[实用新型]一种拓扑优化复合材料结构人行桁架桥

说明书

本发明提供了一种拓扑优化复合材料结构人行桁架桥，包括桥面板、三角桁架单元、支撑横杆、支撑竖杆以及连接扣件；三角桁架单元通过连接扣件围接成长方体框架；桥面板固定设于长方体框架的上方；支撑横杆设于长方体框架的底部，支撑横杆的两端与三角桁架单元固定连接，支撑横杆的中点垂直向上设有支撑竖杆，支撑竖杆的顶端与桥面板的底部固定连接；其中，所述的三角桁架单元包括横向连杆、竖向连杆以及斜向连杆。本发明桥面采用加胶钢化玻璃，架结构及各杆件采用纤维增强树脂基复合材料，通过拓扑优化后，使得建造桥梁所使用的材料更加节省，降低了材料建造成本，使得桁架桥更具经济性。

技术领域

本发明涉及建筑复合材料领域，具体涉及一种拓扑优化复合材料结构人行桁架桥。

背景技术

复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀、抗断裂能力强以及减振性能好等优点，复合材料桥梁建设的兴起在国际上始于20世纪末。由于桁架结构在承载力方面有明显优势，譬如其约束变形能力强且同等材料下承重能力更强，结构更加稳固，节点采用铰接点，不传递弯矩，受力明确，相互协调性好，因此我国在各地陆续修建了多座人行桁架天桥。目前，关于我国桥梁优化的建设普遍是多集中于结构优化和尺寸方面的优化，其中以桁架结构和梁板结构居多，多采用拉挤成型材料，但是对于人行桁架桥使用的优化方案并没有新的突破，虽然近年来拓扑优化技术得到的了广泛的关注，可是FRP材料在拓扑优化后使用于桥梁建设的情况依然较少，具体的复合材料桥梁结构亟待设计和研究。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中的不足，提供一种拓扑优化复合材料结构人行桁架桥。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种拓扑优化复合材料结构人行桁架桥，包括桥面板、三角桁架单元、支撑横杆、支撑竖杆以及连接扣件；所述的三角桁架单元通过连接扣件围接成长方体框架，所述的长方体框架组成人行桁架桥的四个侧面；所述的桥面板固定设于长方体框架的上方；所述的支撑横杆设于长方体框架的底部，支撑横杆的两端与三角桁架单元固定连接，所述支撑横杆的中点垂直向上设有支撑竖杆，所述支撑竖杆的顶端与桥面板的底部固定连接；其中，所述的三角桁架单元包括横向连杆、竖向连杆以及斜向连杆；所述的横向连杆与桥面板平行，所述的竖向连杆垂直设于桥面板与横向连杆之间，所述横向连杆、竖向连杆以及桥面板组成的框架内的对角线上设有斜向连杆。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的连接扣件设于长方体框架底部的四个拐角处，所述的连接扣件由两个形状一致的扣件板拼接形成，扣件板上设有半圆形的缺口，所述的两块扣件板拼接时，半圆形的缺口对应拼接成圆形的插入口，所述的半圆形的缺口内平行设有多组环形齿轮。

上述的圆形的插入口设有5个，分别对应一个竖向连杆、两个横向连杆以及两个斜向连杆的插入。

上述的横向连杆、竖向连杆以及斜向连杆呈两端粗中间窄的形状，所述横向连杆、竖向连杆以及斜向连杆的表面设有与环形齿轮对应的环形凸起。

上述的支撑横杆的两端与三角桁架单元的横向连杆垂直连接，所述支撑横杆至少设有5组，各支撑横杆之间平行设置。

上述的桥面板采用加胶钢化玻璃。

上述的横向连杆、竖向连杆以及斜向连杆插入至圆形的插入口后，通过焊接或粘结的方式进行固定，所述的横向连杆、竖向连杆以及斜向连杆均采用纤维增强树脂基复合材料。

上述的长方体框架的长边由3个三角桁架单元通过焊接或粘接组成，所述长方体框架的短边有1个三角桁架单元组成，长边与短边连接处的底部拐角设有连接扣件。

本发明的与现有技术相比，其优点在于：