一种用于深基坑钢支撑体系的活络头的制作方法

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种用于深基坑钢支撑体系的活络头。

背景技术：

目前，钢支撑体系是深基坑最常用的支撑形式。钢支撑系统通过焊接牛腿的方式直接支撑在地墙的预埋铁板上，只受压不受拉，一根钢支撑一般由若干钢管节段与螺栓、一个活络头以及若干抱箍组成。一般把钢支撑当做一根杆件用压杆稳定理论来确定其承载能力，即只考虑钢支撑的钢管节段的极限承载能力，但在实践中，钢支撑是由钢管节段、螺栓、活络头以及抱箍等组成的结构体系，体系中每个部分有其相应的承载能力，因此应当把所有构件当做一个系统，研究钢支撑系统的极限承载能力。由于钢支撑直接搁置在地墙预埋件上，因此其力学模型可简化为一根两端铰接的轴向受压的杆件，其力学问题最终转化为压杆稳定问题。钢支撑作为压杆结构，从力学上讲其最常见的破坏形式即为失稳破坏。现有技术的活络头，包括相互嵌套的固定组件和活动组件。通过对活络头有限元模型结果分析可知，活络头的失稳破坏为活动组件与固定组件的重叠部分截面附近的部位达到极限应力而导致整体结构破坏，活络头受轴心力和偏心力作用，其应力分布有较大差异。在轴向力作用下，主要由活动组件的伸缩筒体承担荷载，因此活动组件的伸缩筒体的承载能力决定了钢支撑体系的承载能力。在偏心力作用下，活动组件的伸缩筒体除了承担了小部分的压力，还承担了大部分的弯矩，因此活动组件的伸缩筒承担弯矩的荷载的能力决定了钢支撑体系的结构稳定性。由此可知，现有技术的活络头，其承载能力和结构稳定性存在缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供了一种用于深基坑钢支撑体系的活络头，以提高承载能力和支撑的稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：本实用新型提供一种用于深基坑钢支撑体系的活络头，包括相互嵌套的固定组件和活动组件，所述固定组件包括端板，垂直于所述端板设置有固定筒体，所述固定筒体嵌入设置有滑道板，所述滑道板的两端贯穿于所述固定筒体的侧壁、且至少一端突出于所述固定筒体的外侧面；所述活动组件包括底板，垂直于所述底板设置有伸缩筒体，所述伸缩筒体的侧壁至少设置有一条贯通的滑道，所述滑道沿着远离所述底板的一端向靠近所述底板一端设置；所述滑道板插入到所述滑道内使所述伸缩筒体相对于所述固定筒体滑动，以调节所述活动组件与所述固定组件之间的距离。

进一步的，本实用新型提供的活络头，所述底板设置有限位板，所述限位板的两端贯穿于所述伸缩筒体的侧壁、且至少一端突出于所述伸缩筒体的外侧面。

进一步的，本实用新型提供的活络头，所述活动组件，还包括设置于所述底板与所述伸缩筒体之间的加劲板。

进一步的，本实用新型提供的活络头，突出于所述第二筒体的外侧面的滑道板在靠近所述端板的一端为倾斜面。

进一步的，本实用新型提供的活络头，所述伸缩筒体和所述第二筒体均为矩形筒体。

进一步的，本实用新型提供的活络头，所述伸缩筒体的嵌套在所述第二筒体的内部或者外部。

进一步的，本实用新型提供的活络头，所述底板的形状为矩形。

进一步的，本实用新型提供的活络头，所述端板的形状为圆形。

与现有技术相比，本实用新型提供的用于深基坑钢支撑体系的活络头，由活动组件和固定组件两部分组成，使用时，活络头通过活动组件的底板与深基坑墙体围护结构的预埋件相连，通过固定组件的端板与钢支撑管节相连，固定组件的滑道板通过活动组件的滑道进行移动，以调整活动组件与固定组件的距离，从而调节活动头的长度，通过千斤顶来调节钢支撑与活络头的预应力，以满足钢管支撑稳定牢固地支撑在深基坑的墙体上。本实用新型提供的活络头，在轴向力的作用下，活动组件的伸缩筒体的承载能力决定了钢支撑体系的承载能力。在偏心力的作用下，活络头承载能力不仅包括活动组件的伸缩筒体，还包括固定组件的滑道板插入到活动组件的滑道内形成的插入配合连接结构，其而产生的应力，该应力能够克服作用在活络头两端的载荷力而使活动组件相对于固定组件容易变形的问题，即通过滑道板插入到滑道的设计，在偏心力的作用力下，当活动组件产生的弯矩应力时，通过接入到滑道的滑道板阻止，以使滑道板限制在滑道之内，从而使活动组件能够对抗较大的弯矩应力，从而提高了活动组件承担载荷的能力，活动组件只有在负载过重的载荷力的作用下，使滑道板在滑道之内产生的偏心距大于某一值时，才会使固定组件或者活动组件产生弯矩扭曲的变形问题，因此，本实用新型的滑道板和滑道的结构克服了深基坑围护体系的变形缺陷，提高了活络头的承载能力，提高了钢支撑体系的稳定性。可以大大减少由于深基坑工程中钢支撑体系整体稳定性和承载能力偏低而引起的深基坑围护结构变形过大、钢支撑体系失稳、甚至基坑坍塌等问题的概率。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的活动头的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的固定组件的主视剖面图；

图3是图2的右视图；

图4是本实用新型一实施例的活动组件的主视剖面图；

图5是图4的左视图；

图6-图9是本实用新型又一实施例的活动头的结构示意图。

图中所示：100、活络头，110、固定组件，111、端板，112、固定筒体，113、滑道板，120、活动组件，121、底板，122、伸缩筒体，123、滑道，124、限位板，125、加劲板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

请参考图1，本实施例提供一种用于深基坑钢支撑体系的活络头100，包括相互嵌套设置的固定组件110和活动组件120。

请参考图2-图3，所述固定组件110包括端板111，垂直于所述端板111设置有固定筒体112，所述固定筒体112嵌入设置有滑道板113，所述滑道板113的两端贯穿于所述固定筒体112的侧壁、且至少一端突出于所述固定筒体112的外侧面。

请参考图4-图5，所述活动组件120包括底板121，垂直于所述底板121设置有伸缩筒体122，所述伸缩筒体122的侧壁至少设置有一条贯通的滑道123，所述滑道123沿着远离所述底板121的一端向靠近所述底板121一端设置。

请参考图1-图5，所述滑道板113插入到所述滑道123内使所述伸缩筒体122相对于所述固定筒体112滑动，以调节所述活动组件120与所述固定组件110之间的距离。

本实施例提供的用于深基坑钢支撑体系的活络头100，由固定组件110和活动组件120两部分组成，使用时，活络头100通过固定组件110的端板111与钢支撑的管节相连，通过活动组件120的底板121与深基坑墙体围护结构的预埋件相连，固定组件110的滑道板113通过活动组件120的滑道123进行移动，以调整活动组件120与固定组件110的距离，从而调节活动头100的长度，通过千斤顶来调节钢支撑与活络头100的预应力，以满足钢管支撑体系稳定牢固地安装在深基坑的墙体上。本实施例提供的活络头100，在轴向力的作用下，活动组件120的伸缩筒体122的承载能力决定了钢支撑体系的承载能力。在偏心力的作用下，活络头100承载能力不仅包括活动组件120的伸缩筒体122，还包括固定组件110的滑道板113插入到活动组件120的滑道123内形成的插入配合连接结构，其而产生的应力，该应力能够克服作用在活络头两端的载荷力而使活动组件120相对于固定组件110容易变形的问题，即通过滑道板113插入到滑道123的设计，在偏心力的作用力下，当活动组件120产生的弯矩应力时，通过接入到滑道123的滑道板113阻止，以使滑道板113限制在滑道123之内，从而使活动组件120能够对抗较大的弯矩应力，从而提高了活动组件120承担载荷的能力，活动组件120只有在负载过重的载荷力的作用下，使滑道板在滑道之内产生的偏心距大于某一值时，才会使固定组件或者活动组件产生弯矩扭曲的变形问题，因此，本实施例的滑道板和滑道的结构克服了深基坑围护体系的变形缺陷，提高了活络头的承载能力，提高了钢支撑体系的稳定性。可以大大减少由于深基坑工程中钢支撑体系整体稳定性和承载能力偏低而引起的深基坑围护结构变形过大、钢支撑体系失稳、甚至基坑坍塌等问题的概率。

请参考图4-图5，本实施例提供的活络头100，所述底板121设置有限位板124，所述限位板124的两端贯穿于所述伸缩筒体122的侧壁、且至少一端突出于所述伸缩筒体122的外侧面。在固定组件110的滑道板113滑入到活动组件120的滑道123的底部时，在限位板124的作用下，使固定组件110不再向活动组件120的底板121的方向移动，其能够防止固定组件110与活动组件120互相卡住而无法移动的问题。

请参考图4-图5，本实施例提供的活络头100，所述活动组件120，还包括设置于所述底板121与所述伸缩筒体122之间的加劲板125。本实施例的加劲板125为四个，平均分布设置，其具有提高活络头100的整体刚度和受力性能的作用。特别是能够提高底板121与伸缩筒体122的连接稳定性。

请参考图2-图3，本实施例提供的活络头100，突出于所述固定筒体112的外侧面的滑道板113在靠近所述端板111的一端为倾斜面。该倾斜面具有方便装配滑道板113嵌入到固定筒体112之内的作用。滑道板113的端面与固定筒体112的端面位于同一平面。突出的滑道板113与突出的限位板124配合，能够提高活动组件120与固定组件110的相互分离的作用。

请参考图2-图5，本实施例提供的活络头100，所述伸缩筒体122和所述固定筒体112均为矩形筒体。矩形筒体具有便于安装钢支撑体系与深基坑墙体的作用，防止产生打滑现象。当然在要求不高的环境中，筒体也可以采用圆形筒体。

请参考图1，本实施例提供的活络头100，所述伸缩筒体122的嵌套在所述固定筒体112的内部，即伸缩筒体122尺寸小于第二筒体的尺寸。当然也可以根据需要，设置伸缩筒体122嵌套在第二筒体的外部。

请参考图5，本实施例提供的活络头100，所述底板121的形状为矩形。底板121为矩形，具有便于与深基坑的墙体安装和对准定位的作用。

请参考图3，本实施例提供的活络头100，所述端板111的形状为圆形，圆形的端121具有方便与圆形形状的钢支撑体系的管节连接的作用。

本实用新型提供的活络头的承载能力主要取决于偏心距，与伸出长度无关，这为钢支撑的精细化匹配奠定了理论基础，即通过适当加大伸出长度来确保限位板完全插入活络头时，这样可以控制钢支撑的轴力损失。

本实用新型提供的活络头的活动组件受力截面由等强度方形钢板焊接而成，其水平和竖向刚度一致，力学参数均优于传统双拼槽钢组成的活络头，其承载能力高于传统活络头，且在同等偏心距下其承载能力高于钢管，在大轴力荷载下安全性高。

通过解析法和有限元分析，对比新老活络头的主要破坏形式。以常用的609和800两种规格的性能对比，主要有以下几方面的提升。

图2-图5为800规格，图6-图9为609规格。两种规格的差别在于筒体的截面尺寸，包括固定筒体和伸缩筒体。另外，609规格与800规格不同点，还包括活动组件120中还设置有垂直于滑道123的第二滑道126。即滑道为呈十字分布，如图9所示。而800规格的滑道为一字分布，如图5所示。相应地，靠近底板121的一端的第二滑道126内也可以设置有第二限位板。需要说明的是，本实用新型的滑道或限位块或滑道板均位于中心线上。

本实用新型609规格活络头承载力随偏心距增大而减小，考虑全截面屈服相对部分发展塑性，承载力有5％到30％左右的提高比例。不同屈服条件下承载力提高程度提升50％到310％，提升幅度巨大。

本实用新型800规格活络头承载力随偏心距增大而减小，考虑全截面屈服相对部分发展塑性，承载力有5％到40％左右的提高比例。本实用新型800规格相对传统800规格活络头承载力提高程度为100％至450％，提升幅度巨大。

考虑平面内整体稳定时，不同偏心距下本实用新型609规格活络头相对传统609规格活络头承载力提高程度为100％至250％，提高幅度相当大。

考虑平面外整体稳定时，不同偏心距下本实用新型609规格活络头相对传统609规格活络头承载力提高程度为100％至250％，与平面内稳定提高幅度相差不大，均对承载力有明显提高。

考虑平面内整体稳定时，不同偏心距下本实用新型800规格活络头相对传统800规格活络头承载力提高程度为100％至400％，具有明显的提升。

考虑平面外整体稳定时，不同偏心距下本实用新型800规格活络头相对传统800规格活络头承载力提高程度为100％至440％，与平面内稳定提高幅度相差不大，均对承载力有明显提高。

本实用新型活络头不会发生局部失稳。

有限元分析本实用新型609规格活络头的承载力-偏心距曲线均在传统609规格活络头上面。提高比例大部分处于70％-100％，本实用新型的承载力好于传统规格的承载力，相对更加安全。

本实用新型609规格活络头破坏形式与传统609规格活络头破坏形式有差别。当偏心距较小时，例如小于8cm时，活络头由于方形管被挤压变形，达到屈服应力而破坏。当偏心距达到10cm后，活络头由于本身受弯达到屈服应力而破坏。

活络头两侧独自承受一定的弯矩作用，并且不是协调共同作用，其整体承受弯矩能力决定了活络头整体承载能力。

本实用新型800规格活络头承载力相比传统800规格活络头最大提高达到225％。通过上述分析可知，本实用新型活络头相比传统活络头不但承载能力提高，而且抵御发生偏心工况的能力更强。

本实用新型800规格活络头破坏形式与传统800规格活络头破坏形式有差别。当偏心距较小时，例如小于12cm时，活络头由于方形管被挤压变形，达到屈服应力而破坏。当偏心距达到12cm后，活络头由于本身受弯达到屈服应力而破坏，即整体呈受弯破坏，分析结论与609规格活络头类似。

本实用新型规格活络头考虑了现场情况，更便于现场施工。

本实用新型通过活络头的结构优化，使得活络头能够更好地匹配钢支撑体系，极大地提升了钢支撑体系的承载能力和整体稳定性，大大减小了由于钢支撑的问题而发生的质量问题或事故的概率。进一步提升了深基坑变形的控制能力和控制水平。

本实用新型不限于上述具体实施方式，凡在本实用新型的精神和范围内所作出的各种变化，均在本实用新型的保护范围之内。