波浪形腹板钢拱结构.pdf

本发明涉及一种新型波浪形腹板钢拱结构，属于结构工程技术领域。所述钢拱结构由上下翼缘板与波浪形的弧形腹板构成；所述上、下翼缘板与所述波浪形的弧形腹板通过焊接连接；所述上翼缘板和下翼缘板为热轧钢材；所述波浪形的弧形腹板由规整的薄平钢板通过冷弯设备辊轧形成。所述波浪形的弧形腹板是将规整的条形钢板通过冷弯成型设备辊轧成均匀波浪形的腹板，然后再通过冷弯成型设备辊轧成上下波幅深度不同的波浪，腹板便自动弯成拱形，并通过调整腹板上下波幅的深度比例即可形成不同矢跨比的波浪形的弧形腹板。本发明提出的波浪形腹板钢拱结构，弧形腹板成型加工方便，节省材料，波浪腹板的局部屈曲强度高，面外刚度大，是一种优秀的拱形钢结构。

1、  一种波浪形腹板钢拱结构，其特征在于：所述钢拱结构由上翼缘板(1)、下翼缘板(3)与波浪形的弧形腹板(2)构成；所述上翼缘板(1)和下翼缘板(3)与所述波浪形的弧形腹板(2)通过焊接连接；所述上翼缘板(1)和下翼缘板(3)为热轧钢材；所述波浪形的弧形腹板(2)由规整的薄平钢板通过辊轧设备形成。

2、  根据权利要求1所述的波浪形腹板钢拱结构，其特征在于，所述波浪形的弧形腹板(2)是将规整的条状钢板通过辊轧设备辊轧成均匀的条状波浪腹板，然后通过冷弯成型设备辊轧成上下波幅高度不同的波浪，腹板自动弯成弧形，并通过调整腹板上下波幅的深度比例即可形成不同矢跨比的拱形波浪腹板。

3、  根据权利要求1所述的波浪形腹板钢拱结构，其特征在于，所述波浪形的弧形腹板(2)的厚度一般为2～6mm。

波浪形腹板钢拱结构
技术领域
本发明涉及一种新型波浪形腹板钢拱结构，属于结构工程技术领域。
技术背景
目前普遍在建筑屋盖结构中应用的实腹式钢拱结构，其腹板通常是平腹板。这种平腹板钢拱在截面高度较大时，在较小的剪应力或正应力作用下易于局部屈曲；为了防止腹板过早的发生局部屈曲，目前通常的做法是直接提高板厚或在腹板两侧配置纵向或横向加劲肋，这样会带来较大的加工量以及材料的浪费。另外，弧形平腹板的加工用材也非常浪费，因为通常要在一大块平整钢板上按照弧形下料，切割下料后剩余板材的利用率较低，因而带来边角料等浪费较多。
基于上述原因，本发明提出一种波浪形腹板钢拱结构，其最大特点是可以克服上述平腹板钢拱结构的缺点。由于将平腹板辊轧成波浪式的，其一是可以大大提高腹板的局部屈曲强度，避免腹板易于局部屈曲的缺点，同时也大大地提高了腹板的面外刚度与挺起刚度，使钢拱在运输与吊装过程中更加稳固与安全，克服了平腹板钢拱在腹板较薄而高度较高的情况下刚度不足的缺点。其二是波浪形腹板的下料很规整，不是弧形下料，因而不会产生浪费现象；首先通过冷弯成型设备将其带状平腹板辊轧成波浪均匀的腹板，这时波浪形的腹板在其面内尚没有形成弧形板带，进而通过冷弯成型设备把波浪均匀的腹板再辊轧成沿腹板高度上下不同波幅深度的腹板，使腹板在面内自动形成拱形结构。沿腹板高度上下压痕深度差异不同，形成钢拱的曲率就不同，其曲率变化依据工程设计参数确定。其三是波浪形的弧形腹板可以应用较薄的钢板，常在2～6mm之间变化；与相同板厚的平腹板钢拱结构比较，波浪形的弧形腹板的局部屈曲强度要高出几十倍以上，因而波浪腹板可以做得高而薄，非常节省材料。总之，波浪形腹板钢拱结构的腹板易于成型成弧形，而且腹板被辊轧成波浪后提高了其局部屈曲强度，用板厚较薄，非常节省材料，有广阔的应用前景。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种高效经济的钢拱结构。
本发明提供的一种波浪形腹板钢拱结构，其特征在于：所述钢拱结构由上翼缘板1、下翼缘板3与波浪形的弧形腹板2构成；所述上翼缘板1和下翼缘板3与所述波浪形的弧形腹板2通过焊接连接；所述上翼缘板1和下翼缘板3为热轧钢材；所述波浪形的弧形腹板2由规整的薄平钢板通过冷弯设备辊轧形成。
在上述的波浪形腹板钢拱结构中，所述波浪形的弧形腹板2是将规整的条状钢板通过冷弯成型设备先辊轧成波浪均匀的腹板，然后再通过冷弯成型设备辊轧成上下深度不同的波浪，腹板便自动弯成拱形，并通过调整腹板上下波幅的深度比例即可形成不同矢跨比的波浪形的弧形腹板。
在上述的波浪形腹板钢拱结构中，所述波浪形的弧形腹板2的厚度一般为2～6mm。
本发明提出的波浪形腹板钢拱结构，波浪弧形腹板成型及加工过程方便，节省材料，波折腹板的局部屈曲强度高，面外刚度大，是一种优秀的拱形钢结构。
附图说明
图1为波浪形腹板钢拱结构下料示意图。
图2为翼缘板的冷弯成型示意图。
图3为腹板的波折成型步骤演示图。
图4为波浪形腹板钢拱立体示意图。
图5为波浪形腹板钢拱立面示意图。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
如图1～5所示，图中：1-上翼缘板2-波浪形的弧形腹板3-下翼缘板。
如图1所示，波浪形腹板钢拱构件的下料非常规整。通过冷弯设备，可以将上下翼缘板冷弯成如图2所示的拱形。腹板的波折成型分两步完成，如图3所示，第一步将腹板波折成均匀波浪，第二步通过调整腹板上下波幅高度，腹板可以自动形成拱形，并通过调整腹板上下波幅的高度比例即可形成不同矢跨比的波浪形的弧形腹板。上下翼缘板与腹板通过焊接连接，实际加工时可通过自动化焊接机器手完成。这样，便形成一定曲率的波浪形腹板钢拱构件。
波浪形腹板钢拱结构由上、下翼缘板与波浪形的弧形腹板构成。所述翼缘板为热轧钢板。所述波浪形腹板由规整的薄平钢板通过冷弯设备辊轧形成，腹板所用钢板的厚度一般为2～6mm。所述翼缘板与所述波浪形的弧形腹板通过焊接连接。
理论和实验证明，该波浪形腹板钢拱结构具有下面明显优点：
(1)波浪形腹板可以做得高而薄，可以节约构件的腹板材料，且腹板辊轧成弧形也容易实现。
(2)腹板被辊轧成波浪后，极大地提高了腹板的局部屈曲强度、腹板的面外与挺起刚度，因而构件在运输与安装过程中不易变形，位形易于控制。
(3)波浪腹板截面上法向力与剪力分担更加明确：截面在轴力与弯矩作用下，仅翼缘有效，腹板不承受任何轴力；在剪力作用下，仅腹板有效，翼缘不承受任何剪力。