本發(fā)明屬于土木工程，具體涉及一種基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、主動彎曲是指通過彈性變形，使原本平直的桿件、板件、膜等組件在外力作用下形成曲線或曲面幾何形狀的彎曲過程。自成形是指上述組件無需額外的加工或成形步驟，僅通過主動彎曲即可自然形成與建筑設(shè)計(jì)師預(yù)先設(shè)定的形狀相一致的過程。利用主動彎曲和自成形的理念，可以通過多根細(xì)長桿件搭建具有復(fù)雜曲面外形的空間結(jié)構(gòu)。工程中一般通過變截面組件實(shí)現(xiàn)自成形，即多跟細(xì)長桿件組成格構(gòu)式構(gòu)件，方便通過增加或減少桿件數(shù)量調(diào)整構(gòu)件的截面尺寸。若直接主動彎曲上述格構(gòu)式構(gòu)件，一方面，需要較大的外力作用，即無法通過人力完成施工過程；另一方面，構(gòu)件內(nèi)存在顯著內(nèi)應(yīng)力，有較大的結(jié)構(gòu)和施工風(fēng)險。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法，解決在基于主動彎曲的自成形結(jié)構(gòu)的施工過程中所需較大外力且存在較大風(fēng)險等問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的解決方案如下：

3、第一個方面，本發(fā)明提供一種基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，包括至少兩個跨度、寬度和跨高相同的格構(gòu)式構(gòu)件作為拱肋和位于所述格構(gòu)式構(gòu)件的兩個端部的固定在地面上的基座，每個格構(gòu)式構(gòu)件包括分別主動彎曲形成拱肋的若干根第一細(xì)長桿件，相鄰兩個格構(gòu)式構(gòu)件之間設(shè)有若干個連接兩個格構(gòu)式構(gòu)件之間的連接構(gòu)件。

4、優(yōu)選地，每個格構(gòu)式構(gòu)件的兩端還包括分別主動彎曲而成的若干根長度小于所述第一細(xì)長桿件的一半的第二細(xì)長桿件，每個格構(gòu)式構(gòu)件兩端的第二細(xì)長桿件的數(shù)量相同，以形成兩端粗、中間細(xì)的拱肋。

5、優(yōu)選地，每個格構(gòu)式構(gòu)件包括25-35根第一細(xì)長桿件和每個端部10-20根第二細(xì)長桿件。

6、優(yōu)選地，所述連接構(gòu)件的數(shù)量為10-16根，每2根組成一對形成5-8對連接構(gòu)件均勻間隔并對稱地分布在所述兩個格構(gòu)式構(gòu)件的整個彎曲弧線上，每對連接構(gòu)件布置在所述格構(gòu)式構(gòu)件的上下兩側(cè)。

7、優(yōu)選地，所述第一細(xì)長桿件和所述第二細(xì)長桿件均為直徑12-20mm的圓形截面的圓桿；所述第一細(xì)長桿件的長度為8000-14000mm，所述第二細(xì)長桿件的長度為3500-6500mm，所述連接構(gòu)件為長度為1800-2000mm的圓形截面的圓桿，形成的每個格構(gòu)式構(gòu)件的跨度為6200-7200mm，寬度為1200-2200mm，跨高為3200-4200mm。

8、優(yōu)選地，在每個格構(gòu)式構(gòu)件上，與所述若干個連接構(gòu)件的連接部位上，設(shè)有第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，所述第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)捆扎在所述格構(gòu)式構(gòu)件上。

9、優(yōu)選地，在相鄰的兩個第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的中間還設(shè)有第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，所述第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)捆扎在所述格構(gòu)式構(gòu)件上。

10、優(yōu)選地，所述第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)比所述第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)粗。

11、優(yōu)選地，所述第一細(xì)長桿件、所述第二細(xì)長桿件和所述連接構(gòu)件均為玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料(gfrp)材質(zhì)的圓桿，所述基座為鋼材材質(zhì)；所述第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)和所述第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)均由鋼材線切割制成，內(nèi)芯采用pla材料通過3d打印工藝制成。

12、第二個方面，本發(fā)明還提供一種如上所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法，包括如下步驟：

13、步驟(1)，定位并固定基座：根據(jù)構(gòu)成所述基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件的尺寸在施工場地上確定至少四個基座的具體位置，將膨脹螺栓穿過基座的固定孔并打入水泥地面后，將基座固定在地面上；

14、步驟(2)，搭建腳手架：在人形拱橋的兩側(cè)和內(nèi)部采用碗扣式腳手架進(jìn)行搭建，通過碗扣和橫桿連接，確保整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且安全系數(shù)高；

15、步驟(3)，插入格構(gòu)式構(gòu)件：將若干根第一細(xì)長桿件主動彎曲并依次插入基座的插入孔中，然后依次插入若干根第二細(xì)長桿件；

16、步驟(4)，安裝格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)：根據(jù)構(gòu)成所述基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件的尺寸和間距安裝第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)和第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)；

17、步驟(5)，安裝連接構(gòu)件；

18、步驟(6)，基座縫隙灌膠：在基座的插入孔筒體和格構(gòu)式構(gòu)件插入端部之間的縫隙處灌注粘結(jié)劑并固化；

19、步驟(7)，拆除腳手架。

20、現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

21、本發(fā)明提供的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法，每個作為拱肋的格構(gòu)式構(gòu)件為由若干根長度相同的第一細(xì)長桿件主動彎曲而成，構(gòu)建時將若干根第一細(xì)長桿件依次主動彎曲并插入基座，然后用第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)將其約束成一根整體構(gòu)件，既能夠避免無法通過人力直接彎曲大尺寸截面構(gòu)件的問題，也能夠顯著降低構(gòu)件內(nèi)因彎曲而導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力，降低結(jié)構(gòu)和施工風(fēng)險。

技術(shù)特征：

1.一種基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括至少兩個跨度、寬度和跨高相同的格構(gòu)式構(gòu)件作為拱肋和位于所述格構(gòu)式構(gòu)件的兩個端部的固定在地面上的基座，每個格構(gòu)式構(gòu)件包括分別主動彎曲形成拱肋的若干根第一細(xì)長桿件，相鄰兩個格構(gòu)式構(gòu)件之間設(shè)有若干個連接兩個格構(gòu)式構(gòu)件之間的連接構(gòu)件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個格構(gòu)式構(gòu)件的兩端還包括分別主動彎曲而成的若干根長度小于所述第一細(xì)長桿件的一半的第二細(xì)長桿件，每個格構(gòu)式構(gòu)件兩端的第二細(xì)長桿件的數(shù)量相同，以形成兩端粗、中間細(xì)的拱肋。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個格構(gòu)式構(gòu)件包括25-35根第一細(xì)長桿件和每個端部10-20根第二細(xì)長桿件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接構(gòu)件的數(shù)量為10-16根，每2根組成一對形成5-8對連接構(gòu)件均勻間隔并對稱地分布在所述兩個格構(gòu)式構(gòu)件的整個彎曲弧線上，每對連接構(gòu)件布置在所述格構(gòu)式構(gòu)件的上下兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一細(xì)長桿件和所述第二細(xì)長桿件均為直徑12-20mm的圓形截面的圓桿；所述第一細(xì)長桿件的長度為8000-14000mm，所述第二細(xì)長桿件的長度為3500-6500mm，所述連接構(gòu)件為長度為1800-2000mm的圓形截面的圓桿，形成的每個格構(gòu)式構(gòu)件的跨度為6200-7200mm，寬度為1200-2200mm，跨高為3200-4200mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，在每個格構(gòu)式構(gòu)件上，與所述若干個連接構(gòu)件的連接部位上，設(shè)有第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，所述第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)捆扎在所述格構(gòu)式構(gòu)件上。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，在相鄰的兩個第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的中間還設(shè)有第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，所述第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)捆扎在所述格構(gòu)式構(gòu)件上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)比所述第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)粗。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一細(xì)長桿件、所述第二細(xì)長桿件和所述連接構(gòu)件均為玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料(gfrp)材質(zhì)的圓桿，所述基座為鋼材材質(zhì)；所述第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)和所述第二格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)均由鋼材線切割制成，內(nèi)芯采用pla材料通過3d打印工藝制成。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)，包括至少兩個跨度、寬度和跨高相同的格構(gòu)式構(gòu)件作為拱肋和位于所述格構(gòu)式構(gòu)件的兩個端部的固定在地面上的基座，每個格構(gòu)式構(gòu)件包括分別主動彎曲形成拱肋的若干根第一細(xì)長桿件。本發(fā)明還提供一種如上所述的基于主動彎曲的自成形人行拱橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法。本發(fā)明的每個作為拱肋的格構(gòu)式構(gòu)件為由若干根長度相同的第一細(xì)長桿件主動彎曲而成，構(gòu)建時將若干根第一細(xì)長桿件依次主動彎曲并插入基座，然后用第一格構(gòu)式構(gòu)件節(jié)點(diǎn)將其約束成一根整體構(gòu)件，既能夠避免無法通過人力直接彎曲大尺寸截面構(gòu)件的問題，也能夠顯著降低構(gòu)件內(nèi)因彎曲而導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力，降低結(jié)構(gòu)和施工風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：亓立剛,趙嘉成,馬明磊,馮鵬,白潔,楊燕,許國文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國建筑第八工程局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8