CN114908767A - 一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置 - Google Patents

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Nanjing Donggu Construction Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置。该装置通过在格构柱的顶部设置了竖向液压台座，实现了在格构柱发生变形沉降后，不会影响上部结构的目的；通过方形立柱两侧的水平液压柱，实现调节支撑结构的内力，使支撑结构受力均匀，避免支撑结构变形破坏或松弛失去支撑作用的目的；通过在竖向液压柱上设置万向球座，实现了上部承载平台的可调性，避免因调节过大造成结构破坏的目的；通过将格构柱的普通角钢替换为钢管，实现内部可填充混凝土，增大支撑强度的目的；通过设置激光测距仪和测斜仪，实现对格构柱弯曲变形和沉降变形的实时监测的目的。

Description

一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置
技术领域
本发明涉及基坑支护建筑施工领域，具体的涉及一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置。
背景技术
随着社会现代化进程的迅速发展，可开发土地资源已经捉襟见肘，为了攫取更多的空间，人们逐渐将目光转向地下，开始大量开发地下空间，建设地下停车场、地下商场、各种地铁工程等，这就导致城市地下空间的开发利用率越来越高，基坑开挖自然也向着更长、更大、更深的趋势发展；城市空间逐渐向着密集演化，这就导致基坑周围环境越来越复杂，而基坑开挖由于土体应力释放会不可避免地对周边建筑物造成一定的影响；为了确保基坑和周围环境的安全稳定，基坑支护体系的合理布置安排的重要性尤为凸显，尤其对于大范围的基坑工程，其内支撑的跨度也必然较大，在这种情况下就需要设置内支撑立柱作为临时竖向支撑，用于支撑水平支撑梁；常用的基坑内支撑立柱的主要类型有钢筋混凝土立柱、钢立柱，其中，钢格构立柱因其在保证相同承载能力的条件下可提高抗弯性能，且施工便捷、节约用材，经常被应用于基础的竖向支撑体系，当钢格构立柱作为深基坑的内支撑时，竖向支撑体系主要采用缀板式组合截面型钢格构支撑，其下端采用钻孔灌注桩，并保证一定的嵌入深度；然而，在基坑支护的过程中，不可避免的是周围土压力的作用和上部结构的作用导致格构柱发生倾斜变形和沉降变形，如果不能及时发现并加以处理，随着时间的推移，将对格构柱支撑的上部结构造成严重的影响甚至是破坏，极大地影响基坑支护工程的工程质量。
目前工程应用中的钢格构柱型式较为单一，在应对格构柱柱身发生倾斜变形和沉降变形的问题上并没有十分有效的解决方案。
因此，亟需一种能实现补偿调节倾斜和沉降，且可以调整上部结构支撑的轴力，相较于普通格构柱具有更高的强度，便于安装与拆卸且可以重复利用的智能格构柱装置，提高施工质量与效率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供了一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，包括格构柱柱身，及格构柱柱身上部依次设置的竖向液压台座、水平液压台座、油泵和电源，和设置于格构柱柱身内侧的测距仪、测斜仪，格构柱柱身下部设置钻孔灌注桩，并保持一定的嵌入深度，且嵌入部分四周围有钢筋笼；
其中，所述格构柱柱身采用四根钢管呈正方形布置，通过四周焊接缀板固定成型，上部分所述缀板焊接与超出地面柱身相等长度的测斜管，所述测斜管内设置测斜仪,所述测斜管底部使用密封盖封口；
其中，所述竖向液压台座，包括支撑底板、可伸缩套筒、竖向液压柱、油泵、电源和万向球形支座，所述可伸缩套筒设置在竖向液压柱的外侧，并在底端通过固定螺丝与支撑底板相连接，可伸缩套筒底部留有开口，竖向液压柱与油泵通过输油管道相连接，所述的油泵通过导线与电源连接供电进行人工操控；
其中，所述水平液压台座包括圆形支撑板、方形立柱、水平液压装置组成，所述的圆形支撑板与方形立柱焊接相连呈工字形，所述方形立柱两端插入工程支撑钢管，且左右两端设置径向箍紧装置,工程支撑钢管上设置数个应变片并通过导线连接外部应变仪。
优选的，所述测斜仪由导向轮、感应构件敏感部件、壳体、电缆组成，导向轮分别设置于壳体前部和后部，感应构件设置于壳体中部，通过电缆连接外部数据采集设备。
优选的，所述测距仪采用激光测距仪，通过固定螺丝固定设置于所述竖向液压台座的支撑底板底部。
优选的，所述竖向液压台座的所述万向球形支座由凹槽球座、球座固定块、球状连接件、球座焊接柱组成；所述球状连接件与球座焊接柱通过焊接相连，并置于凹槽球座的凹槽中，并在上方设置球座固定块以避免滑移，所述凹槽球座的下端设置吊环，所述球座焊接柱上方焊接圆形支撑板，所述球座焊接柱四周焊接三角撑，所述的三角撑下方设置防护罩；所述可伸缩套筒的主体为内外两层套筒，两层套筒之间通过活动钢片和销钉相连接，外侧套筒的内部设置挂钩，所述挂钩与所述吊环连接。
优选的，所述水平液压台座的所述径向箍紧装置由焊接固定块、焊接柱、活动爪、活动爪锁扣组成，箍住工程支撑钢管后，使用固定螺丝箍紧。
优选的，所述水平液压台座的所述水平液压装置由水平液压柱、固位套筒、油泵组成，所述固位套筒设置在两根水平液压柱的外侧，并在底端通过固定螺丝与方形立柱相连接，固位套筒底部留有开口，水平液压柱与油泵通过输油管道相连接，所述的油泵通过导线与电源连接供电进行人工操控，所述的工程支撑钢管的底部焊接端板并抵在水平液压柱上，通过液压柱对支撑钢管的轴力进行调节。
本发明相比现有技术具有以下优点：
能够实现补偿调节格构柱的倾斜和沉降，该装置通过在格构柱上部设置四根由油泵控制的竖向液压柱，以控制上方圆形支撑板的高度，通过液压柱上端设置的万向球型支座，以适应改变上方圆形支撑板的转角，从而实现在格构柱发生沉降变形或者倾斜变形时，可以通过调节液压柱的高度来维持上部结构的水平稳定。
能够实现调节工程支撑钢管的轴力，该装置通过在格构柱上部将立柱和圆形支撑板组合成“工字形”，以将工程支撑钢管嵌入其中并能使端板抵在水平液压柱上，通过在方形立柱的两侧设置由油泵控制的水平液压柱，以控制调节工程支撑钢管的轴力，从而实现在支撑钢管轴力不足或轴力过大的情况下及时对轴力进行调节，以免造成破坏。
具有更高的强度，不容易发生变形破坏，该装置通过将格构柱柱身普遍使用的角钢替换成钢管并填充混凝土，较大程度地提高了构件的刚度，降低了结构发生变形破坏的概率，另外，使用钢管和填充混凝土可以便于布置测斜管，进而实现对格构柱柱身倾斜的准确测定。
能够实时监测格构柱柱身的沉降和倾斜情况，该装置通过在格构柱柱身布置测斜管和在顶部设置激光测距仪，以实现实时监测的目的，从而及时对格构柱的状态进行判断并做出相应的调整。
能够实现快速拆解和重复利用，该装置上部的竖向液压柱通过套筒和固定螺丝固定在支撑底板上，当装置使用完毕后，可以对上部结构进行拆卸，避免浪费，具有很大的经济效益。
附图说明：
图1：一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置的布置示意图；
图2：图1中竖向液压部分的放大示意图图；
图3：图2中的A-A剖视图；
图4：图1中水平液压部分的放大示意图图；
图5：图1中径向箍紧装置的放大示意图图；
图6：图5中的E-E剖视图；
图7：图1中的B-B剖视图；
图8：图1中测距仪的的放大示意图图；
图9：图1中的C-C剖视图；
图10：图1中的D-D剖视图；
图11：测斜仪结构示意图；
图中：1-竖向液压装置；2-圆形支撑板；3-水平液压装置；4-电源；5-导线；6-工程支撑钢管；7-格构柱柱身；8-缀板；9-测斜管；10-密封盖；11-钢筋笼；12-方形立柱；13-钻孔灌注桩；14-支撑底板；15-固定螺丝；16-可伸缩套筒；17-输油管道；18-油泵；19-竖向液压柱；20-凹槽球座；21-球座固定块；22-球状连接；23-球座焊接柱；24-三角撑；25-水平液压柱；26-导向轮；27-敏感部件；28-壳体；29-电缆；30-防护罩；31-测距仪；32-万向球形支座；33-端板；34-销钉；35-活动钢片；36-吊环；37-挂钩；38-径向箍紧装置；39-活动爪；40-焊接固定块；41-焊接柱；42-活动爪锁扣；43-固位套筒；44-测斜仪。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-11所示，本实施例提供一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，包括格构柱柱身7，
及格构柱柱身7上部依次设置的竖向液压台座1、水平液压台座3、油泵18和电源4，和设置于格构柱柱身7内侧的测距仪31、测斜仪44，格构柱柱身下部设置钻孔灌注桩13，并保持一定的嵌入深度，且嵌入部分四周围有钢筋笼11；
其中，所述格构柱柱身7采用四根钢管呈正方形布置，通过四周焊接缀板8固定成型，上部分所述缀板8焊接与超出地面柱身相等长度的测斜管9，所述测斜管9内设置测斜仪44,所述测斜管9底部使用密封盖10封口；
其中，所述竖向液压台座，包括支撑底板14、可伸缩套筒16、竖向液压柱19、油泵18、电源4和万向球形支座，所述可伸缩套筒16设置在竖向液压柱19的外侧，并在底端通过固定螺丝15与支撑底板14相连接，可伸缩套筒16底部留有开口，竖向液压柱19与油泵18通过输油管道17相连接，所述的油泵18通过导线5与电源4连接供电进行人工操控；
其中，所述水平液压台座包括圆形支撑板2、方形立柱12、水平液压装置3组成，所述的圆形支撑板2与方形立柱12焊接相连呈工字形，所述方形立柱12两端插入工程支撑钢管6，且左右两端设置径向箍紧装置38,工程支撑钢管6上设置数个应变片34并通过导线5连接外部应变仪35。
如图11所示，所述测斜仪44由导向轮26、感应构件敏感部件27、壳体28、电缆29组成，导向轮分别设置于壳体28前部和后部，感应构件27设置于壳体28中部，通过电缆（29）连接外部数据采集设备。
如图2、3所示，所述测距仪31采用激光测距仪，通过固定螺丝15固定设置于所述竖向液压台座的支撑底板14底部。
优选的，所述竖向液压台座的所述万向球形支座由凹槽球座20、球座固定块21、球状连接件22、球座焊接柱23组成；所述球状连接件22与球座焊接柱23通过焊接相连，并置于凹槽球座20的凹槽中，并在上方设置球座固定块21以避免滑移，所述凹槽球座20的下端设置吊环36，所述球座焊接柱23上方焊接圆形支撑板2，所述球座焊接柱23四周焊接三角撑24，所述的三角撑24下方设置防护罩30；所述可伸缩套筒16的主体为内外两层套筒，两层套筒之间通过活动钢片35和销钉34相连接，外侧套筒的内部设置挂钩37，所述挂钩37与所述吊环36连接。
优选的，所述水平液压台座的所述径向箍紧装置38由焊接固定块40、焊接柱41、活动爪39、活动爪锁扣42组成，箍住工程支撑钢管6后，使用固定螺丝15箍紧。
优选的，所述水平液压台座的所述水平液压装置3由水平液压柱25、固位套筒43、油泵18组成，所述固位套筒43设置在两根水平液压柱25的外侧，并在底端通过固定螺丝15与方形立柱12相连接，固位套筒43底部留有开口，水平液压柱25与油泵18通过输油管道17相连接，所述的油泵18通过导线5与电源4连接供电进行人工操控，所述的工程支撑钢管6的底部焊接端板33并抵在水平液压柱25上，通过液压柱对支撑钢管6的轴力进行调节。
本发明同时提出上述发明装置的使用方法，包括装置的安装和施工。
安装步骤如下：
布置四根足够长的钢管材料的格构柱柱身7为正方形排列，通过四周焊接缀板8固定成型，在格构柱柱身7内部注入混凝土，预制成型。
格构柱柱身7上方焊接支撑底板14，底板上方设置四根竖向液压柱19并在外侧设置可伸缩套筒16，将套筒内部挂钩37钩住凹槽球座20下端设置的吊环36，并用固定螺丝15在底端将套筒固定在底板上，油泵18设置在外部，通过输油管道17与四根竖向液压柱19相连接，并使用导线5连接电池4进行供电。
竖向液压柱19上端凹槽球座20内涂润滑油，将球状连接件22置入其中，并在上方焊接球座固定块21，球状连接件22上方连接球座焊接柱23，在球座焊接柱23上方焊接圆形支撑板2，四周焊接三角撑24，并在三角撑24下方设置防护罩30。
圆形支撑板2与方形立柱12焊接相连呈工字形，在方形立柱12的左右两侧设置两根水平液压柱25并在外侧设置固位套筒43，用固定螺丝15在底端将其固定在立柱上，通过输油管道17将油泵18与两根水平液压柱25相连接，在圆形支撑板2的左右两侧设置径向箍紧装置38。
测斜仪30置于测斜管9内，底部使用密封盖10封口，整体固定在格构柱的缀板上，测距仪31通过固定螺丝15与支撑底板14连接。
在工程支撑钢管6上设置数个应变片34并通过导线5连接外部应变仪35。
裸露在外的钢质部分刷上一层防腐涂层。
使用步骤如下：
在格构柱下端采用钻孔灌注桩13，并保证一定的嵌入深度。嵌入地下的部分周围套入钢筋笼11。
上部工程支撑钢管6插入由圆形支撑板2与方形立柱12焊接相连构成的工字形内部，并抵在水平液压柱25上，使径向箍紧装置38的活动爪39箍住工程支撑钢管6，并用固定螺丝15调节活动爪锁扣42使之箍紧钢管。
使用过程中通过实时监测测斜仪44和激光测距仪31的数据，判断格构柱的弯曲变形和沉降变形情况，并通过控制油泵18给油对竖向液压柱19进行调节。
通过在工程支撑钢管6上设置应变片34并连接应变仪35，以监测工程支撑钢管6的轴力情况，并通过控制油泵（8给油对水平液压柱25进行调节。
该装置通过在格构柱的顶部设置了竖向液压台座，实现了在格构柱发生变形沉降后，不会影响上部结构的目的；通过方形立柱两侧的水平液压柱，实现调节支撑结构的内力，使支撑结构受力均匀，避免支撑结构变形破坏或松弛失去支撑作用的目的；通过在竖向液压柱上设置万向球座，实现了上部承载平台的可调性，避免因调节过大造成结构破坏的目的；通过将格构柱的普通角钢替换为钢管，实现内部可填充混凝土，增大支撑强度的目的；通过设置激光测距仪和测斜仪，实现对格构柱弯曲变形和沉降变形的实时监测的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，包括格构柱柱身（7），及格构柱柱身（7）上部依次设置的竖向液压台座（1）、水平液压台座（3）、油泵（18）和电源（4），和设置于格构柱柱身（7）内侧的测距仪（31）、测斜仪（44），格构柱柱身下部设置钻孔灌注桩（13），并保持一定的嵌入深度，且嵌入部分四周围有钢筋笼（11）；
其中，所述格构柱柱身（7）采用四根钢管呈正方形布置，通过四周焊接缀板（8）固定成型，上部分所述缀板（8）焊接与超出地面柱身相等长度的测斜管(9)，所述测斜管（9）内设置测斜仪（44）,所述测斜管（9）底部使用密封盖（10）封口；
其中，所述竖向液压台座，包括支撑底板（14）、可伸缩套筒（16）、竖向液压柱（19）、油泵（18）、电源（4）和万向球形支座，所述可伸缩套筒（16）设置在竖向液压柱（19）的外侧，并在底端通过固定螺丝（15）与支撑底板（14）相连接，可伸缩套筒（16）底部留有开口，竖向液压柱（19）与油泵（18）通过输油管道（17）相连接，所述的油泵（18）通过导线（5）与电源（4）连接供电进行人工操控；
其中，所述水平液压台座包括圆形支撑板（2）、方形立柱（12）、水平液压装置（3）组成，所述的圆形支撑板（2）与方形立柱（12）焊接相连呈工字形，所述方形立柱（12）两端插入工程支撑钢管（6），且左右两端设置径向箍紧装置（38）,工程支撑钢管（6）上设置数个应变片（34）并通过导线（5）连接外部应变仪（35）。
2.根据权利要求1所述的一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，其特征在于：所述测斜仪（44）由导向轮（26）、感应构件敏感部件（27）、壳体（28）、电缆（29）组成，导向轮分别设置于壳体（28）前部和后部，感应构件（27）设置于壳体（28）中部，通过电缆（29）连接外部数据采集设备。
3.根据权利要求1所述的一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，其特征在于：所述测距仪（31）采用激光测距仪，通过固定螺丝（15）固定设置于所述竖向液压台座的支撑底板（14）底部。
4.根据权利要求1所述的一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，其特征在于：所述竖向液压台座的所述万向球形支座由凹槽球座（20）、球座固定块（21）、球状连接件（22）、球座焊接柱（23）组成；所述球状连接件（22）与球座焊接柱（23）通过焊接相连，并置于凹槽球座（20）的凹槽中，并在上方设置球座固定块（21）以避免滑移，所述凹槽球座（20）的下端设置吊环（36），所述球座焊接柱（23）上方焊接圆形支撑板（2），所述球座焊接柱（23）四周焊接三角撑（24），所述的三角撑（24）下方设置防护罩（30）；所述可伸缩套筒（16）的主体为内外两层套筒，两层套筒之间通过活动钢片（35）和销钉（34）相连接，外侧套筒的内部设置挂钩（37），所述挂钩（37）与所述吊环（36）连接。
5.根据权利要求1所述的一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，其特征在于：所述水平液压台座的所述径向箍紧装置（38）由焊接固定块（40）、焊接柱（41）、活动爪（39）、活动爪锁扣（42）组成，箍住工程支撑钢管（6）后，使用固定螺丝（15）箍紧。
6.根据权利要求1所述的一种可以实现补偿调节倾斜和沉降的智能格构柱装置，其特征在于：所述水平液压台座的所述水平液压装置（3）由水平液压柱（25）、固位套筒（43）、油泵（18）组成，所述固位套筒（43）设置在两根水平液压柱（25）的外侧，并在底端通过固定螺丝（15）与方形立柱（12）相连接，固位套筒（43）底部留有开口，水平液压柱（25）与油泵（18）通过输油管道（17）相连接，所述的油泵（18）通过导线（5）与电源（4）连接供电进行人工操控，所述的工程支撑钢管（6）的底部焊接端板（33）并抵在水平液压柱（25）上，通过液压柱对支撑钢管（6）的轴力进行调节。
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