CN112302062B - 一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置及其实施方法，包括轴力计套筒、法兰盘和伸缩臂；法兰盘设有钢支撑连接孔和第一连接支座，第一连接支座端部设有滑块；轴力计套筒外壁设有滑槽和第二连接支座，滑块与滑槽卡合将轴力计套筒固定于法兰盘的中心，且滑块可沿滑槽滑动；第二连接支座与上下两端的第一连接支座位置相对应并使伸缩臂通过第一连接支座和第二连接支座固定于轴力计套筒的外侧。本发明可以有效解决常规轴力检测中轴力计端部应力过大造成陷入钢板、破坏轴力计的问题；克服传统轴力计套筒焊接在钢支撑上难以回收、容易破坏轴力计且难以使轴力计居中设置的问题，显著提高轴力检测精度。

Description

一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置及其实施方法

技术领域

本发明涉及土木工程轴力监测装置，特别是涉及一种针对轴力计安设的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置及其实施方法。

背景技术

在深基坑开挖过程中，为保证基坑结构稳定，多采用设置地下连续墙并用支撑结构增加稳定性，而钢支撑由于其可以施加预紧轴力及时提供支撑力且可拆卸循环利用，因此被广泛运用到支护工程中。

为了实时监测钢支撑轴力，需要在钢支撑和支护结构之间设置轴力计。目前的轴力计安设普遍采用在轴力计外侧安置轴力计套筒，并将轴力计套筒端部焊接在钢支撑末端的方式，这种方式存在以下弊端：(1)轴力计难以准确安置在钢支撑轴线中心，导致读数误差偏大；(2)轴力计接触面积小，在钢支撑和基坑围护结构之间传力容易引起应力集中，传力效果不好；(3)轴力计套筒焊接时容易导致轴力计发生损坏，轴力计设置过程中容易发生脱落，不具有环保性且回收繁琐；(4)轴力计用螺栓固定在轴力计套筒里，接触面积小，轴力计容易脱落，对螺栓施力过大容易破坏轴力计，且在轴力计测量时，轴力计振弦频率容易发生改变，增大读数误差；(5)随着基坑开挖深度增加，钢支撑受力增大，而由于轴力计末端接触面积较小，其与钢支撑和基坑围护结构的接触处容易发生扭曲变形、错位，造成读数误差甚至导致轴力计破坏。

发明内容

发明目的：本发明的目的之一是提供一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，使用效果好，轴力计测量精度高；本发明的目的之二是提供一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置的实施方法。

技术方案：本发明的一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其包括轴力计套筒、设于轴力计套筒两端的法兰盘、沿轴力计套筒周向设置的伸缩臂；所述法兰盘设有钢支撑连接孔和第一连接支座，第一连接支座朝向轴力计套筒的方向设置，第一连接支座靠近法兰盘内圈的端部设有滑块；所述轴力计套筒外壁设有滑槽和第二连接支座，滑块与滑槽卡合将轴力计套筒固定于法兰盘的中心，且滑块可沿滑槽滑动；第二连接支座与上下两端的第一连接支座位置相对应并使伸缩臂通过第一连接支座和第二连接支座固定于轴力计套筒的外侧。

其中，法兰盘的数量为两个，法兰盘的形状为环形，法兰盘外圈与钢支撑底部尺寸相匹配，法兰盘的内圈与轴力计套筒的外圈相匹配；第一连接支座沿竖直方向设置于相对应法兰盘的端面上，并自法兰盘的内圈向外圈方向延伸，滑块凸设于第一连接支座的内侧端面，使滑块位于法兰盘内圈的内部。

轴力计套筒的高度比轴力计高度小2～3cm，法兰盘的厚度与轴力计两端高出轴力计套筒的高度相同。滑块的设置可采用焊接固定的方式固定于第一连接座的端部位置，也可采用现有技术其他方式进行固定。

本发明法兰盘的底板和钢支撑外径相同，利用环形法兰盘外圈与钢支撑的卡合，环形法兰盘的滑块与轴力计套筒滑槽的卡合，使轴力计准确固定在钢支撑中心，提高读数精度；通过伸缩臂与环形法兰盘的传力结构配合传力，防止轴力计端头处由于应力集中而发生过大错位及变形，提高读数精度。伸缩臂和滑槽是为了配合钢板防止轴力计陷入钢支撑里造成轴力计破坏和读数不准；法兰盘底板和钢支撑外径相同，将轴力计固定在法兰盘中心，解决了轴力计安装偏心的技术问题。

优选地，钢支撑连接孔呈环形分布于法兰盘端面的中间位置，第一连接支座和第二连接支座包括成对设置的螺栓支座。可选的，螺栓支座包括第一螺栓支座、第二螺栓支座，第一螺栓支座两两成对，均匀布置在环形法兰盘内圈四个方向上；第二螺栓支座同样两两成对，且布置位置与滑槽的位置相对应，在同一个竖向方向以便于伸缩杆的安装。

优选地，轴力计套筒内部设有轴力计护圈，护圈包括两个不同半径的半圆橡胶圈左右连接而成。采用左右两个半径不同的橡胶圈，安装时小半径的橡胶圈能插入到大半径的橡胶圈里，使橡胶圈与轴力计能紧密接触；同时能降低螺栓紧固时对轴力计的破坏，而且不会引起测量时轴力计内部振弦频率发生改变，提高测量精度。

其中，轴力计套筒壁上设有螺孔，螺孔用于安装紧固螺栓，配合护圈以实现轴力计的安装固定；可开设与轴力计套筒的上下两端，螺孔数量为两端各四个，均匀布置在轴力计套筒上。轴力计护圈通过紧固螺栓和螺孔，固定在轴力计套筒的内侧。

优选地，滑槽的长度大于滑块的长度，滑块的横截面为半圆形。滑槽的底部设置插孔，滑块靠近轴力计套筒的一端设有凸起，凸起高于第一连接支座的端面，凸起与插孔适配，即插孔深度和滑块端部的凸起高度相同。当轴力计变形程度过大，滑块在滑槽中滑动，直至凸起插入滑槽底端部的插孔中抵住，防止轴力计与钢支撑接触的端部继续变形。

进一步地，滑槽的长度比滑块长1～4cm，凸起的高度为1～1.5cm。

本发明还提供了一种装配式钢支撑轴力计架设保护装置的实施方法，其包括如下步骤：

(1)将法兰盘的外圈与钢支撑的底部外轮廓对齐，将轴力计套筒的上部法兰盘固定于钢支撑底部；

(2)将轴力计安装固定于轴力计套筒内部；其中，轴力计的上下两端分别高于轴力计套筒的上下端面；

(3)将轴力计套筒的滑槽与滑块对齐，使轴力计套筒插入上部法兰盘，将伸缩臂安装于轴力计套筒外侧；并以相同的方法安装固定轴力计套筒的下部法兰盘；

(4)将固定好仪器的钢支撑架设在基坑围护结构上，伸缩臂张开，将下部另一块法兰盘固定在基坑围护结构上，完成仪器的整体架设，进行轴力实时监测。

其中，轴力计在监测过程中，随着基坑开挖深度增加，钢支撑上的轴力增大，使轴力计与钢支撑接触处发生变形，滑块在滑槽中滑动，伸缩臂随之收缩；当变形过大时，滑块滑至滑槽末端时，滑块端部抵住滑槽末端，防止轴力计与钢支撑接触的端部继续变形，以实现防轴力计过载保护的效果。

优选地，滑块的末端凸起插入滑槽的插孔中，以防止滑块从滑槽端部滑出，提高装置的整体稳定性。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用连接螺栓通过钢支撑连接孔使轴力计固定在钢支撑结构底部，从而解决传统焊接固定容易破坏轴力计且难以回收的问题，具有环保型和便于回收的特点；利用轴力计护圈箍住轴力计，从而增大轴力计与轴力计套筒之间的稳固性，防止轴力计固定在轴力计套筒时发生脱落、破坏。

本发明可以有效解决常规轴力检测中轴力计端部应力过大造成陷入钢板、破坏轴力计的问题；克服传统轴力计套筒焊接在钢支撑上难以回收、容易破坏轴力计且难以使轴力计居中设置的问题，显著提高轴力检测精度。

随着基坑开挖深度增加，钢支撑上的轴力增大，使轴力计与钢支撑接触处发生变形，本发明的装置可以根据伸缩臂的伸缩程度，来判断轴力计的位移变形情况；变形过大时，环形法兰盘依靠滑槽滑动，使滑块端部抵住滑槽末端，阻止接触处继续变形；即本发明提供的装置具有轴力计防过载保护功能。同时，施工人员可通过监控轴力计实时测量结果，判断轴力计的实际工况，必要时更换轴力计。

本发明的轴力计完全被保护在轴力计套筒内，且两端固定，传力稳定，能够适应不同施工环境下的轴力检测，如斜支撑，受力不均匀的钢支撑结构，应用范围广泛。

附图说明

图1是本发明装配后的整体结构示意图；

图2是图1中的A-A断面剖视图；

图3是本发明轴力计套筒的结构示意图；

图4是图3轴力计套筒的俯视图；

图5是实施例1中的环形法兰盘的结构示意图；

图6是图5环形法兰盘的俯视图；

图7是实施例2中的环形法兰盘的示意图。

图中：1、法兰盘；2、轴力计套筒；3、伸缩臂；4、紧固螺栓；5、轴力计护圈；6、第一连接支座；7、第二连接支座；8、滑槽；9、螺杆；10、连接螺栓；11、轴力计；12、螺孔；13、导线孔；14、螺母；15、滑块；16、钢支撑连接孔，17、凸起。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步地详细描述。

实施例1：

如图1～6所示，本发明的一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，包括环形法兰盘1、轴力计套筒2、伸缩臂3、紧固螺栓4、轴力计护圈5，法兰盘的数量为两个，分别安装于轴力计套筒的上下两端。

环形法兰盘的外圈与钢支撑底部尺寸相匹配，法兰盘内圈与轴力计套筒外圈尺寸相匹配；环形法兰盘1上下端面的中间位置设置钢支撑连接孔16，用于安装螺栓与钢支撑固定连接，钢支撑连接孔的数量为若干个，并呈环形分布在所述环形法兰盘中心。

环形法兰盘1端面上还设置有第一连接支座6，第一连接支座朝向轴力计套筒方向设置，即上部的法兰盘的下端面设有第一连接支座，下部的法兰盘的上端面设有第一连接支座；其中，每个第一连接支座包括两两成对的第一螺栓支座，且均匀布置在环形法兰盘内圈四个方向上。

如图5、6所示，第一连接支座沿竖直方向安装于法兰盘相应的端面上，第一连接支座包括第一螺栓支座和滑块，滑块焊接15固定于第一螺栓支座靠近法兰盘内圈的竖直侧端面上，滑块材质为钢块，横截面为半圆形；使得第一螺栓支座自法兰盘内圈向外圈延伸，滑块在水平方向上凸于法兰盘的内圈，即滑块位于法兰盘内圈的内部。

轴力计套筒2的上下两端设置滑槽8，滑槽设置于轴力计套筒的外壁上；且轴力计套筒高度低于轴力计2厘米，滑槽的位置与第一螺栓支座位置相对应，位于同一竖直方向上；滑槽的形状与滑块适配，且滑槽的长度略大于滑块长度；滑块15与滑槽8卡合，使得轴力计套筒2安装固定在环形法兰盘1中心，即滑块卡入滑槽内并可沿滑槽滑动。

轴力计套筒2的一端设置导线孔13，靠近两端端头处设置螺孔12，本实施例中螺孔数量为两端各4个，均匀布置在轴力计套筒上；紧固螺栓4通过螺孔12，将轴力计护圈5固定在轴力计套筒内侧，具体的，轴力计护圈由半径不等的两个半圆轴力计护圈连接组成，数量为两个，且尺寸略小于轴力计套筒内径。

轴力计套筒2的中间位置设置有沿水平方向的第二连接支座7，第二连接支座7包括两两成对的第二螺栓支座，且布置位置与所述滑槽8的位置相对应，即第一连接支座、滑槽、第二连接支座位置上下对应；螺杆9穿过第一连接支座6、第二连接支座7和伸缩臂3，并通过螺母14将伸缩臂3固定在轴力计套筒2外侧。

上述装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置的具体实施方法，包括以下步骤：

(1)上部法兰盘的安装：将环形法兰盘1外径对齐钢支撑底部外轮廓，钢支撑连接孔16对齐钢支撑底部预先开设的孔口，连接螺栓10通过钢支撑连接孔16，将环形法兰盘1固定在钢支撑底部。

(2)轴力计的安装：轴力计护圈5张开，将轴力计11通过轴力计护圈5塞入轴力计套筒2内，轴力计1两端各外露1厘米，导线通过导线孔13引到轴力计套筒2外侧，然后将紧固螺栓4固定，使轴力计护圈5收缩，箍住轴力计11。

(3)安装轴力计套筒：将轴力计套筒2的滑槽8对齐第一螺栓支座6的滑块15，插入环形法兰盘1，然后将伸缩臂3对齐第一螺栓支座6和第二螺栓支座7，螺杆9穿过螺栓支座，螺母14紧固在螺杆9两端，将伸缩臂3固定在轴力计套筒2外侧。

(4)另一个法兰盘的安装：将另一块环形法兰盘1以同样的方式固定在轴力计套筒2另一端，伸缩臂3通过第一螺栓支座6与其连接，然后将伸缩臂3收缩，使另一块环形法兰盘1的滑块15抵住滑槽8。

(5)整体安装：将固定好仪器的钢支撑架设在基坑围护结构上，然后伸缩臂3舒张，将另一块环形法兰盘1通过连接螺栓10固定在基坑围护结构上，完成仪器的整体架设，进行轴力实时监测。

(6)待测量结束后，按照第一步到第五步的相反顺序依次拆卸仪器，并做保存，留待下次工程使用。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于滑槽的底部设有插孔，滑块靠近轴力计套筒的一端设有凸起17，如图7所示，凸起高于第一连接支座的端面，凸起与插孔适配。

即上部法兰盘的滑块底端设有凸起，凸起高于第一连接支座的下端面；下部法兰盘的滑块顶端设有凸起，凸起高于第一连接支座的上端面。

凸起的高度为1～1.5cm，该凸起和滑槽底部的插孔相适配，插孔的深度与凸起的高度相同。

本实施例中的装置使用时，实施方法同实施例1相同。轴力计在监测过程中，随着基坑开挖深度增加，钢支撑上的轴力增大，使轴力计与钢支撑接触处发生变形，滑块在滑槽中滑动，伸缩臂随之收缩；当变形过大时，滑块滑至滑槽末端时，上述凸起插入滑槽的插孔中，以防止滑块从滑槽端部滑出，提高装置的整体稳定性。

Claims (9)

1.一种装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：包括轴力计套筒(2)、设于所述轴力计套筒(2)两端的法兰盘(1)、沿所述轴力计套筒(2)周向设置的伸缩臂(3)；所述法兰盘(1)设有钢支撑连接孔(16)和第一连接支座(6)，所述第一连接支座(6)朝向所述轴力计套筒(2)的方向设置，所述第一连接支座(6)靠近所述法兰盘(1)内圈的端部设有滑块(15)；所述轴力计套筒(2)外壁设有滑槽(8)和第二连接支座(7)，所述滑块(15)卡入所述滑槽(8)内并可沿所述滑槽(8)滑动，使所述轴力计套筒(2)安装于所述法兰盘(1)的中心；所述第二连接支座(7)与上下两端的所述第一连接支座(6)位置相对应并使伸缩臂(3)通过所述第一连接支座(6)和第二连接支座(7)固定于所述轴力计套筒(2)的外侧，所述轴力计套筒(2)内部设有轴力计护圈(5)，所述轴力计护圈(5)包括两个不同半径的半圆橡胶圈左右连接而成。

2.根据权利要求1所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：法兰盘(1)的形状为环形，所述法兰盘(1)外圈与钢支撑底部尺寸相匹配，所述法兰盘(1)内圈与所述轴力计套筒(2)外圈尺寸相匹配；所述第一连接支座(6)沿竖直方向设置于相对应所述法兰盘(1)的端面上，并自所述法兰盘(1)的内圈向外圈方向延伸，所述滑块(15)凸设于所述第一连接支座(6)的侧端面，使所述滑块(15)位于所述法兰盘(1)内圈的内部。

3.根据权利要求1所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：所述滑槽(8)的长度大于所述滑块(15)的长度，所述滑块(15)的横截面为半圆形。

4.根据权利要求1所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：所述轴力计套筒(2)的高度比轴力计(11)高度小2～3cm。

5.根据权利要求1所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：钢支撑连接孔(16)呈环形分布于所述法兰盘(1)端面的中间位置，所述第一连接支座(6)和所述第二连接支座(7)包括成对设置的螺栓支座。

6.根据权利要求1所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：所述滑槽(8)的底部设有插孔，所述滑块(15)靠近所述轴力计套筒(2)的一端设有凸起(17)，所述凸起(17)高于所述第一连接支座(6)的端面，所述凸起(17)与插孔适配。

7.根据权利要求6所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置，其特征在于：所述滑槽(8)的长度比所述滑块(15)长1～4cm，所述凸起(17)的高度为1～1.5cm。

8.一种根据权利要求1～7中任一项所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置的实施方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将所述法兰盘(1)的外圈与钢支撑的底部外轮廓对齐，将所述轴力计套筒(2)的上部法兰盘固定于钢支撑底部；

(2)将所述轴力计(11)安装固定于所述轴力计套筒(2)内部；

(3)将所述轴力计套筒(2)的所述滑槽(8)与所述滑块(15)对齐，使所述轴力计套筒(2)插入上部法兰盘，将所述伸缩臂(3)安装于所述轴力计套筒(2)外侧；并以相同的方法安装固定所述轴力计套筒(2)的下部法兰盘；

(4)将固定好仪器的钢支撑架设在基坑围护结构上，所述伸缩臂(3)张开，将下部法兰盘固定在基坑围护结构上，完成仪器的整体架设，进行轴力实时监测。

9.根据权利要求8所述的装配式高精度钢支撑轴力计架设保护装置的实施方法，其特征在于：轴力计(11)在监测过程中，所述滑块(15)在所述滑槽(8)中滑动，所述伸缩臂(3)随之收缩；当所述滑块(15)滑至所述滑槽(8)末端时，所述滑块(15)端部抵住所述滑槽(8)末端。

Images