[实用新型]一种预应力增强膜结构体及组合式预应力增强膜结构体

说明书

本发明公开了一种预应力增强膜结构体及组合式预应力增强膜结构体，包括囊体、柔性增强骨架和环形刚性构件；囊体的内容物为流体；环形刚性构件分别设于囊体对应的端部的外周；柔性增强骨架设于囊体的外部；柔性增强骨架包含柔性索时，柔性索沿囊体的素线或导线方向布置，或者交错缠绕在囊体外周，或两者混合布置；沿囊体的素线布置的柔性索与交错缠绕在囊体外周的柔性索的交点使用能够传力的节点连接，并且囊体充满流体后的轮廓尺寸比柔性索构成的柔性增强骨架的轮廓尺寸大；柔性增强骨架包含柔性纤维布时，纤维布完全包裹住囊体。本发明具有轻质、便携，安装、拆卸方便的特点，同时承载能力和刚度高，耐冲击强度大。

技术领域

本发明涉及一种用于承重的长条形结构构件，具体涉及一种预应力增强膜结构体及组合式预应力增强膜结构体。

背景技术

在结构工程中，长条形的结构构件主要由混凝土、钢、木等材料及其组合制成。其中，梁构件在荷载作用下会产生受压区和受拉区，为充分利用材料的特性并减轻自重，可采用钢筋混凝土梁以及钢-混凝土组合梁及木-混凝土梁；为进一步减轻自重并节约材料，可采用T形梁、箱梁等截面形式，也可选用腹板开孔的梁。

但随着跨度的增加，结构的自重产生的荷载效应随之显著增加，因此，以上结构形式不适于大跨度梁。大跨度结构可采用桁架、预应力张弦梁等结构形式。

以上的结构构件运用的材料各异，零件组合方式也各不相同，但受压区材料均采用固体材料。采用混凝土作为受压区材料使得结构自重较大，跨度受到限制；而钢梁、桁架等结构形式采用钢材作为受压区材料或压杆，钢材和钢压杆存在受压失稳的问题，材料强度不能充分利用。且受压材料无法使用如预应力钢材类似的轻质高强的材料，使结构整体的质荷比不高。

为了解决上述问题，2002年，瑞士Airlight公司和EMPA组合结构研究中心的科技人员提出了一种充气组合梁——气撑式张弦梁，并应用在了实际工程中。在此梁中，上翼缘为金属压杆，索按照梁的主应力迹线布置作为下翼缘，低压气囊作为梁的腹杆。该结构使用低压气囊代替腹杆，但仍然在上翼缘设置了压杆。且其气囊内压为低压，也限制了其承载力的提高。

李玉刚等发明了刚壁气承轴心受压杆件和偏心受压杆件，使用空气作为受压材料，利用刚性管约束气体，但该系列发明仅限于轴压杆件和偏压杆件，不能应用于更为普遍的构件的受力情形，且其刚性管部分的材料也难以应用预应力钢材等高强度材料。

为提高工程结构中梁的比强度，充分利用高强度材料，有必要发明一种新形式的构件，该形式的构件的受压区使用较高比强度的材料，并充分利用材料的受拉强度，从而达到提高工程结构中梁的比强度的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种预应力增强膜结构体及组合式预应力增强膜结构体，预应力增强膜结构体中采用流体作为受压材料，并通过向囊体填充流体并加压的方式建立预应力，具有轻质、便携，安装、拆卸方便的特点，同时承载能力和刚度高，耐冲击强度大。

本发明是这样实现的：一种预应力增强膜结构体，包括能够在充满流体后保持固定形状的囊体、用于在所述囊体膨胀的过程中建立预应力的柔性增强骨架和用于承受环向力的环形刚性构件；所述囊体的内容物为流体；所述环形刚性构件分别设于所述囊体对应的端部的外周以使所述受力孔承受所述囊体的环向力；所述柔性增强骨架设于所述囊体的外部；所述柔性增强骨架主要由若干柔性索、柔性纤维布或二者的组合构成；所述柔性增强骨架包含柔性索时，所述柔性索沿所述囊体的素线或导线方向布置，或者交错缠绕在囊体外周，或两者混合布置；沿囊体的素线布置的柔性索与交错缠绕在囊体外周的柔性索的交点使用能够传力的节点连接，并且所述囊体充满流体后的轮廓尺寸比所述柔性索构成的柔性增强骨架的轮廓尺寸大；所述柔性增强骨架包含柔性纤维布时，纤维布完全包裹住囊体。