本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，涉及一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法。

背景技術(shù)：

目前在建筑施工中，大面積地下開挖都采用鋼筋混凝土作為坑中的水平支撐，但這種做法施工成本高，不能重復(fù)利用，特別是在施工完成后拆除工作量大，噪聲大、污染嚴(yán)重，不利于環(huán)保。而目前另一種方法就是用鋼支撐作為地下開挖后的水平支撐，以抵抗基坑變形，它克服了混凝土水平支撐的缺點(diǎn)，具有可重復(fù)使用，利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

目前大型基坑多采用雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)互相垂直的方向均使用鋼支撐。其具有施工速度快的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于單向鋼支撐更具有充分減小構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的特點(diǎn)，能充分發(fā)揮構(gòu)件承載力的優(yōu)勢(shì)。

但在具體的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)做法上，目前是在每根鋼支撐的端頭逐根施加荷載，使其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而抵抗圍護(hù)體的變形。由于是對(duì)單根鋼支撐施加荷載，因此，單根鋼支撐的長(zhǎng)細(xì)比仍比較大，容易使整體的鋼支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。另一方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員往往忽視而申請(qǐng)人注意到的是，這種逐根分步加載的方法在對(duì)某根鋼支撐施加軸力時(shí)，后施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐由于壓縮變形進(jìn)而對(duì)已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的作用，從而進(jìn)一步增加已施加預(yù)應(yīng)力鋼支撐的應(yīng)力，造成部分鋼支撐軸力施加不足的情況，導(dǎo)致鋼支撐體系失效。

如圖1所示，按圖中的數(shù)字順序?qū)︿撝沃饌€(gè)施加預(yù)應(yīng)力，例如先對(duì)1號(hào)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力(例如756噸)，然后再對(duì)2號(hào)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，按照順序進(jìn)行加載，直至完成對(duì)12號(hào)鋼支撐的預(yù)應(yīng)力施加。結(jié)果表明，在對(duì)1號(hào)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，鋼支撐的最大應(yīng)力值為-160.5MPa，依次進(jìn)行順序加載，當(dāng)進(jìn)行到第5號(hào)鋼支撐時(shí)，鋼支撐的最大應(yīng)力值達(dá)到-192.6MPa；第7號(hào)鋼支撐的最大應(yīng)力值為-250.5MPa；第10號(hào)鋼支撐的最大應(yīng)力值達(dá)到-276.2MPa；最后的12號(hào)鋼支撐的最大應(yīng)力值則高達(dá)-391.8MPa。

上述的計(jì)算結(jié)果表明，由于目前的逐根施加預(yù)應(yīng)力的方法將導(dǎo)致后期施工的鋼支撐對(duì)已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的作用，相應(yīng)支撐的應(yīng)力最大值由160.5MPa增加到391.8MPa，當(dāng)超過鋼支撐結(jié)構(gòu)的承受范圍時(shí)，就可能導(dǎo)致支撐體系的應(yīng)力超限而失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法，減小目前雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中逐根施加預(yù)應(yīng)力的方法產(chǎn)生的附加彎矩，改善雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力情況。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法，應(yīng)用于基坑工程的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中，所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的鋼支撐對(duì)所述基坑工程的圍護(hù)進(jìn)行支撐，所述預(yù)應(yīng)力施加方法包括：先對(duì)同一延伸方向的所有相互平行的水平鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，然后再對(duì)與所述水平鋼支撐垂直的所有垂直鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

進(jìn)一步的，所述預(yù)應(yīng)力施加方法具體包括如下步驟：

S1：安裝所述水平鋼支撐和所述垂直鋼支撐，然后安裝對(duì)所述水平鋼支撐進(jìn)行軸力加載的軸力加載工具，但不安裝對(duì)所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的軸力加載工具；其目的是在施加單個(gè)方向的荷載時(shí)，由于另一個(gè)方向的支撐約束尚未形成，支撐體系整體變形表現(xiàn)為支撐本體的壓縮變形，故不會(huì)出現(xiàn)附加彎矩；同時(shí)，因有側(cè)向支撐的存在，長(zhǎng)細(xì)比減小，預(yù)應(yīng)力可大大提高。

S2：控制中心對(duì)所有所述水平鋼支撐對(duì)應(yīng)的軸力加載工具進(jìn)行同步調(diào)控，對(duì)所有所述水平鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載；在施加水平向的單個(gè)方向的荷載時(shí)，由于垂直方向的支撐約束尚未形成，支撐體系整體變形表現(xiàn)為支撐本體的壓縮變形，故不會(huì)出現(xiàn)附加彎矩，同時(shí)，因有側(cè)向支撐，這一方向的鋼支撐承載力也得到提高。

S3：安裝對(duì)所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的軸力加載工具；

S4：控制中心對(duì)所有所述垂直鋼支撐對(duì)應(yīng)的軸力加載工具進(jìn)行同步調(diào)控，對(duì)所有所述垂直鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

優(yōu)選的，所述軸力加載工具為千斤頂。

進(jìn)一步的，所述S2具體包括：將所有水平鋼支撐對(duì)應(yīng)的千斤頂接入第一泵站中，采用控制中心通過所述第一泵站同步驅(qū)動(dòng)第一組內(nèi)的所有千斤頂，對(duì)所述水平鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載；

所述S3具體包括：將所有垂直鋼支撐對(duì)應(yīng)的千斤頂接入第二泵站中,采用控制中心通過所述第二泵站同步驅(qū)動(dòng)第二組內(nèi)的所有千斤頂，對(duì)所述垂直鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

進(jìn)一步的，所述控制中心為計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)通過PLC控制所述第一泵站或第二泵站驅(qū)動(dòng)所述千斤頂?shù)墓ぷ鳌?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法，將同方向的鋼支撐分入同一組內(nèi)進(jìn)行同步調(diào)控，可以大大提高鋼支撐的調(diào)控效率，減少人力成本，而且同組的鋼支撐可以通過一個(gè)動(dòng)力源統(tǒng)一提供動(dòng)力，可以減少設(shè)備投入，降低施工成本。另一方面，可以大大減少鋼支撐結(jié)構(gòu)軸力加載的次數(shù)，這樣，可以使得現(xiàn)有技術(shù)中，后施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐由于壓縮變形進(jìn)而對(duì)已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的問題得到改善，減小了鋼支撐的局部應(yīng)力，有效控制平面向的鋼支撐體系的整體變形，使得雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力更加穩(wěn)定。

而且，本發(fā)明還通過先對(duì)第一組的水平鋼支撐安裝軸力加載工具，第二組的垂直鋼支撐的軸力加載工具尚未進(jìn)行安裝。此時(shí)，對(duì)第一組的水平鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，而垂直方向的鋼支撐的約束尚未形成，整個(gè)體系的整體變形表現(xiàn)為鋼支撐本體的壓縮變形，不會(huì)出現(xiàn)附加彎矩，消除了一個(gè)方向的附加彎矩，盡可能的減少了兩個(gè)方向同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生的附加彎矩，使整個(gè)雙向鋼支撐體系的應(yīng)力更進(jìn)一步的減小。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力加載的示意圖；

圖2-圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙線鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法的示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙線鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

如圖2-5所示，本發(fā)明提供了一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法，應(yīng)用于基坑工程的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中，所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的鋼支撐對(duì)所述基坑工程的圍護(hù)進(jìn)行支撐，所述預(yù)應(yīng)力施加方法包括：先對(duì)同一延伸方向的所有相互平行的水平鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，然后再對(duì)與所述水平鋼支撐垂直的所有垂直鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。將同方向的鋼支撐分入同一組內(nèi)進(jìn)行同步調(diào)控，可以大大提高鋼支撐的調(diào)控效率，減少人力成本，而且同組的鋼支撐可以通過一個(gè)動(dòng)力源統(tǒng)一提供動(dòng)力，可以減少設(shè)備投入，降低施工成本。另一方面，可以大大減少鋼支撐結(jié)構(gòu)軸力加載的次數(shù)，這樣，可以使得現(xiàn)有技術(shù)中，后施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐由于壓縮變形進(jìn)而對(duì)已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的問題得到改善，減小了鋼支撐的局部應(yīng)力，有效控制平面向的鋼支撐體系的整體變形，使得雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力更加穩(wěn)定。

具體來說，上述預(yù)應(yīng)力的加載方法包括如下步驟：

S1：安裝所述水平鋼支撐和所述垂直鋼支撐，然后安裝對(duì)所述水平鋼支撐進(jìn)行軸力加載的軸力加載工具，但不安裝對(duì)所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的軸力加載工具；其目的是在施加單個(gè)方向的荷載時(shí)，由于另一個(gè)方向的支撐約束尚未形成，支撐體系整體變形表現(xiàn)為支撐本體的壓縮變形，故不會(huì)出現(xiàn)附加彎矩，其中，所述軸力加載工具優(yōu)選為千斤頂。

S2：控制中心對(duì)所有所述水平鋼支撐對(duì)應(yīng)的軸力加載工具進(jìn)行同步調(diào)控，對(duì)所有所述水平鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載；

S3：安裝對(duì)所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的軸力加載工具；

S4：控制中心對(duì)所有所述垂直鋼支撐對(duì)應(yīng)的軸力加載工具進(jìn)行同步調(diào)控，對(duì)所有所述垂直鋼支撐同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

具體的，在上述方案中，所述S2具體包括：將所有水平鋼支撐對(duì)應(yīng)的千斤頂接入第一泵站中，采用控制中心通過所述第一泵站同步驅(qū)動(dòng)第一組內(nèi)的所有千斤頂，對(duì)所述水平鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載；

所述S3具體包括：將所有垂直鋼支撐對(duì)應(yīng)的千斤頂接入第二泵站中,采用控制中心通過所述第二泵站同步驅(qū)動(dòng)第二組內(nèi)的所有千斤頂，對(duì)所述垂直鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

其中，所述控制中心為計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)通過PLC控制所述第一泵站或所述第二泵站驅(qū)動(dòng)所述千斤頂?shù)墓ぷ鳌?/p>

本發(fā)明提供的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力施加方法，將同方向的鋼支撐分入同一組內(nèi)進(jìn)行同步調(diào)控，可以大大提高鋼支撐的調(diào)控效率，減少人力成本，而且同組的鋼支撐可以通過一個(gè)動(dòng)力源統(tǒng)一提供動(dòng)力，可以減少設(shè)備投入，降低施工成本。另一方面，可以大大減少鋼支撐結(jié)構(gòu)軸力加載的次數(shù)，這樣，可以使得現(xiàn)有技術(shù)中，后施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐由于壓縮變形進(jìn)而對(duì)已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的問題得到改善，減小了鋼支撐的局部應(yīng)力，有效控制平面向的鋼支撐體系的整體變形，使得雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力更加穩(wěn)定。

而且，本發(fā)明還通過先對(duì)第一組的鋼支撐安裝軸力加載工具，第二組的垂直鋼支撐的軸力加載工具尚未進(jìn)行安裝。此時(shí)，對(duì)第一組的鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，而垂直方向的鋼支撐的約束尚未形成，整個(gè)體系的整體變形表現(xiàn)為鋼支撐本體的壓縮變形，不會(huì)出現(xiàn)附加彎矩，消除了一個(gè)方向的附加彎矩，盡可能的減少了兩個(gè)方向同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生的附加彎矩，使整個(gè)雙向鋼支撐體系的應(yīng)力更進(jìn)一步的減小。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。