[发明专利]一种龟甲仿生的拱结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种龟甲仿生的拱结构及其制造方法。该龟甲仿生的拱结构包括底板和横截面呈弧形的顶板，所述顶板的两侧通过腹板与底板相连，形成其横断面轮廓呈龟甲型的主拱圈，所述主拱圈内还贯穿布置有对顶板提供支撑连接的支撑构件。利用呈弧形的顶板两侧通过腹板与底板连接，使得顶板、腹板以及底板三者连接形成主拱圈，该主拱圈的端面轮廓呈龟甲型，这样设计，具有构造新颖美观、形式简单、受力模式明确、制造方便等优势；在主拱圈内贯穿有支撑构件，支撑构件与顶板连接，通过支撑构件能够承担顶板的荷载，增加顶板承载能力，提高拱结构整体的抗压能力。

技术领域

本发明涉及桥梁的技术领域，具体涉及一种龟甲仿生的拱结构及其制造方法。

背景技术

近些年来，我国的经济水平得到了极大的提高和改善，人们的生活观念和居住感念也不断发生着变化，尤其是近些年来我国所倡导的环保节约的观念，更是为我国建筑行业的发展带来了新的机遇，无论是从建筑企业的基础结构之上还是到具体的工程制造，无一不发生着较大的变化。为了有效推动我国建筑行业的长远和健康发展，在桥梁的优化和设计工作中就大量的用到了仿生理念，其利用仿生观念的主要目的就是为了对桥梁使用过程中存在的一些问题加以有效的解决，更好的为我国桥梁的发展提供科学的指导工作。

桥梁的设计工作是我国工程建筑中极为重要的一个分支，建筑事业的长远发展一定程度上依赖于设计师的新的创意和灵感，因此，仿生学在桥梁设计中的应用势必会更好的推动桥梁功能与造型的不断创新，这对于更好的保障我国桥梁建筑事业的发展具有十分重要的意义和作用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种龟甲仿生的拱结构及其制造方法，以在满足桥梁良好的抗压能力。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种龟甲仿生的拱结构，包括底板和横截面呈弧形的顶板，所述顶板的两侧通过腹板与底板相连，形成其横断面轮廓呈龟甲型的主拱圈，所述主拱圈内还贯穿布置有对顶板提供支撑连接的支撑构件。

通过对大量的生物结构形式进行分析和论证，本方案发明人认为龟甲结构具有卓越的抗压能力，且与拱结构具有高度的相似相近性，因此，为拱结构的设计和优化提供参考价值。利用呈弧形的顶板两侧通过腹板与底板连接，使得顶板、腹板以及底板三者连接形成主拱圈，该主拱圈的端面轮廓呈龟甲型，这样设计，具有构造新颖美观、形式简单、受力模式明确、制造方便等优势；在主拱圈内贯穿有支撑构件，支撑构件与顶板连接，通过支撑构件能够承担顶板的荷载，增加顶板承载能力，提供拱结构整体的抗压能力。

进一步，所述支撑构件为设置在横断面中部的腋柱板，所述腋柱板两侧分别与顶板的两侧位置处连接。

这样设计，通过设置在横断面中部的腋柱板能够提高拱结构整体横断面的横向刚度，并使结构的整体性更好；利用腋柱板两侧分别与顶板连接，使得顶板的轴向压力沿顶板端部传递至腋柱板，增加了传力路径，并与腹板共同承载荷载作用，增强了顶板的承载能力。

进一步，所述支撑构件为设置在主拱圈中心位置的椎骨杆，所述椎骨杆上表面设有两个肋骨杆，所述肋骨杆远离椎骨杆端部与顶板内侧连接。

这样设计，优化了传力路径，顶板处的竖向荷载通过肋骨杆传递至椎骨杆上，由于椎骨杆是贯穿整个拱结构，因此，消除了顶板应力集中的不利现象，减小了顶板的竖向变形；

进一步，所述肋骨杆呈倾斜设置，两个肋骨杆与椎骨杆整体连接形成V字型。

这样设计，能够使得顶板的竖向压力经肋骨杆传递至椎骨杆，提高主拱圈的刚度，同时，对于节段悬臂浇筑或节段悬臂拼装制作的拱桥主拱结构，椎骨杆与肋骨杆的配合还提供了安全且免费的锚固基础，悬臂制作的两束临时拉索可以锚固在肋骨杆上。