CN109972628A - 一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，这种加载装置是由保力键、液压千斤顶、液压油泵、承载转换键、垫板等组成；在二个承载转换键之间安装有保力键；液压千斤顶安置在保力键内部；承载转换键一端与钢支撑的端板相连，另一端与保力键相连；液压千斤顶的活塞穿过保力键端板上的预留孔，直接作用在承载转换键的端板上；垫板将保力键与占位块和承载转换键之间的间隙塞紧；油压油泵输出压力油到液压千斤顶中，转化为轴向压力；占位块是在施加预应力前安装于保力键与承载转换键之间的构件，能与垫板一起提前取出，这样装置代替现行了预应力加载装置，具有传力和保力可靠，降低造价和缩短工期，具有重大的经济和社会价值价值。

Description

一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体来说是一种装配式钢结构支撑的预应力加载与保持的方法。

背景技术

在基坑工程中，装配式钢结构支撑具有安装方便、能回收利用等优点，已达到了较广泛的推广应用。但是目前常用的钢管支撑，其预应力加载与保持及轴力的调整一直被工程界所诟病。钢管支撑19的预应力是采用活络头式加载装置，如图1所示。该装置是将一个活络头16插入到钢管承载端18内，在活络头16上安置二个千斤顶2对钢管承载端18加压，然后通过一个下窄上宽的楔形销板17打入到活络头与支撑钢管之间的槽内，即可保持部分已加载的轴力。活络头16与支撑钢管18之间通过挤压楔形销板17，传递轴力。受力集中，使楔形销板17易变形，从而使加载的预应力逐渐因楔形板17变形而减小，钢管支撑的整体性无法通过增强连接件来实现，钢管支撑加载装置的整体性也就无法保证了。

图2所示是现行的H型钢支撑预应力加载装置，该装置由H型钢装配成钢支撑7的预应力采用的是加载横梁14、油压千斤顶2加载与保力盒15来实现加载与保力的。通过横梁14作支撑力转换与传递，对横梁14的强度和刚度要求较高，使用密集加劲肋来提高横梁的刚度，使用的钢材量较大；加压千斤顶2是安放在二个钢支撑之间位置的，每个千斤顶2的加压轴线与支撑轴线不重合，偏心加载，产生偏心矩使横梁翼缘板变形；当钢支撑之间间距小于千斤顶2的直径，无安装空间时，这种加载方法对钢支撑加载就无法实现了。由于加压横梁14重量大，需专门增加立柱支托；加压横梁14自重大，易导致该位置出现下沉变形，轴力传递的接头处常出现下部张开的现象，严重时影响了支撑的轴线承压特征，产生附加弯矩。因为加载横梁14与支撑7的上下面不同，他们的摆放按工字和H字形式呈现，加载横梁17与支撑梁7及保力盒15之间的整体性加强连接无法用连接件连接。

此外，现行的钢支撑加载装置在卸除支撑的预应力后，仍然无法完整拆除保力盒15构件，因为这种卸力方法无法实现支撑轴力的完全消除，导至保力盒15无法完整拆除，都是用切割机切除后才能完全解除轴力的，对钢构件的伤害程度较大。

因此，工程界亟需寻找一种高效、方便和直接的加载装置，既能克服现行钢支撑加载装置存在的缺陷，又能降低造价，加快施工速度，保护好周边环境，实现文明施工、安全施工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有装配式钢支撑的加载装置受力不合理、使用钢材量大、易变形、释放轴力难、回收困难等不足，提供一种新的装配式钢支撑预应力加载装置与保压方法。

为达到上述目的，本专利采用的技术方案是：

所述的钢支撑预应力加载装置是由保力键、液压千斤顶、液压油泵、承载转换键和垫板等组成；

所述的保力键与承载转换键的承载板相连；内安置一只液压千斤顶；千斤顶的中轴线位于保力键和支撑的中轴线上；保力键内安置二只液压千斤顶，二只千斤顶应位于保力键和支撑中轴线水平面上，分布在支撑中轴线为对称轴的两侧；保力键呈矩形，其开口为两侧敞开式或上侧敞开式，以便千斤顶安放与取出；

所述的液压千斤顶安置在保力键内部，液压千斤顶的活塞穿过保力键端板上的预留孔，直接作用在承载转换键的端板上；

所述的承载转换键一端与钢支撑的端板相连，另一端与保力键相连；

所述的垫板将保力键与占位块和承载转换键之间的间隙塞紧；垫板为各种厚度的钢板裁剪而成；可以从上、下方向塞到间隙中，也可从左右方向插入到间隙中。

所述的液压油泵输出压力油到液压千斤顶中，转化为轴向压力；

所述的占位块是在施加预应力前安装于保力键与承载转换键之间的构件，能与垫板一起提前取出，占位块的形状与垫板基本相同，增加有与保力键固定的螺孔。

所述的预应力加载与保压方法，包含的步骤如下：

第一步，在钢支撑需施工预应力的位置安装好承载转换键和保力键；

第二步，在保力健内安置好液压千斤顶；

第三步，在液压千斤顶与油泵之间连接上高压输油管，开动油泵上的电机，通过油泵给液压千斤顶输送压力油，推动液压千斤顶的活塞产生压力作用于承载转换键的端板上，向钢支撑中施加了轴向预应力；

第四步，钢支撑受轴向压力作用，产生压缩变形，在保力键与承载转换键的接触面之间产生间隙；

第五步，当钢支撑受力和变形稳定之后，用合适厚度的垫板塞紧保力键与承载转换键的接触面之间间隙；然后打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶活塞上的作用力消除，逐渐使活塞回退，既可从保力键中取出液压千斤顶，或保存在保力键中。

第六步，当钢支撑的作用完成后，需拆除支撑时，先启动液压油泵，推动液压千斤顶的活塞产生作用力于承载转换键的端板上，使保力键与承载转换键之间产生间隙，取出垫板和占位块；然后打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶活塞上的作用力消除，逐渐使活塞回退，这时保力键与承载转换键之间仍留有间隙，使支撑上的轴力完全卸除了，这样能很方便地将保力键、承载转换键及支撑梁完整拆除、回收并重复使用。

所述的钢支撑的断面为H型、工字型、矩形或圆环形。

所述在钢支撑与承载转换键、承载转换键与保力键之间连接的接缝能用盖板或H型钢的翼缘板覆盖，加螺栓连接成整体。

所述的螺杆式预应力调节装置是由承载连接盘、螺杆、锁力螺母及承载箱组成，通过旋转锁力螺母来调节轴力，用螺杆式保力装置代替了垫板和占位块。

有益效果：本发明通过安装保力键、承载转换键等钢支撑预应力加载装置，可替代现行常用的型钢支撑预应力加载装置，实现施工可操作性强、构件装配化程度高、回收利用效率高，能够保证结构的整体性和施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为现行的钢管支撑活络头式加载装置

图2为现行的H型钢装配式支撑的加载置

图3为本发明的H型钢装配式支撑的加载装置分解图；

图4为本发明的钢管装配式支撑的加载装置分解图；

图5为本发明的上开口式保力键三维图；

图6为本发明的二侧开口式保力键三维图；

图7为本发明的上开口式保力键内安装一只千斤顶的三维图；

图8为本发明的二侧开口式保力键内安装二只千斤顶的三维图；

图9为本发明的承载转换键的三维图；

图10为本发明的垫板的三维图；

图11为本发明的占位块三维图；

图12为本发明的组合钢支撑的预应力加载装置安装示意图；

图13为本发明的螺杆锁定式加载装置示意图

图中：1—保力键，11—活塞预留孔，12—装配螺孔，13—装配螺栓，14—加载横梁，15—保力盒，16—活络端，17—楔形垫板，18—钢管支撑承载端，19—钢管支撑，2—液压千斤顶，21—千斤顶活塞，22--千斤顶的底座，24—承载连接盘，25—螺杆，26—锁力螺母，27—承载箱，3—垫板，4—承载转换键，41—传力肋板，5—占位块，7—H型钢支撑梁，8—钢管支撑梁，9—整体连接件。

具体实施方式

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。

实例一：H型钢装配式支撑的预应力加载装置与保力方法

本发明的H型钢装配式支撑的加载与保力装置的组成，如图3所示。H型钢支撑预应力加载装置是由保力键1、液压千斤顶2、液压油泵、承载转换键4及垫板3组成。

图5和图6所示为本发明保力键1三维图；保力键1的前端板上有活塞预留孔11，在保力键1前后端板上均设置有装配螺孔12，安装时拧紧装配螺栓13。

图7所示为本发明的上开口式保力键1，内部安装一只千斤顶2，从图中可以看出，千斤顶2是从保力键1的上面放进去和取出来的。

图8所示为本发明的二侧开口式保力键1，内部安装二只千斤顶2，从图中可以看出，千斤顶2是从保力键1的两侧放进去或取出来的。

图9所示为本发明的承载转换键4的三维图，结合图8和图3，从图中可以看出，千斤顶活塞21是直接作用到承载转换键4的前端板上，通过加劲肋板41传递到上下翼缘板上，再传递到支撑7的上下翼缘板上，实现轴力的均匀传递；

预应力加载与保力方法如下：

第一步，在钢支撑7需施加预应力的位置安装好承载转换键4、保力键1及占位块5，占位块5的结构形式如图11所示。

第二步，在保力健1内安置好液压千斤顶2；

第三步，在液压千斤顶2与油泵之间连接上高压输油管，开动油泵上的电机，通过油泵给液压千斤顶输送压力油，推动液压千斤顶的活塞21产生压力作用于承载转换键的端板22上，向钢支撑7中施加了轴向预应力；

第四步，钢支撑7受轴向压力作用，产生压缩变形，在保力键1与承载转换键4的接触面之间产生间隙；

第五步，当钢支撑7受力和变形稳定之后，用合适厚度的垫板3塞紧保力键1与承载转换键4的接触面之间间隙；然后打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶活塞21上的作用力消除，逐渐使活塞21回退，既可从保力键1中取出液压千斤顶2，也可保存在保力键1中。

当由多根H型钢支撑组合成钢支撑组时，其每根支撑的连接及预应力施加与保力，如图12所示。

第六步，当钢支撑7的作用完成后，需拆除支撑时，先启动液压油泵，推动液压千斤顶的活塞21产生作用力于承载转换键的端板22上，使保力键1与承载转换键4之间产生间隙，取出垫板3和占位块5；然后打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶活塞上的作用力完全消除，逐渐使活塞21回退，这时保力键1与承载转换键4之间仍留有间隙，使支撑上的轴力完全卸除了，这样能很方便地将保力键1、承载转换键4及支撑梁7完整拆除、回收并重复使用。

实例二：钢管装配式支撑的预应力加载装置与保力方法

本发明的钢管装配式支撑的加载与保力装置的组成，如图4所示。钢管支撑8预应力加载装置是由保力键1、液压千斤顶2、液压油泵、承载转换键4、垫板3等组成。

预应力加载装置与保力方法现H型钢支撑的预应力加载和保力方法基本相同。所不同是承载转换键4的外形呈圆台状，与钢管支撑8的连接为法兰式连接。

实例三：螺杆式预应力加载装置与保力方法

螺杆式预应力加载装置是由液压千斤顶2、承载连接盘24、螺杆25、锁力螺母26及承载箱27组成，如图5所示。

预应力加载与保力方法如下：

第一步，在钢支撑需要施加预应力的位置安装好螺杆式预应力加载装置如图5所示。

第二步，在承载箱27内安置好液压千斤顶2；

第三步，在液压千斤顶2与油泵之间连接上高压输油管，开动油泵上的电机，通过油泵给液压千斤顶输送压力油，推动液压千斤顶的活塞21产生压力作用于螺杆25的一端，螺杆25的另一端通过承载连接盘24向钢支撑中施加了轴向预应力；

第四步，当加载的轴向压力达到设计值时，拧紧套在螺杆25上的锁紧螺母26，即可将千斤顶2施加给钢支撑的轴向压力锁住；此时，千斤顶2的压力可以卸除，并能将千斤顶2从承载箱27中取走。

第五步，当钢支撑的作用完成后，需拆除支撑时，将千斤顶2放置到承载箱27中，再启动液压油泵，推动液压千斤顶的活塞21产生作用力螺杆25的一端，使锁紧螺母26与承载箱27之间产生一点间隙，然后拧松锁紧螺母26，使锁紧螺母26与承载箱27之间的间距增大到一定值；再打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶活塞上的作用力消除，逐渐使活塞21回退，能使支撑上的轴力完全卸除了，从而使支撑梁完整拆除、回收并重复使用。

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，本发明不受上述实施例的限制，上述实施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 (9)

1.一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，钢支撑预应力加载装置是由保力键、液压千斤顶、液压油泵、承载转换键、垫板等组成；承载转换键的承载端板与保力键相连接；液压千斤顶安置在保力键内部；承载转换键一端与钢支撑的端板相连，另一端与保力键相连；液压千斤顶的活塞穿过保力键端板上的预留孔，直接作用在承载转换键的端板上；垫板将保力键与占位块和承载转换键之间的间隙塞紧；油压油泵输出压力油到液压千斤顶中，转化为轴向压力；占位块是在施加预应力前安装于保力键与承载转换键之间的构件，拆除时能与垫板一起提前取出，占位块的形状与垫板基本相同，增加了与保力键固定的螺孔。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，保力键内安置一只液压千斤顶；千斤顶的中轴线位于保力键和支撑的中轴线上。

3.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，保力键内安置二只液压千斤顶，二只千斤顶应位于保力键和支撑的中轴线平面上，分布在支撑中轴线为对称轴的左右两侧。

4.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步，在钢支撑需施工预应力的位置安装好承载转换键和保力键；

第二步，在保力健内安置好液压千斤顶；

第三步，在液压千斤顶与油泵之间连接上高压输油管，开动油泵上的电机，通过油泵给液压千斤顶输送压力油，推动液压千斤顶的活塞产生压力作用于承载转换键的端板上，向钢支撑中施加了轴向预应力；

第四步，钢支撑受轴向压力作用，产生压缩变形，在保力键与承载转换键的接触面之间产生间隙；

第五步，当钢支撑受力和变形稳定之后，用合适厚度的垫板塞紧保力键与承载转换键的接触面之间间隙；然后打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶活塞上的作用力消除，逐渐使活塞回退，即可从保力键中取出液压千斤顶，或保存在保力键中。

第六步，当钢支撑的作用完成后，需拆除支撑时，先启动液压油泵，推动液压千斤顶的活塞产生作用力于承载转换键的端板上，使保力键与承载转换键之间产生间隙，取出垫板和占位块；然后打开液压油泵的卸压阀，使液压千斤顶的作用力消除，逐渐使活塞回退，这时保力键与承载转换键之间仍留有间隙，使支撑上的轴力完全卸除，这样能很方便地将保力键、承载转换键及支撑梁完整拆除、回收并重复使用。

5.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，钢支撑的断面为H型、工字形、矩形或圆环形。

6.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，保力键呈矩形，其开口为两侧敞开式或上侧敞开式。

7.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，垫板为各种厚度的钢板裁剪而成；既可以从上、下方向塞到间隙中，也可从左右方向插入到间隙中。

8.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，在钢支撑与承载转换键、承载转换键与保力键之间连接的接缝能用盖板或H型钢的翼缘板覆盖，利用螺栓连接成整体。

9.根据权利要求1所述的一种装配式钢支撑的预应力加载装置与保压方法，其特征是，螺杆式加载与保力装置是由承载连接盘、螺杆、锁力螺母、千斤顶及承载箱组成，通过旋转锁力螺母来调节轴力，取消了前述加载装置中的垫板和占位块。