钢支撑轴力补偿系统技术方案

本发明专利技术公开了钢支撑轴力补偿系统，包括轴力施加系统和管理系统；其中，轴力施加系统包括预应力千斤顶、液压站和压力检测装置，该预应力千斤顶安装在钢支撑的一端用于对钢支撑施加轴向压力；管理系统具备对轴力施加系统进行管理的中央处理单元，该中央处理单元具备：信息存储部和信息处理部，信息处理部与信息存储部和压力检测装置电连接；信息存储部，用于存储预设压力值和压力检测值；信息处理部，用于将压力检测值与预设压力值进行比较，根据比较结果控制液压站向预应力千斤顶的液压输出，使预应力千斤顶的输出压力保持稳定。利用该补偿系统，可以维持对钢支撑所施加的预应力，保持钢支撑对基坑侧壁的稳定支撑，保证基坑施工过程中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
钢支撑轴力补偿系统
本专利技术涉及一种钢支撑轴力补偿系统，属基坑安全防护措施的

技术介绍
在基坑工程中，设置有大量的用于支护的钢支撑，以保证施工过程中基坑的安全。在基坑施工的过程中，在基坑外部土体的作用下，钢支撑会产生一定的变形，为减少以及最大限度地避免这种变形的产生，在部分基坑施工过程中，会对钢支撑进行预应力的施加，该预应力能够有效地克服外部土体的压力，减少基坑施工过程中，钢支撑的变形。但是即使施加了预应力，但随着施工的持续，由于钢支撑会发生部分塑性形变，使部分预应力消失，该预应力的消失会导致基坑变形的概率增大，降低了基坑的安全系数。
技术实现思路
本专利技术的目的主要是提供一种钢支撑的轴力补偿系统，利用该补偿系统，可以维持对钢支撑所施加的预应力，保持钢支撑对基坑侧壁的稳定支撑，保证基坑施工过程中的安全性，具体的技术方案如下：钢支撑轴力补偿系统，包括轴力施加系统和管理系统；其中，轴力施加系统包括预应力千斤顶、液压站和压力检测装置，该预应力千斤顶安装在钢支撑的一端用于对钢支撑施加轴向压力，该预应力千斤顶为液压千斤顶；该液压站用于对该预应力千斤顶进行驱动；管理系统具备对轴力施加系统进行管理的中央处理单元，该中央处理单元具备：信息存储部和信息处理部，信息处理部与信息存储部和压力检测装置电连接；压力检测装置对上述轴向压力进行检测，并将压力检测值发送到信息处理部；信息存储部，用于存储预设压力值和压力检测值；信息处理部，用于将压力检测值与预设压力值进行比较，根据比较结果控制液压站向预应力千斤顶的液压输出，使预应力千斤顶的输出压力保持稳定。在本申请中，设置了管理系统后，利用其中央处理系统对液压站的控制，使千斤顶的输出压力保持稳定。避免由于钢支撑在长时间的受力状态下产生塑性形变后，而导致的部分内应力消失的情况。在保持预应力千斤顶的输出压力保持稳定的情况下，可以使钢支撑对基坑的侧壁具有稳定的压力，使基坑侧壁处于稳定的状态。在一实施例中，预应力千斤顶具有一个第一液压腔和一个第二液压腔；当向第一液压腔内输入液压油时，预应力千斤顶的活塞杆向外伸长，当向第二液压腔内输入液压油时，预应力千斤顶的活塞杆向内缩回；在第一液压腔上连接有顶升液压管，在顶升液压管上设置有液压阀；所述中央处理单元还具有与信息处理部电连接的电机控制部和液压阀控制部，该电机控制部用于控制液压站的驱动电机的启停，液压阀控制部用于控制液压阀的启闭；在信息存储部中存储有压力变化阈值；当压力检测值与预设压力值的差值达到或超过压力变化阈值时，信息处理部向电机控制部发出电机启动命令，电机控制部启动液压站的驱动电机，液压站的输出压力逐渐升高；当液压站的输出压力达到施加在钢支撑上的轴向压力时，信息处理部向液压阀控制部发出液压阀开启命令，液压阀控制部开启液压阀，液压站向预应力千斤顶输入液压油，预应力千斤顶的输出压力升高，使施加在钢支撑上的轴向压力提高；当压力检测值达到预设压力值时，信息处理部向液压阀控制部发出液压管路切断命令，液压阀控制部关闭液压阀，然后信息处理部向电机控制部发出电机停止命令，电机控制部关闭液压站的驱动电机，液压站停止工作。该技术方案中，设置了压力变化阈值，并且在预应力千斤顶的输出压力达到预设压力值后，关闭液压站，避免液压站在无压力输出要求时，继续无负荷运转而消耗能源。设置压力变化阈值后，使预应力千斤顶的输出压力的变换范围控制在压力变化阈值范围内，减少液压站的频繁启动。预应力千斤顶的输出压力的降低，除了由于钢支撑产生一定的塑性形变而消去比方应力外，预应力千斤顶以及液压管道中的液压油的渗漏也是导致预应力千斤顶的输出压力降低的原因，但是这两种因素所引起的预应力千斤顶的输出压力的降低都比较少，也即预应力千斤顶的输出压力的下降非常缓慢，如果在这个过程中，如果一直保持着液压站处于空转状态，在需要时，可以快速地将液压油补充到预应力千斤顶中，但是其代价却是要消耗大量的电能，因此在该技术方案中，在完成对预应力千斤顶的液压供应后，即关闭液压站的运转，根据需要再次启动液压站，在具体的运转过程中，一般要在0.5-2小时以上，才需要再次启动液压站，为预应力千斤顶补充液压油，恢复钢支撑对基坑侧壁的抵抗压力，由此可以在最大限度地保持对基坑侧壁具有稳定支撑的情况下，节约液压站的运行费用。进一步，该轴力施加系统还包括储能器，该储能器具有储罐，在储罐内设置有气囊，该气囊内填充有压力与预设压力值相等的气体；该储罐经导压管连通第一液压腔。在正常运行时，储罐内填充有与液压站的液压油相同的液压油，其中的气囊浸泡在储罐内的液压油中。设置储能器后，可有效地减缓由于断电或液压站故障所导致的预应力千斤顶无法补充压力的问题。在基坑施工过程中，极有可能由于断电或液压站故障而导致液压站无法工作，此时，液压站将无法为预应力千斤顶进行压力补充，预应力千斤顶的输出压力会由于得不到及时的液压补充而持续下降，为基坑安全带来一定的危险。设置储能器后，当预应力千斤顶的第一液压腔中的液压油由于各种原因减少时，其液压也会同步降低，导致与第一液压腔连通的储罐中的压力也同步降低，气囊在其内部气体的作用下会膨胀变大，使储罐中的液压油向第一液压腔中流动，从而提高预应力千斤顶的输出压力，减少预应力千斤顶的输出压力的降低速度，最大限度地维持预应力千斤顶对钢支撑的轴向压力，以使钢支撑保持对基坑侧壁的稳定支撑，保持地下施工过程中的安全性。进一步，所述压力检测装置为液压检测计，该液压检测计安装在预应力千斤顶的壳体上并连通第一液压腔，或该液压检测计安装在预应力千斤顶的壳体与液压阀之间的顶升液压管上；在钢支撑的侧面上安装有振弦式应变传感器，该振弦式应变传感器与信息处理部电连接。液压检测计所检测到的压力值作为压力控制依据，振弦式应变传感器所检测的数据作为补充数据，以收集数据便于对基坑支护的研究。进一步，为保证中央处理单元能够处于连续工作状态，管理系统还包括UPS不间断电源，该UPS不间断电源连接在中央处理单元上。为避免外供电在突然失电时，轴力施加系统无法使用，轴力施加系统还包括发电机以及与发电机连接用于驱动发电机启动的启动电机，该发电机的电力输出端与液压站的驱动电机相连；管理系统还包括用于检测外供电源是否存在的电源检测装置和发电机控制部，该电源检测装置和发电机控制部均与信息处理部电连接；发电机控制部与启动电机电连接；当电源检测装置检测到外部电源失电时，信息处理部向发电机控制部发出发电机启动命令，发电机控制部启动所述启动电机。进一步，为提醒管理人员以及相关维护人员的注意，该补偿系统还包括警示装置，该警示装置与信息处理部电连接；在信息存储部中还存储有最低压力设定值；当压力检测值低于最低压力设定值时，信息处理部发出第一信号以启动该警示装置发出警示信号。设置警示装置后，可减少甚至避免由于相关人员由于各种原因而未及时注意到系统已发生故障，耽误检修时间。进一步，该补偿系统具有总控装置和与该总控装置电连接的总通信装置；所述管理系统至少具有两个，每个管理系统均具有一分通信装置，该分通信装置通过无线与总通信装置通信；每个管理系统对应于至少一套轴力施加系统，每套轴力施加系统包括至少一台液压站和与液压站数量相同的预应力千斤顶组，每个预应力千斤顶组包括若干预应力千斤顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钢支撑轴力补偿系统，包括轴力施加系统和管理系统；其中，轴力施加系统包括预应力千斤顶、液压站和压力检测装置，该预应力千斤顶安装在钢支撑的一端用于对钢支撑施加轴向压力，该预应力千斤顶为液压千斤顶；该液压站用于对该预应力千斤顶进行驱动；管理系统具备对轴力施加系统进行管理的中央处理单元，该中央处理单元具备：信息存储部和信息处理部，信息处理部与信息存储部和压力检测装置电连接；压力检测装置对上述轴向压力进行检测，并将压力检测值发送到信息处理部；信息存储部，用于存储预设压力值和压力检测值；信息处理部，用于将压力检测值与预设压力值进行比较，根据比较结果控制液压站向预应力千斤顶的液压输出，使预应力千斤顶的输出压力保持稳定。

【技术特征摘要】
1.钢支撑轴力补偿系统，包括轴力施加系统和管理系统；其中，轴力施加系统包括预应力千斤顶、液压站和压力检测装置，该预应力千斤顶安装在钢支撑的一端用于对钢支撑施加轴向压力，该预应力千斤顶为液压千斤顶；该液压站用于对该预应力千斤顶进行驱动；管理系统具备对轴力施加系统进行管理的中央处理单元，该中央处理单元具备：信息存储部和信息处理部，信息处理部与信息存储部和压力检测装置电连接；压力检测装置对上述轴向压力进行检测，并将压力检测值发送到信息处理部；信息存储部，用于存储预设压力值和压力检测值；信息处理部，用于将压力检测值与预设压力值进行比较，根据比较结果控制液压站向预应力千斤顶的液压输出，使预应力千斤顶的输出压力保持稳定。2.根据权利要求1所述的钢支撑轴力补偿系统，其特征在于，预应力千斤顶具有一个第一液压腔和一个第二液压腔；当向第一液压腔内输入液压油时，预应力千斤顶的活塞杆向外伸长，当向第二液压腔内输入液压油时，预应力千斤顶的活塞杆向内缩回；在第一液压腔上连接有顶升液压管，在顶升液压管上设置有液压阀；所述中央处理单元还具有与信息处理部电连接的电机控制部和液压阀控制部，该电机控制部用于控制液压站的驱动电机的启停，液压阀控制部用于控制液压阀的启闭；在信息存储部中存储有压力变化阈值；当压力检测值与预设压力值的差值达到或超过压力变化阈值时，信息处理部向电机控制部发出电机启动命令，电机控制部启动液压站的驱动电机，液压站的输出压力逐渐升高；当液压站的输出压力达到施加在钢支撑上的轴向压力时，信息处理部向液压阀控制部发出液压阀开启命令，液压阀控制部开启液压阀，液压站向预应力千斤顶输入液压油，预应力千斤顶的输出压力升高，使施加在钢支撑上的轴向压力提高；当压力检测值达到预设压力值时，信息处理部向液压阀控制部发出液压管路切断命令，液压阀控制部关闭液压阀，然后信息处理部向电机控制部发出电机停止命令，电机控制部关闭液压站的驱动电机，液压站停止工作。3.根据权利要求2所述的钢支撑轴力补偿系统，其特征在于，该轴力施加系统还包括储能器，该储能器具有储罐，在储罐内设置有气囊，该气囊内填充有压力与预设压力值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仁民，顾玉生，张同，杨东生，王涛，王建兰，
申请(专利权)人：江苏东合南岩土科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32