本发明提供的安装垫材时的一种剖视示意图；
34.附图中的标记为：1、第一支撑组件；11、第一连接部；111、连接板；2、第二支撑组件；21、第二连接部；3、顶升组件；31、千斤顶组件；4、第一承压环；41、垫材区；411、上条形垫材；412、下条形垫材；413、左条形垫材；414、右条形垫材；5、第二承压环；6、定位板；7、拉梁。
具体实施方式
35.本发明提供一种拱脚拉梁组件及自平衡预应力控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
37.还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
40.本实施例提供了一种拱脚拉梁组件及自平衡预应力控制方法，如图1至图7中所示，为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种拱脚拉梁7组件，用于连接两根分别与两个拱脚连接的拉梁7。可以理解的是，穹顶或拱桥具有至少两个拱脚，穹顶或拱桥体积太大时，会产生形变，两个拱脚会相对移动，产生横向拉力，为了避免穹顶或拱桥形变，需要在两个拱脚上设置拉梁7，即通过拉梁7的两端分别与两个拱脚连接，把两个拱脚固定住，避免两个拱脚相对移动，使穹顶或拱桥形变，但两个拱脚产生的横向拉力过大时，拉梁7也会产生形变，会导致两个拱脚相对移动，使穹顶或拱桥形变，而本发明的解决要点为：在两根分别与拱脚相连接的拉梁7之间，连接拱脚拉梁组件，可根据需要改变两根拉梁7连接形成的总拉梁的长度，以抵消两个拱脚产生的横向拉力过大时拉梁7产生形变造成伸长的影响。
41.拱脚拉梁7组件包括：第一支撑组件1、第二支撑组件2、顶升组件3，第一支撑组件1上设置有第一连接部11，第二支撑组件2上设置有第二连接部21，第一连接部11与第二连接部21平行设置，第一连接部11滑动贯穿第二支撑组件2，并与其中一根拉梁7连接，第二连接
部21滑动贯穿第一支撑组件1，并与另一根拉梁7连接，较佳的，第一连接部11设置在第一支撑组件1的中部且相互垂直，第二连接部21设置在第二支撑组件2的中部且相互垂直，第一支撑组件1与第二支撑组件2通过第一连接部11与第二连接部21滑动连接。第一连接部11和第二连接部21为长条形，提前在工厂制作，在施工现场时将拉梁7焊接在第一连接部11或第二连接部21上；第一连接部11和第二连接部21也可以是便于焊接的焊接部，施工现场将拉梁7直接焊接在第一支撑组件1或第二支撑组件2上，本实施例优选第一种方案。顶升组件3连接在第一支撑组件1和第二支撑组件2之间，顶升组件3用于驱动第一支撑组件1和第二支撑组件2反向移动，第一支撑组件1和第二支撑组件2反向移动时，两根拉梁7相向移动，能使两根拉梁7连接形成的拉梁7总体长度变短。上部结构施工完毕后，在施工台架逐步卸荷、拉梁7承受的拉力逐渐提高，拉梁7逐渐伸长，此时利用顶升组件3顶升，可使两根拉梁7连接形成的拉梁7总体长度动态平衡，使两个拱脚之间的距离保持不变，使拱脚的最大水平变形控制在5mm以内，满足工程需要，解决了拉梁7伸长变形问题，使拱脚在结构自重及附加恒荷载作用下的水平变形基本归零，极大地节约施工工期及工程造价。较佳的，可以在第一支撑组件1和第二支撑组件2之间塞入垫材，而后再关闭顶升组件3，可使两根拉梁7连接形成的拉梁7总体长度保持基本不变，节省能源。较佳的，垫材可选择钢材，在垫材区41用于塞入垫材后，可将钢材与第一支撑组件1或第二支撑组件2焊接，使第一支撑组件1和第二支撑组件2更稳定。
42.在一个实施例中，如图1、图2、图4中所示，第一连接部11包括多个环绕第二连接部21设置的连接板111，且每个连接板111均与第二连接部21平行设置，每个连接板111均滑动贯穿第二支撑组件2，每个连接板111在远离第一支撑组件1的一端均与其中一根拉梁7连接，较佳的，第一连接部11设置在第一支撑组件1的中部且相互垂直，连接板111环绕第二支撑组件2的中部设置且连接板111与第二支撑组件2相互垂直，能使两根拉梁7同轴连接，结构受力稳定。顶升组件3为同步千斤顶，同步千斤顶包括多个围绕第二连接部21设置的千斤顶组件31，每个千斤顶组件31均与第二连接部21平行设置，所有千斤顶组件31同步工作，能防止两根拉梁7相互交叉弯折，使两根拉梁7保持同轴连接，结构受力稳定。
43.在一个实施例中，如图4、图5中所示，拱脚拉梁7组件还包括：第一承压环4，第一承压环4套设在每个连接板111上，且第一承压环4与第一支撑组件1连接；第二承压环5，第二承压环5滑动套设在每个连接板111上，且第二承压环5与第二支撑组件2连接；第一承压环4与第二承压环5之间形成垫材区41，垫材区41用于塞入垫材，而后再关闭顶升组件3，可使两根拉梁7连接形成的拉梁7总体长度保持基本不变，节省能源。较佳的，垫材可选择钢材，在垫材区41用于塞入垫材后，可将钢材与第一支撑组件1或第二支撑组件2焊接，使第一支撑组件1和第二支撑组件2更稳定。
44.在一个实施例中，如图4、图5、图6中所示，第一承压环4的外表面/第二承压环5的外表面设置有定位板6，且定位板6与第二承压环5/第一承压环4滑动连接，第一承压环4、第二承压环5以及定位板6形成垫材区41。在垫材区41用于塞入垫材后，定位板6可抵住垫材，防止垫材从第一承压环4和第二承压环5之间的空隙中滑出，增强安全性。
45.在一个实施例中，如图4、图5中所示，第一承压环4和第二承压环5的形状均为矩形，定位板6设置有四个，且四个定位板6分别设置在第一承压环4的四个侧面/第二承压环5的四个侧面上。优选的，垫材区41包括垫材上区、垫材下区、垫材左区、垫材右区，垫材上区、
垫材下区、垫材左区以及垫材右区共同形成矩形的垫材区41。首先在垫材下区从右向左塞入下条形垫材412，且下条形垫材412的左端与垫材下区的左端平齐；再在垫材右区从上向下塞入右条形垫材414，且右条形垫材414的下端与下条形垫材412抵接；再在垫材下区从右向左塞入上条形垫材411，上条形垫材411的右端与右条形垫材414抵接，并切除上条形垫材411的左端多余部分，使垫材左区可从上向下塞入左条形垫材413；最后在垫材左区从上向下塞入左条形垫材413，且左条形垫材413的下端与下条形垫材412抵接，完成垫材的安装。优选的，上条形垫材411、下条形垫材412、左条形垫材413以及右条形垫材414在安装完后，均可选择将其焊接在第一支撑组件1或第二支撑组件2上，可使第一支撑组件1和第二支撑组件2更稳定。
46.在一个实施例中，如图1－图6中所示，第一支撑组件1与第二支撑组件2均为棱台形，第一支撑组件1相对第二支撑组件2的面为第一端板面，第二支撑组件2相对第一支撑组件1的面为第二端板面，顶升组件3的固定端和顶升端分别设置在第一端板面和第二端板面上。优选的，第一端板面和第二端板面上均设置有刚板，能增强第一支撑组件1和第二支撑组件2的结构刚度。第一支撑组件1与第二支撑组件2设置为棱台形可有效提高第一支撑组件1与第二支撑组件2的结构强度，使第一支撑组件1和第二支撑组件2更稳定。
47.在一个实施例中，顶升组件3上设置有压力传感器(图中未示出)，压力传感器用于检测两个拱脚的实时横向推力。顶升组件3通过压力传感器与第一支撑组件1或第二支撑组件2连接，可测得第一支撑组件1或第二支撑组件2之间受到的压力，即横梁受到的拉力，通过读取压力传感器的读数，可实时得知两个拱脚之间的横向推力，即实时横向推力。
48.一种如上的拱脚拉梁7组件的自平衡预应力控制方法，包括如下步骤：
49.s1：判断拱脚是否产生形变，如是，执行下述步骤；否则，执行步骤s4；
50.s2：通过顶升组件3控制第一支撑组件1和第二支撑组件2反向移动，使第一支撑组件1和第二支撑组件2之间形成间隙。由于拉梁7受力形变伸长，第一支撑组件1和第二支撑组件2反向移动时，第一支撑组件1和第二支撑组件2之间的距离增大，第一支撑组件1和第二支撑组件2之间的距离增大可使两根拉梁7连接形成的总拉梁总体长度缩短，抵消拉梁7受力形变伸长的影响。当两个拱脚之间的距离保持不变时，解决了拉梁7伸长变形问题，使拱脚在结构自重及附加恒荷载作用下的水平变形基本归零，满足工程需要，极大地节约施工工期及工程造价
51.s3：在间隙内插入垫材，使第一支撑组件1和第二支撑组件2保持间距，然后执行步骤s1。在间隙内插入垫材，使第一支撑组件1和第二支撑组件2维持间距，较佳的，垫材可选择钢材，在垫材区41用于塞入垫材后，可将钢材与第一支撑组件1或第二支撑组件2焊接，使第一支撑组件1和第二支撑组件2更稳定；
52.s4：关闭顶升组件3。关闭顶升组件3，可使两根拉梁7连接形成的拉梁7总体长度保持基本不变，节省能源。
53.一种如上的拱脚拉梁组件的自平衡预应力控制方法，s1步骤包括如下步骤：
54.s11：计算拱脚拉梁所需的预应力。该预应力为拱脚保持不形变时拉梁7所需承受的预应力。
55.s12：判断两个拱脚的实时横向推力与预应力的大小，当两个拱脚的实时横向推力小于预应力时，则拱脚产生形变；当两个拱脚的实时横向推力等于预应力时，则拱脚无形
变。当两个拱脚的实时横向推力小于预应力时，即拉梁7提供的实际预应力不能满足计算得到的预应力，此时拉梁7已经形变，需要减小拱脚的间距，即缩短拉梁7的总体长度。当两个拱脚的实时横向推力等于与预应力，则此时已抵消拉梁7受力形变伸长的影响，
56.综上所述，本技术涉及拱脚拉梁7组件技术领域，公开了一种拱脚拉梁7组件及其预应力控制方法，包括设置有第一连接部11的第一支撑组件1、设置有第二连接部21的第二支撑组件2、连接在第一支撑组件1和第二支撑组件2之间的顶升组件3，第一连接部11滑动贯穿第二支撑组件2并与其中一根拉梁7连接，第二连接部21滑动贯穿第一支撑组件1并与另一根拉梁7连接，顶升组件3驱动第一支撑组件1和第二支撑组件2反向移动。本发明的拱脚拉梁7组件能将拉梁7的拉力转为顶升组件3受到的压力，在拉梁7受力形变导致逐渐伸长时，利用顶升组件3顶升，可使两个拱脚之间的距离保持不变，解决了拉梁7伸长变形问题，使拱脚在结构自重及附加恒荷载作用下的水平变形基本归零，极大地节约施工工期及工程造价。
57.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种拱脚拉梁组件，用于连接两根拉梁，两根拉梁分别与两端的拱脚相连接，其特征在于，所述拱脚拉梁组件包括：第一支撑组件，所述第一支撑组件上设置有第一连接部；第二支撑组件，所述第二支撑组件上设置有第二连接部；顶升组件，所述顶升组件连接在所述第一支撑组件和所述第二支撑组件之间；所述第一连接部与所述第二连接部平行设置，所述第一连接部滑动贯穿所述第二支撑组件，并与其中一根所述拉梁连接；所述第二连接部滑动贯穿所述第一支撑组件，并与另一根所述拉梁连接，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件通过所述顶升组件的驱动而反向移动。2.根据权利要求1所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述第一连接部包括多个环绕所述第二连接部设置的连接板，且每个所述连接板均与所述第二连接部平行设置，每个所述连接板均滑动贯穿所述第二支撑组件，每个所述连接板远离所述第一支撑组件的一端均与其中一根所述拉梁连接。3.根据权利要求2所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述顶升组件包括同步千斤顶，所述同步千斤顶包括多个围绕所述第二连接部设置的千斤顶组件，每个所述千斤顶组件均与所述第二连接部平行设置。4.根据权利要求2所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述拱脚拉梁组件还包括：第一承压环，所述第一承压环套设在每个所述连接板上，且所述第一承压环与第一支撑组件连接；第二承压环，所述第二承压环滑动套设在每个所述连接板上，且所述第二承压环与第二支撑组件连接；所述第一承压环与第二承压环之间形成垫材区，所述垫材区用于塞入垫材。5.根据权利要求4所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述第一承压环或第二承压环中的一个的外表面上设置有定位板，且所述定位板与所述第二承压环或第一承压环中的另一个滑动连接，所述第一承压环、第二承压环以及定位板形成所述垫材区。6.根据权利要求5所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述第一承压环和第二承压环的形状均为矩形，所述定位板设置有四个，且四个所述定位板分别设置在所述第一承压环的四个侧面/第二承压环的四个侧面上。7.根据权利要求1所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述第一支撑组件与第二支撑组件均为棱台形。8.根据权利要求1所述的拱脚拉梁组件，其特征在于，所述顶升组件上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测两个拱脚的实时横向推力。9.一种如权利要求1－8任一所述的拱脚拉梁组件的自平衡预应力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：判断所述拱脚是否产生形变，如是，执行下述步骤；否则，执行步骤s4；s2：通过所述顶升组件控制所述第一支撑组件和所述第二支撑组件反向移动，使所述第一支撑组件和所述第二支撑组件之间形成间隙；s3：在所述间隙内插入垫材，使所述第一支撑组件和所述第二支撑组件保持间距，然后执行步骤s1；s4：关闭所述顶升组件。
10.一种如权利要求9所述的拱脚拉梁组件的自平衡预应力控制方法，其特征在于，所述s1步骤包括如下步骤：s11：计算拱脚拉梁所需的预应力；s12：判断两个拱脚的实时横向推力与所述预应力的大小，当两个拱脚的实时横向推力小于所述预应力时，则所述拱脚产生形变；当两个拱脚的实时横向推力等于所述预应力时，则所述拱脚无形变。

技术总结
本申请涉及建筑工程技术领域，公开了一种拱脚拉梁组件及自平衡预应力控制方法，包括：设置有第一连接部的第一支撑组件、设置有第二连接部的第二支撑组件、连接在第一支撑组件和第二支撑组件之间的顶升组件，第一连接部滑动贯穿第二支撑组件，第二连接部滑动贯穿第一支撑组件。本发明的拱脚拉梁组件能将拉梁的拉力转为顶升组件受到的压力，在拉梁受力形变导致逐渐伸长时，利用顶升组件顶升，可使两个拱脚之间的距离保持不变，解决了拉梁伸长变形问题，使拱脚在结构自重及附加恒荷载作用下的水平变形基本归零，采用该技术，可解决拉梁变形过大问题，与采用箱型基础或地下连续墙以抵抗拱脚推力的方案相比，极大地节约施工工期及工程造价。程造价。程造价。


技术研发人员：王国安 傅学怡 周坚荣 赵柏强
受保护的技术使用者：深圳市华阳国际工程设计股份有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/8/14