CN104988931B - 一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置 - Google Patents

Abstract

一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，该装置包括夹板、固定支腿，活动支腿、高强螺栓。其中支腿外表面和夹板内壁加工有可以相互咬合的沟槽，夹板上设置有螺栓固定块，用于卡住螺帽，便于紧固作业，实心圆钢一端焊接有支腿处端板。用两块夹板通过高强螺栓箍住两个支腿，夹板内壁的沟槽与支腿沟槽相互咬合，加载时通过高强螺栓的拧紧使夹板的圆弧形内壁挤压咬合支腿在而形成单支腿夹板式活络装置。单支腿夹板式活络装置的两端即固定支腿处端板、活动支腿处端板分别与钢支撑管连接。该单支腿夹板式活络装置可伸缩长度大、刚度大、承载力高，可重复利用，应用领域广泛，综合效益显著。

Description

一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置

技术领域

本发明涉及一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，用于对钢支撑施加预加轴力，属于基建施工辅助工件技术领域。可应用于基坑内支撑、桥梁临时支顶、暗挖隧道钢支撑等。

背景技术

在基坑工程、下穿桥梁施工、暗挖隧道等大型基建施工项目中，作为支护结构的钢支撑在维护开挖面稳定和限制桥体位移方面起到了十分重要的作用。目前钢支撑的活络装置采用楔形活络装置和厢式活络装置。这两种方法均在用千斤顶施加预应力后，打入钢楔块，待稳定后撤离千斤顶。由钢楔传力，容易造成钢楔处应力集中，并且活络装置连接节点刚度小，局部易屈曲。基坑和暗挖隧道在开挖过程中，随着深度的增大，作用在支护结构上的土压力增大，这就需要钢支撑有较大的刚度和承载能力来维持基坑或暗挖隧道开挖面的稳定；同时钢支撑的固定节段有确定的规格参数，这就需要具有一定的可调节伸缩量的钢支撑活络装置来调节钢支撑的长度，以适应开挖基坑和暗挖隧道的不同宽度。当地下工程下穿桥梁施工引起桥墩不均匀下沉时，对桥梁的受力产生不利影响，因此在地下工程下穿施工中，需要对梁部结构进行临时支顶，地下工程施工完成后再调整或更换桥梁支座。目前用于桥梁支顶施工多采用液压千斤顶，但液压千斤顶的液压不易长期保持。随着我国基坑工程、下穿桥梁施工、暗挖隧道工程的不断增多，亟待解决钢支撑体系整体性差的问题，因此钢支撑活络装置需要研究采用新的结构，以加强钢支撑刚度和保证承载能力可靠。

发明内容

基于上述要求，本发明提出了一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置。通过高强螺栓将两块夹板连接起来，其中夹板的圆弧形内壁与支腿的外表面冲刨成可以相互咬合的沟槽，两块夹板内壁的圆弧形接触面挤压支腿产生摩擦力和咬合力来承受和传递钢支撑轴力，最后两块夹板与支腿之间通过高强螺栓的拧紧而压紧，两者稳定固定在一起。单支腿夹板式活络装置的夹板与支腿为圆弧面接触，整体性好；装置通过高强螺栓拧紧和松动来装配和拆卸，可操作性强；夹板式活络装置既能有效地承受钢支撑轴压力，也可以承受土层向外变形的拉力，围檩与钢支撑整体性得到了改善。

为达到上述要求，本发明的技术方案如下：

一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，该装置包括夹板1、固定支腿2、活动支腿3、高强螺栓4；两块夹板1平行设置，经过切削的夹板1两端对称设置有螺栓孔5，螺栓孔5一端设置有螺帽固定块11，夹板1的内壁冲刨成第一沟槽；固定支腿2包括实心圆钢Ⅰ6、固定支腿处端板7，实心圆钢Ⅰ6一端焊接有固定支腿处端板7，实心圆钢Ⅰ6外表面冲刨成和夹板1内壁相互咬合的第二沟槽；活动支腿3包括实心圆钢Ⅱ8、活动支腿处端板9，实心圆钢Ⅱ8一端焊接有活动支腿处端板9，实心圆钢Ⅱ8外表面冲刨成和夹板1的内壁相互咬合的第三沟槽10；高强螺栓4由普通高强螺栓经过切削制成，将普通高强螺栓的圆形截面螺帽沿直线进行切削，切削直线与高强螺栓4的螺杆外壁相切，经过切削的螺帽卡在螺帽固定块11上，便于紧固作业。两块夹板1通过高强螺栓4箍住固定支腿2、活动支腿3，夹板1的沟槽内壁与支腿沟槽摩擦面接触，加载时通过高强螺栓4的拧紧使两块夹板1的圆弧形内壁挤压咬合支腿表面而形成单支腿夹板式活络装置12。

单支腿夹板式活络装置12的两端即固定支腿处端板7与活动支腿处端板9分别与钢支撑管14连接。实心圆钢Ⅰ6与固定支腿处端板7同圆心，实心圆钢Ⅱ8与活动支腿处端板9同圆心，实心圆钢Ⅰ6与实心圆钢Ⅱ8同圆心。

进一步地，所述固定支腿2和活动支腿3长度总共为300～500mm，夹板1长度为300～500mm。所述固定支腿处端板7的厚度为20～30mm，用于防止钢支撑轴力过大使支腿顶部端板局部出现大变形。

进一步地，夹板1的上半套由厚壁钢管切割后两侧焊接厚钢板加工而成，其中钢板的一侧裁制成与厚壁钢管外缘吻合的弧度，在两端厚钢板上沿长度方向分别对称设置螺栓孔，螺栓孔高度为60～80mm，钢管厚度为55～65mm，钢板高度为60～65mm。每隔50～60mm的距离，在厚壁钢管和厚钢板上围焊有翼板，翼板外直角段倒角，翼板厚度为20mm。

进一步地，夹板1的下半套是在夹板上半套的基础上再加工而成，紧贴厚壁钢管的外壁、厚钢板加焊螺帽固定块11，每两个翼板中间均焊有螺帽固定块11，长度为两个翼板之间的距离，螺帽固定块11的长度直线与螺栓孔外切，高度为10～15mm。

进一步地，夹板1上的螺栓孔沿长度方向布置成两排，螺栓孔的总数为8～12个。夹板1上半套和下半套的螺栓孔中心间距为60～90mm，螺栓孔中心与夹板边缘距离为20～50mm。

进一步地，所用高强螺栓直径20～30mm，高强螺栓的圆形截面螺帽经过一次切削，切削直线与螺杆外壁相切。

进一步地，夹板1上半套和下半套的圆弧面和支腿的外壁冲刨成可以相互咬合的沟槽。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提出了一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，两块夹板通过高强螺栓的拧紧挤压咬合住支腿，夹板与支腿为圆弧面接触，结构的整体性更好，降低了钢支撑脱落的风险；

2.本发明提出了一种用于施工临时支顶的的单支腿夹板式活络装置，此装置由夹板、支腿和高强螺栓组成，构件类型少，自重小，成本低廉，运用灵活，经济效益显著；

3.本发明提出了一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，通过螺栓的拧紧和松动来装配和拆卸，方便快捷。此装置可伸缩长度大、刚度大、承载力足够，可重复利用，综合效益显著，具有重要工程应用价值和发展前景。

附图说明

图1是本发明单支腿夹板式活络装置的正视示意图；

图2是本发明单支腿夹板式活络装置的俯视示意图；

图3是本发明千斤顶施加预加轴力示意图；

图4是本发明单支腿夹板式活络装置剖面左视示意图(高强螺栓处)；

图5是本发明单支腿夹板式活络装置剖面右视示意图(高强螺栓处)；

图6是本发明夹板的正视示意图；

图7是本发明夹板的剖面示意图(螺栓孔处)；

图8是本发明夹板的俯视示意图；

图9是本发明螺栓的正视示意图；

图10是本发明螺栓的俯视示意图；

图11是本发明支腿的正(俯)视示意图；

图12是本发明固定支腿左视示意图；

图13是本发明活动支腿的右视示意图；

图14是本发明用于桥梁支撑系统的正视示意图

图15是本发明用于桥梁支撑系统的剖面示意图；

图中，1-夹板、2－固定支腿、3-活动支腿、4-高强螺栓、5-螺栓孔、6-实心圆钢Ⅰ、7-固定支腿处端板、8-实心圆钢Ⅱ、9-活动支腿处端板、10-沟槽、11-螺帽固定块、12-单支腿夹板式活络装置、14-钢支撑管、15-桥跨、16-桥台、17-支座、18-桥墩、19-千斤顶

具体实施方式

一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置,其特征在于，有4种不同类型的构件，包括夹板1、固定支腿2、活动支腿3、高强螺栓4；所述的夹板1包括两块夹板，且平行设置，经过切削的夹板1两端对称设置有螺栓孔5，螺栓孔一端设置有螺帽固定块11，夹板内壁冲刨成咬合的第一沟槽；固定支腿2包括实心圆钢Ⅰ6、固定支腿处端板7、实心圆钢Ⅰ6一端焊接有固定支腿处端板7，实心圆钢Ⅰ6外表面冲刨成可以和夹板内壁相互咬合的第二沟槽，用于与夹板内壁的沟槽相互咬合；活动支腿3包括实心圆钢Ⅱ8、活动支腿处端板9，实心圆钢Ⅱ8一端焊接有活动支腿处端板9，实心圆钢Ⅱ8外表面冲刨成可以和夹板内壁相互咬合的第三沟槽10；高强螺栓4由普通高强螺栓经过切削制成，将普通高强螺栓的圆形截面螺帽沿直线进行切削，切削直线与螺杆外壁相切，经过切削的螺帽卡在螺帽固定块11上，便于紧固作业。两块夹板通过高强螺栓4箍住固定支腿2、活动支腿3，夹板1的沟槽内壁与活动支腿3沟槽相互咬合，加载时通过高强螺栓的拧紧使两块夹板圆弧形内壁挤压咬合支腿表面而形成单支腿夹板式活络装置12。

单支腿夹板式活络装置12的两端即固定支腿2处端板7、活动支腿3处端板9分别与钢支撑管14连接。实心圆钢Ⅰ6圆心与固定支腿处端板7同圆心，实心圆钢Ⅱ8与活动支腿处端板9同圆心，实心圆钢Ⅰ6与实心圆钢Ⅱ8同圆心。

夹板1的上半套由宽度为320mm，厚度160mm的Q235钢板加工制作而成，长度为400mm，内侧加工成圆弧面并冲刨成沟槽，外侧两直角段倒角，在夹板对拉位置两侧分别对称设置了五对螺栓孔。

夹板1的下半套由宽度为320mm，厚度160mm的Q235钢板加工制作而成，长度为400mm，内侧加工成圆弧面并冲刨成沟槽，外侧两直角段倒角，在夹板对拉位置两侧分别对称设置了五对螺栓孔5。螺栓孔5一端设置有螺帽固定块11，当进行紧固作业时，顶住螺帽，避免扳手施力于螺母时螺杆的扭转。

固定支腿2由直径为200mm的Q235实心圆钢加工而成，长度为100mm。实心圆钢外表面冲刨成可以和夹板内壁相互咬合的沟槽10，实心圆钢一端焊接20mm厚固定支腿处端板7。

活动支腿3由直径为200mm的Q235实心圆钢加工而成，长度为300mm，实心圆钢外表面冲刨成和夹板内壁相互咬合的沟槽10。实心圆钢一端焊接20mm厚活动支腿处端板9。

夹板1与固定支腿2和活动支腿3的连接：用两块夹板通过高强螺栓4箍住两个支腿，夹板1内壁的沟槽与支腿外表面的沟槽相互咬合，加载时通过高强螺栓的拧紧使夹板挤压咬合支腿表面在而形成单支腿夹板式活络装置12。

本发明应用领域广泛，可应用于基坑内支撑、桥梁施工支顶、暗挖隧道钢支撑等。

随着地下隧道工程的增多，地下工程建设面临的周边环境也越来越复杂，近距离穿越既有建筑物的情况也越来越多。当隧道工程穿越既有桥梁桩基或在近接区域施工时，由于隧道开挖对地层产生扰动，引起地层应力的变化导致土体压缩和变形，通过桩基与土体间相互作用，进一步导致桥梁下部结构发生沉降和差异沉降，使对变形比较敏感的上部结构产生附加内力，进而影响桥梁结构的安全。为确保隧道施工安全以及近接桥梁的使用安全，需要采取必要的措施。虽然目前采取传统注浆加固措施方法条件下有很多成功穿越的案例，但是由于地层的特殊性、不可预见性、复杂性、施工当中人为因素以及传统施工方法中一些不能满足精确施工控制要求的因素等可能导致事故的发生。如广州地铁三号线某站在施工过程中，地下连续墙坍塌，造成车站周边范围内地层沉降，使附近民房桩基承载力受损，而出现塌方。北京地铁M10线在穿越某座市政桥梁时只采取平常的注浆加固措施，都曾导致桥梁结构产生大量超限裂缝。当采用传统的注浆等土体加固措施和施工工法仍不能满足结构的安全稳定要求时，应采用主动预支护的方法对桥梁进行同步钢支撑顶撑并结合结构恢复措施，可有效地控制桥梁上部结构的变形，保证其长期正常使用。

现结合附图14—15，说明单支腿夹板式活络装置在桥梁支顶施工中的应用。

在隧道通过桥梁之前就对桥体进行主动预支护，根据桥体结构的尺寸，按照计划用量备足各种长度的钢支撑管14、单支腿夹板式活络装置12、高强螺栓4支撑装置，支撑装置在安装前预拼装，每道钢管支撑由若干钢支撑标准段、钢支撑管14和一节活络端连接而成，拼装完成的钢支撑轴线偏差和挠曲变形在允许范围之内。将支撑装置用吊车架设在桥台16、桥墩18附近路面和需要更换支座17处的桥跨15结构之间，选择适宜吨位的千斤顶安放在单支腿夹板式活络装置12的固定支腿处端板7、活动支腿处端板9之间。各千斤顶19准备就绪后,微顶紧两侧端板,千斤顶安装完毕,即可开始试顶。试顶时，两端板之间伸长，活动支腿3随之伸出，在主梁还没有正式顶起时即可停止,此时拧紧所有高强螺栓，并停放数小时进行观察无任何变化才能开始正式顶升。试顶完成后,正式顶举之前再作一次全面的检查，检查无误后,每台油泵随指挥信号同时启动。整个顶举过程实行桥面高程与千斤顶油压双项控制,在开始顶升时,必须在专业人员的统一指挥下所有千斤顶慢慢用力顶起活动支腿处端板即缓慢顶起桥体，实时控制梁上部结构的变形，当达到要求时，此时拧紧单支腿夹板式活络装置12的所有高强螺栓，此支撑装置形成临时支撑。一旦下部结构沉降超过限值，则千斤顶开始顶升，活动支腿3随之伸出，拧紧所有高强螺栓，对桥梁形成临时支顶，保证桥梁上部结构恢复到正常使用状态。在桥梁结构变形最终稳定之后，对桥梁结构进行的恢复措施，使得桥梁结构保持在规范允许的受力状态下工作。包括给支座加垫板，支座更换，重做支座垫石等各方面的内容。

以上是本发明的一个典型实例，本发明的实施不限于此。

Claims (6)

1.一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，其特征在于：该装置包括夹板(1)、固定支腿(2)、活动支腿(3)、高强螺栓(4)；两块夹板(1)平行设置，经过切削的夹板(1)两端对称设置有螺栓孔(5)，螺栓孔(5)一端设置有螺帽固定块(11)，夹板(1)的内壁冲刨成第一沟槽；固定支腿(2)包括实心圆钢Ⅰ(6)、固定支腿处端板(7)，实心圆钢Ⅰ(6)一端焊接有固定支腿处端板(7)，实心圆钢Ⅰ(6)外表面冲刨成和夹板(1)内壁相互咬合的第二沟槽；活动支腿(3)包括实心圆钢Ⅱ(8)、活动支腿处端板(9)，实心圆钢Ⅱ(8)一端焊接有活动支腿处端板(9)，实心圆钢Ⅱ(8)外表面冲刨成和夹板(1)的内壁相互咬合的第三沟槽(10)；高强螺栓(4)由普通高强螺栓经过切削制成，将普通高强螺栓的圆形截面螺帽沿直线进行切削，切削直线与高强螺栓(4)的螺杆外壁相切，经过切削的螺帽卡在螺帽固定块(11)上，便于紧固作业；两块夹板(1)通过高强螺栓(4)箍住固定支腿(2)、活动支腿(3)，夹板(1)的沟槽内壁与支腿沟槽摩擦面接触，加载时通过高强螺栓(4)的拧紧使两块夹板(1)的圆弧形内壁挤压咬合支腿表面而形成单支腿夹板式活络装置(12)；

单支腿夹板式活络装置(12)的两端即固定支腿处端板(7)与活动支腿处端板(9)分别与钢支撑管(14)连接；实心圆钢Ⅰ(6)与固定支腿处端板(7)同圆心，实心圆钢Ⅱ(8)与活动支腿处端板(9)同圆心，实心圆钢Ⅰ(6)与实心圆钢Ⅱ(8)同圆心。

2.根据权利要求1所述的一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，其特征在于：所述固定支腿(2)和活动支腿(3)长度总共为300～500mm，夹板(1)长度为300～500mm；所述固定支腿处端板(7)的厚度为20～30mm，用于防止钢支撑轴力过大使支腿顶部端板局部出现大变形。

3.根据权利要求1所述的一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，其特征在于：夹板(1)的上半套由厚壁钢管切割后两侧焊接厚钢板加工而成，其中钢板的一侧裁制成与厚壁钢管外缘吻合的弧度，在两端厚钢板上沿长度方向分别对称设置螺栓孔，螺栓孔高度为60～80mm，钢管厚度为55～65mm，钢板高度为60～65mm；每隔50～60mm的距离，在厚壁钢管和厚钢板上围焊有翼板，翼板外直角段倒角，翼板厚度为20mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，其特征在于：夹板(1)的下半套是在夹板上半套的基础上再加工而成，紧贴厚壁钢管的外壁、厚钢板加焊螺帽固定块(11)，每两个翼板中间均焊有螺帽固定块(11)，长度为两个翼板之间的距离，螺帽固定块(11)的长度直线与螺栓孔外切，高度为10～15mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，其特征在于：夹板(1)上的螺栓孔沿长度方向布置成两排，螺栓孔的总数为8～12个；夹板(1)上半套和下半套的螺栓孔中心间距为60～90mm，螺栓孔中心与夹板边缘距离为20～50mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于施工临时支顶的单支腿夹板式活络装置，其特征在于：所用高强螺栓直径20～30mm，高强螺栓的圆形截面螺帽经过一次切削，切削直线与螺杆外壁相切。