本實用新型屬于建筑施工領(lǐng)域，涉及一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前在大型基坑施工中，大面積地下開挖一般采用鋼筋混凝土作為坑中的水平支撐，或通過設(shè)立分隔墻將大型基坑分割成若干個狹長型基坑后進(jìn)行鋼支撐臨時支撐，但這種做法的施工成本較高，施工周期也很長，而且混凝土結(jié)構(gòu)是在施工完成后拆除工作量大，噪聲大、污染嚴(yán)重，不利于環(huán)保。

目前另一種方法就是用雙向鋼支撐作為地下開挖后的水平支撐，它克服了混凝土水平支撐的缺點，具有可重復(fù)使用，利于環(huán)保等優(yōu)點。

采用常規(guī)的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)時，是通過對逐根鋼支撐在端部施加預(yù)應(yīng)力形成支撐體系的，其縱橫向支撐交界處一般采用法蘭節(jié)點或抱箍節(jié)點，這種支撐節(jié)點為剛性節(jié)點。非專業(yè)人士往往忽視而申請人注意到的是：雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)在施加預(yù)應(yīng)力時，存在施加預(yù)應(yīng)力的先后順序以及支撐的軸向變形，施加預(yù)應(yīng)力的支撐產(chǎn)生軸向壓縮變形。由于剛性節(jié)點的存在，這種軸向壓縮變形會通過剛性節(jié)點直接傳遞給垂直向的支撐，垂直向的支撐就會發(fā)生彎曲，彎曲的垂直向的支撐必然會對與施加預(yù)應(yīng)力的支撐鄰近的同向鋼支撐產(chǎn)生節(jié)點附加彎矩，這樣會逐步增加鋼支撐的應(yīng)力。因此，當(dāng)施工至若干根支撐后，先前施工受力的鋼支撐應(yīng)力逐步增加，會導(dǎo)致支撐體系的應(yīng)力超限而失效。

如圖1所示，在下圖1所示的數(shù)字部位安裝千斤頂，并按數(shù)字順序逐個施加預(yù)應(yīng)力(例如756噸)，即先施加1號支撐預(yù)應(yīng)力，再施加2號支撐預(yù)應(yīng)力，然后逐漸施加至12號支撐預(yù)應(yīng)力，根據(jù)序號施加應(yīng)力的過程 中，施加應(yīng)力值是逐漸增大的，計算結(jié)果表明，第1次加載時的最大應(yīng)力值為-160.5MPa，而在最后施加12號支撐預(yù)應(yīng)力時，應(yīng)力值達(dá)到最大值-391.8Mpa。

上述的計算結(jié)果表明，由于采用剛性節(jié)點的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)在逐根施加預(yù)應(yīng)力時，將導(dǎo)致后期施工的鋼支撐對已施加預(yù)應(yīng)力的鋼支撐產(chǎn)生附加彎矩的作用，相應(yīng)支撐的應(yīng)力最大值由160.5MPa增加到391.8MPa，當(dāng)超過鋼支撐結(jié)構(gòu)的承受范圍時，就可能導(dǎo)致支撐體系的應(yīng)力超限而失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng),解決現(xiàn)有技術(shù)中雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)在軸力加載時附加彎矩與附加應(yīng)力過大、且無法對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時調(diào)控的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)，包括雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)、軸力加載工具和控制中心；

所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)包括互相垂直的水平支撐和垂直支撐、以及設(shè)置于所述水平支撐和所述垂直支撐交接處的柔性節(jié)點；

所述柔性節(jié)點包括外箱體、內(nèi)箱體、第一連接組件和第二連接組件，所述外箱體為中空結(jié)構(gòu)，其表面開設(shè)有共軸的第一孔洞和第二孔洞，所述內(nèi)箱體設(shè)置于所述外箱體內(nèi)部；

所述第一連接組件和所述第二連接組件分別穿過所述第一孔洞和所述第二孔洞與所述內(nèi)箱體連接；

所述內(nèi)箱體的外壁與所述外箱體的內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性元件；

所述水平支撐與所述外箱體連接，所述垂直支撐分別與所述第一連接組件和所述第二連接組件連接；

所述軸力加載工具對所述水平支撐或所述垂直支撐進(jìn)行軸力加載；

所述控制中心控制所述軸力加載工具的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述外箱體和內(nèi)箱體均為立方體；

所述外箱體與水平面垂直的四個面分別為相互平行的第一面和第二面、相互平行的第三面和第四面，所述第一面和第二面上分別開設(shè)有共軸 的第一孔洞和第二孔洞。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)箱體與水平面平行的兩個面均與滑動件固定，所述滑動件與所述外箱體的內(nèi)壁接觸。

進(jìn)一步的，所述柔性節(jié)點還包括第三連接組件和第四連接組件，

所述第一連接組件貫穿所述第一孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端用于與所述垂直支撐連接；

所述第二連接組件貫穿所述第二孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端用于與所述垂直支撐連接；

所述第三連接組件一端與所述外箱體的第三面連接，另一端用于與所述水平支撐連接；

所述第四連接組件一端與所述外箱體的第四面連接，另一端用于與所述水平支撐連接。

進(jìn)一步的，所述第一連接組件和所述第二連接組件與所述內(nèi)箱體焊接或一體成型；

所述第三連接組件和所述第四連接組件與所述外箱體焊接或一體成型。

進(jìn)一步的，所述第一連接組件包括第一連接桿和第一法蘭，第二連接組件包括第二連接桿和第二法蘭，第三連接組件包括第三連接桿和第三法蘭，第四連接組件包括第四連接桿和第四法蘭，

所述第一連接桿貫穿所述第一孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端與所述第一法蘭連接，所述第一法蘭用于與所述垂直支撐連接；

所述第二連接桿貫穿所述第二孔洞，其一端與所述內(nèi)箱體連接，另一端與所述第二法蘭連接，所述第二法蘭用于與所述垂直支撐連接；

所述第三連接桿一端與所述外箱體的第三面連接，另一端與所述第三法蘭連接，所述第三法蘭用于與所述水平支撐連接；

所述第四連接桿一端與所述外箱體的第四面連接，另一端與所述第四法蘭連接，所述第四法蘭用于與所述水平支撐連接。

進(jìn)一步的，所述彈性元件為碟形彈簧。

進(jìn)一步的，所述軸力加載工具為千斤頂，所述千斤頂上設(shè)有壓力傳感 器和位移傳感器，

所述壓力傳感器用于測定所述千斤頂加載的軸力，所述位移傳感器用于測定所述千斤頂伸出的長度；

所述控制中心接收所述壓力傳感器和所述位移傳感器測定的數(shù)據(jù)。

本實用新型還提供了一種利用上述的調(diào)控系統(tǒng)對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)調(diào)控的方法，包括如下步驟：

S1：對所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中的鋼支撐進(jìn)行分組，所述控制中心對同一組內(nèi)的鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控，按照設(shè)定軸力值控制所述千斤頂對同組內(nèi)的鋼支撐同時進(jìn)行軸力加載，加載完成時，所述位移傳感器將測得的所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度作為基準(zhǔn)位移傳輸給所述控制中心；

S3：所述位移傳感器監(jiān)測所述千斤頂?shù)膶崟r伸出長度并傳輸給所述控制中心；

S4：所述控制中心將所述千斤頂?shù)膶崟r伸出長度與所述基準(zhǔn)位移進(jìn)行比對；

S5：當(dāng)所述實時伸出長度與所述基準(zhǔn)位移不相等時，所述控制中心控制同組內(nèi)的所有所述千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，使所有所述千斤頂?shù)膶崟r伸出長度等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述千斤頂為液壓千斤頂，在所述S1中，將同組內(nèi)的所有鋼支撐對應(yīng)的千斤頂接入同一泵站，所述控制中心通過所述泵站驅(qū)動同組內(nèi)的所有所述千斤頂同時工作，完成對同組內(nèi)的所述鋼支撐的軸力加載。

優(yōu)選的，所述控制中心為計算機(jī)自動控制系統(tǒng)，所述計算機(jī)自動控制系統(tǒng)通過PLC控制泵站驅(qū)動所述千斤頂。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中鋼支撐進(jìn)行分組，將相同軸力的鋼支撐分為一組，所述控制中心對同一組內(nèi)的鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中鋼支撐進(jìn)行分組，將所有所述水平鋼支撐和所有所述垂直鋼支撐分為同一組，所述控制中心對所有鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：將所有所述水平鋼支撐分為同一組，所 有所述垂直鋼支撐分為另一組，先對所有所述水平鋼支撐同時進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，然后再對垂直鋼支撐同時進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：

S1.1：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(jìn)行軸力加載的千斤頂，但不安裝對所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的千斤頂；

S1.2：所述控制中心對所有所述水平鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控，對所有所述水平鋼支撐同時進(jìn)行軸力加載；

S1.3：安裝對所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的千斤頂；

S1.4：所述控制中心對所有所述垂直鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控，對所有所述垂直鋼支撐同時進(jìn)行軸力加載。

進(jìn)一步的，所述S1.2具體包括：將所有水平鋼支撐對應(yīng)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(qū)動第一組內(nèi)的所有千斤頂，對所述水平鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載；

所述S1.4具體包括：將所有垂直鋼支撐對應(yīng)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(qū)動第二組內(nèi)的所有千斤頂，對所述垂直鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：在對鋼支撐進(jìn)行軸力加載時，從鋼支撐的兩端同時對鋼支撐進(jìn)行軸力加載。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：在鋼支撐的兩端各設(shè)置一個千斤頂，所述控制中心控制兩個所述千斤頂同時對鋼支撐進(jìn)行軸力加載。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：在鋼支撐的中間部位設(shè)置一個千斤頂，利用所述千斤頂進(jìn)行軸力加載。

進(jìn)一步的，所述S5具體包括：當(dāng)任意一根鋼支撐對應(yīng)的千斤頂?shù)纳斐鲩L度與所述基準(zhǔn)位移不相等時，所述控制中心控制同組內(nèi)的所有鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行調(diào)整，使同組內(nèi)的所有千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)還包括動力輸出裝置，所述動力輸出裝置與所述千斤頂連接，給所述千斤頂提供動力；所述控制中心與所述動力 輸出裝置連接，控制所述動力輸出裝置的動力輸出。

進(jìn)一步的，所述動力輸出裝置為電液動力裝置，所述電液動力裝置包括比例溢流閥，所述控制中心與所述比例溢流閥連接，控制所述比例溢流閥的工作，所述S1包括：所述控制中心控制所述比例溢流閥，使其調(diào)節(jié)至設(shè)定壓力，所述動力輸出裝置給所述千斤頂輸出動力。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：

對所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中的鋼支撐進(jìn)行分組，所述控制中心控制所述動力輸出裝置，調(diào)節(jié)其動力輸出，所述動力輸出裝置給同組內(nèi)的所有所述千斤頂輸出動力；

同組內(nèi)的所有所述千斤頂按照設(shè)定軸力值對同組內(nèi)的鋼支撐進(jìn)行軸力加載，加載完成時，所述位移傳感器將測得的所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度作為基準(zhǔn)位移傳輸給所述控制中心。

進(jìn)一步的，所述S5具體包括：當(dāng)所述千斤頂伸出長度大于所述基準(zhǔn)位移時，

所述控制中心控制所述動力輸出裝置給所述千斤頂輸出動力，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下調(diào)整其伸出長度，使所述伸出長度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述S5中，當(dāng)所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度大于所述基準(zhǔn)位移，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下無法縮短其伸出長度使所述伸出長度等于所述基準(zhǔn)位移時，

所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力減載，并調(diào)整其伸出長度，使所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位移，所述壓力傳感器將此時千斤頂經(jīng)過減載后的軸力值作為新的設(shè)定軸力值傳輸給所述控制中心。

進(jìn)一步的，在所述S5中，所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力減載時，采用步進(jìn)減載的方式，千斤頂每次減載固定的軸力值，并調(diào)整縮短其伸出長度，經(jīng)過數(shù)次步進(jìn)減載和調(diào)整，直至所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述S5具體包括：當(dāng)所述千斤頂伸出長度小于所述基準(zhǔn)位移時，

所述控制中心控制所述動力輸出裝置給所述千斤頂輸出動力，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下調(diào)整其伸出長度，使所述伸出長度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述S5中，當(dāng)所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度小于所述基準(zhǔn)位移，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下無法調(diào)整其伸出長度使所述伸出長度等于所述基準(zhǔn)位移時，

所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力加載，并調(diào)整其伸出長度，使所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位移，所述壓力傳感器將此時千斤頂經(jīng)過減載后的軸力值作為新的設(shè)定軸力值傳輸給所述控制中心。

進(jìn)一步的，在所述S5中，所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力加載時，采用步進(jìn)加載的方式，千斤頂每次加載固定的軸力值，并調(diào)整其伸出長度，經(jīng)過數(shù)次步進(jìn)加載和調(diào)整，直至所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述千斤頂通過步進(jìn)加載的方式對鋼支撐進(jìn)行軸力加載，當(dāng)所述千斤頂加載的軸力值等于鋼支撐自身失穩(wěn)的最大內(nèi)應(yīng)力時，所述千斤頂停止軸力加載，所述壓力傳感器將此時千斤頂?shù)妮S力值作為軸力上限值傳輸給所述控制中心。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)，一方面采用柔性節(jié)點，使水平支撐與垂直支撐不直接接觸，當(dāng)對水平支撐加載軸力時，水平支撐產(chǎn)生的壓縮變形不會直接作用于與內(nèi)箱體連接的垂直支撐，使得垂直支撐的側(cè)向位移大大減小，這樣就有效的減小水平支撐軸力加載時對垂直支撐產(chǎn)生的附加彎矩，改善了整個雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力狀況；另一方面，通過控制中心控制軸力加載工具，可實現(xiàn)對鋼支撐軸力的實時調(diào)控，防止因外界環(huán)境變化導(dǎo)致已加載的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力發(fā)生變化。本實用新型提供的調(diào)控方法可以在各種不同工況下實現(xiàn)對雙向鋼支撐軸力和位移的實時調(diào)控，為基坑工程臨時鋼支撐支護(hù)體系提供了更為安全的保障。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)軸力加載的示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的示意圖；

圖3-4是本實用新型實施例提供的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)中柔性節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5-8是本實用新型實施例提供的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控方法中一種對鋼支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行軸力加載的方法的示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提出的一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)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(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。

如圖2-4所示，本實用新型提供了一種雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)、軸力加載工具4和控制中心；

所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)包括互相垂直的水平支撐1和垂直支撐2、以及設(shè)置于所述水平支撐1和所述垂直支撐2交接處的柔性節(jié)點3；

所述柔性節(jié)點3包括外箱體31、內(nèi)箱體32、第一連接組件35和第二連接組件36，所述外箱體31為中空結(jié)構(gòu)，其表面開設(shè)有共軸的第一孔洞311和第二孔洞312，所述內(nèi)箱體32設(shè)置于所述外箱體31內(nèi)部；

所述第一連接組件35和所述第二連接組件36分別穿過所述第一孔洞311和所述第二孔洞312與所述內(nèi)箱體32連接；

所述內(nèi)箱體32的外壁與所述外箱體31的內(nèi)壁之間設(shè)置有彈性元件33；

所述水平支撐1與所述外箱體31連接，所述垂直支撐2分別與所述第一連接組件35和所述第二連接組件36連接；

所述軸力加載工具4對所述水平支撐1或所述垂直支撐2進(jìn)行軸力加載；

所述控制中心控制所述軸力加載工具4的工作狀態(tài)。

在本實施例的方案中，柔性節(jié)點3包括內(nèi)、外箱體，兩者之間設(shè)有彈性元件33，水平支撐1與外箱體31連接，垂直支撐2與內(nèi)箱體32連接，此時，水平支撐1與垂直支撐2不直接接觸，當(dāng)對水平支撐1加載軸力時，水平支撐1會產(chǎn)生壓縮變形，此時，水平支撐1的軸力會傳遞給外箱體31，使外箱體31產(chǎn)生軸向的位移，由于外箱體31是通過彈性元件33與內(nèi)箱體32連接的，此時，外箱體31的位移不會直接作用于內(nèi)箱體32，而是會先將水平支撐31的軸力傳遞給彈性元件33，彈性元件33受力壓縮變形，這樣，彈性元件33傳遞給內(nèi)箱體32的位移會大大減小，即此時內(nèi)箱體32的位移將小于外箱體31的位移，而與內(nèi)箱體32連接的垂直支撐2的側(cè)向位移也將大大減小。通過上述技術(shù)方案，可以有效的減小水平支撐1軸力加載時對垂直支撐2產(chǎn)生的附加彎矩。同理，當(dāng)對垂直支撐2進(jìn)行軸力加載時，也將顯著地減小對水平支撐1產(chǎn)生的附加彎矩。在此基礎(chǔ)上，本實用新型還通過控制中心對軸力加載工具4進(jìn)行調(diào)控，可以實現(xiàn)對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的實施調(diào)控，防止因外界環(huán)境變化導(dǎo)致已加載好的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力發(fā)生變化。

進(jìn)一步的，所述外箱體31和內(nèi)箱體32均為立方體(也可以為其他形狀，例如球形等)，所述外箱體31與水平面垂直的四個面上分別為相互平行的第一面和第二面、相互平行的第三面和第四面，所述第一面和第二面上分別開設(shè)有共軸的第一孔洞311和第二孔洞312。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)箱體32與水平面平行的兩個面均與滑動件34固定，所述滑動件34與所述外箱體31的內(nèi)壁接觸。

優(yōu)選的，所述滑動件34為不銹鋼板，所述內(nèi)箱體32與水平面平行的兩個面均與一不銹鋼板焊接，所述不銹鋼板與所述外箱體31的接觸面涂布涂潤滑油。上述方案可以有效的減小內(nèi)箱體32與外箱體31之間相對運動產(chǎn)生的摩擦力，減小兩者之間的位移影響。優(yōu)選的，不銹鋼板焊接也可以其他摩擦系數(shù)較小的物件代替。

進(jìn)一步的，所述柔性節(jié)點3還包括第三連接組件37和第四連接組件38，

所述第一連接組件35貫穿所述第一孔洞311，其一端與所述內(nèi)箱體32 連接，另一端與所述垂直支撐2連接；

所述第二連接組件36貫穿所述第二孔洞312，其一端與所述內(nèi)箱體32連接，另一端與所述垂直支撐2連接；

所述第三連接組件37一端與所述外箱體31的第三面連接，另一端與所述水平支撐1連接；

所述第四連接組件38一端與所述外箱體31的第四面連接，另一端與所述水平支撐1連接。

進(jìn)一步的，所述第一連接組件35和所述第二連接組件36與所述內(nèi)箱體32焊接或一體成型；

所述第三連接組件37和所述第四連接組件38與所述外箱體31焊接或一體成型。

進(jìn)一步的，所述第一連接組件35包括第一連接桿351和第一法蘭352，第二連接組件36包括第二連接桿361和第二法蘭362，第三連接組件37包括第三連接桿371和第三法蘭372，第四連接組件38包括第四連接桿381和第四法蘭382，

所述第一連接桿351貫穿所述第一孔洞311，其一端與所述內(nèi)箱體32連接，另一端與所述第一法蘭352連接，所述垂直支撐2與所述第一法蘭352連接；

所述第二連接桿361貫穿所述第二孔洞312，其一端與所述內(nèi)箱體32連接，另一端與所述第二法蘭362連接，所述垂直支撐2與所述第二法蘭362連接；

所述第三連接桿371一端與所述外箱體31的第三面連接，另一端與所述第三法蘭372連接，所述水平支撐1與所述第三法蘭372連接；

所述第四連接桿381一端與所述外箱體31的第四面連接，另一端與所述第四法蘭382連接，所述水平支撐1與所述第四法蘭382連接。

優(yōu)選的，所述外箱體31包括對稱的左箱體和右箱體，所述左箱體和所述右箱體通過螺栓連接組成所述外箱體31。將外箱體31設(shè)置成兩部分，可以在安裝的過程中，使得內(nèi)箱體32更容易在外箱體31內(nèi)部進(jìn)行安裝。

優(yōu)選的，所述彈性元件33為碟形彈簧。選擇的某一規(guī)格的碟形彈簧應(yīng) 當(dāng)與鋼支撐體系在施工階段的整體穩(wěn)定性相適應(yīng)，防止鋼支撐失穩(wěn)，在本實施例中，選擇的碟形彈簧因當(dāng)注意其壓縮變形75％所需的力即為鋼支撐失穩(wěn)的支撐力，防止鋼支撐失穩(wěn)。

在上述方案中，所述軸力加載工具4為千斤頂，所述千斤頂上設(shè)有壓力傳感器和位移傳感器，

所述壓力傳感器用于測定所述千斤頂加載的軸力，所述位移傳感器用于測定所述千斤頂伸出的長度；

所述控制中心接收所述壓力傳感器和所述位移傳感器測定的數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)選的，可在所述水平支撐1或所述垂直支撐2的兩端均設(shè)置千斤頂，在進(jìn)行軸力加載時，兩端的千斤頂同時進(jìn)行軸力加載。兩端同時進(jìn)行軸力加載，可以有效的減小鋼支撐的長細(xì)比，減小附加彎矩和附加應(yīng)力。

本實用新型還提供了一種利用上述的調(diào)控系統(tǒng)對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)調(diào)控的方法，包括如下步驟：

S1：對所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中的鋼支撐進(jìn)行分組，所述控制中心對同一組內(nèi)的鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控，按照設(shè)定軸力值控制所述千斤頂對同組內(nèi)的鋼支撐同時進(jìn)行軸力加載，加載完成時，所述位移傳感器將測得的所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度作為基準(zhǔn)位移傳輸給所述控制中心；

S3：所述位移傳感器監(jiān)測所述千斤頂?shù)膶崟r伸出長度并傳輸給所述控制中心；

S4：所述控制中心將所述千斤頂?shù)膶崟r伸出長度與所述基準(zhǔn)位移進(jìn)行比對；

S5：當(dāng)所述實時伸出長度與所述基準(zhǔn)位移不相等時，所述控制中心控制同組內(nèi)的所有所述千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，使所有所述千斤頂?shù)膶崟r伸出長度等于所述基準(zhǔn)位移。

進(jìn)一步的，所述千斤頂為液壓千斤頂，在所述S1中，將同組內(nèi)的所有所述千斤頂接入同一泵站，所述控制中心通過所述泵站驅(qū)動同組內(nèi)的所有所述千斤頂同時工作，完成對同組內(nèi)的所述鋼支撐的軸力加載。在上述技術(shù)方案中，具體的，在鋼支撐的端部與基坑工程的圍護(hù)之間安裝一只千斤頂，然后利用所述千斤頂同時對同組內(nèi)的鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以想到的是，對鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載時，應(yīng)當(dāng)不僅局限于采用千斤頂，還可以采用其他工具例如液壓油缸等。因此，采用不同的工具進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，應(yīng)當(dāng)也屬于本實用新型的保護(hù)范圍。

進(jìn)一步的，所述控制中心為計算機(jī)自動控制系統(tǒng)，所述計算機(jī)自動控制系統(tǒng)通過PLC控制泵站驅(qū)動所述千斤頂。采用計算機(jī)自動控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，可以避免因人工操作的差異性而導(dǎo)致的千斤頂在同步工作上產(chǎn)生差異性，而且效率更高。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中鋼支撐進(jìn)行分組，將相同軸力的鋼支撐分為一組，所述控制中心對同一組內(nèi)的鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控。

更進(jìn)一步的，所述S1具體包括：對雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中鋼支撐進(jìn)行分組，將所有所述水平鋼支撐和所有所述垂直鋼支撐分為同一組，所述控制中心對所有鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控。同時對所有鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，可以將逐根施加預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致的附加彎矩影響減小到最低，使得鋼支撐結(jié)構(gòu)在施加預(yù)應(yīng)力的過程中不受過多的附加應(yīng)力的影響，可以有效保證鋼支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

如圖5-8所示，進(jìn)一步的，所述S1具體包括：將所有所述水平鋼支撐分為同一組，所有所述垂直鋼支撐分為另一組，先對所有所述水平鋼支撐同時進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載，然后再對垂直鋼支撐同時進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：

S1.1：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(jìn)行軸力加載的千斤頂，但不安裝對所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的千斤頂；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(xiàn)為支撐本體的壓縮變形，故不會出現(xiàn)附加彎矩；

S1.2：所述控制中心對所有所述水平鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào)控，對所有所述水平鋼支撐同時進(jìn)行軸力加載；

S1.3：安裝對所述垂直鋼支撐進(jìn)行軸力加載的千斤頂；

S1.4：所述控制中心對所有所述垂直鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行同步調(diào) 控，對所有所述垂直鋼支撐同時進(jìn)行軸力加載。

進(jìn)一步的，所述S1.2具體包括：將所有水平鋼支撐對應(yīng)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(qū)動第一組內(nèi)的所有千斤頂，對所述水平鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載；

所述S1.4具體包括：將所有垂直鋼支撐對應(yīng)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(qū)動第二組內(nèi)的所有千斤頂，對所述垂直鋼支撐進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載。

其中，所述控制中心為計算機(jī)自動控制系統(tǒng)，所述計算機(jī)自動控制系統(tǒng)通過PLC控制所述第一泵站或所述第二泵站驅(qū)動所述千斤頂?shù)墓ぷ鳌?/p>

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：在對鋼支撐進(jìn)行軸力加載時，從鋼支撐的兩端同時對鋼支撐進(jìn)行軸力加載。通過采用上述技術(shù)方案，在對鋼支撐進(jìn)行軸力加載時，由于從鋼支撐的兩端同時對鋼支撐進(jìn)行加載，則其壓縮變形相較僅從鋼支撐一端進(jìn)行加載的情況減小了一半，即鋼支撐在兩端同時加載時產(chǎn)生的軸向壓縮變形為ΔL＝NL/(2EI)，而僅從一端進(jìn)行加載產(chǎn)生的軸向壓縮變形為ΔL＝NL/EI)。這樣，可以在一定程度上減小對與其垂直方向的鋼支撐的附加彎矩，從而減小垂直方向的鋼支撐對后續(xù)加載的鋼支撐產(chǎn)生的附加應(yīng)力，降低支撐應(yīng)力，縮短施工周期。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：在鋼支撐的兩端各設(shè)置一個千斤頂，所述控制中心控制兩個所述千斤頂同時對鋼支撐進(jìn)行軸力加載。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的是，在本案中不僅僅局限于采用千斤頂作為軸力加載工具，其他工具例如液壓油缸等均可以作為軸力加載的工具應(yīng)用到本實用新型中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種工具的選用同樣屬于本實用新型的保護(hù)范圍。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：在鋼支撐的中間部位設(shè)置一個千斤頂，利用所述千斤頂進(jìn)行軸力加載。當(dāng)在中間部位設(shè)置千斤頂時，只需要一個千斤頂即可實現(xiàn)前一個實施例中在鋼支撐兩端采用兩個千斤頂進(jìn)行軸力加載的效果，可以有效的減少千斤頂?shù)臄?shù)量，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

進(jìn)一步的，所述S5具體包括：當(dāng)任意一根鋼支撐對應(yīng)的千斤頂?shù)纳斐鲩L度與所述基準(zhǔn)位移不相等時，所述控制中心控制同組內(nèi)的所有鋼支撐對應(yīng)的千斤頂進(jìn)行調(diào)整，使同組內(nèi)的所有千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位 移。

進(jìn)一步的，所述動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)還包括動力輸出裝置，所述動力輸出裝置與所述千斤頂連接，給所述千斤頂提供動力；所述控制中心與所述動力輸出裝置連接，控制所述動力輸出裝置的動力輸出。

進(jìn)一步的，所述動力輸出裝置為電液動力裝置，所述電液動力裝置包括比例溢流閥，所述控制中心與所述比例溢流閥連接，控制所述比例溢流閥的工作，所述S1包括：所述控制中心控制所述比例溢流閥，使其調(diào)節(jié)至設(shè)定壓力，所述動力輸出裝置給所述千斤頂輸出動力。

進(jìn)一步的，所述S1具體包括：

對所述雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)中的鋼支撐進(jìn)行分組，所述控制中心控制所述動力輸出裝置，調(diào)節(jié)其動力輸出，所述動力輸出裝置給同組內(nèi)的所有所述千斤頂輸出動力；

同組內(nèi)的所有所述千斤頂按照設(shè)定軸力值對同組內(nèi)的鋼支撐進(jìn)行軸力加載，加載完成時，所述位移傳感器將測得的所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度作為基準(zhǔn)位移傳輸給所述控制中心。

在上述的調(diào)節(jié)方法中，根據(jù)千斤頂?shù)纳斐鲩L度與所述基準(zhǔn)位移之間的偏差，所述S5具體包括多種情況：

第一種情況為：當(dāng)所述千斤頂伸出長度大于所述基準(zhǔn)位移，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下調(diào)整其伸出長度，可以使所述伸出長度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移時，此時直接完成調(diào)控步驟，可以保證鋼支撐的軸力和位移均在設(shè)定范圍內(nèi)。

第二種情況為：當(dāng)所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度大于所述基準(zhǔn)位移，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下無法縮短其伸出長度使所述伸出長度等于所述基準(zhǔn)位移時，表明此時的軸力值偏大，此時，需要所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力減載，并調(diào)整其伸出長度，使所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位移，完成調(diào)控。同時，所述壓力傳感器將此時千斤頂經(jīng)過減載后的軸力值作為新的設(shè)定軸力值傳輸給所述控制中心，在之后實時調(diào)控的過程中，當(dāng)千斤頂伸出長度再次發(fā)生變化時，將在新的設(shè)定軸力值下對油缸的伸出長度進(jìn)行調(diào)整。

作為優(yōu)選方案，在上述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力減載時，可以采用步進(jìn)減載的方式，即千斤頂?shù)谝淮螠p載時，減載固定的軸力值(例如每次減小5噸)，第一次減載完成后調(diào)整縮短千斤頂?shù)纳斐鲩L度，若還是無法達(dá)到使伸出長度等于基準(zhǔn)位移，則再進(jìn)行第二次減載，第二次減載完成后再調(diào)節(jié)千斤頂?shù)纳斐鲩L度，若還是無法達(dá)到使伸出長度等于基準(zhǔn)位移，再進(jìn)行第三次減載和調(diào)整，這樣經(jīng)過數(shù)次步進(jìn)減載和調(diào)整，直至所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移，此時則完成調(diào)控。

第三種情況為：當(dāng)所述千斤頂伸出長度小于所述基準(zhǔn)位移時，所述千斤頂在設(shè)定軸力值下調(diào)整其伸出長度，可以使所述伸出長度伸長至等于所述基準(zhǔn)位移時，此時直接完成調(diào)控步驟，可以保證鋼支撐的軸力和位移均在設(shè)定范圍內(nèi)。

第四種情況為：當(dāng)所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度小于所述基準(zhǔn)位移，但所述千斤頂在設(shè)定軸力值下無法調(diào)整其伸出長度使所述伸出長度等于所述基準(zhǔn)位移時，表明此時的軸力值偏小，此時，需要所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力加載，并調(diào)整其伸出長度，使所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位移，完成調(diào)控。同時，所述壓力傳感器將此時千斤頂經(jīng)過減載后的軸力值作為新的設(shè)定軸力值傳輸給所述控制中心，在之后實時調(diào)控的過程中，當(dāng)千斤頂伸出長度再次發(fā)生變化時，將在新的設(shè)定軸力值下對油缸的伸出長度進(jìn)行調(diào)整。

與上述步進(jìn)減載類似，作為優(yōu)選的，在所述千斤頂對鋼支撐進(jìn)行軸力加載時，同樣可以采用步進(jìn)加載的方式，千斤頂每次加載固定的軸力值，并調(diào)整其伸出長度，經(jīng)過數(shù)次步進(jìn)加載和調(diào)整，直至所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度縮短至等于所述基準(zhǔn)位移，此時則完成調(diào)控。

第五種情況為：當(dāng)所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度小于所述基準(zhǔn)位移，但所述千斤頂在設(shè)定軸力值下無法調(diào)整伸出長度使其達(dá)到等于所述基準(zhǔn)位移時，表明此時的軸力值偏小，此時，需要千斤頂對所述鋼支撐進(jìn)行軸力加載，所述千斤頂通過步進(jìn)加載的方式對所述鋼支撐進(jìn)行軸力加載，但當(dāng)所述千斤頂加載的軸力值等于所述鋼支撐自身失穩(wěn)的最大內(nèi)應(yīng)力時，此時，仍然無法使所述千斤頂?shù)纳斐鲩L度等于所述基準(zhǔn)位移，此時，應(yīng)當(dāng)停止軸力加 載，防止鋼支撐自身失穩(wěn)。之后的調(diào)控應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)為以軸力調(diào)控為主，此時，所述壓力傳感器將千斤頂加載的軸力值作為軸力上限值傳輸給所述控制中心，以此軸力上限值作為軸力調(diào)控的目標(biāo)值。所述千斤頂通過步進(jìn)加載的方式對鋼支撐進(jìn)行軸力加載，當(dāng)所述千斤頂加載的軸力值等于鋼支撐自身失穩(wěn)的最大內(nèi)應(yīng)力時，所述千斤頂停止軸力加載，所述壓力傳感器將此時千斤頂?shù)妮S力值作為軸力上限值傳輸給所述控制中心，以此軸力上限值作為軸力調(diào)控的目標(biāo)值。

進(jìn)一步的，在上述第五種情況中，所述調(diào)節(jié)方法還包括：

S6：所述壓力傳感器實時監(jiān)測所述千斤頂加載的軸力值，并將實時軸力值傳輸給所述控制中心；

S7：所述控制中心將所述實時軸力值與所述軸力上限值進(jìn)行比對；

S8：當(dāng)所述實時軸力值與所述軸力上限值不相等時，所述控制中心控制所述動力輸出裝置給所述千斤頂輸出動力，所述千斤頂調(diào)整其加載的軸力值，使所述實時軸力值等于所述軸力上限值。該S6-S8的調(diào)控步驟即為以軸力調(diào)控為主的調(diào)控方法。

本實用新型提供的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控系統(tǒng)，一方面采用柔性節(jié)點，使水平支撐與垂直支撐不直接接觸，當(dāng)對水平支撐加載軸力時，水平支撐產(chǎn)生的壓縮變形不會直接作用于與內(nèi)箱體連接的垂直支撐，使得垂直支撐的側(cè)向位移大大減小，這樣就有效的減小水平支撐軸力加載時對垂直支撐產(chǎn)生的附加彎矩，改善了整個雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力狀況；另一方面，通過控制中心控制軸力加載工具，可實現(xiàn)對鋼支撐軸力的實時調(diào)控，防止因外界環(huán)境變化導(dǎo)致已加載的雙向鋼支撐結(jié)構(gòu)的受力發(fā)生變化。本實用新型提供的調(diào)控方法可以在各種不同工況下實現(xiàn)對雙向鋼支撐軸力和位移的實時調(diào)控，為基坑工程臨時鋼支撐支護(hù)體系提供了更為安全的保障。

上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限定，本實用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。