基坑对撑结构的轴力主动控制系统及其轴力主动控制方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基坑对撑结构的轴力主动控制系统及其轴力主动控制方法。

背景技术：

钢支撑由于其绿色环保、施工方便等优点，在国内外很多基坑工程中得到了广泛应用。为了控制基坑变形，同时加大钢支撑间距提高基坑开挖速度，往往在基坑围护结构(围护桩或围护墙)和钢支撑之间设置斜撑，增加钢支撑与基坑围护结构的接触点。但是，根据以往的现场监测数据发现，与对撑相比，斜撑的轴力非常小，几乎起不到支撑效果，甚至发生斜撑受拉的现象。

技术实现要素：

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基坑对撑结构的轴力主动控制系统，以解决基坑围护结构和钢支撑之间设置的斜撑轴力小甚至发生斜撑受拉现象的问题。

为实现上述目的，提供一种基坑对撑结构的轴力主动控制系统，基坑对撑结构包括对撑组件和斜撑，所述对撑组件包括中间节和用于支设于围护结构的内侧的端部节，所述中间节的两端分别设置有所述端部节，每一所述端部节和所述中间节之间连接有第一电动千斤顶，每一所述端部节的相对两侧均设有所述斜撑，所述斜撑的第一端连接于所述端部节，轴力主动控制系统包括：

用于支设于所述围护结构的内侧的第二电动千斤顶，连接于所述斜撑的第二端；以及

轴力控制装置，包括用于获取所述第一电动千斤顶的第一轴力值的轴力监测器及用于基于所述第一轴力值调控所述第二电动千斤顶以令所述第二千斤顶的第二轴力值与所述第一轴力值呈固定比例的控制器，所述控制器联接于所述轴力监测器和所述第二电动千斤顶。

进一步的，所述控制器包括：

用于基于所述第一轴力值并根据所述固定比例计算生成所述第二轴力值的计算模块，联接于所述轴力监测器；以及

用于基于所述第二轴力值调控所述第二电动千斤顶的轴力值以令所述轴力值达到所述第二轴力值的控制模块，联接于所述计算模块和所述第二电动千斤顶。

进一步的，所述斜撑与所述围护结构呈角度α设置，所述固定比例为第二轴力值比第一轴力值等于

本发明提供一种基坑对撑结构的轴力主动控制方法，包括以下步骤：

提供基坑对撑结构和第二电动千斤顶，所述基坑对撑结构包括对撑组件和斜撑，所述对撑组件包括中间节和端部节，所述中间节的两端分别设置有所述端部节，每一所述端部节和所述中间节之间连接有第一电动千斤顶，每一所述端部节的相对两侧均设有所述斜撑，所述斜撑的第一端连接于所述端部节，将所述第二电动千斤顶连接于所述斜撑的第二端；

将所述端部节和所述第二电动千斤顶分别支设于围护结构的内侧；

提供轴力控制装置，所述轴力控制装置包括轴力监测器和控制器，将所述轴力监测器安装于所述第一电动千斤顶，并将所述控制器联接于所述轴力监测器和所述第二电动千斤顶；

启动所述第一电动千斤顶，使得所述第一电动千斤顶对所述中间节和所述端部节施加轴力；

所述轴力监测器获取所述第一电动千斤顶的第一轴力值并发送；

所述控制器接收所述第一轴力值，并基于所述第一轴力值、根据固定比例调控所述第二电动千斤顶，使得所述第二电动千斤顶的第二轴力值与所述第一轴力值持续维持所述固定比例关系。

进一步的，所述控制器包括计算模块和控制模块，所述计算模块联接于所述轴力监测器和所述控制模块，所述控制器接收所述第一轴力值，并基于所述第一轴力值、根据固定比例调控所述第二电动千斤顶的步骤包括：

所述计算模块接收所述第一轴力值，并基于所述第一轴力值、根据预设的固定比例计算生成所述第二电动千斤顶的第二轴力值并发送；

所述控制模块接收所述第二轴力值，并基于所述第二轴力值调控所述第二电动千斤顶，使得所述第二电动千斤顶的轴力值达到所述第二轴力值。

本发明的有益效果在于，本发明的基坑对撑结构的轴力主动控制系统，通过轴力控制装置的轴力监测器获取第一电动千斤顶的第一轴力值，轴力控制装置的的控制器基于第一轴力值调控第二电动千斤顶，使得第一轴力值、斜撑的第二轴力值维持固定比例关系，一方面可以保持斜撑与对撑组件作用在基坑的围护结构上的各个作用点的力的大小相等，有利于各个作用点协调变形，达到有力控制基坑变形的目的，保证基坑安全，另一方面保证围护结构达到设计支撑力，实时监测第一电动千斤顶的轴力值，确保围护结构能持续稳定的达到设计支撑力。

附图说明

图1为本发明实施例的基坑对撑结构的轴力主动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

参照图1所示，基坑对撑结构包括对撑组件1和斜撑2。对撑组件1包括中间节11和用于支设于围护结构的内侧的端部节12。中间节11的两端分别设置有端部节12。每一端部节12和中间节11之间连接有第一电动千斤顶13。每一端部节12的相对两侧均设有斜撑2，斜撑2的第一端连接于端部节12。

本发明提供了一种基坑对撑结构的轴力主动控制系统，包括：对撑组件1、斜撑2和轴力控制装置(附图中未显示)。

轴力控制装置包括轴力监测器和控制器。轴力监测器用于实时获取第一电动千斤顶13的第一轴力值。斜撑2的第二端连接有第二电动千斤顶21。第二电动千斤顶21支设于围护结构3的内侧。轴力监测器安装于第二电动千斤顶21和围护结构3之间。

控制器用于基于第一轴力值调控第二电动千斤顶21以令第二千斤顶21的第二轴力值与第一轴力值呈固定比例。控制器联接于轴力监测器和第二电动千斤顶21。

本发明的基坑对撑结构的轴力主动控制系统，通过轴力控制装置的轴力监测器获取第一电动千斤顶的第一轴力值，轴力控制装置的的控制器基于第一轴力值调控第二电动千斤顶，使得第一轴力值、斜撑的第二轴力值维持固定比例关系，一方面可以保持斜撑与对撑组件作用在基坑的围护结构上的各个作用点的力的大小相等，有利于各个作用点协调变形，达到有力控制基坑变形的目的，保证基坑安全，另一方面保证围护结构达到设计支撑力，实时监测第一电动千斤顶的轴力值，确保围护结构能持续稳定的达到设计支撑力。

在本实施例中，斜撑2与围护结构3呈角度α设置。基坑的围护结构3所需设计支撑力f，计算得到斜撑的第二设计轴力值和对撑组件的第一设计轴力为n2(n2＝2f)。为了保持斜撑与对撑组件作用在基坑的围护结构上的各个作用点的力的大小相等，斜撑的第二轴力值与对撑组件的第一轴力值始终呈一固定比例。固定比例为第二轴力值比第一轴力值

基于上述的固定比例和第一轴力值，控制器调控第二电动千斤顶施加轴力，使得第一轴力值和第二电动千斤顶的第二轴力值保持上述的固定比例关系，直到第一电动千斤顶的实时的第一轴力值达到设计的第一轴力值n2(n2＝2f)、第二电动千斤顶的实时的第二轴力值达到设计的第二轴力值

在本实施例中，控制器包括计算模块和控制模块。具体的，计算模块用于基于第一轴力值并根据所述固定比例计算生成第二轴力值。计算模块联接于轴力监测器。控制模块用于基于计算模块计算生成的第二轴力值调控第二电动千斤顶的轴力值，使得第二电动千斤顶的轴力值达到计算模块计算生成的第二轴力值，进而第二电动千斤顶的第二轴力值持续与第一电动千斤顶的第一轴力值持续维持所述固定比例联接于所述计算模块和所述第二电动千斤顶。

在本实施例中，中间节11包括中间梁111和第一连接杆112。中间梁111的数量为两根，两根中间梁111同向设置。第一连接杆112连接于同向设置的两根中间梁111之间。

端部节12包括端部梁121和第二连接杆122。端部梁121的数量为两根。两根端部梁121同向设置，且两根端部梁121与两根中间梁111一一对应设置。第二连接杆122连接于两根端部梁121之间。每一根端部梁121与对应的中间梁111之间均设有第一电动千斤顶13。

轴力监测器包括轴力计和信号发送器。信号发送器联接于轴力计和控制器的计算模块。轴力计安装于第一电动千斤顶与端部梁之间。轴力计实时获取第一电动千斤顶的第一轴力值，信号发送器将轴力计获取的实时的第一轴力值发送至控制器的计算模块。

在本实施例中，在第一电动千斤顶和轴力计的下方支设有第一托架。第一托架包括第一支撑块和连接于第一支撑块的底部的第一立柱。第一支撑块的上部形成有供第一电动千斤顶和轴力计容置的第一置物通槽。

本发明提供一种基于上述的基坑对撑结构的轴力主动控制方法，包括以下步骤：

s1、提供基坑对撑结构和第二电动千斤顶21。基坑对撑结构包括对撑组件1和斜撑2。对撑组件1包括中间节11和端部节12。中间节11的两端分别设置有端部节12。每一个端部节12和中间节11之间连接有第一电动千斤顶13。每一个对撑端部节12的相对两侧均设有斜撑2。斜撑2的第一端连接于对撑端部节12，将第二电动千斤顶21连接于斜撑2的第二端。

s2、将端部节12和第二电动千斤顶21分别支设于围护结构3的内侧。

s3、提供轴力控制装置，轴力控制装置包括轴力监测器和控制器。将轴力监测器安装于第一电动千斤顶13，并将控制器联接于轴力监测器和第二电动千斤顶21。

具体的，轴力监测器包括轴力计和信号发射器。将轴力计安装于第一电动千斤顶与端部梁之间。在第一电动千斤顶和轴力计的下方支设有第一托架，使得第一电动千斤顶和轴力计容置的第一托架的第一置物通槽内。

s4、启动第一电动千斤顶13，使得第一电动千斤顶13对中间节和端部节施加轴力。

s5、轴力监测器获取第一电动千斤顶的第一轴力值并发送。

具体的，轴力监测器的轴力计实时获取第一电动千斤顶的第一轴力值，轴力监测器的信号发射器将第一轴力值发送至控制器的计算模块。

s6、控制器接收第一轴力值，并基于第一轴力值、根据固定比例调控第二电动千斤顶，使得第二电动千斤顶的第二轴力值与第一轴力值持续维持固定比例关系。

具体的，包括：

s61：计算模块接收信号发射器发送的第一轴力值。计算模块预设有前述的固定比例。计算模块基于第一轴力值、根据预设的固定比例计算生成第二电动千斤顶的第二轴力值并发送至控制模块。

s62：控制模块接收第二轴力值，并基于第二轴力值调控第二电动千斤顶，使得第二电动千斤顶的轴力值达到第二轴力值，进而在第一电动千斤顶施加轴力过程中，使得第二轴力值与第一轴力值持续维持上述固定比例关系，即便在第一轴力值和第二轴力值分别达到设计的轴力值后，也可以确保围护结构持续稳定的保持支撑力，可以保持斜撑与对撑组件作用在基坑的围护结构上的各个作用点的力的大小相等，有利于各个作用点协调变形，达到有力控制基坑变形的目的，保证基坑安全。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。