本发明专利技术属于基坑开挖技术领域，特别是涉及一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构，适用于地铁端头井内部平面尺寸在（14～16）m×（24～29）m范围内且采用排桩或地下连续墙进行支护的基坑工程。包括主干拱支撑、直杆分支撑以及组合钢节点；主干拱支撑为箱形钢梁结构，包括两端两片拱形钢曲梁和中间直杆组合钢梁；两片拱形钢曲梁组合后轴线为一条抛物线，原型近似取自于满跨竖向均布荷载作用下三铰拱的合理拱轴线，抛物线方程为 ；直杆分支撑为箱形钢梁结构，包括多个横向、纵向分支撑；组合钢节点一面焊接在主干拱支撑上，另外与端头井两边分别平行的两面分别与纵向、横向分支撑相连。本发明专利技术施工方便，节约投资，受力合理，可拆卸重复利用。
【技术实现步骤摘要】
一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构
本专利技术属于基坑开挖
，特别是涉及一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构，适用于地铁端头井内部平面尺寸在（14～16）m×（24～29）m范围内且采用排桩或地下连续墙进行支护的基坑工程。
技术介绍
地铁车站端头井部位尺寸较大，且不能采用对撑支护结构，在基坑开挖过程中，会产生较大的变形，容易坍塌，是基坑支护的难点。现行支护方法大多采用斜撑或井格式支护结构，斜撑支护结构受力不合理，会在支撑和围檩之间产生附加剪力，导致顶不紧、支撑杆脱落等现象，危及作业人员生命安全；而井格式支护结构提供的工作空间小，不利于基坑的挖土作业以及施工器械的运输，并且对支撑的安装及拆除也造成一定难度。而且，上述端头井斜支撑结构和井格式支护结构安装和拆除费时、费力，造价高，工期长。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就是克服上述现有技术的不足，而提供一种施工方便，节约投资，受力合理，可拆卸重复利用的地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：设计一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构，包括主干拱支撑、直杆分支撑以及它们之间连接部位的组合钢节点；所述主干拱支撑为箱形钢梁结构，包括两端的两片拱形钢曲梁和中间的一个直杆组合钢梁；所述两片拱形钢曲梁组合后轴线为一条抛物线，原型近似取自于满跨竖向均布荷载作用下三铰拱的合理拱轴线，抛物线方程为；所述直杆分支撑为箱形钢梁结构，包括多个横向分支撑和多个纵向分支撑；所述组合钢节点一面焊接在主干拱支撑上，另外与端头井两边分别平行的两面分别与纵向分支撑、横向分支撑相连。优选地，在上述地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构中，所述直杆组合钢梁为长度可调节结构，其至少包括一节活络头。优选地，在上述地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构中，所述直杆组合钢梁还包括至少一节直杆钢梁,直杆钢梁与活络头之间均通过高强螺栓和法兰连接。优选地，在上述地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构中，所述横向分支撑端部与纵向分支撑或组合钢接点连接处设有可调顶丝。优选地，在上述地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构中，所述纵向分支撑为长度可调节结构，其一端连接有至少一节直杆钢梁和一节活络头。优选地，在上述地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构中，所述纵向分支撑所含直杆钢梁有多节，各直杆钢梁之间、直杆钢梁与活络头之间均通过高强螺栓和法兰连接。优选地，在上述地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构中，所述主干拱支撑的拱脚部位为两互相垂直的平面，且固定有两块互相垂直的平板，两垂直平板与端头井阴角部位紧密接触。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果是：主干拱支撑与直杆分支撑承通过组合钢节点组成一个整体，共同承担端头井周边土压力，形成一种自平衡受力体系，且主干拱结构曲率近似取自于满跨竖向均布荷载作用下三铰拱的合理拱轴线，受力合理，控制变形的能力强；主干拱结构能够提供更大的工作空间，方便了基坑的挖土作业以及施工器械的运输；尺寸可调节，并且可拆卸重复利用，施工方便，同时也节约了投资。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：图1为本专利技术地铁端头井拱撑支护结构示意图；图2为本专利技术的主干拱支撑轴线选型示意图；图3为本专利技术的拱脚部位结构示意图；图4为本专利技术的点A处组合钢节点与各杆件连接示意图；图中序号：1、排桩或地下连续墙，2、主干拱支撑，3、纵向分支撑，4、横向分支撑，5、直杆组合钢梁，6、组合钢节点，7、拱脚，8，钢板。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然所描述的实施例仅为本专利技术示意性的部分具体实施方式，并非用以限定本专利技术的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本专利技术构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本专利技术保护的范围。根据图1所示，本专利技术为一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构。包括主干拱支撑2，直杆分支撑（3、4）以及它们之间连接部位的组合钢节点6。该支护结构适用于地铁端头井内部平面尺寸在（14~16）m×（24~29）m范围内且采用排桩或地下连续墙1进行支护的基坑工程。其中主干拱支撑2为箱形钢梁结构，包括两端的两片拱形钢曲梁和中间的一个直杆组合钢梁5。直杆分支撑为箱形钢梁结构，包括横向分支撑4和纵向分支撑3。根据图2所示，两片拱形钢曲梁组合后轴线为一条抛物线，原型近似取自于满跨竖向均布荷载作用下三铰拱的合理拱轴线，抛物线方程为，取该拱的跨度l=24m，矢高f=12m，方程变为，经过计算图中各点坐标分别为A（3m,5.25m）、B（6m,9m）、C（9m,11.25m）、D（12m,12m）、E（15m,11.25m）、F（18m,9m）、G（21m,5.25m），根据这些点确定出横向分支撑、纵向分支撑的长度以及组合钢节点的位置。根据图4所示，所述组合钢节点6（点A处）一面焊接在主干拱支撑2上，另外与端头井两边平行的两面，分别与纵向分支撑3、横向分支撑4相连。其中，本专利技术支护结构主干拱支撑2与直杆分支撑承（3、4）通过组合钢节点6组成一个整体，共同承担端头井周边土压力，形成一种自平衡受力体系，受力合理，控制变形的能力强。而且，主干拱结构能够提供更大的工作空间，方便了基坑的挖土作业以及施工器械的运输。在本专利技术一具体实施例中，参见图1，图中，上述直杆组合钢梁5为长度可调节结构，用于连接两片拱形钢曲梁，其包括可增减的多节直杆钢梁和一节活络头。具体的，该直杆组合钢梁5由四节1m长的直杆钢梁和一节活络头组成，各直杆钢梁与活络头之间用高强螺栓、法兰连接，可通过增减1m长直杆钢梁的个数以及调节活络头来调节长度，可调长度范围0~5m。在本专利技术一具体实施例中，参见图1，图中，上述横向分支撑4有八个，A节点左侧、G节点右侧各一个，C节点左侧、E节点右侧各三个，横向分支撑4一端带可调顶丝，以便与两端的纵向分支撑3（或组合钢节点6）顶紧。在本专利技术一具体实施例中，参见图1，图中，上述纵向分支撑为长度可调节结构，其一端连接有至少一节直杆钢梁和一节活络头。具体的，该纵向分支撑3有八个，各纵向分支撑3间距均为3m，每个纵向分支撑3一端通过组合钢节点6与主干拱支撑2相连，另一端连接两节1m长的直杆钢梁和一节活络头，各直杆钢梁与活络头之间用高强螺栓、法兰连接，可通过增减1m长直杆钢梁的个数以及调节活络头来调节长度，可调长度范围0~2m。在本专利技术一具体实施例中，根据图3所示，所述主干拱支撑2拱脚7部位通过机械切割成两互相垂直平面后，焊接两块垂直钢板8，并使得两垂直钢板与端头井阴角部位紧密接触。拱脚放置于活络托座上，活络托座通过膨胀螺栓固定在排桩或地下连续墙1上。在本专利技术一具体实施例中，参见图1，整个结构尺寸可调节，并且可拆卸重复利用，施工方便，同时也节约了投资。本说明书中各个实施例采用递进的方式进行描述，每个实施例重点说明的是与其它实施例的不同之处，各实施例之间相同相似的部分相互参照即可。对所公开实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本专利技术。对这些实施例的多处修改对本领域技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离专利技术的精神或范围的前提下，在其它实施例中实现。因此，本专利技术将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构，其特征是：包括主干拱支撑、直杆分支撑以及它们之间连接部位的组合钢节点；所述主干拱支撑为箱形钢梁结构，包括两端的两片拱形钢曲梁和中间的一个直杆组合钢梁；所述两片拱形钢曲梁组合后轴线为一条抛物线，原型近似取自于满跨竖向均布荷载作用下三铰拱的合理拱轴线，抛物线方程为；所述直杆分支撑为箱形钢梁结构，包括多个横向分支撑和多个纵向分支撑；所述组合钢节点一面焊接在主干拱支撑上，另外与端头井两边分别平行的两面分别与纵向分支撑、横向分支撑相连。
【技术特征摘要】
1.一种地铁基坑端头井工具式拱撑自平衡支护结构，其特征是：包括主干拱支撑、直杆分支撑以及它们之间连接部位的组合钢节点；所述主干拱支撑为箱形钢梁结构，包括两端的两片拱形钢曲梁和中间的一个直杆组合钢梁；所述两片拱形钢曲梁组合后轴线为一条抛物线，原型近似取自于满跨竖向均布荷载作用下三铰拱的合理拱轴线，抛物线方程为；所述直杆分支撑为箱形钢梁结构，包括多个横向分支撑和多个纵向分支撑；所述组合钢节点一面焊接在主干拱支撑上，另外与端头井两边分别平行的两面分别与纵向分支撑、横向分支撑相连;所述直杆组合钢梁为长度可调节结构，其至少包括一节活络头；所述纵向分支撑为长度可调节结构，其一端连接有至少一节直杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋建学，杨海荣，孔凡强，李晓健，李海生，张阳，张平，刘海飞，刘子齐，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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