CN103015434A - 一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统 - Google Patents

一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统 Download PDF

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刘全林
宋伟民
赵元一
陈伟宏
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Abstract

本发明提供的一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,包括可沿其轴线向基坑外侧施加预应力的对撑、角撑和预应力围檩,所述预应力围檩和角撑、对撑连成整体,且受力轴线在同一平面上,形成高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统。该系统具有刚度大、跨度大、变形可控、施工方便、材料回收循环使用等优点。

Description

一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工程技术领域,特别涉及一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统。
背景技术
[0002] 在软土深基坑工程中,钢筋混凝土或钢管支撑支护结构,为了减少基坑的变形,增加稳定性,目前常用的方法是:增加钢筋混凝土围檩截面尺寸、增加钢支撑的数量,减小间距等。但这将大大增加建筑材料的用量。由于目前采用的钢支撑结构,主要以单根型钢或钢管作为支撑梁,每根型钢或钢管之间没有形成有效的连接,不能作为组合结构工作,所以他们的支护刚度是较低的,对于跨度大于30m的基坑,采用现行的钢支撑支护将难以控制其变形。
[0003] 可以看出,这样的结构型式,其支护跨度一般只能达到20m左右,当跨度较大时,单根型钢支撑的支护刚度难以达到要求,而无法控制其变形。当跨度较大时,可采用钢支撑双拼式支护形式,但这二根型钢之间的连接仍无法形成一个组合结构,其支护刚度提高不大。
[0004] 为了提高钢支撑的刚度,对每根对撑或角撑均施加预应力,采用活络头胀楔法施加,单根施加预应力,其施加的预应力量仅为强度的2(Γ30%,若加大预应力会引起单根型钢的失稳。因此,需要一种新型的支护系统来解决上述问题。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于,克服现行基坑支护中支撑结构的围檩、对撑或角撑的刚度低等缺点,提供一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统。
[0006] 为了解决上述问题,本发明的技术方案是这样的:
[0007] —种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,包括可沿其轴线向基坑外侧施加预应力的对撑、角撑和可施加预应力的围檩,所述预应力围檩和角撑、对撑连成整体并在同一平面上,对撑、角撑上设置有压力可调的顶压装置,形成高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统。
[0008] 所述的预应力围檩为预应力鱼腹梁围檩,预应力鱼腹梁围檩包括下弦梁、腹杆和上弦预应力柔性筋;腹杆下端固定在下弦梁上,上端与上弦预应力柔性筋滑动式接触,预应力柔性筋的两端分别固定在下弦梁的两端上,形成一个鱼腹状结构。
[0009] 进一步,所述角撑和对撑上设置有拉杆。
[0010] 进一步,对撑、角撑和预应力围檩连接有竖向的立柱,立柱之间由拉杆相连
[0011] 进一步,拉杆为型钢、钢绞线或钢丝绳。
[0012] 进一步,顶压装置为自锁油缸。
[0013] 高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统其支护刚度的提高方法,其特征是,在钢围檩中设置钢绞线并施加预应力;多根角撑或对撑之间采用剪刀式连接键组合成整体;在角撑和对撑中设置专用加载连接器并施加预应力;在钢围檩与角撑或对撑之间采用高刚度整体式连接键连接。
[0014] 有益效果,本发明克服了传统钢筋混凝土支撑的跨度小、空间小、基坑变形大且不能调节、材料不能回收循环使用、对环境造成噪音和粉尘污染等缺陷;克服了传统钢支撑空间小、刚度低、稳定性差、材料使用量大、质量难以控制等缺点。开创了钢支撑在平面异形基坑中使用的先驱,具有施工精度高、刚度大、整体稳定性高、基坑变形小、且预应力可调、材料可回收循环使用等优点。
附图说明
[0015] 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明;
[0016] 图1 一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统整体示意图。
[0017] 图2为预应力围檩结构示意图。
[0018] 图3为角撑或对撑之间拉杆连接示意图。
[0019] 图4为一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统预应力加载器布置结构示意图。
具体实施方式
[0020] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
[0021] 参看图1,本实施例中支护结构主要由钢围檩1,角撑或对撑2,预应力加载装置3,钢围檩与角撑或对撑连接的整体式连接键4等四个部分所组成。
[0022] 参看图2,钢围檩结构,包括一个下弦梁11,钢绞线12,腹杆13,,专用锚具14组成。
[0023] 腹杆13设置弦梁11上,钢绞线12的两端连接下弦梁11两端,钢绞线12的中部由腹杆13支撑呈鱼腹状或弧形。将型钢和钢绞线组装成一个鱼腹状结构的围檩,对钢绞线施加预应力,以达到增加该围檩跨度,增大围檩刚度,控制基坑的水平变形之目的。
[0024] 钢绞线12为多条,钢绞线12是由多根高强低松驰的钢筋组成。钢绞线12与腹杆13之间光滑接触,多条钢绞线12分层排列。钢绞线12两端部设置有专用锚具14。
[0025] 采用张拉法对钢绞线施加预应力并锁定在专用的锚具内,保持其预应力。
[0026] 钢绞线是由多根高强低松驰的钢筋组成。
[0027] 钢绞线与腹杆之间光滑接触,多条钢绞线分层排列。
[0028] 参看图3,角撑或对撑2,由多根H型钢组成,H型钢之间采用连接板和拉杆21连接件,将多根H型钢连接成一个组合梁,以提高支撑梁的横向刚度,角撑或对撑与立柱托梁22相连,以增加支撑梁的竖向刚度。其角撑或对撑由多根型钢组成,型钢之间采用板式连接键,呈剪刀式分布,连接键与型钢之间为螺栓连接或焊接。
[0029] 参看图4,角撑或对撑上的预应力加载装置3,由多根横梁组装而成,横梁上设置多道加劲板,以提高横梁的刚度,在二组横梁之间设有按对撑或角撑的H型钢数量,设置适量的加载连接器31,在二组横梁之间的空隙需有放置固定式或活动式加载千斤顶的空间。
[0030] 专用加载连接器分为;活动式加载连接器和固定式加载连接器。活动式加载连接器施加预应力方法,需加载时,千斤顶放入连接器处,加载达到设计值时,锁定顶紧件,移出千斤顶;固定式加载连接器施加预应力方法,千斤顶是固定在连接器31的位置处,加载达到设计值时,锁定千斤顶,并在千斤顶两侧加上顶紧件以防千斤顶卸载。
[0031] 支护刚度提高方法如下:
[0032] 第一步:将围檩安装在专门的三角托架上并找平;
[0033] 第二步:将对撑或角撑安装在立柱支撑横梁上并用剪刀连接件连接;
[0034] 第三步:在对撑或角撑与围檩之间安装专用整体连接键连接起来;
[0035] 第四步:在对撑或角撑上设置专用加载连接器,并施加预应力
[0036] 第五步:在围檩的两端的整体连接键上,固定预应力筋并施加预应力。
[0037] 对于长度为L,截面积为A的支撑,在基坑外侧水土压力P作用下,基坑的刚度为
!■4
[0038] 当施加的预应力N后,支撑的支护刚度A= 将明显提高,当N=O. 75P,则支
{J— /VjL
撑的支护刚度k将是不施加预应力时K的4倍。
[0039] 施加预应力提高支撑刚度的原理是简单的,对于现行支撑结构之所以难以提高其刚度在于其施加预应力的方法及支撑结构形式的差别,经大量的工程实践证明,采用高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,按上述方法施加预应力后,支撑对基坑的变形控制非常有效,对于15m开挖深度的软土深基坑,基坑跨度120m时,其水平变形控制在20mm以内,这是现行钢筋混凝土支撑也无法得到的,显然,采用工具式钢支撑,通过施加预应力,能有效提高其支护刚度。
[0040] 具体的安装方法如下:
[0041] 第一步:该围檩安装在专门的三角托架或立柱托梁上并找平;
[0042] 第二步:将角撑或对撑安装在立柱托梁上并找平;
[0043] 第三步:在围檩与对撑或角撑的两端连接点之间安装连接键,并用高强螺栓连接;
[0044] 第四步:在围檩的两端连接键上安装钢绞线;
[0045] 第五步:将围檩与基坑围护墙体连接,一种是采用型钢传力键的方法连接,通过焊接连接;一种是用预埋螺栓连接,拧紧螺栓;
[0046] 第六步:在对撑或角撑的加载连接器位置,给对撑或角撑施加预应力;
[0047] 第七步:对钢围檩上的钢绞线施加预应力
[0048] 通过上述步骤和安装方法,即可形成工具式钢支撑支护结构,其刚度达60mn/m以上。
[0049] 当基坑支护工程完成后,可按下列步骤完成拆除和重复利用。
[0050] 第一步:释放钢绞线上的全部预应力;
[0051] 第二步:卸除预应力;
[0052] 第三步:解除围檩与基坑围护墙之间的连接;
[0053] 第四步:将型钢构件从基坑中拆除吊出;
[0054] 第五步;拆除的钢支撑构件全部能应用于另一个基坑支护,实现该支撑材料的重复利用。
[0055] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实例的限制,上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1. 一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,其特征是,包括可沿其轴线向基坑外侧施加预应力的对撑、角撑,以及预应力围檩;所述预应力围檩和角撑、对撑连成整体,预应力围檩和角撑、对撑的受力轴线在同一平面上,对撑、角撑上设置有压力可调的顶压装置,形成高刚度整体装配式预应力可调的基坑支护内支撑系统。
2.根据权利要求1所述的一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,其特征是,所述的预应力围檩为预应力鱼腹梁围檩,预应力鱼腹梁围檩包括下弦梁、腹杆和上弦预应力柔性筋;腹杆下端固定在下弦梁上,上端与上弦预应力柔性筋滑动式接触,预应力柔性筋的两端分别固定在下弦梁的两端上,形成一个鱼腹状结构。
3.根据权利要求1所述的一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,其特征是,所述角撑和对撑上设置有拉杆。
4.根据权利要求1所述的一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,其特征是,对撑、角撑和预应力围檩连接横梁,横梁设置在立柱上,立柱之间由拉杆相连。
5.根据权利要求3或4所述的一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,其特征是,拉杆为型钢、钢绞线或钢丝绳。
6.根据权利要求1所述的一种高刚度整体预应力装配式基坑支护内支撑系统,其特征是,顶压装置为自锁油缸。
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