一种双向钢支撑结构的动态调控系统及动态调控方法技术方案

本发明专利技术提供了一种双向钢支撑结构的动态调控系统，包括双向钢支撑结构、轴力加载工具和控制中心；双向钢支撑结构包括设置于水平支撑和垂直支撑交接处的柔性节点；柔性节点包括外箱体、内箱体、第一连接组件和第二连接组件，外箱体表面开设有共轴的第一孔洞和第二孔洞，内箱体设置于外箱体内部；第一连接组件和第二连接组件分别穿过第一孔洞和第二孔洞与内箱体连接；内箱体的外壁与外箱体的内壁之间设置有弹性元件；轴力加载工具对水平支撑或垂直支撑进行轴力加载；控制中心控制轴力加载工具的工作状态。本发明专利技术解决了现有技术中双向钢支撑结构在轴力加载时附加弯矩过大、且无法对双向钢支撑结构进行实时调控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双向钢支撑结构的动态调控系统及动态调控方法
本专利技术属于建筑施工领域，涉及一种双向钢支撑结构的动态调控系统及动态调控方法。
技术介绍
目前在大型基坑施工中，大面积地下开挖一般采用钢筋混凝土作为坑中的水平支撑，或通过设立分隔墙将大型基坑分割成若干个狭长型基坑后进行钢支撑临时支撑，但这种做法的施工成本较高，施工周期也很长，而且混凝土结构是在施工完成后拆除工作量大，噪声大、污染严重，不利于环保。目前另一种方法就是用双向钢支撑作为地下开挖后的水平支撑，它克服了混凝土水平支撑的缺点，具有可重复使用，利于环保等优点。采用常规的双向钢支撑结构时，是通过对逐根钢支撑在端部施加预应力形成支撑体系的，其纵横向支撑交界处一般采用法兰节点或抱箍节点，这种支撑节点为刚性节点。本领域技术人员往往忽视而申请人注意到的是：双向钢支撑结构在施加预应力时，存在施加预应力的先后顺序以及支撑的轴向变形，施加预应力的支撑产生轴向压缩变形。由于刚性节点的存在，这种轴向压缩变形会通过刚性节点直接传递给垂直向的支撑，垂直向的支撑就会发生弯曲，弯曲的垂直向的支撑必然会对与施加预应力的支撑邻近的同向钢支撑产生节点附加弯矩，这样会逐步增加钢支撑的应力。因此，当施工至若干根支撑后，先前施工受力的钢支撑应力逐步增加，会导致支撑体系的应力超限而失效。如图1所示，在下图1所示的数字部位安装千斤顶，并按数字顺序逐个施加预应力(例如756吨)，即先施加1号支撑预应力，再施加2号支撑预应力，然后逐渐施加至12号支撑预应力，根据序号施加应力的过程中，施加应力值是逐渐增大的，计算结果表明，第1次加载时的最大应力值为-160.5MPa，而在最后施加12号支撑预应力时，应力值达到最大值-391.8Mpa。上述的计算结果表明，由于采用刚性节点的双向钢支撑结构在逐根施加预应力时，将导致后期施工的钢支撑对已施加预应力的钢支撑产生附加弯矩的作用，相应支撑的应力最大值由160.5MPa增加到391.8MPa，当超过钢支撑结构的承受范围时，就可能导致支撑体系的应力超限而失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双向钢支撑结构的动态调控系统及动态调控方法,解决现有技术中双向钢支撑结构在轴力加载时附加弯矩与附加应力过大、且无法对双向钢支撑结构进行实时调控的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双向钢支撑结构的动态调控系统，包括双向钢支撑结构、轴力加载工具和控制中心；所述双向钢支撑结构包括互相垂直的水平支撑和垂直支撑、以及设置于所述水平支撑和所述垂直支撑交接处的柔性节点；所述柔性节点包括外箱体、内箱体、第一连接组件和第二连接组件，所述外箱体为中空结构，其表面开设有共轴的第一孔洞和第二孔洞，所述内箱体设置于所述外箱体内部；所述第一连接组件和所述第二连接组件分别穿过所述第一孔洞和所述第二孔洞与所述内箱体连接；所述内箱体的外壁与所述外箱体的内壁之间设置有弹性元件；所述水平支撑与所述外箱体连接，所述垂直支撑分别与所述第一连接组件和所述第二连接组件连接；所述轴力加载工具对所述水平支撑或所述垂直支撑进行轴力加载；所述控制中心控制所述轴力加载工具的工作状态。进一步的，所述外箱体和内箱体均为立方体；所述外箱体与水平面垂直的四个面分别为相互平行的第一面和第二面、相互平行的第三面和第四面，所述第一面和第二面上分别开设有共轴的第一孔洞和第二孔洞。进一步的，所述内箱体与水平面平行的两个面均与滑动件固定，所述滑动件与所述外箱体的内壁接触。进一步的，所述柔性节点还包括第三连接组件和第四连接组件，所述第一连接组件贯穿所述第一孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端用于与所述垂直支撑连接；所述第二连接组件贯穿所述第二孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端用于与所述垂直支撑连接；所述第三连接组件一端与所述外箱体的第三面连接，另一端用于与所述水平支撑连接；所述第四连接组件一端与所述外箱体的第四面连接，另一端用于与所述水平支撑连接。进一步的，所述第一连接组件和所述第二连接组件与所述内箱体焊接或一体成型；所述第三组件和所述第四连接组件与所述外箱体焊接或一体成型。进一步的，所述第一连接组件包括第一连接杆和第一法兰，第二连接组件包括第二连接杆和第二法兰，第三连接组件包括第三连接杆和第三法兰，第四连接组件包括第四连接杆和第四法兰，所述第一连接杆贯穿所述第一孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端与所述第一法兰连接，所述第一法兰用于与所述垂直支撑连接；所述第二连接杆贯穿所述第二孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端与所述第二法兰连接，所述第二法兰用于与所述垂直支撑连接；所述第三连接杆一端与所述外箱体的第三面连接，另一端与所述第三法兰连接，所述第三法兰用于与所述水平支撑连接；所述第四连接杆一端与所述外箱体的第四面连接，另一端与所述第四法兰连接，所述第四法兰用于与所述水平支撑连接。进一步的，所述弹性元件为碟形弹簧。进一步的，所述轴力加载工具为千斤顶，所述千斤顶上设有压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于测定所述千斤顶加载的轴力，所述位移传感器用于测定所述千斤顶伸出的长度；所述控制中心接收所述压力传感器和所述位移传感器测定的数据。本专利技术还提供了一种利用上述的调控系统对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，包括如下步骤：S1：对所述双向钢支撑结构中的钢支撑进行分组，所述控制中心对同一组内的钢支撑对应的千斤顶进行同步调控，按照设定轴力值控制所述千斤顶对同组内的钢支撑同时进行轴力加载，加载完成时，所述位移传感器将测得的所述千斤顶的伸出长度作为基准位移传输给所述控制中心；S3：所述位移传感器监测所述千斤顶的实时伸出长度并传输给所述控制中心；S4：所述控制中心将所述千斤顶的实时伸出长度与所述基准位移进行比对；S5：当所述实时伸出长度与所述基准位移不相等时，所述控制中心控制同组内的所有所述千斤顶的工作状态，使所有所述千斤顶的实时伸出长度等于所述基准位移。进一步的，所述千斤顶为液压千斤顶，在所述S1中，将同组内的所有钢支撑对应的千斤顶接入同一泵站，所述控制中心通过所述泵站驱动同组内的所有所述千斤顶同时工作，完成对同组内的所述钢支撑的轴力加载。优选的，所述控制中心为计算机自动控制系统，所述计算机自动控制系统通过PLC控制泵站驱动所述千斤顶。进一步的，所述S1具体包括：对双向钢支撑结构中钢支撑进行分组，将相同轴力的钢支撑分为一组，所述控制中心对同一组内的钢支撑对应的千斤顶进行同步调控。进一步的，所述S1具体包括：对双向钢支撑结构中钢支撑进行分组，将所有所述水平钢支撑和所有所述垂直钢支撑分为同一组，所述控制中心对所有钢支撑对应的千斤顶进行同步调控。进一步的，所述S1具体包括：将所有所述水平钢支撑分为同一组，所有所述垂直钢支撑分为另一组，先对所有所述水平钢支撑同时进行预应力加载，然后再对垂直钢支撑同时进行预应力加载。进一步的，所述S1具体包括：S1.1：安装所述水平钢支撑和所述垂直钢支撑，然后安装对所述水平钢支撑进行轴力加载的千斤顶，但不安装对所述垂直钢支撑进行轴力加载的千斤顶；S1.2：所述控制中心对所有所述水平钢支撑对应的千斤顶进行同步调控，对所有所述水平钢支撑同时进行轴力加载；S1.3：安装对所述垂直钢支撑进行轴力加载的千斤顶；S1.4：所述控制中心对所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，包括双向钢支撑结构、轴力加载工具和控制中心；所述双向钢支撑结构包括互相垂直的水平支撑和垂直支撑、以及设置于所述水平支撑和所述垂直支撑交接处的柔性节点；所述柔性节点包括外箱体、内箱体、第一连接组件和第二连接组件，所述外箱体为中空结构，其表面开设有共轴的第一孔洞和第二孔洞，所述内箱体设置于所述外箱体内部；所述第一连接组件和所述第二连接组件分别穿过所述第一孔洞和所述第二孔洞与所述内箱体连接；所述内箱体的外壁与所述外箱体的内壁之间设置有弹性元件；所述水平支撑与所述外箱体连接，所述垂直支撑分别与所述第一连接组件和所述第二连接组件连接；所述轴力加载工具对所述水平支撑或所述垂直支撑进行轴力加载；所述控制中心控制所述轴力加载工具的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，包括双向钢支撑结构、轴力加载工具和控制中心；所述双向钢支撑结构包括互相垂直的水平支撑和垂直支撑、以及设置于所述水平支撑和所述垂直支撑交接处的柔性节点；所述柔性节点包括外箱体、内箱体、第一连接组件和第二连接组件，所述外箱体为中空结构，其表面开设有共轴的第一孔洞和第二孔洞，所述内箱体设置于所述外箱体内部；所述第一连接组件和所述第二连接组件分别穿过所述第一孔洞和所述第二孔洞与所述内箱体连接；所述内箱体的外壁与所述外箱体的内壁之间设置有弹性元件；所述水平支撑与所述外箱体连接，所述垂直支撑分别与所述第一连接组件和所述第二连接组件连接；所述轴力加载工具对所述水平支撑或所述垂直支撑进行轴力加载；所述控制中心控制所述轴力加载工具的工作状态。2.根据权利要求1所述的一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，所述外箱体和内箱体均为立方体；所述外箱体与水平面垂直的四个面分别为相互平行的第一面和第二面、相互平行的第三面和第四面，所述第一面和第二面上分别开设有共轴的第一孔洞和第二孔洞。3.根据权利要求2所述的一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，所述内箱体与水平面平行的两个面均与滑动件固定，所述滑动件与所述外箱体的内壁接触。4.根据权利要求2所述的一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，所述柔性节点还包括第三连接组件和第四连接组件，所述第一连接组件贯穿所述第一孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端用于与所述垂直支撑连接；所述第二连接组件贯穿所述第二孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端用于与所述垂直支撑连接；所述第三连接组件一端与所述外箱体的第三面连接，另一端用于与所述水平支撑连接；所述第四连接组件一端与所述外箱体的第四面连接，另一端用于与所述水平支撑连接。5.根据权利要求4所述的一种双向钢支撑结构的柔性节点，其特征在于，所述第一连接组件和所述第二连接组件与所述内箱体焊接或一体成型；所述第三组件和所述第四连接组件与所述外箱体焊接或一体成型。6.根据权利要求4所述的一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，所述第一连接组件包括第一连接杆和第一法兰，第二连接组件包括第二连接杆和第二法兰，第三连接组件包括第三连接杆和第三法兰，第四连接组件包括第四连接杆和第四法兰，所述第一连接杆贯穿所述第一孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端与所述第一法兰连接，所述第一法兰用于与所述垂直支撑连接；所述第二连接杆贯穿所述第二孔洞，其一端与所述内箱体连接，另一端与所述第二法兰连接，所述第二法兰用于与所述垂直支撑连接；所述第三连接杆一端与所述外箱体的第三面连接，另一端与所述第三法兰连接，所述第三法兰用于与所述水平支撑连接；所述第四连接杆一端与所述外箱体的第四面连接，另一端与所述第四法兰连接，所述第四法兰用于与所述水平支撑连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，所述弹性元件为碟形弹簧。8.根据权利要求1-6所述的一种双向钢支撑结构的动态调控系统，其特征在于，所述轴力加载工具为千斤顶，所述千斤顶上设有压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于测定所述千斤顶加载的轴力，所述位移传感器用于测定所述千斤顶伸出的长度；所述控制中心接收所述压力传感器和所述位移传感器测定的数据。9.一种利用如权利要求8所述的调控系统对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对所述双向钢支撑结构中的钢支撑进行分组，所述控制中心对同一组内的钢支撑对应的千斤顶进行同步调控，按照设定轴力值控制所述千斤顶对同组内的钢支撑同时进行轴力加载，加载完成时，所述位移传感器将测得的所述千斤顶的伸出长度作为基准位移传输给所述控制中心；S3：所述位移传感器监测所述千斤顶的实时伸出长度并传输给所述控制中心；S4：所述控制中心将所述千斤顶的实时伸出长度与所述基准位移进行比对；S5：当所述实时伸出长度与所述基准位移不相等时，所述控制中心控制同组内的所有所述千斤顶的工作状态，使所有所述千斤顶的实时伸出长度等于所述基准位移。10.根据权利要求9所述的一种对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，所述千斤顶为液压千斤顶，在所述S1中，将同组内的所有钢支撑对应的千斤顶接入同一泵站，所述控制中心通过所述泵站驱动同组内的所有所述千斤顶同时工作，完成对同组内的所述钢支撑的轴力加载。11.根据权利要求10所述的一种对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，所述控制中心为计算机自动控制系统，所述计算机自动控制系统通过PLC控制泵站驱动所述千斤顶。12.根据权利要求9所述的一种对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，所述S1具体包括：对双向钢支撑结构中钢支撑进行分组，将相同轴力的钢支撑分为一组，所述控制中心对同一组内的钢支撑对应的千斤顶进行同步调控。13.根据权利要求9所述的一种对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，所述S1具体包括：对双向钢支撑结构中钢支撑进行分组，将所有所述水平钢支撑和所有所述垂直钢支撑分为同一组，所述控制中心对所有钢支撑对应的千斤顶进行同步调控。14.根据权利要求9所述的一种对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，所述S1具体包括：将所有所述水平钢支撑分为同一组，所有所述垂直钢支撑分为另一组，先对所有所述水平钢支撑同时进行预应力加载，然后再对垂直钢支撑同时进行预应力加载。15.根据权利要求14所述的一种对双向钢支撑结构进行动态调控的方法，其特征在于，所述S1具体包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱骏，周铮，许勇，刘泉，
申请(专利权)人：上海市机械施工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31