CN103255784B - 钢支撑温度变形调节器 - Google Patents
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Abstract
一种钢支撑温度变形调节器，包括液压系统、控制电路以及支撑连接部件。液压系统包括液压油缸，设置于液压油缸中的活塞，活塞将液压油缸分成第一油腔与第二油腔，第一油腔位于活塞底座下侧，第二油腔位于活塞底座另一侧，活塞底座上分别设有第一通道与第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向单向导通，第二通道选择性导通；控制电路包括电源、温度控制开关、以及并联连接的第一电路与第二电路，温度控制开关判断第一电路或第二电路的连通或断开，第一电路与第一通道相连控制其导通或闭合，第二电路与第二通道相连控制其导通或闭合。温度变形调节器可以实时地根据温度变化调节装置的长度，从而实现释放温度升降时钢支撑结构的长度变化。
Description
技术领域
本发明属于工程技术领域，涉及地下工程中的支撑调节装置，尤其是一种能自动感应温度变化并调节伸缩长度的支撑调节装置。
背景技术
目前，随着国民经济与科技的发展，城市地下空间被广泛地开发利用：地下商场、车库、人防设施，城市过街通道，地铁隧道、车站等等。大量兴建的地下工程带来了大规模的基坑建设，工程量多涉及面广的基坑工程已然成为城市岩土工程的主要内容，而作为平衡基坑维护结构所传递的水、土压力的重要结构体系，支撑结构的变形控制及合理设置显得尤其重要。在近几年来的支撑结构设计施工中，支撑结构总长大多会超过80～100米，因为季节性温差或冬日、夏日的较大日夜温差引起热胀冷缩，造成支撑体系产生附加变形和附加应力过大，导致了许多基坑工程的安全问题。吴长胜等[1]将温度应力分布函数用于基坑围护结构内力分析中，发现温度变化对基坑围护结构内力的影响相当明显，温度升高20℃混凝土支撑轴力增加21～23％；温度升高30℃，支撑轴力增加达33％。杨震伟[2]等对浙江东部某基坑工程现场实测资料进行分析，发现温度变化剧烈时，多处钢管支撑轴力出现超出警戒值的现象。
经对现有技术的文献检索，发现个别设施已经能克服现有技术的不足，有效防范温度应力造成的支撑伸缩变形被限制导致的结构破坏。中国专利(公开号CN 201704791 U)[3]提出了一种钢结构纵向支撑杆件的新型伸缩杆：在两侧邻接的纵向支撑杆件间增加一伸缩节，通过在伸缩节及纵向支撑杆件上对应位置各开设一组长大椭圆孔并穿入连接螺栓使主刚架的纵向支撑杆件相连，当出现温度应力超载时，推展伸缩节的弱断面杆件，从而有效地保护主刚架结构免受次应力的作用，保证了结构的安全性。然而该装置只能伸缩制定长度的量，难以根据实时温度变化调整支撑长度，同时该装置需手动操作，无法自行调节。这些因素限制了其在实际工程中的应用。铁道部科技研究开发计划项目《穿越高速铁路施工影响及对策研究》(合同编号：J2011G005)中也关注了此问题，并资助同济大学对此进行了研究，最终提出了供一种实时地根据温度变化调节自身的长度以释放由于温度变化所引起变形的钢支撑温度变形调节器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能释放温度变化所引起变形的钢支撑连接装置，以避免在温差变化较大情况下支撑体系发生的附加变形，引起支撑附加轴力危及地下结构的安全，
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种钢支撑温度变形调节器，包括液压系统、控制电路以及支撑连接部件；
所述液压系统包括液压油缸，设置于所述液压油缸中的活塞，所述活塞将所述液压油缸分隔成第一油腔与第二油腔，所述第一油腔位于所述活塞底座下侧，所述第二油腔位于所述活塞底座另一侧，所述活塞底座上分别设有第一通道与第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向单向导通，第二通道选择性导通，所述第一油腔与第二油腔经由第一通道与第二通道连通；
所述控制电路包括位于主支路上电源、温度控制开关、以及位于分支路上并联连接的第一电路与第二电路，所述温度控制开关监测外部温度并判断第一电路或第二电路的连通或断开，所述第一电路与所述第一通道相连控制所述第一通道导通或闭合，所述第二电路与所述第二通道相连控制所述第二通道导通或闭合；
所述支撑连接部件用于将所述温度变形调节器固定于所述钢支撑上。
所述第一通道中依次设置电动机、液压泵、单向阀，所述电动机一端与液压泵连接，另一端与第一电路连接，所述液压泵与单向阀连接，第一电路控制所述电动机与所述液压泵的开启以单向导通或闭合所述第一通路。
所述第二通道中设有与所述第二电路相连的电磁转向阀，所述第二电路控制所述电磁转向阀的阀芯偏转以导通或闭合所述第二通道。
所述第一电路包括第一可变电阻与第一平衡分压电阻，所述第一可变电阻与所述电动机与液压泵支路并联后串联所述第一平衡分压电阻；
所述第二电路包括串联的第二可变电阻与第二平衡分压电阻，所述第二可变电阻与所述电磁转向阀并联后串联所述第二平衡分压电阻；
所述第一可变电阻与所述第二可变电阻的电阻拨片分别固定于所述活塞杆的两侧，随所述活塞杆的移动而移动以控制所述第一可变电阻与所述第二可变电阻阻值的大小。
所述支撑连接部件包括两块连接板，所述两块连接板分别用于连接活塞与所述钢支撑，所述连接板的面积大于所述钢支撑的钢支撑杆与所述活塞杆的面积，两块连接板在大于活塞杆与钢支撑杆的外圈面积处开有螺孔。
所述支撑连接部件还包括多组三角形加固肋板，所述加固肋板设于两块连接板大于活塞杆与钢支撑杆的外圈面积处。
所述连接板、所述活塞的制作材料为钢材，且钢材型号与所述钢支撑相同。
所述液压油缸外壁设有多条的预留槽，所述电源、温度控制开关、第一可变电阻及第一平衡分压电阻、第二可变电阻及第二平衡分压电阻均放置于油缸外壁的预留槽内。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
采用本发明所示的温度变形调节器可以实时地根据温度变化调节自身的长度，从而实现释放温度升降时钢支撑结构的长度变化，以避免由于钢支撑伸缩被限制导致的结构次生内力过大，围护结构安全性降低。且分流支路中仅采用单向阀和电磁转向阀元件，结构简单易行。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图；
图2为图所示实施例与结构中的支撑连接处细节图；
图3为图1所示实施例中控制电路连接图；
图中：1为活塞，2为电动机，3为液压泵，4为单向阀，5为第一电阻拨片，6为液压油缸，7为温度控制开关，8为第一可变电阻，9为加固肋板，10为电磁转向阀，11为钢支撑杆，12为第二可变电阻，13为电源，14为第一平衡分压电阻，15为第二平衡分压电阻，16第二电阻拨片，17为连接螺栓，18为电线，19为连接板。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种钢支撑温度变形调节器，包括液压系统、控制电路以及支撑连接部件。
液压系统包括液压油缸6，设置于液压油缸6中的活塞1，活塞1将液压油缸6分隔成第一油腔与第二油腔，第一油腔位于活塞底座下侧，即图1中左侧所示油腔A，第二油腔位于活塞底座另一侧，即图1中所示右侧的油腔B，第二油腔环绕活塞杆设置。
活塞底座上分别设有第一通道与第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向单向导通，即图示中第一通道沿从右到左的方向导通，第二通道选择性导通，第一油腔与第二油腔经由第一通道与第二通道连通；
控制电路感应温度变化以控制液压系统的动作，包括位于主支路上的电源13、温度控制开关7以及位于分支路上并联连接的第一电路与第二电路。温度控制开关7监测外部温度并判断第一电路或第二电路的连通或断开，本实施例中，温度控制开关7为TT18智能温度开关。第一电路与第一通道相连控制第一通道导通或闭合，第二电路与第二通道相连控制第二通道导通或闭合的。
支撑连接部件用于将温度变形调节器固定于钢支撑上。
本实施例中，第一通道中从右到左依次设置电动机2、液压泵3以及单向阀4，电动机2一端与液压泵3连接，另一端与第一电路连接，液压泵3与单向阀4连接，第一电路控制电动机2与液压泵3的开启以单向导通或闭合第一通路；第二通道中设有与第二电路相连的电磁转向阀10，第二电路控制电磁转向阀10的阀芯偏转以导通或闭合第二通道。
如图3所示，本实施例中，第一电路包括第一可变电阻8与第一平衡分压电阻14，第一可变电阻8与电动机2与液压泵3支路并联后串联第一平衡分压电阻14；第二电路包括第二可变电阻12与第二平衡分压电阻15，第二可变电阻12与电磁转向阀10并联后串联第二平衡分压电阻15；第一可变电阻8的第一电阻拨片5与第二可变电阻12的第二电阻拨片16分别固定于活塞杆两侧，随活塞杆的移动而改变第一可变电阻8与第二可变电阻12阻值的大小。各组件之间经由电线18进行连接。
液压油缸6的外壁设有多条的预留槽，电源13、温度控制开关7、第一可变电阻8、第一平衡分压电阻14、第二可变电阻12及第二平衡分压电阻15均设置于油缸外壁的预留槽内。
所述的控制电路的感应温度变化，控制液压系统的动作。本发明先在温控开关7上设定初始温度。初始状态时，第一通道与第二通道均未导通，钢支撑及该装置在使用过程中始终受压，即第一油腔内的油液始终处于受压状态，油液有从第一油腔挤压进入第二油腔的趋势；当环境的温度在初始温度左右变化时，液压油经两条通道在第一油腔与第二油腔之间流动。第一通路设置单向阀4，仅允许油液从右向左流动。第二通路设置电磁转向阀10，电磁转向阀10根据其所在分支电路的通电状态激发阀芯的动作：电磁转向阀10分为两档，图示0°状态和转动90°状态。转动90°时油路接通，允许油液沿图示中的从左往右流动。同时活塞杆的上下两端分别设置可变电阻8、12的电阻拨片，当活塞运动至左极限位置时电磁转向阀10短路，油液停止从图示左侧第一油腔向图示右侧第二油腔流动；当活塞运动至右极限位置时，电动机2短路，油液停止从图示右侧第二油腔向图示左侧第一油腔流动。
以下结合具体工作过程说明对本发明所示的温度变形调节器进行说明。
当温度控制开关7感应到温度下降时，控制第一电路接通，此时电动机2有电流通过，启动液压泵3，在液压泵3的送压力作用的情况，油液从第二油腔进入第一油腔，推动活塞1向右顶出。随着活塞向右运动，可变电阻I的拨片5逐渐移动至右端极限位置，则电动机所在分支电路短路，泵送停止，活塞不再继续向右顶出。实现装置的定距伸长，填充既有结构钢支撑在温度下降时的缩短距离，避免由钢支撑缩短引起围护结构产生附加拉力。
当温度控制开关7感应到温度上升时，温度感应开关7接通第二电路，此时电磁转向阀10有电流通过，阀芯转向，第二通道导通，在活塞1的推力作用下，油液从第一油腔进入第二油腔，活塞1向左回缩。随着活塞1向左运动，可变电阻II的拨片16逐渐移动至左端极限位置，则电磁转向阀10所在的分支电路短路，电磁转向阀10阀芯恢复到初始状态，活塞1不再继续向左回缩。实现装置的定距缩短，释放既有结构钢支撑在温度下降时的伸长长度，避免由钢支撑缩短导致围护结构产生附加压力。
如图2所示，支撑连接部件包括两块连接板19，两块连接板19分别用于连接活塞1与钢支撑，保证在工作过程中温度变形调节器与钢支撑始终连接。本实施例中，连接板19分别与活塞1的活塞杆、钢支撑的钢支撑杆11焊接，连接板19的面积大于钢支撑杆11与活塞杆的面积，两块连接板19在大于活塞杆与钢支撑杆11的外圈面积处开有螺孔，两块连接板经由连接螺栓17连接，以实现本装置与钢支撑之间的连接与固定。
支撑连接部件还包括多组加固肋板9，本实施例中，加固肋板9为三角形，加固肋板9设于两块连接板19大于活塞杆与钢支撑杆11的外圈面积处，用以提高本发明所示的温度变形调节器与钢支撑杆11之间的连接强度。
连接板19、活塞杆的制作材料为钢材，且钢材型号与钢支撑杆11相同。由于连接板19实现将本发明所示的温度变形调节器固定于钢支撑上，在连接处选用相同型号的材料进行焊接连接，可防止由于材料强度差异造成的连接处薄弱的现象发生。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种钢支撑温度变形调节器，其特征在于：包括液压系统、控制电路以及支撑连接部件；
所述液压系统包括液压油缸，设置于所述液压油缸中的活塞，所述活塞将所述液压油缸分隔成第一油腔与第二油腔，所述第一油腔位于所述活塞底座背向活塞杆的一侧，所述第二油腔位于所述活塞底座朝向所述活塞杆的一侧，所述活塞底座上分别设有第一通道与第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向单向导通，第二通道选择性导通，所述第一油腔与第二油腔经由第一通道与第二通道连通；
所述控制电路包括位于主支路上电源、温度控制开关、以及位于分支路上并联连接的第一电路与第二电路，所述温度控制开关监测外部温度并判断第一电路或第二电路的连通或断开，所述第一电路与所述第一通道相连控制所述第一通道导通或闭合，所述第二电路与所述第二通道相连控制所述第二通道导通或闭合；
所述支撑连接部件用于将所述温度变形调节器固定于所述钢支撑上。
2.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述第一通道中依次设置电动机、液压泵、单向阀，所述电动机一端与液压泵连接，另一端与第一电路连接，所述液压泵与单向阀连接，第一电路控制所述电动机与所述液压泵的开启以单向导通或闭合所述第一通路。
3.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述第二通道中设有与所述第二电路相连的电磁转向阀，所述第二电路控制所述电磁转向阀的阀芯偏转以导通或闭合所述第二通道。
4.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述第一电路包括第一可变电阻与第一平衡分压电阻，所述第一可变电阻与所述电动机与液压泵支路并联后串联所述第一平衡分压电阻；
所述第二电路包括串联的第二可变电阻与第二平衡分压电阻，所述第二可变电阻与所述电磁转向阀并联后串联所述第二平衡分压电阻；
所述第一可变电阻与所述第二可变电阻的电阻拨片分别固定于所述活塞杆的两侧，随所述活塞杆的位移而移动以控制所述第一可变电阻与所述第二可变电阻阻值的大小。
5.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述支撑连接部件包括两块连接板，所述两块连接板分别用于连接活塞与所述钢支撑，所述连接板的面积大于所述钢支撑的钢支撑杆与所述活塞杆的面积，两块连接板在大于活塞杆与钢支撑杆的外圈面积处开有螺孔。
6.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述支撑连接部件还包括多组三角形加固肋板，所述加固肋板设于两块连接板大于活塞杆与钢支撑杆的外圈面积处。
7.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述连接板、所述活塞的制作材料为钢材，且钢材型号与所述钢支撑相同。
8.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所示温度控制开关为TT18智能温度开关。
9.根据权利要求1所述的钢支撑温度变形调节器，其特征在于：所述液压油缸外壁设有多条的预留槽，所述电源、温度控制开关、第一可变电阻及第一平衡分压电阻、第二可变电阻及第二平衡分压电阻均放置于油缸外壁的预留槽内。
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