专利名称：重型钢支撑及加工方法
技术领域：
本发明涉及钢结构技术领域，尤其涉及一种用于地铁基坑或大型深基坑围护支护的重型钢支撑及加工方法。
背景技术：
对于地铁基坑或大型深基坑的围护支护中，按照压杆稳定的原理，现有钢支撑在基坑跨宽大于50米时，就属于细长杆，容易失稳，存在支护隐患，对于这种现象，需要对钢支撑再进行辅助支撑，这就给现场挖土施工带来不便，或者就得采用其他支护体系。钢支撑的结构形式多种多样，钢支撑的单体结构也因工作环境、技术要求不同而不同，如专利公告号为CN 201695339U—种盖梁施工钢支撑，包括预埋件、牛腿，预埋件预埋在墩柱内，预埋件上设置有两组螺纹孔，每组螺纹孔有2-6个，牛腿通过与螺纹孔相匹配的螺栓安装在预埋件上。如专利公告号为CN201265158Y —种预应力水平型钢支撑装置，主要是解决水平支撑容易导致土体变形而影响周边建筑物安全的技术问题，该装置的支撑体具有断口，并在断口处设有至少一组可拆卸的牛腿，每组牛腿包括分别设于断口两侧的两个节点和两个节点间设的一个千斤顶，每个节点由一承压板、一侧板、至少一端面相互平行的加劲板组成， 承压板、加劲板固设于侧板端面上，且承压板的端面、侧板的端面、加劲板的端面两两垂直， 各加劲板的端面分别与承压板的端面相交并固接，侧板上设有用于连接支撑体的至少一个安装孔，千斤顶两端分别抵住两个节点的承压板。这些结构的钢支撑也不能互换互用。
发明内容
本发明的目的是为了解决地铁基坑或大型深基坑的围护支护中现有的钢支撑在大跨度支护时容易失稳的问题，提供一种结构合理，承受力大，刚性大，不容易失稳，且采用内外结合、未端短单管对开的方式进行全方位焊接，可用于大跨度基坑支护的重型钢支撑及加工方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种重型钢支撑， 包括管体，其特征是所述的管体两端设有实心法兰，管体内设有内置钢梁，所述的内置钢梁由两支并列设置的工字钢组成，工字钢的上、下两平面上设有若干片缀板，工字钢的侧方设有若干片腹加强板，所述的管体由若干支单管焊接而成，管体的一端设有短单管，在单管与单管对接部位的外表面设有环缝补强板，在单管与单管对接处的管内部设有环向内外连接板、纵向内外联接板，环向内外连接板和纵向内外联接板位于对接单管的其中之一单管端部，环向内外连接板和纵向内外联接板处于单管端部相互垂直的部位，在单管的中间部位设有翅板。内置钢梁和管体之间通过环向内外连接板、纵向内外联接板焊接成一体，两端的实心法兰与管体、内置钢梁分别焊接，缀板与腹加强板沿内置钢梁工字钢的长度方向按设定的间距布置。由于管体直径较大，所以管体采用钢板卷制而成，整个钢支撑也通过组焊形成。在管体外单管与单管之间的焊缝接口处采用加装环缝补强板，并在单管的中间位焊接翅板，翅板不仅对整个钢支撑起着加强作用，和作为制作时外部拼焊管的热胀冷缩的消能器，而且，由于本重型钢支撑的内外结构对环境温度的感应程度不一，导致热胀冷缩不均，翅板有效地解决了这一问题。短单管的设计保证了制作过程中的第二个实心法兰与内置钢梁之间的焊接，并且对环向内外连接板、纵向内外联接板的焊接产生影响，获得整个钢支撑焊接工艺的完整性。 整个钢支撑的结构紧凑，抗弯强度大，且每米平均重轻。作为优选，所述的管体的内孔大于两支内置钢梁的工字钢拼合后横截面上对角线的长度。管体的横截面结构对钢支撑的机械性能起重要作用，两支相同型的工字钢并列平行设置使作为长杆的钢支撑具有高抗弯强度，两支工字钢拼合后与管体的连接主要由环向内外连接板、纵向内外联接板来完成。作为优选，所述的组成内置钢梁的工字钢上下两个平面齐平，两支工字钢之间设有间距，缀板的宽度小于两支工字钢拼合后的宽度。两支工字钢可以拼成宽度不同的内置钢梁，缀板的宽度两边与两支工字钢拼合焊接，所以缀板的焊接边位于工字钢的平面上，这样提供最佳焊接角度。作为优选，所述的环向内外连接板与管体轴向垂直，环向内外连接板的一边为圆弧形，该圆弧形的弧度与管体内孔弧度相等，环向内外连接板与圆弧边相对的一边紧贴在工字钢上平面或下平面上。环向内外连接板与管体之间通过圆弧边焊接连接，与圆弧边相对的一条边焊接在两支工字钢的平面上，这里可以与缀板的位置统一设定，使工字钢、缀板、环向内外连接板相连焊接在一起。作为优选，所述的纵向内外联接板沿管体轴向设置，纵向内外联接板的一条边与管体内壁焊接，纵向内外联接板的另一条边紧贴工字钢的腹板焊接。纵向内外联接板与环向内外连接板成垂直方向设置，在焊接区域形成的有效承载压力区大大增长，纵向内外联接板的一边可以与腹板焊接，即腹板的位置设定与纵向内外联接板的位置设定联系起来。作为优选，所述的环缝补强板为管状，单管与单管对接缝位于环缝补强板的中间部位。卷制后的环缝补强板从内置钢梁的一端套进，至单管焊缝连接部位再进行与单管的焊接。环缝补强板的筒体上可以打若干个焊接孔，在筒体两端焊接后进行焊接孔内的焊接， 以加强环缝补强板与管体的结合度。作为优选，所述的翅板为环形圈结构，翅板的内孔与管体的外周焊接，翅板设有若干件，设有起吊孔的翅板为带孔翅板，起吊孔设置在翅板的环形圈幅面上，起吊孔设在管体外表同一条直线上的不同带孔翅板上。实际制作翅板时可以选用角钢或槽钢进行卷制，起吊孔一般设置在距实心法兰最近的翅板上。翅板、带孔缀板设置在单管的中间部位。作为优选，所述的实心法兰上设有螺栓连接孔，实心法兰与管体连接部位设有若干片法兰筋板，法兰筋板设置在相邻的两个法兰孔之间。每两个相邻的螺栓连接孔之间都焊装三角形状的法兰筋板。作为优选，所述的管体的内径大于0. 5米，管体的长度大于8米。本发明最具有实际意义的是应用于钢支撑在基坑跨度大于50米时的细长杆中。一种重型钢支撑制作方法，其特征是
A、备好两端的实心法兰，制作内置钢梁，即把两支工字钢平行置于加工台上，在工字钢上下平面中等距间隔地焊接缀板和腹加强板；缀板对称分布在工字钢的上、下两个平面中，腹加强板分布在工字钢的腹板两侧。B、把一件实心法兰焊接在内置钢梁的一端；制作本钢支撑时，单管采用卷板制作， 卷曲后的单管部件须从内置钢梁的一端套进方可。C、用卷制的方式制作单管，把第一支单管套上内置钢梁，并把第一支单管的一端与实心法兰的平面焊接，在螺栓连接孔之间加焊法兰筋板；法兰筋板与法兰、单管都相互焊接。D、在位于第一支单管的尾端内孔中，即处于待焊接的一端内孔中，与内置钢梁之间进行内加强板焊接，平行放置的工字钢上平面和下平面分别焊接带有圆弧边的环向内外连接板，在工字钢的腹板两侧部位焊接若干片纵向内外联接板；在实际制作过程中，在每支单管焊接后分别进行环缝补强板或翅板或带孔翅板的焊装。E、套上第二支单管，第二支单管的一端与第一支单管的一端进行圆周焊接，并在第二支单管的端部内孔中，进行与内置钢梁、单管连接的环向内外连接板和纵向内外联接板的焊接，依次类推，完成倒数第二支单管的焊接；由于实心法兰必须与内置钢梁端部焊接后才具有足够的强度，所以在最后短单管焊接之前必须完成实心法兰与内置钢梁之间的焊接。F、在单管与单管之间的焊缝处焊接卷制的环缝补强板，在单管中间部位焊接翅板或具有起吊孔的带孔翅板；这步工序可以按D步所述方法灵活分配。G、短单管的长度比单管的长度短，短单管设置在管体的最后一节，把短单管对半剖开，在实心法兰与内置钢梁的一端焊接完毕后，把对半剖开的两件短单管部件焊接在倒数第二支单管和实心法兰之间。短单管的长度设计在实际操作时非常有用且可变化，如设单管为标准管，在若干支标准管之后，剩余长度小于标准管长度的一半，则直接制作一节短单管；如果剩余长度大于一节标准管长度而超出不多时，则可以设两节短单管。短单管的长度设定既要易于整体加工，又要方便短单管个体的制作。短单管焊接后，在实心法兰与短单管筒壁连接部位焊接法兰筋板。本发明的有效效果是结构形式独特，焊接方法科学合理，承受力大，刚性强，不容易失稳，满足地铁基坑或大型深基坑的大跨度围护支护，起吊方便，安装效率高。
图1是本发明的一种结构示意图。图2是本发明图IM局部放大结构示意图。图3是本发明图1的俯视结构示意图。图4是本实及新型图1的A-A剖视结构示意图。图中1.实心法兰，101.螺栓连接孔，2.法兰筋板，3.单管，4.翅板，5.环缝补强板，6.内置钢梁，61.缀板，62.腹加强板，63.工字钢，7.环向内外连接板，8.纵向内外联接板，9.带孔翅板，91.起吊孔，10.短单管。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。参见图1，本实施例一种总长度为9. 05米的重型钢支撑，中间设有管体，管体长度为9米，管体的外径为609mm，两端为实心法兰1。管体内设有两支并列平行设置的工字钢63组成的内置钢梁6，工字钢63选用36 号工字钢，长9米，在工字钢63的上、下两平面上分别设有10片缀板61，工字钢63两端必须设有缀板61。工字钢63的腹板两侧各焊接10片腹加强板62。管体由长度为2米的4支单管3和一支长度为1米的短单管组成，短单管10设置在与一端实心法兰1连接的位置，在单管3与单管对接部位的外表面设有环缝补强板5，在单管3与单管3对接处的管内部设有环向内外连接板7、纵向内外联接板8，环向内外连接板7、纵向内外联接板8作为内置钢梁6单管相接的连接体，环向内外连接板7和纵向内外联接板8位于相对接的单管3的其中之一单管3端部，即先套入内置钢梁6进行焊接的单管3的端部。环向内外连接板7沿内置钢梁6轴向垂直方向焊接，纵向内外联接板8沿内置钢梁6轴向方向排列。在第一节和第四节单管3的中间部位设有带起吊孔91的带孔翅板9，第二节和第三节单管3的中间部位设有翅板4。实心法兰1上设有螺栓连接孔11，位于相邻的两个螺栓连接孔11之间设有法兰筋板2，法兰筋板2同时与实心法兰1、单管外表焊接。制作方法如下，准备好所有需要组焊的部件，如两端的实心法兰1、法兰筋板2、翅板4、环缝补强板5、带孔翅板9、缀板61、腹加强板62、工字钢63以及环向内外连接板7和纵向内外联接板8等。单管3和短单管10用卷制方式获得，其中短单管10对开成两半。把两支工字钢63平行置于加工台上，在工字钢63的上、下平面中等距间隔地焊接缀板61和腹加强板62，这样制成了内置钢梁6。把一件实心法兰1焊接在内置钢梁6的一端，把第一支单管3套上内置钢梁6，一端与实心法兰1的平面焊接，并在螺栓连接孔11之间加焊法兰筋板2。在位于第一支单管 3的中部焊接一件带孔翅板9。在第一支单管3待接续第二支单管的一端内孔中，与内置钢梁6之间进行内两种加强板的焊接，即在工字钢63上平面和下平面分别焊接带有圆弧边的环向内外连接板7， 在工字钢63的腹板两侧焊接两片纵向内外联接板8。套上第二支单管，第二支单管的一端与第一支单管的一端进行圆周焊接，焊接前进行焊缝剖口，两支单管焊接后在焊接部位套上环缝补强板5，并把环缝补强板5与两支单管焊接成一体。第二支单管的端部内孔中，同样进行内置钢梁6、单管3、环向内外连接板7 和纵向内外联接板8的焊接，依次类推，完成第四支单管的焊接。把最后一只环缝补强板5套装在第四支单管上，在第二件实心法兰1与内置钢梁 6的一端焊接完毕后，把对半剖开的两件短单管10部件合装在第四支单管3和实心法兰1 之间并进行焊接，把套装在第四支单管上的环缝补强板5移到第四支单管、短单管10的焊缝部位，进行环缝补强板5的焊接。最后在第二件实心法兰1与短管10外壁之间进行法兰筋板2的焊接。上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、工艺均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种重型钢支撑，包括管体，其特征是所述的管体两端设有实心法兰(1 )，管体内设有内置钢梁(6)，所述的内置钢梁(6)由两支并列设置的工字钢(63)组成，工字钢(63)的上、下两平面上设有若干片缀板(61)，工字钢(63)的侧方设有若干片腹加强板(62)，所述的管体由若干支单管(3)焊接而成，管体的一端设有短单管(10)，在单管(3)与单管(3)对接部位的外表面设有环缝补强板(5 )，在单管(3 )与单管(3 )对接处的管内部设有环向内外连接板(7)、纵向内外联接板(8)，环向内外连接板(7)和纵向内外联接板(8)位于对接单管 (3)的其中之一单管(3)端部，环向内外连接板(7)和纵向内外联接板(8)处于单管端部相互垂直的部位，在单管(3)的中间部位设有翅板(4)。
2.根据权利要求1所述的重型钢支撑，其特征在于所述的管体的内孔大于两支内置钢梁(6 )的工字钢(63 )拼合后横截面上对角线的长度。
3.根据权利要求1或2所述的重型钢支撑，其特征在于所述的组成内置钢梁(6)的工字钢(63)上下两个平面齐平，两支工字钢(63)之间设有间距，缀板(61)的宽度小于两支工字钢(63)拼合后的宽度。
4.根据权利要求1所述的重型钢支撑，其特征在于所述的环向内外连接板(7)与管体轴向垂直，环向内外连接板(7)的一边为圆弧形，该圆弧形的弧度与管体内孔弧度相等，环向内外连接板(7)与圆弧边相对的一边紧贴在工字钢(63)上平面或下平面上。
5.根据权利要求1所述的重型钢支撑，其特征在于所述的纵向内外联接板(8)沿管体轴向设置，纵向内外联接板(8)的一条边与管体内壁焊接，纵向内外联接板(8)的另一条边紧贴工字钢(63)的腹板焊接。
6.根据权利要求1或2所述的重型钢支撑，其特征在于所述的环缝补强板(5)为管状， 单管(3 )与单管(3 )对接缝位于环缝补强板(5 )的中间部位。
7.根据权利要求1所述的重型钢支撑，其特征在于所述的翅板(4)为环形圈结构，翅板(4)的内孔与管体的外周焊接，翅板(4)设有若干件，设有起吊孔(91)的翅板为带孔翅板 (9)，起吊孔(91)设置在翅板(4)的环形圈幅面上，起吊孔(41)设在管体外表同一条直线上的不同带孔翅板(9)上。
8.根据权利要求1所述的重型钢支撑，其特征在于所述的实心法兰(1)上设有螺栓连接孔(11)，实心法兰(1)与管体连接部位设有若干片法兰筋板(2)，法兰筋板(2)设置在相邻的两个法兰孔之间。
9.根据权利要求1或2或4或5或7所述的重型钢支撑，其特征在于所述的管体的内径大于0. 5米，管体的长度大于8米。
10.一种重型钢支撑加工方法，其特征是A、备好两端的实心法兰(1)，制作内置钢梁(6)，即把两支工字钢(63)平行置于加工台上，在工字钢(63)的上下平面中等距间隔地焊接缀板(61)和腹加强板(62)；B、把一件实心法兰(1)焊接在内置钢梁(6)的一端；C、用卷制的方式制作单管(3)，把第一支单管(3)套上内置钢梁(6)，并把第一支单管 (3)的一端与实心法兰(1)的平面焊接，在螺栓连接孔(11)之间加焊法兰筋板(2)；D、在位于第一支单管(3)的尾端内孔中，即处于待焊接的一端内孔中，与内置钢梁(6) 之间进行内加强板焊接，平行放置的工字钢(63)上平面和下平面分别焊接带有圆弧边的环向内外连接板(7)，在工字钢(63)的腹板两侧部位焊接若干片纵向内外联接板(8)；E、套上第二支单管，第二支单管的一端与第一支单管的一端进行圆周焊接，并在第二支单管的端部内孔中，进行与内置钢梁(6)、单管连接的环向内外连接板(7)和纵向内外联接板(8)的焊接，依次类推，完成倒数第二支单管的焊接；F、在单管与单管之间的焊缝处焊接卷制的环缝补强板(5)，在单管中间部位焊接翅板 (4)或具有起吊孔(91)的带孔翅板(9)；G、短单管(4)的长度比单管(3)的长度短，短单管(4)设置在管体的最后一节，把短单管(10)对半剖开，在实心法兰(1)与内置钢梁(6)的一端焊接完毕后，把对半剖开的两件短单管(10)部件焊接在倒数第二支单管(3)和实心法兰(1)之间。
全文摘要
本发明涉及钢结构技术领域，尤其涉及一种重型钢支撑及加工方法，解决地铁基坑或大型深基坑的围护支护中现有的钢支撑在大跨度支护时容易失稳的问题，其特征是管体内设有内置钢梁，内置钢梁由两支并列设置的工字钢组成，工字钢的上、下两平面上设有若干片缀板，工字钢的侧方设有若干片腹加强板，管体由若干支单管焊接而成，管体的一端设有短单管，单管与单管对接部位的外表面设有环缝补强板，单管与单管对接处的管内部设有环向内外连接板、纵向内外联接板，单管的中间部位设有翅板。采用内外结合、末端短单管对开的方式进行全方位焊接，结构形式独特，焊接方法科学合理，承受力大，刚性强，不容易失稳。
文档编号B23K31/02GK102268873SQ20111004853
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者朱长才, 王羿, 闻晋 申请人:浙江华铁建筑安全科技股份有限公司