一种模板支撑减振杆件与防垮塌控制方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种模板支撑减振杆件与防垮塌控制方法。

背景技术

大型模板支撑体系是高净空、大跨度混凝土现浇工程施工中重要的临时设施，是确保施工过程安全顺利进行的关键因素。目前，模板支撑体系坍塌事故已成为我国房屋市政工程重大生产安全事故的主要类型。

由于现有模板支撑各构件之间主要采用半刚性连接，易晃动，不能够根据实际的情况调节结构受力，耗能减振性能有限，使得各种外荷载引起的模板支撑的随机振动成为导致模板支撑垮塌的主要诱因之一。

同时，由于模板支撑垮塌事故往往发生突然，施工人员难以及时安全撤离危险区域。因此急需一种能够针对模板支撑垮塌风险及时发出正确预警信号的防垮塌控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模板支撑减振杆件与防垮塌控制方法，通过减振杆件中的阻尼装置消耗模板支撑振动产生的能量，通过限位块和卡槽的配合作用预防支模体系失稳或潜在风险，此杆件结构简单，使用方便，能有效抵抗模板支撑体系的失稳垮塌风险，提升模板支撑体系安全性，结合杆件发明了一种防垮塌控制方法，从而保证模板支撑体系的整体稳定性和承载能力，以解决上述背景技术中提到的现有建筑用模板支撑结构中存在的易晃动、抗振性低、安全保证性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种模板支撑减振杆件，其包括：限位块、弹簧、阻尼器、应力应变传感器、数据线、连接螺栓、最大伸长卡槽、最大压缩卡槽、套筒、内杆和限位滑槽，所述内杆插入套筒内，所述套筒与内杆之间设置限位块，所述限位块内侧设置弹簧，所述阻尼器设置在套筒内腔右端侧壁上，所述阻尼器与应力应变传感器连接，所述应力应变传感器连接伸出套筒外部的数据线，所述阻尼器与内杆之间通过连接螺栓连接，所述套筒内壁开设最大伸长卡槽和最大压缩卡槽，所述套筒与内杆之间设置配合的限位滑槽。

作为本发明所述的一种模板支撑减振杆件的一种优选方案，其中：所述限位块杆件压缩伸长达到限位位置时弹出与最大伸长卡槽和最大压缩卡槽卯合。

作为本发明所述的一种模板支撑减振杆件的一种优选方案，其中：所述限位块与内杆固定连接，所述限位块在弹簧的作用下压缩与伸长。

作为本发明所述的一种模板支撑减振杆件的一种优选方案，其中：所述套筒固定阻尼器，与内杆共同作用，允许内杆杆件相对位移增加整体变形能力，同时限制内杆杆件最大位移。

作为本发明所述的一种模板支撑减振杆件的一种优选方案，其中：所述数据线与套筒的连接位置设置有防护垫片，所述套筒外壁设置有耐磨层。

一种模板支撑防垮塌控制方法，包括以下步骤：

步骤一：建立模板支撑体系的有限元模型，并分析其失稳路径和薄弱节点，在对应位置加设减振杆件并连接传感器与处理器；

步骤二：传感器实时回传数据，处理器按预设程序实时分析回传数据；

步骤三：当系统判断模板支撑体系整体可能存在失稳风险时，系统发出提醒，阻尼器处于工作状态；

步骤四：系统持续监测，若风险进一步增加，减振杆件进一步发挥作用，系统发出信号提示人员撤离；

步骤五：当模板支撑体系变形超出可控范围触发限位块作用时，杆件转变为刚性杆，作为模板支撑体系的额外结构补充参与结构受力，提升整体刚度和稳定性，为人员撤离争取时间；

步骤六：同时限位块与卡槽共同作用时触发声光报警，做出安全提示。

与现有技术相比：本发明利用内外套筒相对运动时产生的能量传递给阻尼器，阻尼器消耗多余能量提升模板支撑体系整体稳定性与可靠度；

利用限位块和卡槽的配合作用，可使杆件从减振杆件转化为参与结构受力的刚性杆，提升了模板支撑体系在极端情况下的可靠度，为人员在极端条件下的撤离争取时间；

利用布设在减振杆件内部的应力应变传感器采集杆件内部的应力应变情况，可同时监测多个点位，配合已有监测手段提高监测效率和可靠度；

通过有限元数值模拟预测模板支撑体系整体失稳路径与可能薄弱点位，再利用减振杆件兼顾安全监测设备和垮塌防范设备，有效采集分析模板支撑体系内部变形、失稳情况，并吸收模板支撑体系振动能量提高整体可靠度，并在模板支撑体系可能垮塌时转化为刚性杆参与结构受力，防范或延缓模板支撑垮塌，在提升模板支撑工程安全监测方法的同时也提升了模板支撑工程整体稳定性、可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明轴侧结构示意图；

图2为本发明整体结构剖面示意图；

图3为本发明结构侧视剖面示意图；

图4为本发明防垮塌控制方法流程图；

图5为本发明实施结构示意图。

图中：1限位块、2弹簧、3阻尼器、4应力应变传感器、5数据线、6连接螺栓、7最大伸长卡槽、8最大压缩卡槽、9套筒、10内杆、11限位滑槽，a减振杆件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步说明：

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种模板支撑减振杆件与防垮塌控制方法，通过减振杆件中的阻尼装置消耗模板支撑振动、变形产生的能量，通过限位块和卡槽的配合作用预防支模体系失稳或潜在风险，此杆件结构简单，使用方便，能有效抵抗模板支撑体系的失稳风险，提升模板支撑体系安全性，结合杆件发明了一种防垮塌控制方法，从而保证模板支撑体系的整体稳定性和承载能力，以解决上述背景技术中提到的现有建筑用模板支撑结构中存在的易晃动、抗振性低、安全保证性差的问题，请参阅图1-5，包括：限位块1、弹簧2、阻尼器3、应力应变传感器4、数据线5、连接螺栓6、最大伸长卡槽7、最大压缩卡槽8、套筒9、内杆10和限位滑槽11；

内杆10插入套筒9内，套筒9与内杆10之间设置限位块1，限位块1内侧设置弹簧2，阻尼器3设置在套筒9内腔右端侧壁上，阻尼器3与应力应变传感器4连接，应力应变传感器4连接伸出套筒9外部的数据线5，阻尼器3与内杆10之间通过连接螺栓6连接，套筒9内壁开设最大伸长卡槽7和最大压缩卡槽8，套筒9与内杆10之间设置配合的限位滑槽11。

其中：限位块1：内杆10杆件压缩(伸长)达到限位位置时弹出与最大伸长卡槽7和最大压缩卡槽8卯合，提升整体刚度；

弹簧2：给予限位块1推力，限位块1到达预设位置时推出限位块1；

阻尼器3：吸收结构振动能量，提升模板支撑稳定性，允许内外内杆10杆件产生相对位移；

应力应变传感器4：采集内杆10杆件应力应变数据；

数据线5：传导采集的数据；

连接螺栓6：连接内杆与阻尼器3；

最大伸长卡槽7：与限位块1共同作用限制内杆10杆件最大伸长距离；

最大压缩卡槽8：于限位块1共同作用限制内杆10杆件最大压缩距离；

套筒9：固定阻尼器3，与内杆10共同作用，允许内杆10杆件相对位移增加整体变形能力，同时限制内杆10杆件最大位移；

内杆10：连接阻尼器3，与内杆10共同作用，传递振动等能量给阻尼器3；

限位滑槽11：限制内杆10转动，保证内外内杆10杆件的相对运动是一维的。

一种模板支撑防垮塌控制方法，包括以下步骤：

步骤一：建立模板支撑体系的有限元模型，并分析其失稳路径和薄弱节点，在对应位置加设减振杆件并连接传感器与处理器；

步骤二：传感器实时回传数据，处理器按预设程序实时分析回传数据；

步骤三：当系统判断模板支撑体系整体可能存在失稳风险时，系统发出提醒，阻尼器处于工作状态；

步骤四：系统持续监测，若风险进一步增加，减振杆件进一步发挥作用，系统发出信号提示人员撤离；

步骤五：当模板支撑体系变形超出可控范围触发限位块作用时，杆件转变为刚性杆，作为模板支撑体系的额外结构补充参与结构受力，提升整体刚度和稳定性，为人员撤离争取时间；

步骤六：同时限位块与卡槽共同作用时触发声光报警，做出安全提示。

减振杆件实现原理：在有限元软件分析失稳路径和薄弱节点上加设减振杆件(如图5)，在某些情况下(例如振捣器、布料机、风、地震等)外界对模板支撑体系产生额外荷载、施加了额外能量，模板支撑整体产生振动，通过连接在模板支撑体系上的减振杆件，能量通过内外杆件传递给阻尼器3，阻尼器3消耗这部分能量，从而保证模板支撑的整体稳定性，降低失稳风险，若外界产生的能量过大，阻尼器3无法完全消耗产生的能量，内外杆件之间产生了过大的相对位移，并超过了预设的安全许可变形量，则在刚超过预设的最大允许变形量时，限位块1在弹簧2的作用下弹出并于卡槽卯合固定、卡死，整体上形成一根刚性杆，刚性杆重新参与模板支撑体系整体受力，提供了额外安全保证，减振杆不仅消耗了模板支撑体系额外能量，更作为安全储备在不可避免垮塌危险时延缓模板支撑垮塌，为人员撤离争取时间，保证人员安全，减振杆件同时作为监测系统的重要组成可架设于模板支撑体系内部，解决了以往使用光学仪器只能监测模板支撑体系外部变形的问题。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。