CN113430947A - 一种可卸载自找坡支撑装置及其固定机构杆设计方法 - Google Patents

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丁仕洪
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周宏庚
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蒋志
王永来
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Abstract

本发明提供一种可卸载自找坡支撑装置及其固定机构杆设计方法，包括支撑底座、通过可拆卸的固定机构设置在支撑底座正上方的支撑顶座以及与所述支撑顶座滑动连接的调节垫块；所述可拆卸的固定机构包括两个通过长螺杆穿接的滑移固定块，所述滑移固定块通过倾斜面与支撑底座、支撑顶座滑动连接；所述支撑顶座的上端面开设有弧形滑槽，所述调节垫块的上端面为平面、下端面设置有与所述弧形滑槽相匹配的弧形面。本发明通过可拆卸的固定机构将支撑底座和支撑顶座进行组拼，方便拆装周转，合理计算固定机构轴直径，并通过在支撑顶座的上端面开设弧形凹槽以及可调节垫块以适应不同的支撑高度和支撑面坡度，操作简单、适用范围更广，有效提高了施工效率，同时可以避免产生大量废料，节约了成本。

Description

一种可卸载自找坡支撑装置及其固定机构杆设计方法
技术领域
本发明涉及建筑施工用具技术领域，具体涉及一种可卸载自找坡支撑装置及固定机构杆设计方法。
背景技术
在建筑和桥梁结构施工中常需要临时支撑结构来保证结构的施工安全，待结构施工完成、达到设计稳定状态后，再拆除临时支撑结构，临时支撑在结构施工过程中起到调节高度、支撑稳固的作用。
现有技术下，建筑和桥梁结构施工中常用的临时支撑结构为钢管、钢板等，卸载时多采用切割钢管或千斤顶起顶，若采用钢管支撑、切割拆卸，倾斜支撑面难以找坡、钢管切割后难以再周转利用，形成大量废料，造成资源浪费，成本增加；若采用钢板支撑、千斤顶起顶拆卸，需合理选择起顶位置，定制楔形钢板或薄钢片，工序复杂且存在一定风险；以上两种方案均不便施工、适用性差且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可卸载自找坡支撑装置及固定机构杆设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可卸载自找坡支撑装置，包括支撑底座、通过可拆卸的固定机构设置在支撑底座正上方的支撑顶座以及与所述支撑顶座滑动连接的调节垫块；
所述可拆卸的固定机构包括两个通过长螺杆穿接的滑移固定块，所述滑移固定块通过倾斜面与支撑底座、支撑顶座滑动连接；
所述支撑顶座的上端面开设有弧形滑槽，所述调节垫块的上端面为平面、下端面设置有与所述弧形滑槽相匹配的弧形面。
进一步地，所述支撑底座包括水平设置的底板以及固定在该底板上端面沿竖直平面对称设置的两块梯形支板一，所述支撑顶座包括上端面开设有弧形滑槽的顶板以及固定在该顶板下端面与支撑底座相同的梯形支板，所述梯形支板的倾斜面与水平面的夹角为30°-45°。
进一步地，所述滑移固定块包括竖直设置的连接板以及固定在该底板上端面沿竖直平面对称设置的两块梯形支板二，且该梯形支板二的倾斜面和梯形支板一的倾斜面滑动连接。
优选地，所述梯形支板一和梯形支板二的倾斜面相接触的部位还设置有用于限位的卡块。
优选地，所述支撑底座和支撑顶座上均开设有通孔，两个通孔位于同一竖直面并通过固定环穿接。
一种基于上述所述的可卸载自找坡支撑装置的固定机构杆设计方法，包括以下步骤：
根据设计图纸、分段及深化模型统计桥梁吊装单元的自重、施工荷载及支点个数计算各个构件支点反力；
测量吊装单元下翼缘板底板与水平面的夹角以及支撑顶板倾斜面与水平面的夹角；
测量调节垫块和弧形滑槽的弧度；
测量调节垫块与弧形滑槽、滑移固定块与支撑顶座或支撑底座之间的摩擦系数；
根据测量数据计算固定机构轴力，其计算公式为：
Figure BDA0003179996250000021
且满足Y>tanA；C-D>20°；tanB-X>0.1；
其中：F1为桥梁各构件支点反力，F2为固定机构轴力，A为吊装单元下翼缘板底板与水平面的夹角，B为支撑顶板倾斜面与水平面的夹角，C为调节垫块的圆弧角，D为弧形滑槽的弧度角，X为滑移固定块与支撑顶座或支撑底座之间的摩擦系数，Y为调节垫块与弧形滑槽之间的摩擦系数。
选定安全系数，计算固定机构杆的轴直径，计算公式为：
d＝d′；
其中:d为固定机构杆的轴直径；d′为通过设计规范选取的承载力与KF2最接近的两个轴直径数值的较大值；K为安全系数且大于1；F2为固定机构轴力。
由以上技术方案可知，本发明通过可拆卸的固定机构将支撑底座和支撑顶座进行组拼，方便拆装周转，合理计算固定机构轴直径，并通过在支撑顶座的上端面开设弧形凹槽以及可调节垫块以适应不同的支撑高度和支撑面坡度，操作简单、适用范围更广，有效提高了施工效率，同时可以避免产生大量废料，节约了成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明支撑底座的结构示意图；
图3为滑移固定块的结构示意图；
图4为本发明支撑装置的实际工作示意图；
图5为本发明的步骤流程示意图；
图6-8为推导本发明计算固定机构轴直径的原理示意图；
图中：1、支撑底座；11、底板；12、梯形支板一；2、固定机构；21、长螺杆；22、滑移固定块；221、连接板；222、梯形支板二；3、支撑顶座；4、调节垫块；5、固定环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式做详细的说明。
如图1所示的可卸载自找坡支撑装置，包括支撑底座1、通过可拆卸的固定机构2设置在支撑底座正上方的支撑顶座3以及与所述支撑顶座滑动连接的调节垫块4；所述可拆卸的固定机构包括两个通过长螺杆21穿接的滑移固定块22，所述滑移固定块通过倾斜面与支撑底座、支撑顶座滑动连接；所述支撑顶座的上端面开设有弧形滑槽，所述调节垫块的上端面为平面、下端面设置有与所述弧形滑槽相匹配的弧形面，安装时通过螺母配合长螺杆对滑移固定块进行限位，从而使支撑底座和支撑顶座固定，拆卸时只需拆除固定环再松开螺母即可整体取出滑移固定块、支撑底座以及支撑顶座，通过吊装机构转移还可重复使用。
本优选实施例所述的调节垫块4包括平板以及与平板下端面连接的圆弧底板，所述平板与圆弧底板之间焊接有加劲板进行加固。
本优选实施例所述的支撑底座1包括水平设置的底板11以及固定在该底板上端面沿竖直平面对称设置的两块通过加劲板连接的梯形支板一12，所述支撑顶座包括上端面开设有弧形滑槽的顶板以及固定在该顶板下端面与支撑底座相同的梯形支板一，所述梯形支板一的倾斜面与水平面的夹角为30°-45°。所述滑移固定块22包括竖直设置的连接板221以及固定在该底板上端面沿竖直平面对称设置的两块通过加劲板连接的梯形支板二222，且该梯形支板二的倾斜面和梯形支板一的倾斜面滑动连接。
为了保证固定机构在使用过程中的稳定性，本优选实施例所述的梯形支板一12与梯形支板二222的倾斜面相接触的部位还设置有用于限位的卡块。
在具体的使用中，先将两个滑移固定块22通过长螺杆21进行穿接后骑设在支撑底座1的上端，再将支撑顶座3放置在两个滑移固定块的上端，使梯形支板一和梯形支板二的倾斜面相接触，并通过卡块进行限位，通过调节两个滑移固定块的间距即可降低或抬升支撑顶座的高度，从而对支撑装置整体的高度进行调节，然后通过螺母锁紧滑移固定块将高度固定，在将调节垫块4放置在支撑顶座的弧形凹槽内，滑动调节垫块以形成不同的坡度，将支撑物放置于调节垫块上端以起到临时支撑的作用。
为了进一步保证支撑装置的稳定性，本优选实施例所述的支撑底座1和支撑顶座3上均开设有通孔，两个通孔位于同一竖直面并通过固定环5穿接，所述固定环由钢丝绳或带螺纹圆杆制成的封闭或两个半封闭C型环体，环体的长度可根据具体施工需要进行调节。
如图4所示的一种基于上述所述的可卸载自找坡支撑装置的固定机构杆设计方法，包括以下步骤：
S1、根据设计图纸、分段及深化模型，统计桥梁吊装单元的自重、施工荷载及支点个数计算各个构件支点反力；
S2、测量吊装单元下翼缘板底板与水平面的夹角以及支撑顶板倾斜面与水平面的夹角；
S3、测量调节垫块和弧形滑槽的弧度；
S4、测量调节垫块与弧形滑槽、滑移固定块与支撑顶座或支撑底座之间的摩擦系数；
S5、计算固定机构轴力，其计算公式为：
Figure BDA0003179996250000051
且满足Y>tanA；C-D>20°；tanB-X>0.1；
其中：F1为桥梁各构件支点反力，F2为固定机构轴力，A为吊装单元下翼缘板底板与水平面的夹角，B为支撑顶板倾斜面与水平面的夹角，C为调节垫块的圆弧角，D为弧形滑槽的弧度角，X为滑移固定块与支撑顶座或支撑底座之间的摩擦系数，Y为调节垫块与弧形滑槽之间的摩擦系数。
具体的，所述固定机构轴力F2计算公式推导如下：
将F1分解为竖向分量F1cosA及水平分量F1sinA，见图5；
取中间变量F3，见图6，根据竖向力平衡应满足平衡等式。
F3 cos B+F3X sin B＝F1 cos A (1)
根据竖向力平衡应满足平衡等式，F’2为F1竖向分量F1cos A引起的固定机构轴力。
F’2＝F3 sin B-F3X cos B (2)
由公式(1)得
Figure BDA0003179996250000061
带入公式(2)得：
Figure BDA0003179996250000062
根据水平方向的力平衡，水平分量F1sinA引起的等量的固定机构轴力，见图7；
因此，得固定机构轴力计算公式如下。
Figure BDA0003179996250000063
当紧固件松拧时，应确保竖向力的对滑移固定块的水平推力大于滑移固定块所受摩擦力，见图8，由此得滑移界限公式如下。
tanB-X＞0
考虑实际运用时摩擦系数可能偏大的实际情况，滑移界限改为tanB-X＞0.1。
S6、选定安全系数，计算固定机构杆的轴直径，计算公式为：
d＝d′；
其中：d为固定机构杆的轴直径；d′为通过设计规范选取的承载力与KF2最接近的两个轴直径数值的较大值；K为安全系数且大于1；F2为固定机构轴力。
在具体的使用中，根据轴直径设计参数选用对应的长螺杆标准件并将其他部件进行调整组装；通过计算固定机构实际承载支撑所需要的轴力并在合适的安全系数下选取对应的长螺杆直径，以满足不同桥梁结构的临时承载支撑需求。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种可卸载自找坡支撑装置，其特征在于，包括支撑底座(1)、通过可拆卸的固定机构(2)设置在支撑底座正上方的支撑顶座(3)以及与所述支撑顶座滑动连接的调节垫块(4)；
所述可拆卸的固定机构包括两个通过长螺杆(21)穿接的滑移固定块(22)，所述滑移固定块通过倾斜面与支撑底座、支撑顶座滑动连接；
所述支撑顶座的上端面开设有弧形滑槽，所述调节垫块的上端面为平面、下端面设置有与所述弧形滑槽相匹配的弧形面。
2.根据权利要求1所述的一种可卸载自找坡支撑装置，其特征在于，所述支撑底座(1)包括水平设置的底板(11)以及固定在该底板上端面沿竖直平面对称设置的两块梯形支板一(12)，所述支撑顶座(3)包括上端面开设有弧形滑槽的顶板以及固定在该顶板下端面与支撑底座相同的梯形支板，所述梯形支板的倾斜面与水平面的夹角为30°-45°。
3.根据权利要求2所述的一种可卸载自找坡支撑装置，其特征在于，所述滑移固定块(22)包括竖直设置的连接板(221)以及固定在该底板上端面沿竖直平面对称设置的两块梯形支板二(222)，且该梯形支板二的倾斜面和梯形支板一(12)的倾斜面滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种可卸载自找坡支撑装置，其特征在于，所述梯形支板一(12)和梯形支板二(222)的倾斜面相接触的部位还设置有用于限位的卡块。
5.根据权利要求1所述的一种可卸载自找坡支撑装置，其特征在于，所述支撑底座(1)和支撑顶座(3)上均开设有通孔，两个通孔位于同一竖直面并通过固定环(5)穿接。
6.一种基于上述权利要求1-5任一所述的可卸载自找坡支撑装置的固定机构杆设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据设计图纸、分段及深化模型统计桥梁吊装单元的自重、施工荷载及支点个数计算各个构件支点反力；
测量吊装单元下翼缘板底板与水平面的夹角以及支撑顶板倾斜面与水平面的夹角；
测量调节垫块和弧形滑槽的弧度；
测量调节垫块与弧形滑槽、滑移固定块与支撑顶座或支撑底座之间的摩擦系数；
根据测量数据计算固定机构轴力，其计算公式为：
Figure FDA0003179996240000021
且满足Y>tanA；C-D>20°；tanB-X>0.1；
其中：F1为桥梁各构件支点反力，F2为固定机构轴力，A为吊装单元下翼缘板底板与水平面的夹角，B为支撑顶板倾斜面与水平面的夹角，C为调节垫块的圆弧角，D为弧形滑槽的弧度角，X为滑移固定块与支撑顶座或支撑底座之间的摩擦系数，Y为调节垫块与弧形滑槽之间的摩擦系数。
选定安全系数，计算固定机构杆的轴直径，计算公式为：
d＝d′；
其中:d为固定机构杆的轴直径；d′为通过设计规范选取的承载力与KF2最接近的两个轴直径数值的较大值；K为安全系数且大于1；F2为固定机构轴力。
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CN113668881A (zh) * 2021-09-29 2021-11-19 中铁二十三局集团第二工程有限公司 一种曲面梁组合式胎架及拼装方法

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