本實用新型屬于鋼支撐技術領域，特別涉及用于鋼支撐上的軸力調節用彈性裝置及鋼支撐安裝結構。

背景技術：

鋼支撐指運用鋼管、H型鋼、角鋼等增強工程結構的穩定性。目前鋼支撐在地鐵、基坑圍護方面被廣泛應用，地鐵施工中用到鋼支撐組件包括固定端、活絡接頭端。兩端均通過鋼圍檁與對應側的圍護樁或地連墻連接。鋼支撐在安裝使用時，均施加有一個預加應力，也稱預加軸向力，該預加軸向力最好是穩定在一定范圍內，過大或過小都會對支護的穩定性產生不利影響。鋼支撐在使用過程中，隨施工環境溫度的變化，會發生熱脹冷縮，這樣會導致鋼支撐的軸力發生變化，在溫差越大時，軸力變化越明顯。目前國內對于溫差對鋼支撐軸力影響這一現象采取的措施是：根據天氣的變化，事后或預先對鋼支撐的軸力進行調整，但因為一般在施工中采用的鋼支撐數量較多，并且一天之中溫度隨時都在變化，所以此調整往往是滯后的。這樣，就導致鋼支撐的軸力的變化超過設定的范圍，從而不能保證支撐的穩定性，降低了工程施工的安全性。

技術實現要素：

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種用于鋼支撐上的軸力調節用彈性裝置及鋼支撐安裝結構，該彈性裝置可自動隨時調節溫差對鋼支撐軸力的影響，避免安全事故的發生，同時能降低人力施工成本，該鋼支撐安裝結構在溫度變化時，可大幅度降低軸力的變化，從而可達到較好的支撐效果。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種用于鋼支撐上的軸力調節用彈性裝置，其特征在于：包括內筒和與內筒同軸設置的外筒，外筒沿軸向可移動式套裝于內筒上，在內筒的外輪廓面上靠近一端的位置設置有限位外臺階面，在內筒的另一端同軸焊接有第一 法蘭盤，在外筒的內孔部位靠近一端的位置設有限位內臺階面，在外筒設置限位內臺階面的一端同軸焊接有第二法蘭盤，第二法蘭盤和第一法蘭盤相對設置，所述內筒與外筒通過限位外臺階面與限位內臺階面的接觸配合能形成沿軸向方向的限位；在內筒里設置有彈性壓件，彈性壓件的兩端分別與第一法蘭盤的內端面和第二法蘭盤的內端面形成接觸；在第一法蘭盤的內端面與內筒的外表面之間及第二法蘭盤的內端面與外筒的外表面之間在沿圓周方向上均布焊接有多個加強筋；彈性裝置整體串接于鋼支撐上靠近一端的位置，或安裝在鋼支撐的固定端位置，形成彈性固定端結構。

優選的：所述彈性壓件采用壓簧結構。

優選的：在第一法蘭盤的內端面上與壓簧配合的部位焊接有定位柱，所述壓簧套裝在定位柱上，定位柱的高度小于壓簧壓縮到極限位的高度。

優選的：在第一法蘭盤的內端面上和第二法蘭盤的內端面上設置有相對應的壓簧安裝槽，壓簧的兩端分別插裝于位于兩端的壓簧安裝槽內。

一種鋼支撐安裝結構，包括鋼支撐本體，鋼支撐本體的一端為固定端，鋼支撐本體的另一端為活絡接頭端，鋼支撐本體的兩端均通過鋼圍檁頂壓在位于兩側的地連墻上或圍護樁上，其特在于：在鋼支撐本體上串接有上述軸力調節用彈性裝置，或鋼支撐本體的固定端采用上述軸力調節用彈性裝置。

本實用新型具有的優點和積極效果是：

在鋼支撐上采用本軸力調節用彈性裝置，在溫度升高導致鋼支撐沿軸向伸長時，通過彈性壓件縮短來進行部分軸力抵消，而當溫度降低導致鋼支撐沿軸向縮短時，通過彈性壓件伸長來進行部分軸力抵消，這樣，就會大幅度降低鋼支撐的軸向力的變化，使鋼支撐的預加軸向力穩定在適合的范圍內，提高了支撐的穩定性，避免了安全事故的發生，另外，由于在溫度變化時，可自動隨時進行軸力調節，這樣，就不需要在人工進行調節，從而也大幅度節省了人力施工成本。采用本軸力調節用彈性裝置的鋼支撐安裝結構達到了較好的支撐效果。

附圖說明

圖1是本實用新型軸力調節用彈性裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型鋼支撐結構的結構示意圖。

圖中：1、內筒；1-1、限位外臺階面；2、外筒；2-1、限位內臺階面；3、第一法蘭盤；4、第二法蘭盤；5、彈性壓件；6、加強筋；7、定位柱；1、鋼支撐本體；1-1、固定端；1-2、活絡接頭端；2、鋼圍檁；3、地連墻；4、支座；5、鋼支撐座。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

一種用于鋼支撐上的軸力調節用彈性裝置，請參見圖1，包括內筒1和與內筒同軸設置的外筒2，外筒沿軸向可移動式套裝于內筒上。在內筒的外輪廓面上靠近一端的位置設置有限位外臺階面1-1，在內筒的另一端同軸焊接有第一法蘭盤3。在外筒的內孔部位靠近一端的位置設有限位內臺階面2-1，在外筒設置限位內臺階面的一端同軸焊接有第二法蘭盤4。第二法蘭盤和第一法蘭盤相對設置，即兩個法蘭盤分別設置在整個彈性裝置的軸向兩端位置。所述內筒與外筒通過限位外臺階面與限位內臺階面的接觸配合能形成沿軸向方向的限位。在內筒里設置有彈性壓件5，彈性壓件的兩端分別與第一法蘭盤的內端面和第二法蘭盤的內端面形成接觸。在第一法蘭盤的內端面與內筒的外表面之間、第二法蘭盤的內端面與外筒的外表面之間均在沿圓周方向上均布焊接有多個加強筋6，具體的，可采用附圖所述的三角形加強筋結構，這樣，通過加強筋保證了第一法蘭盤與內筒的連接強度及第二法蘭盤與外筒的連接強度。彈性裝置整體串接于鋼支撐上靠近一端的位置，具體的，彈性裝置的兩端法蘭盤分別與一段鋼支撐連接，多段鋼支撐及彈性裝置整體連接形成整個鋼支撐結構。或者彈性裝置安裝在鋼支撐的固定端位置，形成彈性固定端結構，即通過彈性裝置替代了現有的固定端結構。

上述結構中，所述彈性壓件優選采用壓簧。壓簧根據具體的使用情況，可采用一個或多個。此外，彈性壓件也可采用碟簧等其他結構。

上述結構中，為提高壓簧安裝的穩定性和方便彈性裝置的組裝制作，壓簧優選通過如下兩種方式進行定位：

方式一：在第一法蘭盤的內端面上與壓簧配合的部位焊接有定位柱，所述壓簧套裝在定位柱7上，定位柱的高度小于壓簧壓縮到極限位的高度。具 體的，定位柱的數量與壓簧的數量一致，當壓簧為多個時，多個壓簧一一套裝在多個定位柱上。

方式二：在第一法蘭盤的內端面上和第二法蘭盤的內端面上設置有相對應的壓簧安裝槽，壓簧的兩端分別插裝于位于兩端的壓簧安裝槽內。具體的，位于兩端的壓簧安裝槽的數量均與壓簧的數量一致，當壓簧為多個時，多個壓簧一一插裝于在多個對應的壓簧安裝槽內。上述壓簧安裝槽在附圖中未示意出。

本用于鋼支撐上的軸力調節用彈性裝置的制作方法為：

1)單獨加工內筒、外筒、第一法蘭盤、第二法蘭盤、多個加強筋及作為彈性壓件的壓簧等構件。其中壓簧的具體性能、尺寸要根據鋼支撐預加軸力及軸力允許變動范圍來研制，研制過程中也要照顧鋼支撐的尺寸要求，壓簧的數量可采用多個；在壓簧的性能和尺寸確定后，再確定內筒和外筒的尺寸；根據應用的鋼支撐的橫截面尺寸來確定兩法蘭盤的尺寸；

2)將內、外兩個筒套在一起后，將內筒與第一法蘭盤焊接在一起，并焊接上連接內筒與第一法蘭盤的多個加強筋，在第一法蘭盤的內端設置有壓簧定位柱的情況下，將壓簧定位柱焊接在設定的位置；

3)將壓簧從內筒的開口端放入到內筒內，并進行定位，具體的，當采用定位柱進行定位時，將壓簧插裝到內筒的一端插裝于定位柱上；而當在第一法蘭盤的內端面設置有壓簧定位槽時，將壓簧插裝到內筒的一端插裝于定位槽內；

4)將第二法蘭盤置于外筒的外側，并使第二法蘭盤處于第一法蘭盤同軸的位置，用壓具(比如千斤頂)加在位于兩端的兩個法蘭盤外，將壓簧壓縮至第二法蘭盤的內端面與外筒的對應端為端面接觸的位置，將第二法蘭盤與外筒焊接固定在一起，并焊接上連接外筒與第二法蘭盤的多個加強筋，至此，完成了本用于鋼支撐上的軸力調節用彈性裝置的整個制作過程。

一種鋼支撐安裝結構，請參見圖2，包括鋼支撐本體1，鋼支撐本體的一端為固定端1-1，鋼支撐本體的另一端為活絡接頭端1-2，鋼支撐本體的兩端均通過鋼圍檁2，頂壓在位于兩側的地連墻3，上或圍護樁上，具體的，在兩側的地連墻上或圍護樁上位于對應鋼圍檁的下方通過螺栓固定有支座4， 鋼圍檁支撐在支座上，在鋼圍檁的內側位置設置有用于支撐鋼支撐本體對應端的鋼支撐座5。在鋼支撐本體上串接有上述的軸力調節用彈性裝置，或鋼支撐本體的固定端采用上述軸力調節用彈性裝置。具體的，當本軸力調節用彈性裝置串接在鋼支撐本體上時，在鋼支撐本體連接軸力調節用彈性裝置的兩端位置均焊接有法蘭盤，該兩法蘭盤與軸力調節用彈性裝置兩端的法蘭盤分別通過螺栓進行連接；而當本軸力調節用彈性裝置作為鋼支撐本體的固定端使用時，只需軸力調節用彈性裝置一端的法蘭盤與焊接在鋼支撐本體對應端的法蘭盤通過螺栓連接即可。

以某高寒地區的地鐵施工項目為例，例舉在采用現有的鋼支撐及采用增加本軸力調節用彈性裝置的鋼支撐結構對軸力影響的不同。

該地鐵施工地區屬高寒地區，年溫差ΔT在70度左右。大體算一下：基坑寬度L按20m算，鋼材的熱膨脹系數α為1.2×10^-5/℃，如果鋼支撐在夏天最熱的時候安裝，到冬天最冷的時候鋼支撐的長度會縮短16.8mm(ΔL＝L×ΔT×α＝20×1000×70×1.2×10^-5＝16.8)。假設鋼支撐兩端的地連墻或圍護樁不移動或不變形，那么鋼支撐的軸力將有可能消失，基坑圍護結構的穩定性將會受到嚴重威脅，處于自由狀態的鋼支撐本身也是一個很大的危險；反之，就會因軸力過大而損壞圍護樁或者導致鋼支撐產生塑性變形。

溫度變化時，鋼支撐的軸力之所以會急劇改變，是因為其長度有發生改變的趨勢。一旦采用本軸力調節用彈性裝置，在鋼支撐有伸長趨勢時壓簧就會被壓縮，在鋼支撐有縮短趨勢時壓簧也能伸長，軸力的變化一定還是會有的，但會小很多。前面已經計算過了，20米長的鋼支撐年最大伸縮量不過16.8mm，壓簧的工作行程也就不用超過這個長度。現在的要求是制造出一種壓簧，在軸向預加力(比如30噸)達到要求時它處在工作的中間位置，在被壓縮或伸長10mm后仍能保證彈力達到鋼支撐的軸力要求就可以了。如果把壓簧的工作行程制作成±8mm而不是±10mm，行程短會使得整個結構更加穩定。按彈性定律來說，如壓簧在30噸的壓力F下工作行程L能達到50mm，每增減長度ΔL＝8mm，力的變化ΔF為4.8噸(ΔF＝F/L×ΔL＝30/50×8＝4.8)，基本可以保證軸向力不急劇波動。據此可以比較，溫度變化一度，不加壓簧的鋼支撐軸力增減4.6噸，而加上壓簧的鋼支撐長度變化為：ΔL＝L×α×Δ T＝20×1000×1.2×10^-5×1＝0.24mm，那么力的變化為：ΔF＝F/L×ΔL＝30/50×0.24＝0.144噸。改觀還是不小的，力的改變差不多減小了30(4.6/0.144＝31.94)多倍。因此理論上是完全可行的。