一种轴力可调的斜撑装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程施工技术领域，尤其涉及一种轴力可调的斜撑装置及其施工方法。

背景技术

在基坑支护工程、既有建筑加固改造工程及其他临时支撑措施工程中，通常需要采用支撑体系用以减小基坑围护结构的侧向变形。工程中常用的支撑体系分为被动支撑体系和主动支撑体系两种。

被动支撑体系一般在安装时施加一定的初始轴力使得支撑结构与围护结构顶紧，以达到为围护结构提供侧向支撑的作用，其受力模式是被动受力，一般情况下对围护结构的支撑力与围护的侧向变形直接相关。对于带初始预加轴力的支撑体系，为更好发挥支撑的作用、控制被支撑结构的变形，一般会在其安装时施加一定的预加力，以消除安装间隙和其他非弹性变形。实践中，一般通过千斤顶施加至预定轴力，再以楔块楔紧间隙，最后拆除施压千斤顶。带初始预加轴力的支撑体系具有体系简单，受力明确，费用低的优点，缺点在于初始预加轴力控制质量难以控制，另外，若初始预加轴力失效，需达到一定变形量后，方可发挥作用。

主动支撑体系最杰出的代表为带伺服系统的支撑体系，这种支撑体系一般用于对变形控制要求高的基坑工程或者加固改造工程中的临时措施，具有可靠、可调、实时监测的优点，但费用相对较高。

发明内容

本发明提供一种轴力可调的斜撑装置及其施工方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种轴力可调的斜撑装置，用于为水平向的地下结构楼板以及竖向的围护结构提供支撑，包括第一端板、第二端板、第三端板、第一斜撑杆、第二斜撑杆以及对拉杆，

所述第一端板固定于所述围护结构的A点上；所述第二端板和第三端板分别固定于所述地下结构楼板的B点和A’点上，所述B点到所述围护结构之间的距离小于所述A’点到所述围护结构之间的距离；

所述第一斜撑杆的一端与所述第一端板铰接，所述第二斜撑杆的一端与所述第三端板铰接，所述对拉杆的一端与所述第二端板铰接，所述第一斜撑杆的另一端、所述第二斜撑杆的另一端以及所述对拉杆的另一端，三者在C点铰接；

所述对拉杆上安装有位移调节器。

较佳地，所述位移调节器采用工具式张拉设备。

较佳地，所述位移调节器采用花兰调节螺栓。

较佳地，所述对拉杆上还安装有力传感器。

本发明还提供了一种如上所述的轴力可调的斜撑装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：根据拟支撑位置，在所述围护结构上选取A点，在所述地下结构楼板上选取B点和A’点，并分别在A点、B点以及A’点安装所述第一端板、第二端板和第三端板；

步骤2：选取所述第一斜撑杆、对拉杆和第二斜撑杆，将所述第一斜撑杆、对拉杆和第二斜撑杆的一端分别与所述第一端板、第二端板和第三端板连接，并将所述第一斜撑杆、对拉杆和第二斜撑杆的另一端铰接于所述C点；

步骤3：根据需求调节所述位移调节器收紧，通过所述对拉杆对铰接于C点的第一斜撑杆和第二斜撑杆施加荷载。

较佳地，所述第一斜撑杆的长度L

较佳地，所述对拉杆位于所述第一斜撑杆和第二斜撑杆组成的角的角平分线上。

较佳地，按照下式计算所述第一斜撑杆和第二斜撑杆的内力和在A、A’点所形成的支撑力：

其中，α为所述第一斜撑杆与所述对拉杆的夹角；β为所述第二斜撑杆与所述对拉杆的夹角；F

较佳地，基于所述第一斜撑杆的轴压力F

较佳地，所述截面为型钢截面、钢管截面或者组合截面。

与现有技术相比，本发明提供的轴力可调的斜撑装置及其施工方法具有如下优点：

1、本发明提出一种简易、主动加载的斜撑装置，以便于快速施加支撑，并且在过程中可以适量调整支撑轴力，满足被支撑结构的变形要求，具有可以简单调整轴力、预加轴力控制质量可靠的特点；

2、本发明利用大角度三角形分力体系，通过对拉杆的位移调节实现支撑体系轴力调整，以小张拉力即可产生大轴力，能量的利用率高。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中轴力可调的斜撑装置的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式中轴力可调的斜撑装置的力学模型示意图。

图中：01-地下结构楼板、02-围护结构、03-板带换撑；10-第一端板、20-第二端板、30-第三端板、40-第一斜撑杆、50-第二斜撑杆、60-对拉杆、61-位移调节器、62-力传感器。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明提供的轴力可调的斜撑装置，如图1所示，用于为水平向的地下结构楼板01以及竖向的围护结构02提供支撑，当然，地下结构楼板01与围护结构02之间连接有板带换撑03。所述斜撑装置具体包括第一端板10、第二端板20、第三端板30、第一斜撑杆40、第二斜撑杆50以及对拉杆60。

所述第一端板10固定于所述围护结构02的A点上；所述第二端板20和第三端板30分别固定于所述地下结构楼板01的B点和A’点上，所述B点到所述围护结构02之间的距离小于所述A’点到所述围护结构02之间的距离。

所述第一斜撑杆40的一端与所述第一端板10铰接，所述第二斜撑杆50的一端与所述第三端板30铰接，所述对拉杆60的一端与所述第二端板20铰接，所述第一斜撑杆40的另一端、所述第二斜撑杆50的另一端以及所述对拉杆60的另一端，三者在C点铰接，以使∠ACA’形成较大的角度，如170°。在一些实施例中，上述的铰接形式均可选用常见的耳板销轴连接形式。

所述对拉杆60上安装有位移调节器61，用于调节对拉杆60的张拉力。

本发明提出一种简易、主动加载的斜撑装置，以便于快速施加支撑，并且在过程中可以适量调整支撑轴力，满足被支撑结构的变形要求，具有可以简单调整轴力、预加轴力控制质量可靠的特点；本发明利用大角度三角形分力体系，通过对拉杆60的位移调节实现支撑体系轴力调整，以小张拉力即可产生大轴力，能量的利用率高。

在一些实施例中，所述位移调节器61采用工具式张拉设备，例如花兰调节螺栓，结构简单，成本低廉。

在一些实施例中，请继续参考图1，所述对拉杆60上还安装有力传感器62，通过读取力传感器62的读数，可以随时了解对拉杆60上的荷载。

请重点参考图1和图2，本发明还提供了一种如上所述的轴力可调的斜撑装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：根据拟支撑位置，在所述围护结构02上选取A点，在所述地下结构楼板01上选取B点和A’点，并分别在A点、B点以及A’点安装所述第一端板10、第二端板20和第三端板30；

步骤2：选取所述第一斜撑杆40、对拉杆60和第二斜撑杆50，在选定的平面内，将所述第一斜撑杆40、对拉杆60和第二斜撑杆50的一端分别与所述第一端板10、第二端板20和第三端板30连接，并将所述第一斜撑杆40、对拉杆60和第二斜撑杆50的另一端铰接于所述C点；

步骤3：根据需求调节所述位移调节器61收紧，通过所述对拉杆60对铰接于C点的第一斜撑杆40和第二斜撑杆50施加荷载，从而根据围护结构02侧向变形的大小对斜撑装置的轴力进行调整，以更好地发挥抛撑的作用。

在一些实施例中，所述第一斜撑杆40的长度L

在一些实施例中，请重点参考图2，所述对拉杆60位于所述第一斜撑杆40和第二斜撑杆50组成的角的角平分线上，即所述第一斜撑杆40与所述对拉杆60的夹角α等于所述第二斜撑杆50与所述对拉杆60的夹角β，以确保对拉杆60能够对第一斜撑杆40和第二斜撑杆50产生适当的拉力，同时便于后续力的计算。

在一些实施例中，请继续参考图2，按照下式计算所述第一斜撑杆40和第二斜撑杆50的内力和在A、A’点所形成的支撑力：

其中，α为所述第一斜撑杆40与所述对拉杆60的夹角；β为所述第二斜撑杆50与所述对拉杆60的夹角；F

在一些实施例中，可以基于所述第一斜撑杆40的轴压力F

综上所述，本发明提供的轴力可调的斜撑装置及其施工方法，该斜撑装置用于为水平向的地下结构楼板01以及竖向的围护结构02提供支撑，所述第一端板10固定于所述围护结构02的A点上；所述第二端板20和第三端板30分别固定于所述地下结构楼板01的B点和A’点上，所述B点到所述围护结构02之间的距离小于所述A’点到所述围护结构02之间的距离；所述第一斜撑杆40的一端与所述第一端板10铰接，所述第二斜撑杆50的一端与所述第三端板30铰接，所述对拉杆60的一端与所述第二端板20铰接，所述第一斜撑杆40的另一端、所述第二斜撑杆50的另一端以及所述对拉杆60的另一端，三者在C点铰接；所述对拉杆60上安装有位移调节器61。本发明提出一种简易、主动加载的斜撑装置，以便于快速施加支撑，并且在过程中可以适量调整支撑轴力，满足被支撑结构的变形要求，具有可以简单调整轴力、预加轴力控制质量可靠的特点；本发明利用大角度三角形分力体系，通过对拉杆60的位移调节实现支撑体系轴力调整，以小张拉力即可产生大轴力，能量的利用率高。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。