CN109578695B - 一种自适应变形的管廊支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应变形的管廊支架，包括支座，支座与两个撑杆下端铰接，两个撑杆上端分别铰接在两个外滑动套管上，外滑动套管套设在管线上，外滑动套管通过弹簧与挡板连接，挡板固定在管线上，挡板上固定有水平刻度尺，水平刻度尺上设置有两个报警灯以及报警灯的开关，外滑动套管上固定有竖向指针，竖向指针上端与水平刻度尺侧面相接，当支座的活动量超过设定值时，竖向指针会触碰报警灯的开关。该支架能够根据管廊的变形自动调整变形，并且不会降低支撑作用，还能根据支架上刻度的变化值监测水平和竖向变化值，当变形超过规定值时及时预警。该支架具有结构简单，安装方便，受力状态好，造价低的特点。

Description

一种自适应变形的管廊支架

技术领域

本发明属于综合管廊内部支架技术领域，具体涉及一种自适应变形的管廊支架。

背景技术

管道支架分为固定支架、滑动支架、导向支架、滚动支架等。管道支架在任何有管道敷设的地方都会用到，又被称作管道支座、管部等。它作为管道的支撑结构，根据管道的运转性能和布置要求，管架分成固定和活动两种。设置固定点的地方成为固定支架，这种管道与管道支架不能发生相对位移，而且，固定管架受力后的变形与管道补偿器的变形值相比，应当很小，因为管架要具有足够的刚度。设置中间支撑的地方采用活动管架，管道与管架之间允许产生相对位移，不约束管道的热变形。

在全国大兴综合管廊的背景下，管廊内部的支架也多种多样，但是特殊地质灾害段的支架几乎没有。众所周知西安是地裂缝多发区，地裂缝具有运动速率大、分布广的特点。在穿越活动地裂缝、断层和地震时，在地质灾害的作用下管廊变形和位移很大，从而使导致支架变形，往往会使管线破坏，管线破坏后的后果相当严重。现已有的支架在特殊地质灾害段已不能满足要求，必须针对此地质灾害对支架进行新的设计。

发明内容

为了克服传统支架在特殊地质灾害段的不足，本发明提供了一种能够自适应调节的支架。

为达到上述目的，本发明所述一种自适应变形的管廊支架包括支座，包括支座、撑杆以及套设在管线上的外滑动套管；

所述支座与所述撑杆下端铰接，所述撑杆共设置有两个，两个撑杆下端铰接在支座的同一处，每个撑杆分别与一外滑动套管铰接，且两撑杆对称设置；

还包括挡板，所述挡板固定在管线上，所述外滑动套管与挡板设置有弹簧；所述挡板上固定有水平刻度尺，水平刻度尺上设置有两个开关，每个开关分别控制一报警灯，所述外滑动套管上固定有用于触发两个开关的竖向指针，竖向指针位于两个开关之间，当支座的活动量超过设定值时，竖向指针会对其中一开关施加压力，触发开关。

进一步的，外滑动套管与管线之间设置有内滑动套管。

进一步的，内滑动套管和管线之间设置有防滑垫。

进一步的，撑杆通过撑杆长度调节装置连接在支座和外滑动套管之间，撑杆长度调节装置下端铰接在支座上，上端与撑杆一端螺纹连接，撑杆另一端铰在外滑动套管上。

进一步的，初始状态下，撑杆的倾斜角度为40°～50°。

进一步的，支座上铰接有表盘，表盘上设置有预警等及其开关，支座上固定有旋转指针，初始状态下旋转指针顶部位于表盘正中间，当支座的旋转角度超过设定值时，旋转指针对预警灯的开关施加压力，使预警灯打开。

进一步的，表盘上设置有角度刻度。

进一步的，报警灯为声光报警灯。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，解决了综合管廊在断层和地裂缝的作用下变形导致支架变化对管线产生的破坏。该支架能够根据管廊的变形自动调整变形，并且不会降低支撑作用，还能根据支架上刻度的变化值监测水平和竖向变化值，当变形超过规定值时及时预警。该支架具有结构简单，安装方便，受力状态好，造价低的特点。

进一步的，外滑动套管与管线之间设置有内滑动套管，内滑动套管由金属材料制成，外壁光滑，内滑动套管外涂覆有润滑油，内滑动套管对管线其保护作用，同时涂抹润滑油便于外滑动套管滑动。

进一步的，内滑动套管和管线之间设置有防滑垫。用于防止套管滑移，防滑垫采用橡胶制成。

进一步的，撑杆通过撑杆长度调节装置连接在支座和外滑动套管之间，撑杆长度调节装置下端铰接在支座上，上端与撑杆一端螺纹连接，撑杆另一端铰在外滑动套管上。可根据需要调整撑杆的有效长度。

进一步的，撑杆的倾斜角度为45°，因为支座下降撑杆夹角减小，支座上升撑杆夹角增加，正好能使支座上升和下降的可调量相同。

进一步的，表盘上设置有角度刻度，方便读数。

进一步的，报警灯为声光报警灯，从视觉和听觉量方面给予工作人员提示，便于工作人员接收信号，及时采取处理措施。

附图说明

图1为穿地裂缝处自适应支架示意图；

图2为图1的纵剖图；

图3为穿地裂缝处自适应支架安装示意图；

图4为自适应支架受力示意图；

图5为自适应支架变形示意图；

图6为支撑高度自动调节示意图；

图7为支座旋转报警示意图；

附图中：1、管线，2、支座，3、撑杆，4、撑杆长度调节装置，5、内滑动套管，6、外滑动套管，7、报警灯，8、水平刻度尺，9、弹簧，10、轴承，11、挡板，12、支座旋转预警装置，13、固定螺栓，14、预埋件，15、竖向指针，16、预警指示针，17、管廊，18、表盘，19预警灯，21、初始位置，22、指针向左移动后位置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图2，一种自适应变形的管廊支架主要包括支撑装置、滑动装置和预警装置。

其中，支撑装置包括支座2、轴承10、撑杆3和撑杆长度调节装置4。管线1的两侧分别设置有一个支座2，支座2中部向上伸出有预警指示针16，预警指示针16下端与支座2固定连接，能和支座一起旋转；支座2上通过撑杆长度调节装置4安装有两个撑杆3，轴承10固定在滑动装置的外滑动套管6中部。撑杆长度调节装置4通过旋转可一调节长度；撑杆长度调节装置4下端通过轴承10连接在支座2上，上端开设有内螺纹，撑杆3一端设置有外螺纹，另一端通过轴承10连接在外滑动套管6上。

滑动装置包括内滑动套管5、外滑动套管6、弹簧9和挡板11。内滑动套管5套设在管线1外，内滑动套管5和管线1之间设置有一层防滑垫，用于防止套管滑移，防滑垫采用橡胶制成。内滑动套管5套设有两个外滑动套管6，内滑动套管5套设有两个外滑动套管6，可在内滑动套管5外来回水平滑动。内滑动套管5外两端分别套设有两个挡板11，挡板11内侧与弹簧9一端固定，弹簧9另一端与外滑动套管6内侧固定连接。竖向指针15上端与水平刻度尺8侧面相接，在有水平刻度尺8一侧的外滑动套管6上带有竖向指针15，竖向指针15和外滑动套管6一起左右滑动，当活动量过大时会触碰报警灯7的开关。挡板11上部通过连接杆固定有水平刻度尺8，水平刻度尺8为毫米刻度尺，水平刻度尺8上设置有两个报警灯7和报警灯7的开关，当竖向指针15接触报警灯7的开关，开关受压时打开报警灯7，没有压力时关闭报警灯7。两个报警灯7的开关设置在允许外滑动套管6水平移动的最大位置处。报警灯7为二极管装置，内置纽扣或普通5号干电池。

预警装置包括水平刻度尺8、预警灯19和支座旋转预警装置12。支座旋转预警装置12包括表盘和旋转指针16，表盘通过支架铰接支座2上，表盘上设置有角度刻度、预警灯19以及预警灯的开关，当旋转指针16接触预警灯的开关时受压时打开，没有压力时预警灯的关闭。预警灯19的开关设置在允许支座2转动的最大角度处。

参照图3，固定螺栓13支座2固定在管廊17的预埋件14上，实现装置的安装。

支架2的受力及变形协调分析。支架2受力与变形如图4和图5所示。根据受力状态列出平衡方程和变形协调方程。

受力平衡方程

F_弹＝F_水平＝ΔL·K

F_竖＝F_左+F_右(F_左＝F_右)

F_弹/F_水平＝tanθ

F_弹/F_左＝F_弹/F_右＝tanθ

变形协调方程

L²+H²＝a²

(L+ΔL)²+(H-ΔH)²＝a²

式至式中：F_弹--弹簧的水平弹力；F_水平--支座水平反力；ΔL--支座由A点到B点时弹簧的压缩增量；K--弹簧的刚度；F_竖--支座竖向反力；F_左--管线左侧竖向压力；F_右--管线右侧竖向压力；θ--撑杆水平倾角；L--滑套轴承中心距支座轴承中心的水平距离；H--A位置时滑套轴承中心距支座轴承中心的竖向距离；a--撑杆的长度；ΔH--支座竖向位移量。

由和可得：

F_左＝F_右为管道两个支撑点的竖向力，是一个已知数，所以刚度只与

有关。设

所以要保持竖向支撑力的不变，弹簧的刚度应该随着ΔL的增大而减小。但现有的弹簧的刚度都是恒定的，所以在受力平衡位置，外套管安装水平位移测量装置和报警装置，当外套管6位移超过规定值时，及时发出报警。

由式和式解得：

由水平位移刻度尺读出水平ΔL的变化大小，就可以计算出ΔH变化的大小。ΔH为管廊和支座竖向位移大小。

参照图6和图7，本支架工作原理为：当管廊在地裂缝上下盘错动的情况下运动时，将带动管廊内部固定支座2上下运动。当一个支座相对另一个座下降或上升时，外滑动套管6会在弹力的作用下左右移动，从而改变两个撑杆3之间的角度和支撑高度，达到在不改变当前管线高度的情况下保持对管线18的竖向支撑。外滑动套管6左右移动的大小由指针初始位置21和指针向左移动后位置22的读数可以计算出，根据外滑动套管6左右移动方向可以知道支座和管廊竖向位移方向，并能计算出竖向位移大小。当管廊竖向变形交大时，滑套移动大小也会增加，当滑套移动量超过规定值时，滑套左右运动会顶到刻度尺上的报警灯开关，从而点亮报警灯。当工作人员检查时发现报警灯亮起，则说明管线支撑力不足或者过大，并检查原因，看是否是由管廊变形引起的，还是支座上下变动引起的。最后调整撑杆长度和弹簧压缩量，使管线处于最佳受力状态。根据不同管线所要的支撑力，选择不同刚度的弹簧，并调整撑杆的长度，使管线支撑力不至于过大或过小。当管廊产生旋转会导致支座2上的预警指示针16跟着旋转，但不改变支撑力的大小，根据旋转指针的读数，可以监测旋转量的大小。如果旋转度数超过规定值，旋转指针会触动旋转读数盘上的报警灯开关，点亮预警灯，从而发出报警。为了使管线的支架在支座竖向变形时更好的发挥自动调节的能力，初试支撑平衡状态应该使弹簧有一定的压缩量，并且使撑杆3的倾斜角度为45°左右，因为支座下降撑杆夹角减小，支座上升撑杆夹角增加，45°正好能使支座上升和下降的可调量相同。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，包括两个支座(2)、撑杆(3)以及套设在管线(1)上的外滑动套管(6)；

所述两个支座(2)设置在管线(1)的两侧，所述支座(2)与所述撑杆(3)下端铰接，所述撑杆(3)共设置有两个，两个撑杆(3)下端铰接在支座(2)的同一处，每个撑杆(3)分别与一外滑动套管(6)铰接，且两撑杆(3)对称设置；撑杆(3)通过撑杆长度调节装置(4)连接在支座(2)和外滑动套管(6)之间，撑杆长度调节装置(4)下端铰接在支座(2)上，上端与撑杆(3)一端螺纹连接，撑杆(3)另一端铰在外滑动套管(6)上；还包括挡板(11)，所述挡板(11)固定在管线(1)上，所述外滑动套管(6)与挡板(11)设置有弹簧(9)；所述挡板(11)上固定有水平刻度尺(8)，水平刻度尺(8)上设置有两个开关，每个开关分别控制一报警灯(7)，所述外滑动套管(6)上固定有用于触发两个开关的竖向指针(15)，竖向指针(15)位于两个开关之间，当支座(2)的活动量超过设定值时，竖向指针(15)会对其中一开关施加压力，触发开关。

2.根据权利要求1所述的一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，外滑动套管(6)与管线(1)之间设置有内滑动套管(5)。

3.根据权利要求2所述的一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，内滑动套管(5)和管线(1)之间设置有防滑垫。

4.根据权利要求1所述的一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，初始状态下，撑杆(3)的倾斜角度为45°。

5.根据权利要求1所述的一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，支座(2)上铰接有表盘(18)，表盘(18)上设置有预警等(19)及其开关，支座(2)上固定有旋转指针(16)，初始状态下旋转指针(16)顶部位于表盘(18)正中间，当支座(2)的旋转角度超过设定值时，旋转指针(16)对预警灯(19)的开关施加压力，使预警灯(19)打开。

6.根据权利要求5所述的一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，表盘(18)上设置有角度刻度。

7.根据权利要求1所述的一种自适应变形的管廊支架，其特征在于，报警灯(7)为声光报警灯。

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