本發(fā)明涉及一種新型可展結構,尤其是一種新型可展拱橋結構。

背景技術：

自上世紀60年代西班牙建筑師Pinero首先成功地將可展結構的概念應用于“可移動劇院”的設計，可開啟式屋蓋在大跨度空間結構中的應用得以迅速增加。另一方面，隨著人們探索外太空步伐的加快，可展結構受到了廣泛的關注，相關研究成果已應用到空間的太陽能帆板、衛(wèi)星天線中。而當前應用最為廣泛的主要是基于折桿剪式單元（scissor like element）的可展結構。從幾何學角度來考慮，這類可展結構的基本原理是每對連桿通過一個柱鉸相連，每對連桿僅能繞垂直與該對連桿所在平面的軸線作相對轉動，而其它自由度完全受到了限制；同時折桿剪式單元間的連接是通過單元端部節(jié)點鉸接實現。剪式單元相連組成折疊桁架。可展結構的展開通常是利用折桿剪式單元桿件間的相對轉動來實現的，而剪式單元的構成總體來講有直桿和折桿兩大類。由折桿單元替代直桿單元，使構造更為簡單，展開過程運動軌跡更直觀，為此種結構在大跨度結構中的應用邁出了重要一步。

現有的可動結構，其幾何形狀大多只考慮“開始”和“結束”兩個狀態(tài)，也即折疊狀態(tài)和展開狀態(tài)。這兩個狀態(tài)之間的轉換方式大致為：水平移動式、水平旋轉移動式、空間移動式、中樞軸轉動式、折疊移動式和組合移動式等。但是這些可開啟式屋蓋結構只有平動或者轉動的能力，事實上整個屋蓋結構的外形并沒有改變。所以這些可動結構并不是真正意義上的幾何可變結構。

可展結構的展開通常是利用折桿剪式單元桿件間的相對轉動來實現的，其具有工期短、易搬遷和可重復利用等優(yōu)點，已引起了現代工程師的極大興趣。但因節(jié)點涉及復雜，剛度差等原因其在大跨結構中使用較少。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足，而提供一種連接節(jié)點少、結構剛度高的可展拱橋結構，具有設計和施工方便等優(yōu)點,能較好地滿足臨時性橋梁方便搭建和移動及大跨度橋梁對折疊功能的要求。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案:

一種可展拱橋結構，由折疊桁架以及位于折疊桁架上的面板結構組成，其特征在于：所述折疊桁架包括兩榀折疊桁架單元、連接兩榀折疊桁架單元之間的橫梁以及將每榀折疊桁架單元進行折疊和展開的拉索；所述每榀折疊桁架單元由若干折桿剪式單元在結構跨度方向相連組成，在所述折疊桁架上部具有由所述折桿剪式單元相鉸接形成的上弦節(jié)點，在所述折疊桁架下部具有由所述折桿剪式單元相鉸接形成的下弦節(jié)點；所述折桿剪式單元由折桿組成，彎折處兩邊桿長相等，兩根桿在桿件彎折處銷接連接；一榀折疊桁架單元上兩個相鄰的下弦節(jié)點與另一榀折疊桁架單元相應位置上兩個相鄰的下弦節(jié)點成一矩形安裝區(qū)；所述面板結構由剛性橋面板子單元組成；所述剛性橋面板子單元由六塊折疊剛性板單元組成且展開后為矩形；所述剛性橋面板子單元通過四個角與所述矩形安裝區(qū)的四個下弦節(jié)點鉸接；所述六塊折疊剛性板單元兩兩共線并相交于一頂點，按照逆時針分別為第一三角形板、第二三角形板、第三三角形板、第四三角形板、第五三角形板和第六三角形板，他們之間的公共邊分別為第一公共邊、第二公共邊、第三公共邊、第四公共邊、第五公共邊和第六公共邊；所述第一三角形板、第六三角形板、第五三角形板和第二三角形板、第三三角形板、第四三角形板是關于第一公共邊和第四公共邊形成的平面對稱；所述第二公共邊、第三公共邊、第五公共邊和第六公共邊為峰線，第一公共邊和第四公共邊為谷線，相鄰的三角形板沿著峰線向外折疊，沿著谷線向內折疊，所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大，向內折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變小。

所述第一三角形板在第一公共邊兩側的邊線與第一公共邊的夾角分別為第一夾角和第二夾角；在第四公共邊兩側的邊線與第四公共邊的夾角分別為第三夾角和第四夾角；第一夾角和第四夾角相等且均為90°，第二夾角與第三夾角為相等。

所述折桿為平面桿或空間結構的桿件。

本發(fā)明的有益效果是，在開合過程中，機構之間是運動相容的，不會產生額外的內力，其受力性能優(yōu)越；而且本發(fā)明的折疊桁架為單自由度體系，減小了驅動裝置的數量；另外，由于本發(fā)明構成的構件數遠少于一般的折疊結構，因此給人們一種簡潔明快的效果，克服了結構感觀上桿件繁多凌亂的缺點；其便于移動和搬遷，可重復使用，且構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的橋梁。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進一步詳細說明：

圖1是折桿剪式單元的結構示意圖；

圖2是一榀折疊桁架單元的結構示意圖；

圖3是剛性橋面板單元完全展開的結構示意圖；

圖4是剛性橋面板單元半展開的結構示意圖；

圖5是布索的兩榀折疊桁架的結構示意圖；

圖6是整體結構展開的結構示意圖；

圖7是整體結構半展開的結構示意圖。

具體實施方式

下面參照說明書附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作出更為詳細的說明：

折疊桁架的基本單元是折桿剪式單元1，如圖1所示，一個折桿剪式單元由兩根折桿21和22在兩桿中點處銷接而成，彎折處兩邊桿長相等，兩根折桿2在桿件彎折處銷接連接。如圖2，折桿剪式單元1在結構長度方向相連組成一榀折疊桁架單元4。

結構展開拉索3拉緊，一榀折疊桁架單元4上下緣布置拉索3，如圖5所示。

剛性橋面板5由剛性橋面板子單元6組成相連組成。剛性橋面板子單元6布置在折疊桁架單元4下。剛性橋面板子單元6完全展開如圖3所示，半展開如圖4所示。每個剛性橋面板子單元6由六個三角形板7組成且展開后為矩形，六個三角形板7兩兩共線并相交于一頂點，按照逆時針分別為第一三角形板71、第二三角形板72、第三三角形板73、第四三角形板74、第五三角形板75和第六三角形板76，他們之間的公共邊分別為第一公共邊77、第二公共邊78、第三公共邊79、第四公共邊710、第五公共邊711和第六公共邊712；在運動過程中，第一三角形板71、第六三角形板76、第五三角形板75和第二三角形板72、第三三角形板73、第四三角形板74是關于第一公共邊77和第四公共邊710形成的平面對稱的。第二公共邊78、第三公共邊79、第五公共邊711和第六公共邊712為峰線，第一公共邊77和第四公共邊710為谷線，相鄰的三角形板沿著峰線向外折疊，沿著谷線向內折疊，所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大，向內折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變小。第一三角形板71在第一公共邊77兩側的邊線與第一公共邊77的夾角分別為第一夾角713和第二夾角714；在第四公共邊710兩側的邊線與第四公共邊710的夾角分別為第三夾角715和第四夾角716；第一夾角713和第四夾角716相等且均為90°，第二夾角714與第三夾角715為相等。

每個剛性橋面板子單元6的四個節(jié)點717~720與下面的折疊桁架4下弦廚四個節(jié)點41~44（如圖5所示）鉸接。運動過程中，結構可沿跨度方向展開和收縮，整體結構結構展開時如圖6所示。一榀折疊桁架單元4上下緣布置拉索，展開時拉索3拉緊，收縮時拉索3松弛（如圖7）。橫梁8布置在上弦增強結構剛度。整體單自由度運動。