CN105064374A - 一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，由两侧的钢管支撑梁和中部的伸缩控制段组成，其中伸缩控制段外部包裹隔温装置，内部设置有液压舱基座、活塞基座，液压舱基座中部嵌置液压舱，液压舱内有加温装置，活塞基座中部设置活塞，活塞内有温度传感器、活塞基座外侧内置位移传感器，位移传感器位于液压舱基座与活塞基座的侧壁之间。本发明根据伸缩控制段内部液体与固体不同材料间的热膨胀特性差异，来实现大跨度钢管支撑梁长度调节的目的，同时具备精度高、操作便捷、能源消耗低、重复利用率高等优点。

Description

一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁

技术领域

本发明属于建筑基坑支撑、支护领域，具体涉及一种通过精确调节长度以减少温差变化影响的大跨度钢管支撑梁。

背景技术

因为场地受限，城市高层建筑的施工建设过程中往往涉及深基坑工程。为了保持坑壁的稳定，一般需要设置基坑内支撑梁。通过内支撑梁与两侧坑壁结构连接，进而平衡两侧坑壁结构的土压力作用。目前基坑内支撑梁多为钢筋混凝土梁和钢管梁。由于基坑支护多数情况下属于临时结构，随着上部结构施工开展，支撑梁需要拆除。钢管支撑梁相比钢筋混凝土支撑梁，具有施工便捷、拆除方便，重复利用率高等优点，运用广泛。

基坑工程中大跨度钢管支撑梁实际使用仍存在一些问题。受施工工期的影响，钢管支撑梁需经历不同的环境温度。巨大温差引起的钢管支撑梁热胀冷缩，而钢管支撑梁长度变化直接影响基坑支护结构受力，增加工程风险，严重时引发基坑失稳等工程事故。对于属于工程建设高风险领域的基坑支护工程，研究能够减少温差影响的基坑大跨度钢管支撑梁，对于确保工程安全具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：为了解决较大温差环境下基坑大跨度钢管支撑梁长度变化引发的基坑支护结构受力问题，本发明提供一种减少温差影响的新型大跨度钢管支撑梁，该新型支撑梁具有通过准确调节伸缩控制段长度维持钢管支撑梁原始长度以消除温差影响的特点。具体来说是根据伸缩控制段内部液体与固体不同材料间的热膨胀特性差异，来实现伸缩控制段长度调节、维持大跨度钢管支撑梁长度的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，是由伸缩控制段相连接的两段钢管支撑梁，所述伸缩控制段包括活塞和液压舱，所述液压舱的内壁与活塞头部的外圆配合，所述活塞与液压舱之间联接有位移传感器，所述液压舱内设有加温装置，所述活塞内设有温度传感器。

作为优选，所述伸缩控制段外部包裹有隔温装置。

作为优选，所述活塞的尾部安装于活塞基座上，所述活塞基座的尾端具有法兰盘。

作为优选，所述液压舱的尾部安装于液压舱基座上，所述液压舱基座的尾端具有法兰盘。

作为优选，所述法兰盘与钢管支撑梁的端部栓接。

作为优选，所述钢管支撑梁、法兰盘、活塞和液压舱的轴心位于同一直线上。

作为优选，所述加温装置设于液压舱内的底壁上，所述液压舱内填充有阻燃矿物油。

作为优选，所述加温装置、位移传感器和温度传感器均连接到采集控制装置。

本发明同时提供上述可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁的工作方法，是在两段钢管支撑梁之间安装伸缩控制段，伸缩控制段具有相互配合的活塞和液压舱，在活塞和液压舱之间联接位移传感器，液压舱内具有阻燃矿物油和加温装置，使用加温装置控制阻燃矿物油的温度，利用阻燃矿物油体积变化调节伸缩控制段的长度。

作为优选，首先运行加温装置，令温度传感器的数值略高于近期最高环境温度，并记录位移传感的初始数值；当环境温度下降时运行加温装置，监测位移传感器的数值直至达到其初始数值，在此过程中实时监控温度传感器的数值，确保加温装置的热量施加处于平稳状态；使伸缩控制段产生补偿位移，消除环境温差对大跨度钢管支撑梁的影响。

使用时，本发明的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，由两侧的钢管支撑梁以及中部的伸缩控制段组成，所述的伸缩控制段外部包裹隔温装置，内部设置有液压舱基座、活塞基座，液压舱基座中部设置液压舱，液压舱内有加温装置，活塞基座中部设置活塞，活塞内有温度传感器、活塞基座外侧内置位移传感器，位移传感器位于液压舱基座与活塞基座的侧壁之间。所述液压舱嵌置于液压舱基座中部，其内部充满阻燃矿物油且底部内壁设置有加温装置。所述加温装置通过导线与采集控制装置相连，通过对阻燃矿物油进行温度调节，利用阻燃矿物油体积变化调节伸缩控制段的长度。所述液压舱基座位于伸缩控制段内部，其端部设有供加温装置导线通过的开孔并通过法兰盘与钢管支撑梁相连。所述活塞一端伸入于液压舱一侧，其另一端嵌置于活塞基座内部，所述活塞基座端部设有供温度传感器导线和位移传感器导线通过的开孔并通过法兰盘与钢管支撑梁相连。所述温度传感器设置于活塞内部且靠近液压舱的端部侧，通过温度传感器导线与采集控制装置相连，所述位移传感器嵌置于活塞基座侧壁处且通过位移传感器导线与采集控制装置相连，所述采集控制装置可以实时监测液压舱内温度和活塞基座与液压舱基座之间的距离。所述隔温装置位于伸缩控制段外侧且两端包裹法兰盘，其内部充填隔温材料且外壁具有一定的延展性。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明在大跨度钢管支撑梁中部设置调节长度的伸缩控制段，通过伸缩控制段的长度变化实现对温差影响下大跨度钢管支撑梁长度的补偿。由于在伸缩控制段内部设置了高精度位移传感器，可以实时监控温差引起的大跨度钢管支撑梁长度的细微变化，并通过精确控制伸缩控制段的长度变化达到实现精确温差补偿的目的。

2.本发明伸缩控制段的长度变化是基于阻燃矿物油与钢材热膨胀性能存在差异的原理。通过在液压舱内设置加温装置，对阻燃矿物油加热产生较钢材更多的体积膨胀实现伸缩控制段长度增加。相比其他液压的增长方法，本发明只需接通电源，通过温度控制就可实现，操作简单、设备较少。

3.本发明伸缩控制段内部设置有温度传感器，外部设置有隔温装置。温度传感器可以有效的监控伸缩段的温度，为调节加温装置热量释放提供依据，也可实现对伸缩控制段温度过高的预警。伸缩控制段外部设置的隔温装置能够有效减少伸缩控制段与外界的热量交换，从而提高伸缩控制段工作效率，降低能源消耗。

4.本发明伸缩控制段的基座通过法兰与两端的钢管支撑梁拴接。相比其他固定连接的方法，螺栓拴接方式安装、拆卸便捷，提高了基坑工程结束后伸缩控制段的整体回收率。相比其他不可拆卸装置，本发明具有良好的工程使用经济性。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的纵剖视图。

图2为图1中A-A的剖视图。

图3为图1中B-B的剖视图。

图4为图1中C-C的剖视图。

图中：1-钢管支撑梁；2-螺栓；3-法兰盘；4-活塞基座；5-液压舱基座；6-液压舱；7-阻燃矿物油；8-隔温装置；9-加强肋板；10-位移传感器；11-活塞；12-温度传感器；13-位移传感器导线；14-加温装置；15-采集控制装置；16-伸缩控制段；17-温度传感器导线；18-加温装置导线。

具体实施方式

实施例：

如图1、图2、图3和图4所示，钢管支撑梁1一端部设置有法兰盘3。法兰盘3为圆形板，沿圆周内侧设置螺栓孔。法兰盘3与钢管支撑梁1接触侧设置肋板9进行局部的加强处理。肋板9为三角形板。通过螺栓2分别将活塞基座4、液压舱基座5与两侧法兰盘3连接。活塞基座4为圆桶形基座，靠外侧边缘处设置与法兰盘3栓接的螺栓孔，中间内部区域放置活塞11且内径略大于活塞11的外径，侧壁设置位移传感器10且开孔内径略大于位移传感器10外径。活塞基座4内部设有供位移传感器导线13引出的开孔。活塞11为圆柱形，内部设有开孔，接近开孔端部处设置有温度传感器12。位移传感器10的探针触于液压舱基座5侧壁上，液压舱基座5为圆桶形基座，靠外侧边缘处设置有与法兰盘3栓接的螺栓孔，中间内部区域放置液压舱6且内径略大于液压舱6外径。液压舱6为圆筒形，内部装有阻燃矿物油7，内部底部设置加温装置14。加温装置导线18从液压舱6和液压舱基座5内部开孔中引出。隔温装置8位于伸缩控制段外侧且两端包裹法兰盘3，其内部充填隔温材料且外壁具有一定的延展性。位移传感器导线13、温度传感器导线17以及加温装置导线18与采集控制装置15相连。运行加温装置14，令温度传感器12的数值略高于近期最高环境温度，并记录位移传感器4的初始数值。当环境温度下降时运行加温装置14，监测位移传感器4的数值直至达到其初始数值，在此过程中实时监控温度传感器12的数值，确保加温装置14的热量施加处于平稳状态。通过以上步骤使得本发明伸缩控制段16产生补偿位移，进而消除环境温差对大跨度钢管支撑梁的影响。

使用时，针对环境温差较大的采用钢管支撑梁的某基坑工程，采用本发明消除环境温差影响的实施方案如下：

钢管支撑梁1一端部设置有法兰盘3。法兰盘3为圆形钢板，沿圆周内侧设置螺栓孔。法兰盘3与钢管支撑梁1相互焊接，并且在接触侧设置肋板9进行局部的加强处理。肋板9为三角形钢板，分别与法兰盘3与钢管支撑梁1相互焊接。通过螺栓2分别将活塞基座4、液压舱基座5与两侧法兰盘3连接。活塞基座4为圆桶形钢质基座，靠外侧边缘处设置与法兰盘2栓接的螺栓孔，中间内部区域放置活塞11且内径略大于活塞11的外径，侧壁设置位移传感器10且开孔内径略大于位移传感器10外径。活塞基座4内部设有供位移传感器导线13引出的开孔。活塞11为钢质圆柱形，内部设有开孔，接近开孔端部处设置有温度传感器12。位移传感器10的探针触于液压舱基座5侧壁上，液压舱基座5为圆桶形钢质基座，靠外侧边缘处设置有与法兰盘3栓接的螺栓孔，中间内部区域放置液压舱6且内径略大于液压舱6外径。液压舱6为钢质圆筒，内部装有阻燃矿物油7，内部底部设置加温装置14。加温装置导线18从液压舱6和液压舱基座5内部开孔中引出。隔温装置8位于伸缩控制段外侧且两端包裹法兰盘3，其内部充填隔温材料且外壁具有一定的延展性。位移传感器导线13、温度传感器导线17以及加温装置导线18与采集控制装置15相连。采集控制装置15具备实时采集位移传感器10和温度传感器12的数据功能，并同时具备调节加温装置14的热量输出功率的功能。当本发明装置安装完毕后环境温度尚未达到近期最高环境温度时，利用采集控制装置15运行加温装置14，令温度传感器12的数值略高于近期环境预计最高环境温度，并记录位移传感器4的初始数值。当环境温度下降时，通过运行加温装置14直至位移传感器4的数值达到其初始数值，同时在此过程中通过实时监控温度传感器12确保加温装置14运行稳定。通过以上步骤使得本发明伸缩控制段16产生补偿位移，进而消除环境温差对大跨度钢管支撑梁的影响。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，是由伸缩控制段相连接的两段钢管支撑梁，其特征在于：所述伸缩控制段包括活塞和液压舱，所述液压舱的内壁与活塞头部的外圆配合，所述活塞与液压舱之间联接有位移传感器，所述液压舱内设有加温装置，所述活塞内设有温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述伸缩控制段外部包裹有隔温装置。

3.根据权利要求1所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述活塞的尾部安装于活塞基座上，所述活塞基座的尾端具有法兰盘。

4.根据权利要求1所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述液压舱的尾部安装于液压舱基座上，所述液压舱基座的尾端具有法兰盘。

5.根据权利要求3或4所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述法兰盘与钢管支撑梁的端部栓接。

6.根据权利要求5所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述钢管支撑梁、法兰盘、活塞和液压舱的轴心位于同一直线上。

7.根据权利要求1所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述加温装置设于液压舱内的底壁上，所述液压舱内填充有阻燃矿物油。

8.根据权利要求1所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁，其特征在于：所述加温装置、位移传感器和温度传感器均连接到采集控制装置。

9.根据权利要求1所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁的工作方法，其特征在于：在两段钢管支撑梁之间安装伸缩控制段，伸缩控制段具有相互配合的活塞和液压舱，在活塞和液压舱之间联接位移传感器，液压舱内具有阻燃矿物油和加温装置，使用加温装置控制阻燃矿物油的温度，利用阻燃矿物油体积变化调节伸缩控制段的长度。

10.根据权利要求9所述的一种可精确调节长度的大跨度钢管支撑梁的工作方法，其特征在于：首先运行加温装置，令温度传感器的数值略高于近期最高环境温度，并记录位移传感的初始数值；当环境温度下降时运行加温装置，监测位移传感器的数值直至达到其初始数值，在此过程中实时监控温度传感器的数值，确保加温装置的热量施加处于平稳状态；使伸缩控制段产生补偿位移，消除环境温差对大跨度钢管支撑梁的影响。