专利名称：一种基坑支护用大跨度预应力鱼腹梁及其安装方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及基坑支护内支撑结构，特别涉及材料的收利用的支撑结构以及该结构的安装方法。
背景技术：
在基坑支护结构中，内支撑支护结构常用的围檩，主要有钢筋混凝土围檩和型钢围檩。为了减少支撑结构中的对撑和角撑的数量，增大基坑的施工空间，需要增大其围檩的跨度。为此，钢筋混凝土围檩通过增大截面尺寸，型钢围檩则是通过增加型钢结构的层数来实现，但这些方法将大大增加支护材料的用量。于是出现了各种边桁架的结构型式，这样既可以增大围檩的跨度，又可提高其刚度，如图I所示。当基坑宽度较小时，可采用八字对撑连接的围檩，如图2所示。
由图I可以看出，这样的围檩结构型式，其跨度一般只能达到15 25m左右，仍难达到大幅度减少对撑和角撑数量，增大基坑施工空间的目的。由图2可以看出，这种八字对撑连接的围檩结构，其围檩的跨度只能控制在5 10m左右。显然，这两种形式围檩的刚度仍然比较小，难以达到大跨度的要求。为了控制支撑结构的水平变形量，对大跨度围檩的刚度均有较高要求。通过传统的边桁架结构或增加围檩的截面尺寸的办法，均不是理想方法。与钢筋混凝土围檩相比，预应力钢围檩具有可回收、重复利用、安装方便和施工工期短等特点。基于对环境保护和节能低碳的目的，开发一种大跨度预应力钢结构围檩是很有必要的，完全符合我国现行的产业政策。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现行基坑支护中支撑结构的钢围檩刚度低、跨度小，与对撑连接不便等缺点，采用预应力鱼腹梁将是研发的方向。为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的一种基坑支护用大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，包括下弦梁、腹杆和上弦预应力柔性筋；腹杆下端固定在下弦梁上，上端与上弦预应力柔性筋滑动式接触，预应力柔性筋的两端分别固定在下弦梁的两端上，形成一个鱼腹状结构；下弦梁为钢筋混凝土梁；下弦梁的二端设置有对预应力柔性筋施加预应力的锚具，或腹杆上端具有对预应力柔性筋施加预应力的伸缩装置。腹杆为多根，多根腹杆长度不等或相等或部分相等。所述筋为多根钢绞线，钢绞线是由多根高强低松驰的钢丝组成。钢绞线与腹杆之间光滑接触。下弦梁和腹杆的材料为型钢，型钢之间通过螺栓连接或焊接进行连接。下弦梁为型钢混凝土组合梁，型钢与混凝土之间通过螺栓连接。在该鱼腹梁的两端需要设置支撑杆。
在下弦梁外侧需要设置支座，这些支座分别为型钢或混凝土传力键或预埋螺栓，并支承在围护结构上。与大跨度预应力鱼腹梁连接的竖向围护结构为灌注桩、地下连接墙、搅拌桩内插型钢中的一种。腹杆为单根直杆、多根直杆或八字撑杆组合而成。多根腹杆之间是相互独立或用联系杆连接在一起。一种大跨度预应力鱼腹梁安装方法如下第一步将鱼腹梁的弦梁安装在专门的托架上并找平；第二步将围檩上的腹杆与弦梁进行拼装，并用高强螺栓连接；
第三步在围檩的两端将支点连接构件与弦梁进行拼装，并用高强螺栓连接；第四步安装钢绞线，将其固定在两端的支点连接构件上，同时将钢绞线安装在腹杆的顶部；第五步将弦梁与基坑围护墙体连接；第六步对弦梁的两端支点连接构件施加支反力，施加方法是用千斤顶加载法；第七步对钢绞线施加预应力；第五步中的弦梁与基坑围护墙体连接方式为型钢传力键的方法连接或通过焊接连接或用预埋螺栓连接；第七步中，对钢绞线施加预应力方式为在钢绞线的两端支点连接构件上对钢绞线张拉加载，用专用锚具锁定；第七步中，另一种对钢绞线施加预应力方式为通过安装在腹杆端部的专用千斤顶顶紧钢绞线以施加作用力；当基坑支护工程完成后，可按下列步骤完成拆除和重复利用。第一步释放钢绞线上的全部预应力；第二步卸除围檩两端支点连接构件上的作用力；第三步解除弦梁与基坑围护墙之间的连接；第四步将钢围檩从基坑中整体拆除吊出，或将腹杆构件从弦梁上拆除，分解成多个部件分别吊出；第五步；将吊出的钢围檩应用于另一个基坑支护中安装，实现该围檩的重复利用。由型钢和钢绞线组成一个鱼腹状结构的围檩，在围檩的二端设置二个支点，对钢绞线用施加预应力装置进行预应力张拉，则在钢绞线上产生张拉力，钢绞线可通过围檩中部的腹杆构件，对下弦梁产生作用力，并传递到与下弦梁直接接触的基坑围护墙上，从而能控制基坑开挖过程中的基坑边坡变形，该围檩结构中各个主要构件均是通过高强螺栓组合而成，形成一个鱼腹状结构。施加预应力的钢绞线对围檩上的腹杆产生一个压力，并将压力传递到下弦梁上，再作用于基坑围护墙上，从而控制了基坑开挖过程中的基坑的变形。有益效果，该围檩具有刚度大、跨度大、变形可控制、施工方便、可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价的目的。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；图I为现有技术中边桁架式的围檩结构示意图。图2为现有技术中八字对撑连接的围檩结构示意图。图3为本发明所述的一种大跨度预应力鱼腹梁结构在其端部施加预应力的结构示意图。图4为本发明所述的一种大跨度预应力鱼腹梁结构在其腹杆上施加预应力的结构示意图。图5为本发明所述的鱼腹梁的下弦梁为钢筋混凝土梁的示意图。图6为本发明所述的鱼腹梁的支撑杆另一种方向示意图。
具体实施例方式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。参看图3，该大跨度预应力鱼腹梁结构，包括一个下弦梁1，钢绞线2，腹杆3，围檩的二个支撑点4，专用锚具5组成。其下弦梁I由型钢材料组装而成；其钢绞线2，由多根高强低松弛钢线组成，每根钢绞线之间采用塑胶管套起并灌油脂保护和隔离；其腹杆3，由型钢材料组装而成木字型或一字型；其围檩的支撑点4，由型钢材料拼装成三角形；其预应力加载锁定机构，由专用锚具5构成。腹杆3设置弦梁I上，钢绞线2的两端连接下弦梁I两端，钢绞线2的中部由腹杆3支撑呈鱼腹状。将型钢和钢绞线组装成一个鱼腹状结构的围檩，对钢绞线施加预应力，以达到增加该围檩跨度，增大围檩刚度，控制基坑的水平变形之目的。钢绞线2为多条，钢绞线2是由多根高强低松驰的钢筋组成。钢绞线2与腹杆3之间光滑接触，多根钢绞线2分层排列。钢绞线2两端部设置有专用锚具5，采用张拉法对钢绞线施加预应力并锁定在专用的锚具内，保持其预应力。下弦梁I和腹杆3的材料为高强型钢，型钢之间通过焊接和螺栓进行连接。在该围檩的两端需要设置支撑点4。支撑点4连接支撑杆41，用于施加支撑力。在下弦梁外侧需要设置支座，这些支座分别为型钢或混凝土传力键或预埋螺栓，并支承在围护结构上。其围护结构为钻孔灌注桩、地下连接墙，钢筋混凝土梁、SMW工法桩其中一种。支撑时，在下弦梁I的外侧作用土压力(箭头所示)，而支撑点4上的支撑力用于平衡土压力。腹杆3为单根直杆、多杆直杆或八字撑杆组合而成。多根腹杆3之间是相互独立或用联系杆31连接在一起。参看图4，在中部腹杆上安装千斤顶6，千斤顶6的一端顶在钢绞线2上并对钢绞线2施加预应力，然后锁定千斤顶6的位置，保持其顶紧力。千斤顶6为液压千斤顶或者螺旋千斤顶。那么相应的在钢绞线2两端专用锚具5只需将钢绞线锁定，而无需在此处对钢绞线牵拉施加预应力。其余同图3所示的围檩结构。参看图5，下弦梁为钢筋混凝土梁11。在有些基坑中，为了增加支撑结构的支撑效果，将下弦梁设置为钢筋混凝土梁11，这种梁可以直接用已浇筑的混凝土冠梁来代替，其刚度好，稳定性佳。其余同图3或者图4所示的围檩。参看图6，支撑杆41的方向为斜向连接支撑点，也可以为与下弦梁垂直的竖直方向。具体的安装方法如下第一步该围檩的下弦梁I安装在专门的三角托架上并找平；第二步将围檩上的腹杆3与下弦梁I进行拼装，并用高强螺栓连接；第三步在围檩的两端将支点连接构件4与下弦梁I进行拼装，并用高强螺栓连接;第四步安装钢绞线2，将其固定在两端的支点构件4支点构件4上，同时将钢绞线2安装在腹杆构件3的顶部，如图3和图4所示； 第五步将下弦梁I与基坑围护墙体连接，一种是采用型钢传力键的方法连接，通过焊接连接；一种是用预埋螺栓连接，拧紧螺栓；第六步对围檩的两个支点构件4施加支反力，施加方法是用千斤顶加载法；第七步施加预应力，一种方法如图3所示，在端部的两上支点连接构件4上对钢绞线2张拉加载，产生张拉力；另一种方法是通过安装在腹杆构件3端部的专用千斤顶6对钢绞线2施加作用力，使钢绞线产生张拉力。通过上述步骤和安装方法，即可形成一个大跨度鱼腹梁结构，其跨度可达64m以上。当基坑支护工程完成后，可按下列步骤完成拆除和重复利用。第一步释放钢绞线2上的全部预应力；第二步卸除二个支点构件4上的作用力；第三步解除下弦梁I与基坑围护墙之间的连接；第四步将钢围檩从基坑中整体拆除吊出，也可将腹杆构件3从下弦梁I上拆除，分解成多个部件分别吊出；第五步；将吊出的钢围檩应用于另一个基坑支护中安装，实现该围檩的重复利用。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，本发明不受上述实例的限制，上述实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。
权利要求
1.一种基坑支护用大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，包括下弦梁、腹杆和上弦预应力柔性筋；腹杆下端固定在下弦梁上，上端与上弦预应力柔性筋滑动式接触，预应力柔性筋的两端分别固定在下弦梁的两端上，形成一个鱼腹状结构；下弦梁为钢筋混凝土梁；下弦梁的二端设置有对预应力柔性筋施加预应力的锚具，或腹杆上端具有对预应力柔性筋施加预应力的伸缩装置。
2.根据权利要求I所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，腹杆为多根，多根腹杆长度不等或相等或部分相等。
3.根据权利要求I所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，所述筋为多根钢绞线，钢绞线是由多根高强低松驰的钢丝组成。
4.根据权利要求3所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，钢绞线与腹杆之间光滑接触。
5.根据权利要求I所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，下弦梁和腹杆的材料为型钢，型钢之间通过螺栓连接或焊接进行连接。
6.根据权利要求3所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，下弦梁为型钢混凝土组合梁，型钢与混凝土之间通过螺栓连接。
7.根据权利要求2所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，在该鱼腹梁的两端需要设置支撑杆。
8.根据权利要求I所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，在下弦梁外侧需要设置支座，这些支座分别为型钢或混凝土传力键或预埋螺栓，并支承在围护结构上。
9.根据权利要求I所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，与大跨度预应力鱼腹梁连接的竖向围护结构为灌注桩、地下连接墙、搅拌桩内插型钢中的一种。
10.根据权利要求2所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，腹杆为单根直杆、多根直杆或八字撑杆组合而成。
11.根据权利要求2所述的一种大跨度预应力鱼腹梁，其特征是，多根腹杆之间是相互独立或用联系杆连接在一起。
12.—种大跨度预应力鱼腹梁安装方法如下 第一步将鱼腹梁的弦梁安装在专门的托架上并找平； 第二步将围檩上的腹杆与弦梁进行拼装，并用高强螺栓连接； 第三步在围檩的两端将支点连接构件与弦梁进行拼装，并用高强螺栓连接； 第四步安装钢绞线，将其固定在两端的支点连接构件上，同时将钢绞线安装在腹杆的顶部； 第五步将弦梁与基坑围护墙体连接； 第六步对弦梁的两端支点连接构件施加支反力，施加方法是用千斤顶加载法； 第七步对钢绞线施加预应力。
13.根据权利要求12所述的一种大跨度预应力鱼腹梁安装方法，其特征在于，第五步中的弦梁与基坑围护墙体连接方式为型钢传力键的方法连接或通过焊接连接或用预埋螺栓连接。
14.根据权利要求12所述的一种大跨度预应力鱼腹梁安装方法，其特征在于，第七步中，对钢绞线施加预应力方式为在钢绞线的两端支点连接构件上对钢绞线张拉加载，用专用锚具锁定。
15.根据权利要求12所述的一种大跨度预应力鱼腹梁安装方法，其特征在于，第七步中，另一种对钢绞线施加预应力方式为通过安装在腹杆端部的专用千斤顶顶紧钢绞线以施加作用力。
16.根据权利要求12所述的一种大跨度预应力鱼腹梁安装方法，其特征在于，当基坑支护工程完成后，可按下列步骤完成拆除和重复利用。
第一步释放钢绞线上的全部预应力； 第二步卸除围檩两端支点连接构件上的作用力； 第三步解除弦梁与基坑围护墙之间的连接； 第四步将钢围檩从基坑中整体拆除吊出，或将腹杆构件从弦梁上拆除，分解成多个部件分别吊出； 第五步；将吊出的钢围檩应用于另一个基坑支护中安装，实现该围檩的重复利用。
全文摘要
本发明提供的一种大跨度预应力鱼腹梁，在于克服现行基坑支护中支撑结构的围檩刚度低、跨度小，与对撑连接不牢固等缺点。该围檩具有刚度大、跨度大、控制变形可靠、施工方便、可重复使用等优点，达到了提高基坑支护安全度、缩短工期、降低工程造价的目的。
文档编号E02D17/02GK102839675SQ201210362458
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者刘全林, 陈伟宏, 宋伟民, 毕平均 申请人:上海新强劲工程技术有限公司