一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法與流程

本發明屬于建筑施工領域，涉及一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法。

背景技術：

目前在建筑施工中，大面積地下開挖都采用鋼筋混凝土作為坑中的水平支撐，但這種做法施工成本高，不能重復利用，特別是在施工完成后拆除工作量大，噪聲大、污染嚴重，不利于環保。而目前另一種方法就是用鋼支撐作為地下開挖后的水平支撐，以抵抗基坑變形，它克服了混凝土水平支撐的缺點，具有可重復使用，利于環保等優點。

目前大型基坑多采用雙向鋼支撐結構，即兩個互相垂直的方向均使用鋼支撐。其具有施工速度快的優點，相對于單向鋼支撐更具有充分減小構件長細比的特點，能充分發揮構件承載力的優勢。

但在具體的結構實現做法上，目前是在每根鋼支撐的端頭逐根施加荷載，使其產生預應力，從而抵抗圍護體的變形。由于是對單根鋼支撐施加荷載，因此，單根鋼支撐的長細比仍比較大，容易使整體的鋼支撐結構失穩。另一方面，本領域技術人員往往忽視而申請人注意到的是，這種逐根分步加載的方法在對某根鋼支撐施加軸力時，后施加預應力的鋼支撐由于壓縮變形進而對已施加預應力的鋼支撐產生附加彎矩的作用，從而進一步增加已施加預應力鋼支撐的應力，造成部分鋼支撐軸力施加不足的情況，導致鋼支撐體系失效。

如圖1所示，按圖中的數字順序對鋼支撐逐個施加預應力，例如先對1號鋼支撐施加預應力(例如756噸)，然后再對2號鋼支撐施加預應力，按照順序進行加載，直至完成對12號鋼支撐的預應力施加。結果表明，在對1號鋼支撐施加預應力時，鋼支撐的最大應力值為-160.5MPa，依次進行順序加載，當進行到第5號鋼支撐時，鋼支撐的最大應力值達到-192.6MPa；第7號鋼支撐的最大應力值為-250.5MPa；第10號鋼支撐的最大應力值達到-276.2MPa；最后的12號鋼支撐的最大應力值則高達-391.8MPa。

上述的計算結果表明，由于目前的逐根施加預應力的方法將導致后期施工的鋼支撐對已施加預應力的鋼支撐產生附加彎矩的作用，相應支撐的應力最大值由160.5MPa增加到391.8MPa，當超過鋼支撐結構的承受范圍時，就可能導致支撐體系的應力超限而失效。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法，減小目前雙向鋼支撐結構中逐根施加預應力的方法產生的附加彎矩，改善雙向鋼支撐結構的受力情況。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法，應用于基坑工程的雙向鋼支撐結構中，所述雙向鋼支撐結構的鋼支撐對所述基坑工程的圍護進行支撐，所述預應力施加方法包括：先對同一延伸方向的所有相互平行的水平鋼支撐同時進行預應力加載，然后再對與所述水平鋼支撐垂直的所有垂直鋼支撐同時進行預應力加載。

進一步的，所述預應力施加方法具體包括如下步驟：

S1：安裝所述水平鋼支撐和所述垂直鋼支撐，然后安裝對所述水平鋼支撐進行軸力加載的軸力加載工具，但不安裝對所述垂直鋼支撐進行軸力加載的軸力加載工具；其目的是在施加單個方向的荷載時，由于另一個方向的支撐約束尚未形成，支撐體系整體變形表現為支撐本體的壓縮變形，故不會出現附加彎矩；同時，因有側向支撐的存在，長細比減小，預應力可大大提高。

S2：控制中心對所有所述水平鋼支撐對應的軸力加載工具進行同步調控，對所有所述水平鋼支撐同時進行預應力加載；在施加水平向的單個方向的荷載時，由于垂直方向的支撐約束尚未形成，支撐體系整體變形表現為支撐本體的壓縮變形，故不會出現附加彎矩，同時，因有側向支撐，這一方向的鋼支撐承載力也得到提高。

S3：安裝對所述垂直鋼支撐進行軸力加載的軸力加載工具；

S4：控制中心對所有所述垂直鋼支撐對應的軸力加載工具進行同步調控，對所有所述垂直鋼支撐同時進行預應力加載。

優選的，所述軸力加載工具為千斤頂。

進一步的，所述S2具體包括：將所有水平鋼支撐對應的千斤頂接入第一泵站中，采用控制中心通過所述第一泵站同步驅動第一組內的所有千斤頂，對所述水平鋼支撐進行預應力加載；

所述S3具體包括：將所有垂直鋼支撐對應的千斤頂接入第二泵站中,采用控制中心通過所述第二泵站同步驅動第二組內的所有千斤頂，對所述垂直鋼支撐進行預應力加載。

進一步的，所述控制中心為計算機自動控制系統，所述計算機自動控制系統通過PLC控制所述第一泵站或第二泵站驅動所述千斤頂的工作。

與現有技術相比，本發明提供的一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法，將同方向的鋼支撐分入同一組內進行同步調控，可以大大提高鋼支撐的調控效率，減少人力成本，而且同組的鋼支撐可以通過一個動力源統一提供動力，可以減少設備投入，降低施工成本。另一方面，可以大大減少鋼支撐結構軸力加載的次數，這樣，可以使得現有技術中，后施加預應力的鋼支撐由于壓縮變形進而對已施加預應力的鋼支撐產生附加彎矩的問題得到改善，減小了鋼支撐的局部應力，有效控制平面向的鋼支撐體系的整體變形，使得雙向鋼支撐結構的受力更加穩定。

而且，本發明還通過先對第一組的水平鋼支撐安裝軸力加載工具，第二組的垂直鋼支撐的軸力加載工具尚未進行安裝。此時，對第一組的水平鋼支撐進行預應力加載，而垂直方向的鋼支撐的約束尚未形成，整個體系的整體變形表現為鋼支撐本體的壓縮變形，不會出現附加彎矩，消除了一個方向的附加彎矩，盡可能的減少了兩個方向同時施加預應力而產生的附加彎矩，使整個雙向鋼支撐體系的應力更進一步的減小。

附圖說明

圖1是現有技術中雙向鋼支撐結構的預應力加載的示意圖；

圖2-圖5是本發明實施例提供的一種雙線鋼支撐結構的預應力施加方法的示意圖；

圖6是本發明實施例提供的一種雙線鋼支撐結構的預應力施加方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

如圖2-5所示，本發明提供了一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法，應用于基坑工程的雙向鋼支撐結構中，所述雙向鋼支撐結構的鋼支撐對所述基坑工程的圍護進行支撐，所述預應力施加方法包括：先對同一延伸方向的所有相互平行的水平鋼支撐同時進行預應力加載，然后再對與所述水平鋼支撐垂直的所有垂直鋼支撐同時進行預應力加載。將同方向的鋼支撐分入同一組內進行同步調控，可以大大提高鋼支撐的調控效率，減少人力成本，而且同組的鋼支撐可以通過一個動力源統一提供動力，可以減少設備投入，降低施工成本。另一方面，可以大大減少鋼支撐結構軸力加載的次數，這樣，可以使得現有技術中，后施加預應力的鋼支撐由于壓縮變形進而對已施加預應力的鋼支撐產生附加彎矩的問題得到改善，減小了鋼支撐的局部應力，有效控制平面向的鋼支撐體系的整體變形，使得雙向鋼支撐結構的受力更加穩定。

具體來說，上述預應力的加載方法包括如下步驟：

S1：安裝所述水平鋼支撐和所述垂直鋼支撐，然后安裝對所述水平鋼支撐進行軸力加載的軸力加載工具，但不安裝對所述垂直鋼支撐進行軸力加載的軸力加載工具；其目的是在施加單個方向的荷載時，由于另一個方向的支撐約束尚未形成，支撐體系整體變形表現為支撐本體的壓縮變形，故不會出現附加彎矩，其中，所述軸力加載工具優選為千斤頂。

S2：控制中心對所有所述水平鋼支撐對應的軸力加載工具進行同步調控，對所有所述水平鋼支撐同時進行預應力加載；

S3：安裝對所述垂直鋼支撐進行軸力加載的軸力加載工具；

S4：控制中心對所有所述垂直鋼支撐對應的軸力加載工具進行同步調控，對所有所述垂直鋼支撐同時進行預應力加載。

具體的，在上述方案中，所述S2具體包括：將所有水平鋼支撐對應的千斤頂接入第一泵站中，采用控制中心通過所述第一泵站同步驅動第一組內的所有千斤頂，對所述水平鋼支撐進行預應力加載；

所述S3具體包括：將所有垂直鋼支撐對應的千斤頂接入第二泵站中,采用控制中心通過所述第二泵站同步驅動第二組內的所有千斤頂，對所述垂直鋼支撐進行預應力加載。

其中，所述控制中心為計算機自動控制系統，所述計算機自動控制系統通過PLC控制所述第一泵站或所述第二泵站驅動所述千斤頂的工作。

本發明提供的一種雙向鋼支撐結構的預應力施加方法，將同方向的鋼支撐分入同一組內進行同步調控，可以大大提高鋼支撐的調控效率，減少人力成本，而且同組的鋼支撐可以通過一個動力源統一提供動力，可以減少設備投入，降低施工成本。另一方面，可以大大減少鋼支撐結構軸力加載的次數，這樣，可以使得現有技術中，后施加預應力的鋼支撐由于壓縮變形進而對已施加預應力的鋼支撐產生附加彎矩的問題得到改善，減小了鋼支撐的局部應力，有效控制平面向的鋼支撐體系的整體變形，使得雙向鋼支撐結構的受力更加穩定。

而且，本發明還通過先對第一組的鋼支撐安裝軸力加載工具，第二組的垂直鋼支撐的軸力加載工具尚未進行安裝。此時，對第一組的鋼支撐進行預應力加載，而垂直方向的鋼支撐的約束尚未形成，整個體系的整體變形表現為鋼支撐本體的壓縮變形，不會出現附加彎矩，消除了一個方向的附加彎矩，盡可能的減少了兩個方向同時施加預應力而產生的附加彎矩，使整個雙向鋼支撐體系的應力更進一步的減小。

上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。