一种基坑支护用装配式矩形钢管混凝土斜撑的制作方法

本发明涉及基坑支护技术领域，尤其涉及到一种基坑斜撑支护系统，具体为一种基坑支护用装配式矩形钢管混凝土斜撑。

背景技术

基坑支护属于独立的支护体系，在基坑支护领域中，常见的支护方式有两种，水平支撑和拉锚支撑，但是两种方式在实际应用中均存在不足。

随着我国城市化进程的逐步加快，地下空间的开发利用得到快速发展，基坑工程日益增多，开挖深度亦越来越深。由于建筑物之间的距离越来越近，锚杆往往会伸出设计红线，对相邻的建筑物造成影响，因此使拉锚支撑更多地受到周边环境的限制，基坑工程往往无法采用常用的桩锚支护。而平撑支护体系中由于水平支撑柱数量的增多，严重妨碍土方开挖与结构施工，并且水平支撑的支护成本较高。

随着人们对支护体系的不断研究，出现了现浇式斜撑支护结构，虽然使土方开挖方便，但现浇式斜撑不利于环保、施工速度慢、拆除困难、支护成本高，而且施工完成后斜撑无法继续使用，极大地浪费了资源，使成本进一步提高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种基坑支护用装配式矩形钢管混凝土斜撑，分为若干独立单元，可重复利用，而且可以预制，提高了施工速度。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种基坑支护用装配式矩形钢管混凝土斜撑，包括由若干直段单元依次可拆卸固接在一起形成的主体段，以及分别可拆卸固接于所述主体段两端的斜支撑段、弯支撑段，所述直段单元、斜支撑段和弯支撑段均包括填充有混凝土的中间钢管，以及密封固接于中间钢管两端的法兰板。

本方案将斜撑分为斜支撑段、弯支撑段和若干直段单元，并且可拆卸地固接在一起，支护时利用斜支撑段、弯支撑段分别与基础钢板、冠梁连接，支护结束后，将各部分拆开，可以用于下一工程段的使用，由于斜支撑段、弯支撑段和直段单元均可以预制，无需现场浇注，不仅提高了施工速度，而且避免了浇注造成的环境污染，同时本方案的直段单元、斜支撑段和弯支撑段结构简单，制作成本低，同时增强了刚度，延长了斜撑的使用寿命。

作为优化，所述弯支撑段上的中间钢管包括与主体段同轴的管ⅰ，以及与所述管ⅰ夹角为135°～150°的管ⅱ。本优化方案在使用时，管ⅱ与冠梁连接，管ⅰ与主体段连接，使主体段、弯支撑段和冠梁三部分紧密贴合，从而使力的传递更可靠，管ⅰ与管ⅱ的夹角设置不仅减小了斜撑伸出距离，而且可以满足较大水平分力的支撑要求。

进一步地，所述斜支撑段上的中间钢管远离主体段的端面与所述管ⅱ平行。本优化方案在使用时，可以使管ⅱ位于上端且处于水平状态，斜支撑段的下端面同样处于水平状态，与基础钢板的接触面积最大，支撑的可靠性更强。

作为优化，所述斜支撑段上的中间钢管远离主体段的端面与主体段夹角为30°～45°。本优化方案的设置不仅减小了斜撑伸出距离，而且可以满足较大水平分力的支撑要求。

作为优化，所述直段单元包括若干标准段和短接段，所述短接段的长度小于标准段长度。本优化方案的设置，可以根据实际的支撑距离进行标准段和短接段数量的结合，满足多种支撑距离的要求。

作为优化，所述可拆卸固接是指通过螺栓固定连接，所述法兰板上开设有螺栓孔。本方案采用螺栓将各部分连接在一起，安装和拆卸十分方便，并且可以重复使用，进一步节省了支护成本。

作为优化，所述中间钢管的外壁与法兰板之间固设有加劲肋。通过设置加劲肋可防止法兰板有较大变形，并提高钢管混凝土斜撑的使用寿命。

本发明的有益效果为：将各段可拆卸固接在一起，实现了装配式施工，保证了结构的整体性，并可以满足多种支撑距离要求；直段单元、斜支撑段和弯支撑段可为工厂预制构件，便于吊装搬运，并且可重复利用；钢管内部的混凝土处于封闭状态，受力时变形受到钢管及两端法兰板的约束，具有良好的抗弯、抗压性能；钢管内部表面被混凝土充填隔绝与外界的接触，不会受到腐蚀或锈蚀，延长了使用寿命，节约了成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为标准段结构示意图；

图3为本发明连接处截面示意图；

图4为短接段结构示意图；

图5为弯支撑段结构示意图；

图6为斜支撑段结构示意图；

图7为简支梁计算模型；

图中所示：

1、冠梁，2、支护桩，3、标准段，4、短接段，5、弯支撑段，6、斜支撑段，7、基础钢板，8、支撑桩，9、法兰板，10、螺栓孔，11、中间钢管，12、混凝土，13、加劲肋。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种基坑支护用装配式矩形钢管混凝土斜撑，包括由若干直段单元依次通过螺栓固定连接在一起形成的主体段，以及分别通过螺栓固定连接于所述主体段两端的斜支撑段6、弯支撑段5，所述直段单元、斜支撑段6和弯支撑段5均包括填充有混凝土12的中间钢管11，以及密封固接于中间钢管11两端的法兰板9，法兰板9上开设有螺栓孔10，中间钢管11的外壁与法兰板9之间固设有加劲肋13。

直段单元包括若干标准段3和短接段4，短接段的长度小于标准段长度，实际使用时根据支护距离进行标准段3和短接段4数量的选择，可满足多种支护距离的要求。

弯支撑段5上的中间钢管包括与主体段同轴的管ⅰ，以及与所述管ⅰ夹角为135°的管ⅱ。斜支撑段上的中间钢管远离主体段的端面与主体段夹角为45°，斜支撑段6上的中间钢管远离主体段的端面与所述管ⅱ平行。

本实施例中的混凝土12是用轻粗骨料、轻砂、粗砂、水泥和水配制而成，干表观密度不大于1950kg/m3，强度等级为lc30以上的结构用轻质混凝土。钢管为矩形钢管，且矩形钢管边长与壁厚之间的比例在20～85之间。

采用本斜撑进行基坑支护的具体实施方法为：

第一步：计算确定斜撑与冠梁1之间、斜撑与基础钢板7之间，以及斜撑各段之间连接螺栓的直径d。

假设坑深为h，斜撑与坑底夹角为α，则斜撑长度为斜撑水平向投影长度为基坑斜撑所受水平力t的计算可采用经典解析法、土抗力法和有限元法等方法。斜撑所受到的轴力f满足fcosα＝t。斜撑可简化为简支梁，如图7所示。

其中q为钢管混凝土容重。斜撑两端的剪力为根据普通螺栓受剪承载力设计值公式，满足：

式中：nv为受剪面数目，d为螺栓杆直径，为螺栓的抗剪强度设计值。

任意截面x处的剪力为须满足：

可从《钢结构设计规范》(gb50017-2003)中查得。

根据式(1)可求出任意截面处螺栓最小直径d，满足据此可确定相应的螺栓型号。

支护桩与冠梁连接处的螺栓计算：

斜撑所受的水平力与坑外土压力的差为v。同样，满足

根据式(2)可求出支护桩与冠梁连接处的螺栓最小直径d，满足

据此可确定相应的螺栓型号。

第二步：根据设计图纸测量放样，施做支护桩2、预制矩形钢管混凝土冠梁、基础钢板及支撑桩。基坑底部的反力装置采用支撑桩8(可利用结构桩，也可另行打设)与基础钢板7焊接连接,其它构件之间均采用法兰板和螺栓进行连接。

第三步：先将斜支撑段6与基础钢板7通过连接螺栓连接，然后在安装好的斜支撑段6上依次利用螺栓连接安装标准段3和短接段4，最后通过连接螺栓将弯支撑段5与冠梁1连接，形成完整的斜撑，施工方便、经济效益好，不同分段之间通过法兰板用螺栓连接成整体，保证了结构的整体性。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。