一种适用于岛式支撑的支撑体系制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于岛式支撑的支撑体系，包括钢管支撑、接头装置、上下对称布置的钢筋混凝土牛腿和楼板。所述接头装置包括凹槽口与法兰连接件，钢管支撑与接头装置采用法兰连接，在凹槽口与楼板和上下对称布置的牛腿接触处焊接钢板，并通过吊装使楼板嵌入凹槽口。本实用新型专利技术支撑体系中的钢管支撑和接头装置安装便捷，可重复使用，节约成本，绿色环保，支撑体系中的主体结构的刚度大，可有效控制支护桩侧移，安全稳定，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于岛式支撑的支撑体系
本技术涉及基坑支护型式中岛式支撑的支撑体系，属于基坑支护结构

技术介绍
随着深基坑技术的发展，各种支护型式层出不穷。例如：四周角撑、中间对撑的支护型式；钢支撑对撑的支护型式；环梁支撑的支护型式；盆式开挖+岛式支撑的支护型式。其中盆式开挖预留边坡反压的支护型式可分为两种：1.中心区域顺作+周边区域逆作；2.中心区域顺作+周边区域顺作。中心区域顺作+周边区域顺作的盆式开挖+岛式支撑的支护方案中，近来实践中有用钢管支撑替换钢筋混凝土支撑的改进方法，在中部主体结构的顶板上方设置牛腿，在牛腿与基坑的外围支护体之间通过钢管支撑进行连接支护。专利201220520964.5中公布了一种适用于盆式开挖方式的基坑支护结构型式，其在基坑中部区域的岛式结构顶板上安置牛腿，牛腿以现有主体结构作为受力主体，支护桩和牛腿之间以方便安装拆卸的钢管支撑作为传力载体。这种在结构顶板上方设置牛腿顶撑的方法虽然在一定程度上可以起到延缓支护桩后土体侧向位移的作用，但是工程实例的监测数据表明，桩后土体侧向位移过大，常常超过警戒值，其结构型式在刚度上不能满足盆式开挖的要求。在土体蠕动的影响下，钢管支撑不能与牛腿侧面贴合紧密，造成受力不均，不能有效控制支护桩侧向位移。顶板上部布置牛腿的设计方案致使牛腿伸出区域过大，造成结构顶板受弯破坏，故对其牛腿设计方案进行改进。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于岛式支撑的支撑体系，用接头装置与牛腿侧面之间紧密贴合，使结构受力更加合理，得到一种上下对称布置钢筋混凝土牛腿的结构，使得钢管支撑、接头装置、牛腿和楼板设置为一体，发挥出主体结构的混凝土抗压性能。大刚度的支撑可以有效控制支护桩的位移，以达到基坑安全施工的目的。为解决上述技术问题，本技术采用了以下技术方案：一种适用于岛式支撑的支撑体系，所述的支撑体系包括钢管支撑、接头装置、牛腿和楼板；所述的接头装置与钢管支撑采用法兰连接，所述牛腿对称布置在楼板上下；所述接头装置尾部中间留有一个凹槽口，所述楼板嵌入凹槽口，牛腿一端贴合在凹槽口端口处。所述凹槽口与牛腿和楼板的接触处焊有钢板，钢板增大凹槽口与楼板的接触面积，减小受压的应力，防止楼板因应力过大而被压坏。接头装置上设置有钢环，方便吊装。牛腿与楼板的交叉处设置斜筋。所述牛腿纵向截面是直角梯形，直角梯形的斜边与楼板形成角度为钝角，优选为135度的钝角。凹槽口的上下宽度比楼板的厚度稍宽。使用中，将楼板置于基坑中部区域，基坑周围设有支护桩，桩后土体所产生的力由钢管支撑和接头装置传递到楼板和上下对称的牛腿上，由牛腿和楼板承担基坑周围土体的侧向力。本技术中设计了一种新的接头装置，其内部为空心，尾部中间留有一个凹槽口，凹槽口的作用是为了固定接头装置到楼板上并传递力到主体结构（钢筋混凝土牛腿和楼板）上；凹槽口与主体结构接触处焊有钢板，钢板厚度从经济适用的角度出发宜薄，因为它主要的功能是密封尾部区域，密封钢板增大凹槽口与楼板的接触面积，减小受压的应力，防止楼板因应力过大而被压坏。凹槽口上下宽度为结构楼板的厚度，但为了安装方便以及可重复利用，上下宽度可以适量变宽。此接头装置的头部留有法兰连接件与钢管支撑通过螺栓来连接。为了方便接头装置的吊装，在其顶部焊有两个钢环。本技术中牛腿是由钢筋和混凝土构成的钢筋混凝土牛腿，可在钢筋混凝土牛腿易破坏区域进行加密布置钢筋，根据传统牛腿布置方案在实际工程中的破坏情况，本技术中对传统牛腿布置方案进行了优化：在楼板的上方及下方提出创新性的对称布置，用贯通钢筋对钢筋混凝土牛腿结构进行优化，防止其根部发生混凝土受弯受剪破坏。楼板上方布置牛腿的纵向截面是直角梯形，楼板下方布置牛腿的截面形状与上方布置牛腿一样。上下对称布置钢筋混凝土牛腿与钢筋混凝土结构楼板浇筑为一体，形成整体并增大了支撑轴力，加大了支撑体系的整体刚度，减小了支护桩因土体蠕变产生的侧移。基于有限单元法建立土与结构相互作用的三维数值模型，所建数值计算模型包含本技术中的钢管支撑、接头装置、上下对称布置的钢筋混凝土牛腿和楼板等结构，模型示意图如图7所示（图中第二道支撑黄色结构即为钢管支撑+接头装置）。数值模型计算结果经对比验证合理可靠，模拟计算结果显示，本技术可有效增大支撑体系刚度，减小了支护桩因土体侧向主动土压力产生的侧向位移，支护桩侧移计算结果如图8所示，以传统技术为基础的支护桩侧移实测值为140mm左右，以本技术为基础的支护桩侧移模拟最大值为35.5mm，侧移减少74.6%，基坑变形控制效果相较传统技术提升3倍左右，提升效果显著。模拟时未考虑上下对称混凝土牛腿与楼板之间绑扎钢筋并浇筑成整体这一有利因素对支护体系整体刚度的增益效果，因此本技术在工程实践中对基坑变形控制的效果应比模拟结果更优。本技术可有效控制基坑变形，究其原因是因为本技术利用了主体结构楼板刚度大这一性质，并且通过接头装置可有效控制钢管支撑与楼板搭接处的错位移动（牛腿直角边底部受弯受剪裂缝以及钢管支撑与牛腿直角边留有贴合不紧密的空隙）。有益效果：1.钢管支撑的接头装置与结构楼板构成一体，避免了传统技术中钢管支撑与钢筋混凝土牛腿的直角梯形侧边贴合不紧密现象，防止其应力过大，使主体结构（钢筋混凝土牛腿和楼板）侧向受力均匀。2.将牛腿对称布置在结构楼板上下面，减小了牛腿布置的高度，减少了牛腿直角边底部受弯受剪破坏，有效地保护了结构楼板的安全。3.支撑轴力由主体结构（钢筋混凝土牛腿和楼板）承担，增大了支撑体系的刚度，减小了支护桩因土体蠕变产生的侧向位移，增强土体稳定性，提高了基坑的安全性。4.在增大支撑体系刚度、提高接头装置与楼板受力稳定性的前提下保留了此施工技术的经济性，节约了工期及成本，钢管支撑及其接头装置可回收重复利用，有很好的环保效益。附图说明图1本技术的结构示意图；图2本技术的结构纵向剖面图；图3接头装置的结构示意图；图4上下对称布置钢筋混凝土牛腿的示意图；图5图1中A-A截面的侧视图；图6图1中B-B截面的正视图；图7基于有限单元法的三维数值模型；图8支护桩深层水平位移云图。图中，1螺栓，2法兰连接件，3钢环，4接头装置，5支护桩，6牛腿，7楼板，8钢筋，9凹槽口，10钢管支撑，11钢板。具体实施方式实施例1一种接头装置，其内部为空心，尾部中间留有一个凹槽口9，凹槽口的上下宽度可根据楼板7实际厚度生产，这样可以较贴合楼板7。但是为了接头装置4的可重复利用和安装方便，可将凹槽口9上下宽度适度变宽，重复利用率提高的同时增加了吊装施工的便捷性。凹槽口9与主体结构（牛腿6和楼板7）接触处焊有钢板11，钢板11厚度从经济适用的角度出发宜薄，因为它主要的功能是密封尾部区域，图3中的阴影区域即为焊接的钢板11。接头装置4的头部法兰2与可重复利用的钢管支撑10通过螺栓1连接，达到可以延伸的功能。接头装置4可以通过钢索穿过钢环3来吊装，留有两个钢环3吊装来维持平衡并定点安装。安装时接头装置4前端顶到上下对称牛腿6的直角梯形的侧面并使结构楼板7嵌入凹槽口9。本技术上下对称布置的钢筋混凝土牛腿构成的适用于岛式支撑的支撑体系，所述的支撑体系包括钢管支撑、接头装置、牛腿和楼板；所述的接头装置与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于岛式支撑的支撑体系，其特征在于，所述的支撑体系包括钢管支撑（10）、接头装置（4）、牛腿（6）和楼板（7）；所述的接头装置（4）与钢管支撑（10）采用法兰（2）连接，所述牛腿（6）对称布置在楼板（7）上下；所述接头装置（4）尾部中间留有一个凹槽口（9），所述楼板（7）嵌入凹槽口（9），牛腿（6）一端贴合在凹槽口（9）端口处。

【技术特征摘要】
1.一种适用于岛式支撑的支撑体系，其特征在于，所述的支撑体系包括钢管支撑（10）、接头装置（4）、牛腿（6）和楼板（7）；所述的接头装置（4）与钢管支撑（10）采用法兰（2）连接，所述牛腿（6）对称布置在楼板（7）上下；所述接头装置（4）尾部中间留有一个凹槽口（9），所述楼板（7）嵌入凹槽口（9），牛腿（6）一端贴合在凹槽口（9）端口处。2.根据权利要求1所述的一种适用于岛式支撑的支撑体系，其特征在于，所述凹槽口（9）与牛腿（6）和楼板（7）的接触处焊有钢板（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春霞，李杰，隋志龙，王洪凯，彭琪，黄敏，刘畅，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32