專利名稱：鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及地下工程中的支撐調(diào)節(jié)裝置，尤其是一種能自動感應(yīng)溫度變化并調(diào)節(jié)伸縮長度的支撐調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著國民經(jīng)濟與科技的發(fā)展，城市地下空間被廣泛地開發(fā)利用:地下商場、車庫、人防設(shè)施，城市過街通道，地鐵隧道、車站等等。大量興建的地下工程帶來了大規(guī)模的基坑建設(shè)，工程量多涉及面廣的基坑工程已然成為城市巖土工程的主要內(nèi)容，而作為平衡基坑維護結(jié)構(gòu)所傳遞的水、土壓力的重要結(jié)構(gòu)體系，支撐結(jié)構(gòu)的變形控制及合理設(shè)置顯得尤其重要。在近幾年來的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中，支撐結(jié)構(gòu)總長大多會超過80 100米，因為季節(jié)性溫差或冬日、夏日的較大日夜溫差引起熱脹冷縮，造成支撐體系產(chǎn)生附加變形和附加應(yīng)力過大，導(dǎo)致了許多基坑工程的安全問題。吳長勝等[1]將溫度應(yīng)力分布函數(shù)用于基坑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析中，發(fā)現(xiàn)溫度變化對基坑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響相當(dāng)明顯，溫度升高20°C混凝土支撐軸力增加21 23% ;溫度升高30°C，支撐軸力增加達33%。楊震偉[2]等對浙江東部某基坑工程現(xiàn)場實測資料進行分析，發(fā)現(xiàn)溫度變化劇烈時，多處鋼管支撐軸力出現(xiàn)超出警戒值的現(xiàn)象。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索，發(fā)現(xiàn)個別設(shè)施已經(jīng)能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，有效防范溫度應(yīng)力造成的支撐伸縮變形被限制導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞。中國專利(公開號CN201704791U)提出了一種鋼結(jié)構(gòu)縱向支撐桿件的新型伸縮桿:在兩側(cè)鄰接的縱向支撐桿件間增加一伸縮節(jié)，通過在伸縮節(jié)及縱向支撐桿件上對應(yīng)位置各開設(shè)一組長大橢圓孔并穿入連接螺栓使主剛架的縱向支撐桿件相連，當(dāng)出現(xiàn)溫度應(yīng)力超載時，推展伸縮節(jié)的弱斷面桿件，從而有效地保護主剛架結(jié)構(gòu)免受次應(yīng)力的作用，保證了結(jié)構(gòu)的安全性。然而該裝置只能伸縮制定長度的量，難以根據(jù)實時溫度變化調(diào)整支撐長度，同時該裝置需手動操作，無法自行調(diào)節(jié)。這些因素限制了其在實際工 程 中 的應(yīng)用。鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目《穿越高速鐵路施工影響及對策研究》(合同編號:J2011G005)中也關(guān)注了此問題，并資助同濟大學(xué)對此進行了研究，最終提出了供一種實時地根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)自身的長度以釋放由于溫度變化所引起變形的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能釋放溫度變化所引起變形的鋼支撐連接裝置，以避免在溫差變化較大情況下支撐體系發(fā)生的附加變形，引起支撐附加軸力危及地下結(jié)構(gòu)的安全，為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:一種鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，包括液壓系統(tǒng)、控制電路以及支撐連接部件；所述液壓系統(tǒng)包括液壓油缸，設(shè)置于所述液壓油缸中的活塞，所述活塞將所述液壓油缸分隔成第一油腔與第二油腔，所述第一油腔位于所述活塞底座下側(cè)，所述第二油腔位于所述活塞底座另一側(cè)，所述活塞底座上分別設(shè)有第一通道與第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向單向?qū)?，第二通道選擇性導(dǎo)通，所述第一油腔與第二油腔經(jīng)由第一通道與第二通道連通；所述控制電路包括位于主支路上電源、溫度控制開關(guān)、以及位于分支路上并聯(lián)連接的第一電路與第二電路，所述溫度控制開關(guān)監(jiān)測外部溫度并判斷第一電路或第二電路的連通或斷開，所述第一電路與所述第一通道相連控制所述第一通道導(dǎo)通或閉合，所述第二電路與所述第二通道相連控制所述第二通道導(dǎo)通或閉合；所述支撐連接部件用于將所述溫度變形調(diào)節(jié)器固定于所述鋼支撐上。所述第一通道中依次設(shè)置電動機、液壓泵、單向閥，所述電動機一端與液壓泵連接，另一端與第一電路連接，所述液壓泵與單向閥連接，第一電路控制所述電動機與所述液壓泵的開啟以單向?qū)ɑ蜷]合所述第一通路。所述第二通道中設(shè)有與所述第二電路相連的電磁轉(zhuǎn)向閥，所述第二電路控制所述電磁轉(zhuǎn)向閥的閥芯偏轉(zhuǎn)以導(dǎo)通或閉合所述第二通道。所述第一電路包括第一可變電阻與第一平衡分壓電阻，所述第一可變電阻與所述電動機與液壓泵支路并聯(lián)后串聯(lián)所述第一平衡分壓電阻；所述第二電路包括串聯(lián)的第二可變電阻與第二平衡分壓電阻，所述第二可變電阻與所述電磁轉(zhuǎn)向閥并聯(lián)后串聯(lián)所述第二平衡分壓電阻；所述第一可變電阻與所述第二可變電阻的電阻撥片分別固定于所述活塞桿的兩偵牝隨所述活塞桿的移動而移動以控制所述第一可變電阻與所述第二可變電阻阻值的大小。所述支撐連 接部件包括兩塊連接板，所述兩塊連接板分別用于連接活塞與所述鋼支撐，所述連接板的面積大于所述鋼支撐的鋼支撐桿與所述活塞桿的面積，兩塊連接板在大于活塞桿與鋼支撐桿的外圈面積處開有螺孔。所述支撐連接部件還包括多組三角形加固肋板，所述加固肋板設(shè)于兩塊連接板大于活塞桿與鋼支撐桿的外圈面積處。所述連接板、所述活塞的制作材料為鋼材，且鋼材型號與所述鋼支撐相同。所述液壓油缸外壁設(shè)有多條的預(yù)留槽，所述電源、溫度控制開關(guān)、第一可變電阻及第一平衡分壓電阻、第二可變電阻及第二平衡分壓電阻均放置于油缸外壁的預(yù)留槽內(nèi)。由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明所示的溫度變形調(diào)節(jié)器可以實時地根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)自身的長度，從而實現(xiàn)釋放溫度升降時鋼支撐結(jié)構(gòu)的長度變化，以避免由于鋼支撐伸縮被限制導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)次生內(nèi)力過大，圍護結(jié)構(gòu)安全性降低。且分流支路中僅采用單向閥和電磁轉(zhuǎn)向閥元件，結(jié)構(gòu)簡單易行。


圖1是本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖所示實施例與結(jié)構(gòu)中的支撐連接處細節(jié)圖；圖3為圖1所示實施例中控制電路連接圖；圖中:1為活塞,2為電動機,3為液壓泵,4為單向閥,5為第一電阻撥片,6為液壓油缸，7為溫度控制開關(guān)，8為第一可變電阻，9為加固肋板，10為電磁轉(zhuǎn)向閥，11為鋼支撐桿，12為第二可變電阻，13為電源，14為第一平衡分壓電阻，15為第二平衡分壓電，16第二電阻撥片，17為連接螺栓，18為電線，19為連接板。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，一種鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，包括液壓系統(tǒng)、控制電路以及支撐連接部件。液壓系統(tǒng)包括液壓油缸6，設(shè)置于液壓油缸6中的活塞1，活塞I將液壓油缸6分隔成第一油腔與第二油腔，第一油腔位于活塞底座下側(cè)，即圖1中左側(cè)所示油腔A，第二油腔位于活塞底座另一側(cè)，即圖1中所示右側(cè)的油腔B，第二油腔環(huán)繞活塞桿設(shè)置?；钊鬃戏謩e設(shè)有第一通道與第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向單向?qū)?，即圖示中第一通道沿從右到左的方向?qū)ǎ诙ǖ肋x擇性導(dǎo)通，第一油腔與第二油腔經(jīng)由第一通道與第二通道連通；控制電路感應(yīng)溫度變化以控制液壓系統(tǒng)的動作，包括位于主支路上的電源13、溫度控制開關(guān)7以及位于分支路上并聯(lián)連接的第一電路與第二電路。溫度控制開關(guān)7監(jiān)測外部溫度并判斷第一電路或第二電路的連通或斷開，本實施例中，溫度控制開關(guān)7為TT18智能溫度開關(guān)。第一電路與第一通道相連控制第一通道導(dǎo)通或閉合，第二電路與第二通道相連控制第二通道導(dǎo)通或閉合的。支撐連接部件用于將溫度變形調(diào)節(jié)器固定于鋼支撐上。本實施例中，第一通道中從右到左依次設(shè)置電動機2、液壓泵3以及單向閥4，電動機2 —端與液壓泵3連接，另一端與第`一電路連接，液壓泵3與單向閥4連接，第一電路控制電動機2與液壓泵3的開啟以單向?qū)ɑ蜷]合第一通路；第二通道中設(shè)有與第二電路相連的電磁轉(zhuǎn)向閥10，第二電路控制電磁轉(zhuǎn)向閥10的閥芯偏轉(zhuǎn)以導(dǎo)通或閉合第二通道。如圖3所示，本實施例中，第一電路包括第一可變電阻8與第一平衡分壓電阻14，第一可變電阻8與電動機2與液壓泵3支路并聯(lián)后串聯(lián)第一平衡分壓電阻14 ;第二電路包括第二可變電阻12與第二平衡分壓電阻15，第二可變電阻12與電磁轉(zhuǎn)向閥10并聯(lián)后串聯(lián)第二平衡分壓電阻15 ;第一可變電阻8的第一電阻撥片5與第二可變電阻12的第二電阻撥片16分別固定于活塞桿兩側(cè)，隨活塞桿的移動而改變第一可變電阻8與第二可變電阻12阻值的大小。各組件之間經(jīng)由電線18進行連接。液壓油缸6的外壁設(shè)有多條的預(yù)留槽，電源13、溫度控制開關(guān)7、第一可變電阻9、第一平衡分壓電阻14、第二可變電阻12及第二平衡分壓電阻15均設(shè)置于油缸外壁的預(yù)留槽內(nèi)。所述的控制電路的感應(yīng)溫度變化，控制液壓系統(tǒng)的動作。本發(fā)明先在溫控開關(guān)7上設(shè)定初始溫度。初始狀態(tài)時，第一通道與第二通道均未導(dǎo)通，鋼支撐及該裝置在使用過程中始終受壓，即第一油腔內(nèi)的油液始終處于受壓狀態(tài)，油液有從第一油腔擠壓進入第二油腔的趨勢；當(dāng)環(huán)境的溫度在初始溫度左右變化時，液壓油經(jīng)兩條通道在第一油腔與第二油腔之間流動。第一通路設(shè)置單向閥4，僅允許油液從右向左流動。第二通路設(shè)置電磁轉(zhuǎn)向閥10，電磁轉(zhuǎn)向閥10根據(jù)其所在分支電路的通電狀態(tài)激發(fā)閥芯的動作:電磁轉(zhuǎn)向閥10分為兩檔，圖示0°狀態(tài)和轉(zhuǎn)動90°狀態(tài)。轉(zhuǎn)動90°時油路接通，允許油液沿圖示中的從左往右流動。同時活塞桿的上下兩端分別設(shè)置可變電阻8、12的電阻撥片，當(dāng)活塞運動至左極限位置時電磁轉(zhuǎn)向閥10短路，油液停止從圖示左側(cè)第一油腔向圖示右側(cè)第二油腔流動；當(dāng)活塞運動至右極限位置時，電動機2短路，油液停止從圖示右側(cè)第二油腔向圖示左側(cè)第一油腔流動。以下結(jié)合具體工作過程說明對本發(fā)明所示的溫度變形調(diào)節(jié)器進行說明。當(dāng)溫度控制開關(guān)7感應(yīng)到溫度下降時，控制第一電路接通，此時電動機2有電流通過，啟動液壓泵3，在液壓泵3的送壓力作用的情況，油液從第二油腔進入第一油腔，推動活塞I向右頂出。隨著活塞向右運動，可變電阻I的撥片5逐漸移動至右端極限位置，則電動機所在分支電路短路，泵送停止，活塞不再繼續(xù)向右頂出。實現(xiàn)裝置的定距伸長，填充既有結(jié)構(gòu)鋼支撐在溫度下降時的縮短距離，避免由鋼支撐縮短引起圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加拉力。當(dāng)溫度控制開關(guān)7感應(yīng)到溫度上升時，溫度感應(yīng)開關(guān)7接通第二電路，此時電磁轉(zhuǎn)向閥10有電流通過，閥芯轉(zhuǎn)向，第二通道導(dǎo)通，在活塞I的推力作用下，油液從第一油腔進入第二油腔，活塞I向左回縮。隨著活塞I向左運動，可變電阻II的撥片16逐漸移動至左端極限位置，則電磁轉(zhuǎn)向閥10所在的分支電路短路，電磁轉(zhuǎn)向閥10閥芯恢復(fù)到初始狀態(tài)，活塞I不再繼續(xù)向左回縮。實現(xiàn)裝置的定距縮短，釋放既有結(jié)構(gòu)鋼支撐在溫度下降時的伸長長度，避免由鋼支撐縮短導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加壓力。如圖2所示，支撐連接部件包括兩塊連接板19，兩塊連接板19分別用于連接活塞I與鋼支撐，保證在工作過程中溫度變形調(diào)節(jié)器與鋼支撐始終連接。本實施例中，連接板19分別與活塞I的活塞桿、鋼支撐的鋼支撐桿11焊接，連接板19的面積大于鋼支撐桿11與活塞桿的面積，兩塊連接板19在大于活塞桿與鋼支撐桿11的外圈面積處開有螺孔，兩塊連接板經(jīng)由連接螺栓17連接，以實現(xiàn)本裝置與鋼支撐之間的連接與固定。支撐連接部件還包括多組加固肋板9，本實施例中，加固肋板9為三角形，加固肋板9設(shè)于兩塊連接板19大于活塞桿與鋼支撐桿11的外圈面積處，用以提高本發(fā)明所示的溫度變形調(diào)節(jié)器與鋼支撐桿11之間的連接強度。連接板19、活塞桿的制作材料為鋼材，且鋼材型號與鋼支撐桿11相同。由于連接板19實現(xiàn)將本發(fā)明所示的溫度變形調(diào)節(jié)器固定于鋼支撐上，在連接處選用相同型號的材料進行焊接連接，可防止由于材料強度差異造成的連接處薄弱的現(xiàn)象發(fā)生。上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā) 明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于包括液壓系統(tǒng)、控制電路以及支撐連接部件； 所述液壓系統(tǒng)包括液壓油缸，設(shè)置于所述液壓油缸中的活塞，所述活塞將所述液壓油缸分隔成第一油腔與第二油腔，所述第一油腔位于所述活塞底座下側(cè)，所述第二油腔位于所述活塞底座另一側(cè)，所述活塞底座上分別設(shè)有第一通道與第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向單向?qū)?，第二通道選擇性導(dǎo)通，所述第一油腔與第二油腔經(jīng)由第一通道與第二通道連通； 所述控制電路包括位于主支路上電源、溫度控制開關(guān)、以及位于分支路上并聯(lián)連接的第一電路與第二電路，所述溫度控制開關(guān)監(jiān)測外部溫度并判斷第一電路或第二電路的連通或斷開，所述第一電路與所述第一通道相連控制所述第一通道導(dǎo)通或閉合，所述第二電路與所述第二通道相連控制所述第二通道導(dǎo)通或閉合； 所述支撐連接部件用于將所述溫度變形調(diào)節(jié)器固定于所述鋼支撐上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述第一通道中依次設(shè)置電動機、液壓泵、單向閥，所述電動機一端與液壓泵連接，另一端與第一電路連接，所述液壓泵與單向閥連接，第一電路控制所述電動機與所述液壓泵的開啟以單向?qū)ɑ蜷]合所述第一通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述第二通道中設(shè)有與所述第二電路相連的電磁轉(zhuǎn)向閥，所述第二電路控制所述電磁轉(zhuǎn)向閥的閥芯偏轉(zhuǎn)以導(dǎo)通或閉合所述第二通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述第一電路包括第一可變電阻與第一平衡分壓電阻，所述第一可變電阻與所述電動機與液壓泵支路并聯(lián)后串聯(lián)所述第一平衡分壓電阻； 所述第二電路包括串聯(lián)的第二可變電阻與第二平衡分壓電阻，所述第二可變電阻與所述電磁轉(zhuǎn)向閥并聯(lián)后串聯(lián)所述第二平衡分壓電阻； 所述第一可變電阻與所述第二可變電阻的電阻撥片分別固定于所述活塞桿的兩側(cè)，隨所述活塞桿的位移而移動以控制所述第一可變電阻與所述第二可變電阻阻值的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述支撐連接部件包括兩塊連接板，所述兩塊連接板分別用于連接活塞與所述鋼支撐，所述連接板的面積大于所述鋼支撐的鋼支撐桿與所述活塞桿的面積，兩塊連接板在大于活塞桿與鋼支撐桿的外圈面積處開有螺孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述支撐連接部件還包括多組三角形加固肋板，所述加固肋板設(shè)于兩塊連接板大于活塞桿與鋼支撐桿的外圈面積處。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述連接板、所述活塞的制作材料為鋼材，且鋼材型號與所述鋼支撐相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所示溫度控制開關(guān)為TT18智能溫度開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，其特征在于所述液壓油缸外壁設(shè)有多條的預(yù)留槽，所述電源、溫度控制開關(guān)、第一可變電阻及第一平衡分壓電阻、第二可變電阻及第二平 衡分壓電阻均放置于油缸外壁的預(yù)留槽內(nèi)。
全文摘要
一種鋼支撐溫度變形調(diào)節(jié)器，包括液壓系統(tǒng)、控制電路以及支撐連接部件。液壓系統(tǒng)包括液壓油缸，設(shè)置于液壓油缸中的活塞，活塞將液壓油缸分成第一油腔與第二油腔，第一油腔位于活塞底座下側(cè)，第二油腔位于活塞底座另一側(cè)，活塞底座上分別設(shè)有第一通道與第二通道，第一通道沿第二油腔到第一油腔方向單向?qū)ǎ诙ǖ肋x擇性導(dǎo)通；控制電路包括電源、溫度控制開關(guān)、以及并聯(lián)連接的第一電路與第二電路，溫度控制開關(guān)判斷第一電路或第二電路的連通或斷開，第一電路與第一通道相連控制其導(dǎo)通或閉合，第二電路與第二通道相連控制其導(dǎo)通或閉合。溫度變形調(diào)節(jié)器可以實時地根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)裝置的長度，從而實現(xiàn)釋放溫度升降時鋼支撐結(jié)構(gòu)的長度變化。
文檔編號E21D15/14GK103255784SQ20131015097
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者李梅芳, 周順華, 張冰清 申請人:同濟大學(xué)