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专利号: 2024112178352
申请人: 安徽建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-20
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构,其特征在于,所述钢支撑结构包括活络端头、两个调控节、中间节和固定端头,其中,所述活络端头、一个所述调控节、所述中间节、另一个所述调控节和所述固定端头依次连接;

所述中间节包括一节连通管固定节和多节非连通管固定节,所述非连通管固定节连接在所述连通管固定节的两端,所述连通管固定节和所述非连通管固定节连接成所述中间节;

两个所述调控节之间通过水平连通管连通,所述调控节的内部中空且装有液体,一个所述调控节内的液体能够通过所述水平连通管进入另一个所述调控节,靠近所述活络端头的所述调控节为活络端调控节,靠近所述固定端头的所述调控节为固定端调控节;

所述活络端头和所述活络端调控节之间、所述活络端调控节和所述中间节之间、所述中间节和固定端调控节之间、所述固定端调控节和所述固定端头之间、所述连通管固定节和所述非连通管固定节之间均通过法兰盘加螺栓连接;

所述连通管固定节两侧的所述非连通管固定节的数量一致;

所述固定端头上设置有轴力计;

所述水平连通管的材质为PVC管或PPR管,

所述活络端调控节的上侧壁、所述连通管固定节的上侧壁、所述固定端调控节的上侧壁和所述非连通管固定节的上侧壁均设置有吊点,相邻的三个所述吊点作为起重机起吊所述钢支撑结构的起吊点,三个所述起吊点分别为位于中间的主吊点和位于两侧的左侧副吊点和右侧副吊点;

所述左侧副吊点与所述主吊点之间的水平距离为d1,所述右侧副吊点与所述主吊点之间的水平距离为d2,所述主吊点上设有主吊绳,所述主吊绳的长度为H1,所述左侧副吊点上设有左侧副吊绳,所述左侧副吊绳的长度为H2,所述右侧副吊点上设有右侧副吊绳,所述右侧副吊绳的长度为H3,通过调节所述左侧副吊绳或所述右侧副吊绳的长度,能够使所述钢支撑结构以倾斜状态吊装至所述基坑内;

当所述钢支撑结构为水平状态时,只有所述主吊绳受力,所述左侧副吊绳和所述右侧副吊绳均为松弛状态;

当所述活络端头一侧向下倾斜吊装时,三个所述起吊点均设置在靠近所述固定端头的一侧,所述左侧副吊绳起辅助吊装的作用,所述右侧副吊绳起限定竖向位移的作用,防止所述钢支撑结构在水平调控过程中所述固定端头一侧反向倾角过大,此时所述左侧副吊绳的长度H2为:

公式(1)

公式(1)中,H1为所述主吊绳的长度;d1为所述左侧副吊点与所述主吊点之间的水平距离;α为倾斜吊装时所述钢支撑结构的轴线与水平面之间的夹角;

所述右侧副吊绳的长度H3为:

公式(2)

公式(2)中,H1为所述主吊绳的长度;d2为所述右侧副吊点与所述主吊点之间的水平距离;ε为竖向位移限定值, ;

当所述固定端头一侧向下倾斜吊装时,三个所述起吊点均设置在靠近所述活络端头的一侧,所述右侧副吊绳起辅助吊装的作用,所述左侧副吊绳起限定竖向位移的作用,防止所述钢支撑结构在水平调控过程中所述活络端头一侧反向倾角过大;

此时所述右侧副吊绳的长度H3为:

公式(3)

公式(3)中,H1为所述主吊绳的长度;d2为所述右侧副吊点与所述主吊点之间的水平距离;α为倾斜吊装时所述钢支撑结构的轴线与水平面之间的夹角;

所述左侧副吊绳的长度H2为:

公式(4)

公式(4)中,H1为所述主吊绳的长度;d1为所述左侧副吊点与所述主吊点之间的水平距离;ε为竖向位移限定值, 。

2.根据权利要求1所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构,其特征在于,所述固定端调控节的中部的上侧壁设有第一调节管口,通过所述第一调节管口能够向所述固定端调控节的内部注入液体,外界空气能够由所述第一调节管口进入所述固定端调控节内;

所述第一调节管口上设有第一电控阀门;所述固定端调控节的中部的下侧壁设有第一排水管口和第一连通管口,所述第一排水管口上设有第一手动阀门,打开所述第一手动阀门能够利用所述第一排水管口排出所述固定端调控节内部的液体,所述水平连通管的一端与所述第一连通管口连接。

3.根据权利要求2所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构,其特征在于,所述活络端调控节的中部的上侧壁设有第二调节管口,通过所述第二调节管口能够向所述活络端调控节的内部注入液体,外界空气能够由所述第二调节管口进入所述活络端调控节内;

所述第二调节管口上设有第二电控阀门;

所述活络端调控节的中部的下侧壁上设有第二排水管口与第二连通管口,所述第二排水管口上设有第二手动阀门,打开所述第二手动阀门能够利用所述第二排水管口排出所述活络端调控节内部的液体,所述水平连通管的另一端与所述第二连通管口连接。

4.根据权利要求3所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构,其特征在于,所述连通管固定节的中部的下侧壁设置有固定卡扣,所述水平连通管上设置有电控双向调液泵,所述电控双向调液泵固定在所述固定卡扣上;

利用所述电控双向调液泵能够对两个所述调控节内的液体进行调节,进而能够对所述钢支撑结构的水平度进行微调。

5.根据权利要求4所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构,其特征在于,所述固定端调控节的中部的上侧壁设有第一抽气管口,所述第一抽气管口通过软管连接至第一抽气泵;

所述活络端调控节的中部的上侧壁设有第二抽气管口,所述第二抽气管口通过软管连接至第二抽气泵,利用所述第一抽气泵对所述固定端调控节进行抽气,能够使所述活络端调控节内的液体通过所述水平连通管流入所述固定端调控节内,利用所述第二抽气泵对所述活络端调控节进行抽气,能够使所述固定端调控节内的液体通过所述水平连通管流入所述活络端调控节内,对所述固定端调控节和所述活络端调控节内的液体进行调节,能够对所述钢支撑结构的水平度进行微调。

6.根据权利要求5所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构,其特征在于,所述固定端调控节中部的前侧壁和后侧壁上均设有第一观察窗,所述活络端调控节中部的前侧壁和后侧壁上均设有第二观察窗;

所述第一观察窗和所述第二观察窗内均嵌有玻璃;

所述玻璃的厚度为A,所述钢支撑结构的壁厚为B,3/4B

所述玻璃上设有与所述钢支撑结构的轴线平行的刻度线,通过所述玻璃能够观测所述固定端调控节和所述活络端调控节的内部液位情况,通过内部液位情况能够判断所述钢支撑结构的水平度。

7.一种权利要求6所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构的架设施工方法,其特征在于,所述架设施工方法包括如下步骤:步骤1,确定吊装参数:根据基坑的盖板布置情况确定钢支撑结构倾斜吊装入坑的倾角α、三个起吊点的位置和主吊绳的长度H1,通过公式(1)或公式(4)计算左侧副吊绳的长度H2,通过公式(2)或公式(3)计算右侧副吊绳的长度H3;

步骤2,组装钢支撑结构:在基坑外对中间节、固定端调控节、活络端调控节、固定端头、活络端头进行组装,形成钢支撑结构;

将第一抽气泵通过软管与固定端调控节上的第一抽气管口进行连接,将第二抽气泵通过软管与活络端调控节上的第二抽气管口进行连接,关闭第一手动阀门和第二手动阀门,在固定端头上焊接轴力计;

步骤3,倾斜吊装入坑:利用起重机并采用主吊点、左侧副吊点和右侧副吊点的三点起吊方式将钢支撑结构以倾斜的状态吊装入基坑内部;

步骤4,注液调平:打开第一电控阀门和第二电控阀门,关闭电控双向调液泵,依据主吊点的位置计算恢复钢支撑结构至水平状态的注液体积V,根据计算获得的注液体积V对靠近主吊点一侧的调控节进行注液;

步骤5,水平度微调:打开连通管固定节上的电控双向调液泵,通过水平连通管使固定端调控节与活络端调控节连通;

若要使固定端头一侧向下移动,则关闭固定端调控节上的第一电控阀门,打开活络端调控节上的第二电控阀门,使用第一抽气泵进行抽气,活络端调控节中的液体流向固定端调控节;

若使得活络端头一侧向下移动,则关闭活络端调控节上的第二电控阀门,打开固定端调控节上的第一电控阀门,使用第二抽气泵进行抽气,固定端调控节中的液体流向活络端调控节;

通过第一观察窗观测固定端调控节内部的液体所对应玻璃的刻度位置,通过第二观察窗观测活络端调控节内部液体所对应玻璃的刻度位置,通过对固定端头一侧或活络端头一侧的高度的调整,实现实时钢支撑结构水平度微调的目的;

步骤6,安放钢支撑结构:将水平度调整完成的钢支撑结构放置在围檩上的钢托架上;

步骤7,施加轴力:根据钢支撑结构设计施工预加轴力标定值,采用液压千斤顶对钢支撑施加预应力;

步骤8,拆除钢支撑结构:将钢支撑结构拆除,向活络端调控节或固定端调控节内注入液体,使钢支撑结构处于倾斜状态,将钢支撑结构吊装出基坑,打开固定端调控节上的第一手动阀门,排出固定端调控节内的液体,打开活络端调控节上的第二手动阀门,排出活络端调控节中的液体,将第一抽气泵和第二抽气泵拆除。

8.根据权利要求7所述的半盖挖地铁车站基坑可调控钢支撑结构的架设施工方法,其特征在于,在所述步骤4中,依据现场施工情况计算所述固定端调控节和所述活络端调控节的注水量,F为所述钢支撑结构水平状态下所述主吊点处的拉力,在所述钢支撑结构为水平状态时所述主吊点处弯矩M=0,将所述固定端调控节和所述活络端调控节内的液体重力近似为均布荷载进行计算,水平状态时所述主吊点处弯矩M计算式如下:公式(5)

公式(5)中,q1为所述钢支撑结构的单位长度重力,N;q2为所述固定端调控节和所述活络端调控节内的液体单位长度重力,N;G1为靠近所述主吊点一侧的所述固定端头或所述活络端头与所述钢支撑结构的单位长度重力差值,N;G2为远离所述主吊点一侧的所述固定端头或所述活络端头与所述钢支撑结构的单位长度重力差值,N;为所述钢支撑结构的长度,m; 为靠近所述主吊点一侧的活络端头或固定端头的长度, 为靠近所述主吊点一侧的活络端调控节或固定端调控节的长度,m; 为靠近所述主吊点一侧的活络端调控节或固定端调控节距主吊点的水平距离,m;d为微分符号; ; ;

通过公式(5)化简计算可得靠近所述主吊点一侧的所述固定端调控节或活络端调控节的充液体积V为:公式(6)

公式(6)中,q1为所述钢支撑结构的单位长度重力,N;G1为靠近所述主吊点一侧的所述固定端头或所述活络端头与所述钢支撑结构的单位长度重力差值,N;G2为远离所述主吊点一侧的所述固定端头或所述活络端头与所述钢支撑结构的单位长度重力差值,N; 为活络端调控节或固定端调控节的长度,m; 为活络端调控节或固定端调控节距主吊点的水平距3

离,m;ρ为液体密度,kg/m。