[發(fā)明專利]一種土建結(jié)構(gòu)自適應(yīng)水平推力控制裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010130746.6
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101806147A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周正茂;楊明;張學亮;袁桂芳
• 申請（專利權(quán)）人: 上海同豪土木工程咨詢有限公司
• 主分類號: E04G21/00
• 分類號: E04G21/00;E01D21/00
• 代理公司: 上海東創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種土建結(jié)構(gòu)自適應(yīng)水平推力控制裝置及控制方法，屬于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于橋梁或建筑等土木工程中結(jié)構(gòu)頂推、體系轉(zhuǎn)換等需要控制水平推力的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

推力桿可以傳遞水平推力，使得結(jié)構(gòu)能夠自平衡，因此，特別適用于基坑支護和拱橋推力傳遞等結(jié)構(gòu)中。推力桿常用的連接形式為桿件端頭與被推結(jié)構(gòu)固定，推力桿的材料為混凝土或鋼。無論是混凝土桿還是鋼管，都需要依靠自身的壓縮來提供推力，相應(yīng)地，推力桿會出現(xiàn)壓縮變形。這意味著需要頂推的結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了變形，進而給結(jié)構(gòu)帶來附加內(nèi)力，特別是當推力較大而截面較小時，推力桿的變形將過大，影響結(jié)構(gòu)安全。

為了減小壓縮變形量，通常采用千斤頂施加預(yù)應(yīng)力的方法，但這種方法在實際應(yīng)用中仍存在一些問題：(1)預(yù)加推力可能對結(jié)構(gòu)不利，例如，在拱橋卸載之前施加推力，會增大橋墩的偏心矩，推力只能在拱橋拆除的過程同步增加，即一邊卸載一邊增加推力，但這樣做施工周期和費用都會上升；(2)作用于結(jié)構(gòu)上的收縮、徐變和溫度等是不斷變化的，使得推力桿的長度也處于不斷變化之中，進而影響推力的大小。特別是溫度變化，當推力桿較長時，引起的溫度變形較大。溫度升高，則推力桿伸長，可能造成推力過大；溫度降低，則推力桿縮短，可能造成推力消失。為解決這一問題，就必須長期監(jiān)測推力的變化，并隨時調(diào)整推力，這將帶來巨大的監(jiān)控成本；(3)為控制變形量，常使用千斤頂提供和控制推力。千斤頂?shù)淖饔茫环矫婵梢詾橥屏U施加預(yù)壓力，消除部分由壓縮引起的變形；另一方面可以在推力發(fā)生變化的時候，調(diào)節(jié)推力。但千斤頂?shù)膲毫Σ荒荛L時間穩(wěn)定，漏油等現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，這樣的推力桿在使用中需要不斷地進行推力調(diào)整，不適用于永久性結(jié)構(gòu)。

可以看出，要解決以上問題，需要一種能夠自動保持推力大小的裝置，使得不通過千斤頂或其他動力裝置，即可提供推力，并能夠在壓縮、收縮、徐變和溫度等作用下將水平推力保持在一定范圍內(nèi)以確保結(jié)構(gòu)的安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種土建結(jié)構(gòu)自適應(yīng)水平推力控制裝置及控制方法，其目的在于克服現(xiàn)有施工中采用推力桿端頭與被推結(jié)構(gòu)固定的形式進行水平推力控制，對施工所造成的不利影響，如因壓力、收縮、徐變和溫度等變化，引起結(jié)構(gòu)的變形，以至于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)安全隱患。采用本發(fā)明控制裝置及控制方法，可自動適應(yīng)由各種原因如壓力、收縮、徐變和溫度等作用引起的變形，同時能夠使水平推力保持在指定范圍內(nèi)，保證土建結(jié)構(gòu)受力均勻，確保結(jié)構(gòu)的安全性。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種土建結(jié)構(gòu)自適應(yīng)水平推力控制裝置，其特征在于：在被頂推的土建結(jié)構(gòu)體對應(yīng)兩側(cè)各相向連接一個支承塊，所述的支承塊頂面窄底面寬，一端為斜面，兩支承塊之間呈頂面寬底面窄的梯形空間；推力桿側(cè)面呈頂面寬底面窄的梯形，推力桿兩端斜面的斜率與對應(yīng)的支承塊斜面的斜率相等，推力桿直接放置于梯形空間中，兩對斜面呈緊配合，推力桿上方設(shè)置有配重。

所述的兩支承塊斜面、推力桿兩端斜面各連接有面板，面板的摩擦系數(shù)f≤0.05。

所述的支承塊斜面寬高之比B∶H≤1∶5。

所述的土建結(jié)構(gòu)自適應(yīng)水平推力控制裝置的控制方法，其特征在于：推力桿兩端與支承塊靠斜面接觸，使豎向力轉(zhuǎn)化為水平推力，水平推力的變化范圍滿足如下關(guān)系式：

F＝[G/(Sinθ+f)，6/(Sinθ-f)](1)

其中，F(xiàn)為產(chǎn)生的水平推力；

G為(推力桿自重+配重)；

θ為斜面傾角，斜面傾角θ較小，tgθ＝斜面寬高比；

f為面板摩擦系數(shù)；

當推力桿自身的重量通過(1)式計算得到的F不能滿足推力的需要時，通過增加、減少、取消配重進行調(diào)節(jié)；或通過改變支承塊和推力桿斜面傾角θ；或更換面板材料調(diào)整摩擦系數(shù)f；或其中任意兩種或兩種以上方式的組合；以控制水平推力的變化范圍。

所述的推力桿可采用混凝土材料或鋼制作。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，由推力桿自重或其配重提供豎向力，無需千斤頂或馬達等機械或動力裝置，通過斜面的作用，使得由推力桿自重及配重產(chǎn)生的豎向力成倍放大成水平推力，并通過摩擦系數(shù)控制水平推力的變化范圍。無論結(jié)構(gòu)由于什么原因產(chǎn)生了水平變形，本裝置都能夠適應(yīng)。當推力桿伸長時，推力增加，當超出推力上限時，推力桿上滑；當推力桿縮短時，推力減小，當超出推力下限時，推力桿下滑。這樣所產(chǎn)生的推力始終能夠保持在允許范圍內(nèi)，從而保護結(jié)構(gòu)的安全。

本發(fā)明最大的優(yōu)點和積極效果是：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，易于實施，無須預(yù)加推力，不會給結(jié)構(gòu)帶來附加的推力；