一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构的制作方法

1.本发明涉及土木工程技术领域，具体来说是一种钢管与鱼腹梁钢支撑相结合的基坑内支撑结构。


背景技术：

2.在基坑支护工程领域，目前国内已有的支撑材料主要有：钢管撑(主要直径有609mm、800mm两种)、型钢组合支撑、鱼腹梁钢支撑，这些技术已经在国内外经过多年的工程应用，具有成熟的设计、施工经验。但是由于目前技术的限制和节点的制约，鱼腹梁一般只能与型钢组合支撑一起使用，而无法与钢管撑结合使用。
3.钢管撑材料在国内保有量很大，工程所在地一般都能够找到足够的供应量，无需从外地调拨，省去了较多运输成本。且钢管撑接头采用法兰盘连接，接头连接刚度大、质量可靠，钢管撑长度在15m～20m之间时可以不用设置竖向立柱，即省去了立柱的费用，又避免了立柱的存在影响挖土效率，因此钢管撑在地铁车站、明挖隧道等狭长形的基坑工程(短边跨度一般在22m以内)中得到较多应用。
4.鱼腹梁钢支撑和型钢组合支撑，由于其标准件均是在标准型材的基础上通过钢厂定制加工而成的，单位造价较高，投资实体少而导致在国内总体保有量偏低，且现有的保有量主要集中在局部地区，当应用于局部地区以外的工程中，就必须将鱼腹梁材料和型钢支撑材料长距离运输至外地，费用较高且可能影响工期进度。
5.鱼腹梁钢支撑是一种技术含量比较高的支撑体系，通过设置大跨度鱼腹梁，可以将支撑间距拉大，形成开阔的空间，不但便于土方开挖和地下结构施工，也可以减少对撑的数量，在造价、工期、安全等方面均具多优点，因此在国内得到越来越多建设单位的青睐。但是目前现行的技术中，与鱼腹梁结合使用的型钢组合支撑，由于其连接节点多、安装要求高，一般要求竖向立柱的间距不大于10m，对于地铁车站、明挖隧道等狭长形的基坑，就需要在基坑中间设置一排立柱，势必影响挖土效率。另外，型钢组合支撑无法就地取材，一般需要长距离运输至项目所在地，产生一定运输成本。
6.基于上述分析，工程界迫切需要找到一种技术解决方案，既可以将鱼腹梁应用于工程中，同时又避免钢支撑等大宗材料的长距离运输，还可以适当增大竖向立柱的间距。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于，克服现有的技术缺点，提供一种钢管与鱼腹梁相组合的基坑内支撑结构型式。
8.为达到上述目的，本专利采用的技术方案是：
9.一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，鱼腹梁包括上弦围檩、下弦钢绞线，上弦围檩、下弦钢绞线中间设置腹杆，上弦围檩、下弦钢绞线、腹杆形成一个闭合的鱼腹式结构，鱼腹梁的两端设置两组钢管支撑，钢管支撑分别压住鱼腹梁的两端，鱼腹梁与钢管形成一个封闭的受力体系；鱼腹梁设置有可张拉钢绞线，通过张拉钢绞线对鱼腹梁施加预应力；钢
管支撑设置有加载装置，通过加载装置对钢管撑施加预应力。
10.所述钢管支撑为圆钢管。
11.所述钢管支撑为方钢管。
12.钢管支撑一端设置有加载装置，该加载装置与钢管采用螺栓连接。
13.钢管支撑另一端设置有变截面连接件，该连接件与钢管及鱼腹梁矩形键采用螺栓连接。
14.所述加载装置设置有榫卯结构。
15.所述加载装置既为支撑结构施加预应力，又作为钢管支撑与鱼腹梁矩形键的转换连接件。
16.所述鱼腹梁的两端设置有矩形键，矩形键作为钢管支撑的支撑点。
17.所述鱼腹梁一侧的矩形键连接有一个固定盒，另一侧的矩形键连接有一个张拉盒。
18.固定盒内放置锚具，用于鱼腹梁钢绞线的固定。
19.张拉盒内放置锚具，在张拉盒内进行钢绞线的张拉，并将钢绞线锁定在锚具上。
20.有益效果：本发明所述的钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，对撑采用钢管，充分利用了其刚度大、惯性矩大、抗弯能力强的优势，对于跨度20m左右的狭长基坑，可以不设置立柱，且钢管材料可以就地取材；采用了鱼腹梁，可以将钢管撑间距拉大，充分利用钢管的高强度。如此既发挥出了鱼腹梁大跨度的优势，又充分利用了钢管的地材优势，还可以减少立柱的使用；不但降低了施工成本，也进一步方便了土方开挖和地下结构的施工，缩短了工期。
21.本技术可以促进钢支撑在基坑支护等临时工程中的应用机率，减少对钢筋混凝土支撑的使用，不但具有明显的经济价值和工期优势，在节能减排方面还具有十分显著的社会意义。
附图说明
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
23.图1为本发明所述的钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构示意图。
24.图2为钢管一端和鱼腹梁一端矩形键连接结构示意图。
25.图3为钢管一端和鱼腹梁另一端矩形键连接结构示意图。
26.图4为钢管另一端和鱼腹梁矩形键连接结构示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
28.参看图1，组合结构由鱼腹梁1和钢管2连接组成，鱼腹梁1两端为改造的矩形键3，通过加压系统4和变截面连接件5实现钢管2和矩形键3的转换连接。固定盒6和张拉盒7分别设置于鱼腹梁两侧，各放一个锚具，并于张拉盒7内进行钢绞线张拉和锁定。
29.鱼腹梁1包括上弦围檩11、下弦钢绞线12，上弦围檩、下弦钢绞线中间设置腹杆13，上弦围檩、下弦钢绞线、腹杆形成一个闭合的鱼腹式结构，
30.参看图2，钢管2及加压系统4端头都有法兰盘，采用螺栓将二者进行连接。
31.矩形件3顶部有一块加厚的矩形端板，加压系统4下端部亦有一块矩形板，采用螺栓将二者进行连接。固定盒6里面放置锚具，提前穿好钢绞线并进行锁定。
32.参看图3，这是鱼腹梁另一侧，与图2不同之处在于此处设置了张拉空盒7，其与固定盒6截面尺寸相同，同样放置一个锚具，每根钢绞线张拉到位后锁定在锚具上，完成鱼腹梁预应力的张拉。
33.参看图4，这是圆钢管2另一端，直接通过变截面连接件5与矩形键3螺栓连接，连接件5由前端板、扇形布置的加劲肋和矩形后端板焊接而成。
34.本创新技术的优点是：对撑采用钢管，充分利用了其惯性矩大、抗弯能力强的优势，对于跨度20m左右的狭长基坑，可以不设置立柱；采用了鱼腹梁，充分利用了鱼腹梁的大跨度优点，可以将钢管撑间距加大，为土方开挖和地下室结构施工提供了较大便利。本发明充分利用了钢管和鱼腹梁的优势，该结构强度和稳定性高，降低了施工成本，可不设置立柱，进一步方便了土方开挖和地库结构施工，缩短了施工工期。
35.本方案在现有支护技术的基础上进行了创新，降低了施工成本，减少了材料的浪费和材料的长距离运输，使得相关技术朝着先进、安全、经济、环保的方向迈了一步。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。


技术特征：
1.一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，鱼腹梁包括上弦围檩、下弦钢绞线，上弦围檩、下弦钢绞线中间设置腹杆，上弦围檩、下弦钢绞线、腹杆形成一个闭合的鱼腹式结构，其特征是，鱼腹梁的两端设置两组钢管支撑，钢管支撑分别压住鱼腹梁的两端，鱼腹梁与钢管形成一个封闭的受力体系；鱼腹梁设置有可张拉钢绞线，通过张拉钢绞线对鱼腹梁施加预应力；钢管支撑设置有加载装置，通过加载装置对钢管撑施加预应力。2.根据权利要求1所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，所述钢管支撑为圆钢管。3.根据权利要求1所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，所述钢管支撑为方钢管。4.根据权利要求1所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，钢管支撑一端设置有加载装置，该加载装置与钢管采用螺栓连接。5.根据权利要求4所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，钢管支撑另一端设置有变截面连接件，该连接件与钢管及鱼腹梁矩形键采用螺栓连接。6.根据权利要求4所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，所述加载装置设置有榫卯结构。7.根据权利要求4所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，所述加载装置既为支撑结构施加预应力，又作为钢管支撑与鱼腹梁矩形键的转换连接件。8.根据权利要求4所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，所述鱼腹梁的两端设置有矩形键，矩形键作为钢管支撑的支撑点。9.根据权利要求8所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，所述鱼腹梁一侧的矩形键连接有一个固定盒，另一侧的矩形键连接有一个张拉盒。10.根据权利要求9所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，固定盒内放置锚具，用于鱼腹梁钢绞线的固定。11.根据权利要求9所述的一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，其特征在于，张拉盒内放置锚具，在张拉盒内进行钢绞线的张拉，并将钢绞线锁定在锚具上。

技术总结
本发明提供了一种钢管与鱼腹梁组合式基坑支护结构，鱼腹梁包括上弦围檩、下弦钢绞线，上弦围檩、下弦钢绞线中间设置腹杆，上弦围檩、下弦钢绞线、腹杆形成一个闭合的鱼腹式结构，鱼腹梁的两端设置两组钢管支撑，钢管支撑分别压住鱼腹梁的两端，鱼腹梁与钢管形成一个封闭的受力体系；鱼腹梁设置有可张拉钢绞线，通过张拉钢绞线对鱼腹梁施加预应力；钢管支撑设置有加载装置，通过加载装置对钢管撑施加预应力。加压系统和变截面连接件均可与矩形键连接，从而采用钢管撑压住鱼腹梁的两端，平面上形成一个封闭的受力体系。通过张拉钢绞线对鱼腹梁施加预应力，通过端头的加压装置对钢管撑施加预应力，最终将鱼腹梁与钢管撑有效结合应用。用。用。


技术研发人员：毕平均 魏祥 胡廖琪 郑少河 王冰冰 孙乐 朱小军
受保护的技术使用者：上海强劲地基工程股份有限公司
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/10/8