用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置及鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)的制作方法

本實(shí)用新型屬于鋼支撐技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置及鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

鋼支撐指運(yùn)用鋼管、H型鋼、角鋼等增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。目前鋼支撐在地鐵、基坑圍護(hù)方面被廣泛應(yīng)用，地鐵施工中用到鋼支撐組件包括固定端、活絡(luò)接頭端。兩端均通過(guò)鋼圍檁與對(duì)應(yīng)側(cè)的圍護(hù)樁或地連墻連接。鋼支撐在安裝使用時(shí)，均施加有一個(gè)預(yù)加應(yīng)力，也稱預(yù)加軸向力，該預(yù)加軸向力最好是穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)支護(hù)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。鋼支撐在使用過(guò)程中，隨施工環(huán)境溫度的變化，會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，這樣會(huì)導(dǎo)致鋼支撐的軸力發(fā)生變化，在溫差越大時(shí)，軸力變化越明顯。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于溫差對(duì)鋼支撐軸力影響這一現(xiàn)象采取的措施是：根據(jù)天氣的變化，事后或預(yù)先對(duì)鋼支撐的軸力進(jìn)行調(diào)整，但因?yàn)橐话阍谑┕ぶ胁捎玫匿撝螖?shù)量較多，并且一天之中溫度隨時(shí)都在變化，所以此調(diào)整往往是滯后的。這樣，就導(dǎo)致鋼支撐的軸力的變化超過(guò)設(shè)定的范圍，從而不能保證支撐的穩(wěn)定性，降低了工程施工的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置及鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)，該彈性裝置可自動(dòng)隨時(shí)調(diào)節(jié)溫差對(duì)鋼支撐軸力的影響，避免安全事故的發(fā)生，同時(shí)能降低人力施工成本，該鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)在溫度變化時(shí)，可大幅度降低軸力的變化，從而可達(dá)到較好的支撐效果。

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置，其特征在于：包括內(nèi)筒和與內(nèi)筒同軸設(shè)置的外筒，外筒沿軸向可移動(dòng)式套裝于內(nèi)筒上，在內(nèi)筒的外輪廓面上靠近一端的位置設(shè)置有限位外臺(tái)階面，在內(nèi)筒的另一端同軸焊接有第一 法蘭盤(pán)，在外筒的內(nèi)孔部位靠近一端的位置設(shè)有限位內(nèi)臺(tái)階面，在外筒設(shè)置限位內(nèi)臺(tái)階面的一端同軸焊接有第二法蘭盤(pán)，第二法蘭盤(pán)和第一法蘭盤(pán)相對(duì)設(shè)置，所述內(nèi)筒與外筒通過(guò)限位外臺(tái)階面與限位內(nèi)臺(tái)階面的接觸配合能形成沿軸向方向的限位；在內(nèi)筒里設(shè)置有彈性壓件，彈性壓件的兩端分別與第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面和第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面形成接觸；在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面與內(nèi)筒的外表面之間及第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面與外筒的外表面之間在沿圓周方向上均布焊接有多個(gè)加強(qiáng)筋；彈性裝置整體串接于鋼支撐上靠近一端的位置，或安裝在鋼支撐的固定端位置，形成彈性固定端結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的：所述彈性壓件采用壓簧結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的：在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面上與壓簧配合的部位焊接有定位柱，所述壓簧套裝在定位柱上，定位柱的高度小于壓簧壓縮到極限位的高度。

優(yōu)選的：在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面上和第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面上設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的壓簧安裝槽，壓簧的兩端分別插裝于位于兩端的壓簧安裝槽內(nèi)。

一種鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)，包括鋼支撐本體，鋼支撐本體的一端為固定端，鋼支撐本體的另一端為活絡(luò)接頭端，鋼支撐本體的兩端均通過(guò)鋼圍檁頂壓在位于兩側(cè)的地連墻上或圍護(hù)樁上，其特在于：在鋼支撐本體上串接有上述軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置，或鋼支撐本體的固定端采用上述軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置。

本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

在鋼支撐上采用本軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置，在溫度升高導(dǎo)致鋼支撐沿軸向伸長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)彈性壓件縮短來(lái)進(jìn)行部分軸力抵消，而當(dāng)溫度降低導(dǎo)致鋼支撐沿軸向縮短時(shí)，通過(guò)彈性壓件伸長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行部分軸力抵消，這樣，就會(huì)大幅度降低鋼支撐的軸向力的變化，使鋼支撐的預(yù)加軸向力穩(wěn)定在適合的范圍內(nèi)，提高了支撐的穩(wěn)定性，避免了安全事故的發(fā)生，另外，由于在溫度變化時(shí)，可自動(dòng)隨時(shí)進(jìn)行軸力調(diào)節(jié)，這樣，就不需要在人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而也大幅度節(jié)省了人力施工成本。采用本軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置的鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)達(dá)到了較好的支撐效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型鋼支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、內(nèi)筒；1-1、限位外臺(tái)階面；2、外筒；2-1、限位內(nèi)臺(tái)階面；3、第一法蘭盤(pán)；4、第二法蘭盤(pán)；5、彈性壓件；6、加強(qiáng)筋；7、定位柱；1、鋼支撐本體；1-1、固定端；1-2、活絡(luò)接頭端；2、鋼圍檁；3、地連墻；4、支座；5、鋼支撐座。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

一種用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，包括內(nèi)筒1和與內(nèi)筒同軸設(shè)置的外筒2，外筒沿軸向可移動(dòng)式套裝于內(nèi)筒上。在內(nèi)筒的外輪廓面上靠近一端的位置設(shè)置有限位外臺(tái)階面1-1，在內(nèi)筒的另一端同軸焊接有第一法蘭盤(pán)3。在外筒的內(nèi)孔部位靠近一端的位置設(shè)有限位內(nèi)臺(tái)階面2-1，在外筒設(shè)置限位內(nèi)臺(tái)階面的一端同軸焊接有第二法蘭盤(pán)4。第二法蘭盤(pán)和第一法蘭盤(pán)相對(duì)設(shè)置，即兩個(gè)法蘭盤(pán)分別設(shè)置在整個(gè)彈性裝置的軸向兩端位置。所述內(nèi)筒與外筒通過(guò)限位外臺(tái)階面與限位內(nèi)臺(tái)階面的接觸配合能形成沿軸向方向的限位。在內(nèi)筒里設(shè)置有彈性壓件5，彈性壓件的兩端分別與第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面和第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面形成接觸。在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面與內(nèi)筒的外表面之間、第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面與外筒的外表面之間均在沿圓周方向上均布焊接有多個(gè)加強(qiáng)筋6，具體的，可采用附圖所述的三角形加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，這樣，通過(guò)加強(qiáng)筋保證了第一法蘭盤(pán)與內(nèi)筒的連接強(qiáng)度及第二法蘭盤(pán)與外筒的連接強(qiáng)度。彈性裝置整體串接于鋼支撐上靠近一端的位置，具體的，彈性裝置的兩端法蘭盤(pán)分別與一段鋼支撐連接，多段鋼支撐及彈性裝置整體連接形成整個(gè)鋼支撐結(jié)構(gòu)?；蛘邚椥匝b置安裝在鋼支撐的固定端位置，形成彈性固定端結(jié)構(gòu)，即通過(guò)彈性裝置替代了現(xiàn)有的固定端結(jié)構(gòu)。

上述結(jié)構(gòu)中，所述彈性壓件優(yōu)選采用壓簧。壓簧根據(jù)具體的使用情況，可采用一個(gè)或多個(gè)。此外，彈性壓件也可采用碟簧等其他結(jié)構(gòu)。

上述結(jié)構(gòu)中，為提高壓簧安裝的穩(wěn)定性和方便彈性裝置的組裝制作，壓簧優(yōu)選通過(guò)如下兩種方式進(jìn)行定位：

方式一：在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面上與壓簧配合的部位焊接有定位柱，所述壓簧套裝在定位柱7上，定位柱的高度小于壓簧壓縮到極限位的高度。具 體的，定位柱的數(shù)量與壓簧的數(shù)量一致，當(dāng)壓簧為多個(gè)時(shí)，多個(gè)壓簧一一套裝在多個(gè)定位柱上。

方式二：在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面上和第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面上設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的壓簧安裝槽，壓簧的兩端分別插裝于位于兩端的壓簧安裝槽內(nèi)。具體的，位于兩端的壓簧安裝槽的數(shù)量均與壓簧的數(shù)量一致，當(dāng)壓簧為多個(gè)時(shí)，多個(gè)壓簧一一插裝于在多個(gè)對(duì)應(yīng)的壓簧安裝槽內(nèi)。上述壓簧安裝槽在附圖中未示意出。

本用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置的制作方法為：

1)單獨(dú)加工內(nèi)筒、外筒、第一法蘭盤(pán)、第二法蘭盤(pán)、多個(gè)加強(qiáng)筋及作為彈性壓件的壓簧等構(gòu)件。其中壓簧的具體性能、尺寸要根據(jù)鋼支撐預(yù)加軸力及軸力允許變動(dòng)范圍來(lái)研制，研制過(guò)程中也要照顧鋼支撐的尺寸要求，壓簧的數(shù)量可采用多個(gè)；在壓簧的性能和尺寸確定后，再確定內(nèi)筒和外筒的尺寸；根據(jù)應(yīng)用的鋼支撐的橫截面尺寸來(lái)確定兩法蘭盤(pán)的尺寸；

2)將內(nèi)、外兩個(gè)筒套在一起后，將內(nèi)筒與第一法蘭盤(pán)焊接在一起，并焊接上連接內(nèi)筒與第一法蘭盤(pán)的多個(gè)加強(qiáng)筋，在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端設(shè)置有壓簧定位柱的情況下，將壓簧定位柱焊接在設(shè)定的位置；

3)將壓簧從內(nèi)筒的開(kāi)口端放入到內(nèi)筒內(nèi)，并進(jìn)行定位，具體的，當(dāng)采用定位柱進(jìn)行定位時(shí)，將壓簧插裝到內(nèi)筒的一端插裝于定位柱上；而當(dāng)在第一法蘭盤(pán)的內(nèi)端面設(shè)置有壓簧定位槽時(shí)，將壓簧插裝到內(nèi)筒的一端插裝于定位槽內(nèi)；

4)將第二法蘭盤(pán)置于外筒的外側(cè)，并使第二法蘭盤(pán)處于第一法蘭盤(pán)同軸的位置，用壓具(比如千斤頂)加在位于兩端的兩個(gè)法蘭盤(pán)外，將壓簧壓縮至第二法蘭盤(pán)的內(nèi)端面與外筒的對(duì)應(yīng)端為端面接觸的位置，將第二法蘭盤(pán)與外筒焊接固定在一起，并焊接上連接外筒與第二法蘭盤(pán)的多個(gè)加強(qiáng)筋，至此，完成了本用于鋼支撐上的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置的整個(gè)制作過(guò)程。

一種鋼支撐安裝結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參見(jiàn)圖2，包括鋼支撐本體1，鋼支撐本體的一端為固定端1-1，鋼支撐本體的另一端為活絡(luò)接頭端1-2，鋼支撐本體的兩端均通過(guò)鋼圍檁2，頂壓在位于兩側(cè)的地連墻3，上或圍護(hù)樁上，具體的，在兩側(cè)的地連墻上或圍護(hù)樁上位于對(duì)應(yīng)鋼圍檁的下方通過(guò)螺栓固定有支座4， 鋼圍檁支撐在支座上，在鋼圍檁的內(nèi)側(cè)位置設(shè)置有用于支撐鋼支撐本體對(duì)應(yīng)端的鋼支撐座5。在鋼支撐本體上串接有上述的軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置，或鋼支撐本體的固定端采用上述軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置。具體的，當(dāng)本軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置串接在鋼支撐本體上時(shí)，在鋼支撐本體連接軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置的兩端位置均焊接有法蘭盤(pán)，該兩法蘭盤(pán)與軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置兩端的法蘭盤(pán)分別通過(guò)螺栓進(jìn)行連接；而當(dāng)本軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置作為鋼支撐本體的固定端使用時(shí)，只需軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置一端的法蘭盤(pán)與焊接在鋼支撐本體對(duì)應(yīng)端的法蘭盤(pán)通過(guò)螺栓連接即可。

以某高寒地區(qū)的地鐵施工項(xiàng)目為例，例舉在采用現(xiàn)有的鋼支撐及采用增加本軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置的鋼支撐結(jié)構(gòu)對(duì)軸力影響的不同。

該地鐵施工地區(qū)屬高寒地區(qū)，年溫差ΔT在70度左右。大體算一下：基坑寬度L按20m算，鋼材的熱膨脹系數(shù)α為1.2×10^-5/℃，如果鋼支撐在夏天最熱的時(shí)候安裝，到冬天最冷的時(shí)候鋼支撐的長(zhǎng)度會(huì)縮短16.8mm(ΔL＝L×ΔT×α＝20×1000×70×1.2×10^-5＝16.8)。假設(shè)鋼支撐兩端的地連墻或圍護(hù)樁不移動(dòng)或不變形，那么鋼支撐的軸力將有可能消失，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性將會(huì)受到嚴(yán)重威脅，處于自由狀態(tài)的鋼支撐本身也是一個(gè)很大的危險(xiǎn)；反之，就會(huì)因軸力過(guò)大而損壞圍護(hù)樁或者導(dǎo)致鋼支撐產(chǎn)生塑性變形。

溫度變化時(shí)，鋼支撐的軸力之所以會(huì)急劇改變，是因?yàn)槠溟L(zhǎng)度有發(fā)生改變的趨勢(shì)。一旦采用本軸力調(diào)節(jié)用彈性裝置，在鋼支撐有伸長(zhǎng)趨勢(shì)時(shí)壓簧就會(huì)被壓縮，在鋼支撐有縮短趨勢(shì)時(shí)壓簧也能伸長(zhǎng)，軸力的變化一定還是會(huì)有的，但會(huì)小很多。前面已經(jīng)計(jì)算過(guò)了，20米長(zhǎng)的鋼支撐年最大伸縮量不過(guò)16.8mm，壓簧的工作行程也就不用超過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度。現(xiàn)在的要求是制造出一種壓簧，在軸向預(yù)加力(比如30噸)達(dá)到要求時(shí)它處在工作的中間位置，在被壓縮或伸長(zhǎng)10mm后仍能保證彈力達(dá)到鋼支撐的軸力要求就可以了。如果把壓簧的工作行程制作成±8mm而不是±10mm，行程短會(huì)使得整個(gè)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。按彈性定律來(lái)說(shuō)，如壓簧在30噸的壓力F下工作行程L能達(dá)到50mm，每增減長(zhǎng)度ΔL＝8mm，力的變化ΔF為4.8噸(ΔF＝F/L×ΔL＝30/50×8＝4.8)，基本可以保證軸向力不急劇波動(dòng)。據(jù)此可以比較，溫度變化一度，不加壓簧的鋼支撐軸力增減4.6噸，而加上壓簧的鋼支撐長(zhǎng)度變化為：ΔL＝L×α×Δ T＝20×1000×1.2×10^-5×1＝0.24mm，那么力的變化為：ΔF＝F/L×ΔL＝30/50×0.24＝0.144噸。改觀還是不小的，力的改變差不多減小了30(4.6/0.144＝31.94)多倍。因此理論上是完全可行的。