[发明专利]适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构及施工方法

权利要求书

1.一种适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，包括一组平行间隔设置的预应力张弦结构单元，相邻的两榀预应力张弦结构单元之间通过联系结构连接，其特征在于：所述联系结构为一组平行间隔设置在相邻的两榀预应力张弦结构单元之间的联系桁架（5）；

每榀预应力张弦结构单元包括空间桁架和张拉连接在空间桁架下方的张弦拉索（7），所述空间桁架与张弦拉索（7）之间竖向连接有一组平行间隔设置的撑桁架（6）；

所述空间桁架是由三角形空间桁架作为子结构构成的巨型三角形空间桁架，包括两架上弦桁架（1）、一架与上弦桁架平行的下弦桁架（4）、水平连接在两架上弦桁架（1）之间的水平腹桁架（3）以及连接在上弦桁架（1）和下弦桁架（4）之间的斜腹桁架（2）；

所述上弦桁架（1）、下弦桁架（4）、斜腹桁架（2）和水平腹桁架（3）作为巨型三角形空间桁架的子结构、均为三角形空间桁架。

2.根据权利要求1所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述斜腹桁架（2）的上端连接有三根斜腹桁架上连杆（10）、下端连接有三根斜腹桁架下连杆（11）；

三根斜腹桁架上连杆（10）的一端分别与斜腹桁架（2）的上弦杆和下弦杆连接，另一端汇成一点与上弦桁架（1）连接；

三根斜腹桁架下连杆（11）的一端分别与斜腹桁架（2）的上弦杆和下弦杆连接，另一端汇成一点与下弦桁架（4）连接。

3.根据权利要求2所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述上弦桁架（1）是由上弦桁架节段依次拼接而成的弧形桁架，包括两根上弦杆、一根下弦杆、水平连接在两根上弦杆之间的水平腹杆以及连接在上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆；

所述下弦桁架（4）是由下弦桁架节段依次拼接而成的弧形桁架，包括一根上弦杆、两根下弦杆、水平连接在两根下弦杆之间的水平腹杆以及连接在上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆。

4.根据权利要求3所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述水平腹桁架（3）包括两根上弦杆、一根下弦杆、水平连接在两根上弦杆之间的水平腹杆以及连接在上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆，其两根上弦杆两端与对应的上弦桁架（1）的上弦杆连接，其下弦杆两端与对应的上弦桁架（1）的下弦杆连接。

5.根据权利要求4所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述联系桁架（5）是由联系桁架节段拼接而成的，包括两根上弦杆、一根下弦杆、水平连接在两根上弦杆之间的水平腹杆以及连接在上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆；

所述联系桁架（5）与水平腹桁架（3）对应，其两根上弦杆两端与对应的上弦桁架（1）的上弦杆连接，其下弦杆两端与对应的上弦桁架（1）的下弦杆连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述撑桁架（6）是整体桁架或者是由撑桁架节段拼接而成的，包括两根上弦杆、一根下弦杆、水平连接在两根上弦杆之间的水平腹杆以及连接在上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆；

所述撑桁架（6）的上端连接有三根撑桁架上连杆（12）、下端连接有三根撑桁架下连杆（13）；

三根撑桁架上连杆（12）的一端与撑桁架（6）的上弦杆和下弦杆连接，另一端汇成一点通过撑桁架上节点（9）与下弦桁架（4）连接；

三根撑桁架下连杆（13）的一端与撑桁架（6）的上弦杆和下弦杆连接，另一端汇成一点通过索夹与张弦拉索（7）连接。

7.根据权利要求6所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述撑桁架上节点（9）通过四根下弦桁架连杆（14）与下弦桁架（4）的下弦杆连接，四根下弦桁架连杆的一端对称连接在下弦桁架（4）的下弦杆上、另一端汇成一点交汇连接在撑桁架上节点（9）上。

8.根据权利要求7所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：所述撑桁架上节点（9）包括上球缺连接板、焊接在上球缺连接板上的上耳板、下球缺连接板以及焊接在下球缺连接板上的下耳板，所述上下耳板之间通过销轴连接。

9.根据权利要求8所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构，其特征在于：四根下弦桁架连杆（14）交汇连接在上球缺连接板的球面上；

三根撑桁架上连杆（12）交汇连接在下球缺连接板的球面上。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，工厂预制上弦桁架（1）、下弦桁架（4）、水平腹桁架（3）、斜腹桁架（2）、联系桁架（5）、撑桁架（6）和撑桁架上节点（9），其中上弦桁架、下弦桁架、联系桁架和撑桁架根据运输和吊装要求分段制成；

步骤二，将预制好的水平腹桁架、斜腹桁架以及上弦桁架、下弦桁架、联系桁架和撑桁架的各个节段运输至施工现场，进行现场拼装；

步骤三，在地面上将水平腹桁架、斜腹桁架、斜腹桁架上连杆、斜腹桁架下连杆、下弦桁架连杆分别与上弦桁架和下弦桁架的各个节段在地面拼接成空间桁架节段；

步骤四，在施工现场搭设临时脚手架，并在要拼装空间桁架的位置下方搭设一组临时胎架；

步骤五，将各个空间桁架节段依次吊装、并利用临时胎架在空中拼接成空间桁架；

步骤六，将空间桁架的两端与结构柱（8）连接；

步骤七，在地面上将撑桁架节段拼装成撑桁架（6），并在撑桁架两端连接撑桁架上连杆（12）和撑桁架下连杆（13）；

步骤八，将拼装好的撑桁架（6）吊装至合适位置、并通过撑桁架上节点（9）连接撑桁架上连杆（12）和下弦桁架连杆（14）；

步骤九，安装张弦拉索（7），将撑桁架（6）下端的撑桁架下连杆（13）与张弦拉索对应位置通过索夹连接；

步骤十，根据仿真计算结果，对张弦拉索进行预应力张拉，至此，完成一榀空间桁架施工；

步骤十一，重复步骤三至步骤十，直至完成全部空间桁架的施工；

步骤十二，在地面将联系桁架节段拼装成联系桁架（5）；

步骤十三，将拼装好的联系桁架（5）依次吊装至合适位置、并与相邻的两榀空间桁架连接；

步骤十四，重复步骤十二和步骤十三，直至相邻的空间桁架之间均完成联系桁架连接施工，至此，完成煤场大跨度封闭罩棚施工。