一种弹性支座及利用其临时支撑荷载的方法.pdf

本发明一种弹性支座及利用其临时支撑结构的方法，涉及建筑工程施工技术领域，针对常规刚性临时支撑构件无法限制支撑力而采用液压千斤顶作为支座，操作复杂、维护成本高的问题。它包括螺栓连接的蝶簧支架和底座；蝶簧支架包括内套筒、固接于其底部的底板、竖向设置于内套筒内的芯轴，及固接在芯轴顶部的上盖板，芯轴底端穿过底板并由螺母锁紧，外套筒套设在内套筒外且能沿内壁相对滑动，上盖板、内套筒及底板构成一闭合空腔，设于空腔内的蝶簧组套设于芯轴上，蝶簧组的顶端与上盖板的端板相抵；底座包括底部连接有支座底板的筒状固定架，及连接在其顶部的环形端板，芯轴的底端位于筒状固定架的内腔，且蝶簧支架的底板与底座的环形端板螺栓连接。

1.  一种弹性支座，其特征在于，包括：
上、下设置并螺栓连接的蝶簧支架和底座；
所述蝶簧支架包括内套筒、固接于所述内套筒底部的底板、竖向设置于所 述内套筒内的芯轴，及固接在所述芯轴顶部的上盖板，所述芯轴的底端穿过所 述底板的中心孔并由螺母锁紧，所述上盖板由端板和外套筒连接而成，所述外 套筒套设在所述内套筒外部且能够沿所述内套筒纵向相对滑动，所述上盖板、 内套筒及所述底板共同构成一闭合空腔，设置于所述空腔内的蝶簧组套设于所 述芯轴上，所述蝶簧组的顶端与所述上盖板的端板相抵；
所述底座包括底部连接有支座底板的筒状固定架，及连接在筒状固定架顶 部的环形端板，所述芯轴的底端位于所述筒状固定架的内腔，且蝶簧支架的底 板与底座的环形端板螺栓连接。

2.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：所述内套筒的外壁设置超载 标记线，或者在所述内套筒上安装压力传感器，并使所述压力传感器与报警装 置信号连接。

3.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：还包括套设于所述芯轴上的 调节架，所述调节架套设于所述芯轴上，且所述调节架的顶端支撑所述端板， 其底端与所述蝶簧组的顶端相抵。

4.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：还包括圆柱形的蝶簧座，所 述蝶簧座套设于所述芯轴上，且位于所述蝶簧组与所述底板之间，所述蝶簧座 的顶端与所述蝶簧组的底端相抵。

5.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：还包括设置于所述蝶簧支架 端板上的承压板，所述承压板由胶木板制成，且螺纹连接在所述端板上。

6.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：所述底座的支座底板上设有 螺栓孔，所述支座底板与所述环形端板之间连接有竖向的加劲肋。

7.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：所述外套筒的外壁还均布有 若干用于吊装的凸耳。

8.  根据权利要求1所述的弹性支座，其特征在于：所述蝶簧组由至少两个蝶簧 单元组成，相邻两个所述蝶簧单元相对设置，且每个蝶簧单元由至少一个蝶形 弹簧叠置而成。

9.  一种利用如权利要求1至8任一项所述的弹性支座临时支撑荷载的方法，步 骤如下：
步骤一：计算确定支撑节点承受的最大载荷和最大位移，根据设计需要的 支撑刚度、承载力及变形来确定蝶形弹簧的规格、数量及叠加方式，装配所述 弹性支座，对所述蝶簧组进行预压缩后旋紧所述芯轴下部的螺母；
步骤二：将所述弹性支座连接于支撑节点上，使荷载作用于所述弹性支座；
步骤二：需卸载时，利用千斤顶支撑荷载，并拆除所述弹性支座，并由永 久结构代替。

10.  根据权利要求9所述的临时支撑荷载的方法，其特征在于：所述步骤二还 包括，监测所述弹性支座内套筒上的所述超载标记线，或者通过固定于所述内 套筒上的所述压力传感器传出的信号判断所述弹性支座是否超载。

一种弹性支座及利用其临时支撑荷载的方法
技术领域
本发明涉及土木建筑工程施工技术领域，特别涉及一种弹性支座及利用其 临时支撑荷载的方法。
背景技术
建筑钢结构尤其是大跨度钢结构，在施工时常采用钢管构件来临时支撑上 部钢结构，待上部钢结构形成整体后，采用气割方式将钢管割断，以使原来高 度降低，从而达到卸载的目的，再移除这些临时支撑构件。施工过程中，上部 钢结构传递到这些临时支撑构件的力非常大。在地铁或其它地下建筑物上方建 造大跨度钢结构时，临时支撑构件上的力过大可能影响地下结构的安全。这种 情况下，较多采用大吨位液压千斤顶用于临时支撑荷载，从而可以控制传递到 地下结构上的荷载。但是，大吨位液压千斤顶价格高，而且支撑较长时间后其 下沉明显，因而影响钢结构的施工，严重的可能造成安全事故。
因此，如何设计一种载荷大、卸载方便，用于临时支撑荷载的弹性支座成 为本领域技术人员不断探索的课题。
发明内容
针对常规刚性临时支撑构件无法限制支撑力而采用液压千斤顶作为支座， 操作复杂、维护成本高的问题，本发明的目的是提供一种弹性支座及利用其临 时支撑荷载的方法，利用安装有蝶簧组的弹性支座传递上部结构的荷载，控制 临时支撑的荷载，保护其下部地下建筑结构的安全。
本发明解决其技术问题所采用的一种弹性支座，包括上、下设置并螺栓连 接的蝶簧支架和底座；所述蝶簧支架包括内套筒、固接于所述内套筒底部的底 板、竖向设置于所述内套筒内的芯轴，及固接在所述芯轴顶部的上盖板，所述 芯轴的底端穿过所述底板的中心孔并由螺母锁紧，所述上盖板由端板和外套筒 连接而成，所述外套筒套设在所述内套筒外部且能够沿所述内套筒纵向相对滑 动，所述上盖板、内套筒及所述底板共同构成一闭合空腔，设置于所述空腔内 的蝶簧组套设于所述芯轴上，所述蝶簧组的顶端与所述上盖板的端板相抵；所 述底座包括底部连接有支座底板的筒状固定架，及连接在筒状固定架顶部的环 形端板，所述芯轴的底端位于所述筒状固定架的内腔，且蝶簧支架的底板与底 座的环形端板螺栓连接。
优选的，所述内套筒的外壁设置超载标记线，或者在所述内套筒上安装压 力传感器，并使所述压力传感器与报警装置信号连接。
优选的，还包括套设于所述芯轴上的调节架，所述调节架套设于所述芯轴 上，且所述调节架的顶端支撑所述端板，其底端与所述蝶簧组的顶端相抵。
优选的，还包括圆柱形的蝶簧座，所述蝶簧座套设于所述芯轴上，且位于 所述蝶簧组与所述底板之间，所述蝶簧座的顶端与所述蝶簧组的底端相抵。
优选的，还包括设置于所述蝶簧支架端板上的承压板，所述承压板由胶木 板制成，且螺纹连接在所述端板上。
优选的，所述底座的支座底板上设有螺栓孔，所述支座底板与所述环形端 板之间连接有竖向的加劲肋。
优选的，所述外套筒的外壁还均布有若干用于吊装的凸耳。
优选的，所述蝶簧组由至少两个蝶簧单元组成，相邻两个所述蝶簧单元相 对设置，且每个蝶簧单元由至少一个蝶形弹簧叠置而成。
另外，本发明还提供了一种弹性支座临时支撑荷载的方法，步骤如下：
步骤一：计算确定支撑节点承受的最大载荷和最大位移，根据设计需要的 支撑刚度、承载力及变形来确定蝶形弹簧的规格、数量及叠加方式，装配所述 弹性支座，对所述蝶簧组进行预压缩后旋紧所述芯轴下部的螺母；
步骤二：将所述弹性支座连接于支撑节点上，使荷载作用于所述弹性支座；
步骤二：需卸载时，利用千斤顶支撑荷载，并拆除所述弹性支座，并由永 久结构代替。
优选的，所述步骤二还包括，监测所述弹性支座内套筒上的所述超载标记 线，或者通过固定于所述内套筒上的所述压力传感器传出的信号判断所述弹性 支座是否超载。
本发明的效果在于：
一、本发明的弹性支座，设置于内套筒内的芯轴的底端穿过蝶簧支架的底 部并由螺母锁紧，套设在芯轴上的蝶簧组的顶端与上盖板相抵，上盖板的外套 筒能够沿内套筒纵向滑动，为受压后上盖板向下滑动提供了一定的伸缩余量。 由于装配时对蝶簧组进行了预压缩，当荷载作用在蝶簧支架顶部时，蝶簧组开 始受力小于设定数值时，蝶簧支架保持刚性。此时整个弹性支座为刚性支撑， 可以确保上部钢结构施工时构件不下挠，保证钢结构施工质量。当荷载大于设 定数值时，蝶簧支架进入弹性状态，蝶簧支架开始产生位移，此时上部永久钢 结构已形成整体，永久钢结构自身开始承受部分荷载，从而限制了弹性支座上 荷载，保护了地下结构的安全。当需卸载弹性支座时，利用千斤顶支撑荷载， 拆除弹性支座，从而达到卸载的目的，本发明的弹性支座结构简单，易于操作， 卸载方便且对结构无损伤，能够反复使用，降低了施工成本。
二、发明的弹性支座，在作纵向滑动的内套筒的外壁设置了超载标记线或 压力传感器，便于施工人员及时了解支撑装置的工作状况，能够控制超载并限 制载荷增加，从而保证了施工安全，本发明特别适用于大吨位物体的临时支撑、 需要载荷超载控制以及自行卸载的场合。
三、利用本发明弹性支座临时支撑荷载的方法，装配时对蝶簧组进行预压 缩，当作用在弹性支座顶面的荷载大于设定数值时，蝶簧支架进入弹性状态， 蝶簧支架开始产生位移，此时上部永久钢结构已形成整体，永久钢结构自身开 始承受部分荷载，从而限制了弹性支座上荷载，保护了地下结构的安全；当需 卸载弹性支座时，利用千斤顶支撑荷载，从而达到卸载目的，并由永久结构代 替。采用本发明临时支撑荷载的方法，操作简易，并可反复使用，操作过程安 全可靠，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种弹性支座及利用其临时支 撑荷载的方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优 点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技 术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准 的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下 文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技 术方案的限制。
实施例一：结合图1说明本发明的弹性支座100，包括上、下设置并螺栓连 接的蝶簧支架20和底座40；
蝶簧支架20包括内套筒21、固接于内套筒21底部的底板22、竖向设置于 内套筒21内的芯轴23，及固接在芯轴23顶部的上盖板，芯轴23的底端穿过底 板22的中心孔并由螺母锁紧，上盖板由端板24和外套筒25连接而成，外套筒 25套设在内套筒21外部且能够沿内套筒21纵向相对滑动，上盖板、内套筒21 及底板22共同构成一闭合空腔26，设置于空腔26内的蝶簧组30套设于芯轴 23上；蝶簧组30的顶端与上盖板的端板24相抵，使得上盖板的端板24与内套 筒21顶部之间保持一定间隙，蝶簧支架20受压后，为外套筒25向下滑动提供 一定伸缩余量。
底座40包括底部连接有支座底板42的筒状固定架41，及连接在筒状固定 架41顶部的环形端板43，芯轴23的底端位于筒状固定架41的内腔，且底座 40的环形端板43与蝶簧支架20的底板22螺栓连接。
本发明的弹性支座100，设置于内套筒21内的芯轴23的底端穿过蝶簧支架 20的底部并由螺母锁紧，套设在芯轴23上的蝶簧组30的顶端与上盖板相抵， 上盖板的外套筒25能够沿内套筒21纵向滑动，为受压后上盖板向下滑动提供 了一定的伸缩余量。由于装配时对蝶簧组30进行了预压缩，当荷载作用在蝶簧 支架20顶部时，蝶簧组30开始受力小于设定数值时，蝶簧支架20保持刚性。 此时整个弹性支座100为刚性支撑，可以确保上部钢结构施工时构件不下挠， 保证钢结构施工质量。当荷载大于设定数值时，蝶簧支架20进入弹性状态，蝶 簧支架20开始产生位移，此时上部永久钢结构已形成整体，永久钢结构自身开 始承受部分荷载，从而限制了弹性支座100上荷载，保护了地下结构的安全； 当需卸载弹性支座100时，利用千斤顶支撑荷载，拆除弹性支座100，从而达到 卸载的目的，本发明的弹性支座100结构简单，易于操作，卸载方便且对结构 无损伤，能够反复使用，降低了施工成本。
为避免弹性支座100超载而引发安全事故，可在内套筒21的外壁设置超载 标记线(图中未示出)，用以监测超载情况的发生；较佳的，也可在内套筒21 上安装压力传感器(图中未示出)，并使压力传感器与报警装置信号连接，当超 载情况发生时，报警装置能够发出警示信号，便于施工人员及时控制载荷的增 加。
优选的，当蝶簧组30的高度不能满足支撑上盖板的要求时，还可以在上盖 板与蝶簧组30之间设置调节架28，筒状的调节架28套设于芯轴23上，调节架 28的顶端支撑端板24，其底端与蝶簧组30的顶端相抵。为增强调节架的支撑 强度，调节架顶端可固接水平的环状顶板，使得环状顶板与上盖板的端板24相 抵，能够更为稳定地支撑上盖板。
更佳的，弹性支座100还包括圆柱形的蝶簧座29，蝶簧座29套设于芯轴 23上，且位于蝶簧组30与底板22之间，蝶簧座29的顶端与蝶簧组30的底端 相抵。蝶簧座29和/或调节架28的设置为外套筒25的纵向滑动提供伸缩余量， 并起到稳定蝶簧组30的作用，更佳的，外套筒25的外壁还均布有若干用于吊 装的凸耳25'。
如图1所示，弹性支座100还包括设置于蝶簧支架20端板24上的承压板 27，承压板27由胶木板制成，且螺纹连接在端板24上。当钢结构荷载放置在 弹性支座100的顶部时，胶木板材料的承压板27可以释放上部永久钢结构的水 平力。胶木板全称为环氧酚醛层压纸板，它是使用品质优良的漂白木积纸及棉 绒纸做为补强物，并以高纯度、全合成的石化原料所反应制成的酚醛树脂做为 树脂粘合剂制造而成。
继续参考图1，为使弹性支座100能够稳定地支撑在外部结构上，底座40 的底部连接均布有螺栓孔的支座底板42，能够将弹性支座100螺栓连接在外部 结构上。为增强结构的稳定性，筒状固定架41的外壁与支座底板42之间连接 有竖向的加劲肋44。
上述蝶簧组30由至少两个蝶簧单元组成，相邻两个蝶簧单元相对设置，且 每个蝶簧单元由至少一个蝶形弹簧叠置而成，本实施例的弹性支座100，由于受 力大，选用了6片蝶形弹簧，一片弹簧受力42000kg，位移8mm，2片一个蝶簧 单元共3个，每个蝶簧单元受力是2片蝶形弹簧受力相加，采用3个蝶簧单元 是为了增大位移，即为一个蝶簧单元位移的3倍，因此，该弹性支座100最大 受力为840000kg，位移24mm。
实施例二：与实施例一不同的是，如图2所示，本实施例中蝶簧组30的顶 端与上盖板的端板24相抵，也就是说，端板24与蝶簧组30之间不设置调节架 28，而增加蝶簧座29的高度，也能实现类似的作用，此处不再赘述。
实施例三：结合图1和图2说明利用本发明的弹性支座100临时支撑荷载 的方法，具体步骤如下：
S101：首先计算确定支撑节点承受的最大载荷和最大位移，根据设计需要 的支撑刚度、承载力及变形来确定蝶形弹簧的规格、数量及叠加方式，装配弹 性支座100，对蝶簧组30进行预压缩后，旋紧芯轴23下部的螺母23'，预压蝶 簧组30的目的是为了让蝶簧组30进入工作状态(必须要对蝶簧组30施加最大 载荷的10％～15％的压力后才能使其达到工作状态)；
S102：将弹性支座100螺栓连接于支撑点上，使荷载作用于弹性支座100 上，开始受力小于规定数值时，弹性支座100保持刚性，当载荷大于规定值时 其处于弹性状态；
S103：需卸载时，利用千斤顶支撑荷载，从而拆除弹性支座100，并由永久 结构代替。
利用本发明弹性支座100临时支撑荷载的方法，装配时对蝶簧组30进行预 压缩，当作用在弹性支座100顶面的荷载大于设定数值时，蝶簧支架20进入弹 性状态，蝶簧支架20开始产生位移，此时上部永久钢结构已形成整体，永久钢 结构自身开始承受部分荷载，从而限制了弹性支座100上荷载，保护了地下结 构的安全；当需卸载弹性支座100时，利用千斤顶支撑荷载，从而达到卸载目 的，并由永久结构代替。采用本发明临时支撑荷载的方法，操作简易，并可反 复使用，操作过程安全可靠，提高了工作效率。
作为更佳的实施例，上述步骤S102还包括，监测蝶簧支架20内套筒21的 超载标记线，或者通过固定于内套筒21上的压力传感器传出的信号判断弹性支 座100是否超载，便于施工人员及时控制载荷的增加。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定， 本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权 利要求书的保护范围。