本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程，尤其涉及一種具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償?shù)膬?nèi)支撐結(jié)構(gòu)及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償，即應(yīng)力伺服自適應(yīng)支撐系統(tǒng)，是結(jié)合了現(xiàn)代機(jī)電液一體化自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)以及可視化監(jiān)控系統(tǒng)等高新技術(shù)手段，對(duì)支撐軸力進(jìn)行全天候不間斷監(jiān)測，并根據(jù)高精度傳感器所測參數(shù)值對(duì)支撐軸力進(jìn)行適時(shí)的自動(dòng)或手動(dòng)補(bǔ)償來達(dá)到控制基坑變形目的的支撐系統(tǒng)。運(yùn)用自適應(yīng)支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼支撐軸力的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，解決常規(guī)施工方法無法控制的苛刻變形要求和技術(shù)難題，使工程始終處于可控和可知的狀態(tài)，具有良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)效益，故此，特別需要一種具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償?shù)膬?nèi)支撐結(jié)構(gòu)及其工作方法。

2、現(xiàn)有的具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償功能的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)存在諸多缺陷，在軸力補(bǔ)償方面，它以液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，然而，液壓壓力很難精準(zhǔn)控制液壓缸伸縮的微量變化，這就使得補(bǔ)償位移量的精度難以保證，而且，這種結(jié)構(gòu)通常只采用單個(gè)補(bǔ)償液壓缸，其連接點(diǎn)位于鋼管端面的中間位置，無法適應(yīng)實(shí)際工況中鋼管各方位的應(yīng)力差異，無法做到針對(duì)性地補(bǔ)償軸力，此外，當(dāng)基坑兩側(cè)地質(zhì)出現(xiàn)單側(cè)沉降或沉降高度不一致時(shí)，鋼管內(nèi)支撐兩端高度失衡，主體傾斜，連接關(guān)節(jié)產(chǎn)生單側(cè)應(yīng)力甚至裂隙，嚴(yán)重影響支撐穩(wěn)定性，同時(shí)，傳統(tǒng)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)依賴固定節(jié)進(jìn)行連接固定，難以適配不同尺寸的鋼管，通用性差，且與其他部件安裝時(shí)缺乏快速安裝機(jī)制，效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償?shù)膬?nèi)支撐結(jié)構(gòu)及其工作方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有的具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償功能的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)存在諸多缺陷，在軸力補(bǔ)償方面，它以液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，然而，液壓壓力很難精準(zhǔn)控制液壓缸伸縮的微量變化，這就使得補(bǔ)償位移量的精度難以保證，而且，這種結(jié)構(gòu)通常只采用單個(gè)補(bǔ)償液壓缸，其連接點(diǎn)位于鋼管端面的中間位置，無法適應(yīng)實(shí)際工況中鋼管各方位的應(yīng)力差異，無法做到針對(duì)性地補(bǔ)償軸力，此外，當(dāng)基坑兩側(cè)地質(zhì)出現(xiàn)單側(cè)沉降或沉降高度不一致時(shí)，鋼管內(nèi)支撐兩端高度失衡，主體傾斜，連接關(guān)節(jié)產(chǎn)生單側(cè)應(yīng)力甚至裂隙，嚴(yán)重影響支撐穩(wěn)定性，同時(shí)，傳統(tǒng)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)依賴固定節(jié)進(jìn)行連接固定，難以適配不同尺寸的鋼管，通用性差，且與其他部件安裝時(shí)缺乏快速安裝機(jī)制，效率低下的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償?shù)膬?nèi)支撐結(jié)構(gòu)及其工作方法，包括鋼管內(nèi)撐節(jié)，所述鋼管內(nèi)撐節(jié)的左側(cè)表面設(shè)置有固定節(jié)機(jī)構(gòu)，所述固定節(jié)機(jī)構(gòu)的一側(cè)表面設(shè)置有圍檁，所述圍檁的下方表面固定連接有樁，所述鋼管內(nèi)撐節(jié)的右側(cè)表面設(shè)置有快速安裝機(jī)構(gòu)，所述鋼管內(nèi)撐節(jié)的外側(cè)表面固定連接有軸力傳感器，所述快速安裝機(jī)構(gòu)的一側(cè)表面設(shè)置有主體外套筒，所述主體外套筒的一側(cè)表面活動(dòng)連接有伸縮桿，所述主體外套筒的內(nèi)側(cè)表面固定連接有滾珠絲桿，所述滾珠絲桿的一側(cè)表面固定連接有固定板，所述滾珠絲桿的一側(cè)表面固定連接有軸承座，所述主體外套筒的一側(cè)表面固定連接有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的一側(cè)表面固定連接有減速器，所述減速器?的一側(cè)表面固定連接有齒輪軸，所述齒輪軸的一側(cè)表面固定連接有主動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪的一側(cè)表面嚙合連接有被動(dòng)齒輪，所述伸縮桿的一側(cè)表面固定連接有球窩，所述球窩的一側(cè)表面固定連接有a安裝板，所述a安裝板的一側(cè)表面固定連接有b安裝板，所述a安裝板的一側(cè)表面固定連接有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌的一側(cè)表面固定連接有導(dǎo)輪，所述a安裝板的一側(cè)表面固定連接有a耳板，所述b安裝板的一側(cè)表面固定連接有b耳板，所述a耳板和b耳板貫穿連接有銷軸，所述b安裝板的一側(cè)表面固定連接有安裝架；

3、所述固定節(jié)機(jī)構(gòu)包括基座、微型電機(jī)、錐齒輪、旋轉(zhuǎn)軸、滑塊、滑軌、連接板、連接架、立柱、支撐板、夾頭和轉(zhuǎn)軸，所述圍檁的一側(cè)表面固定連接有基座，所述基座的一側(cè)表面固定連接有微型電機(jī)，所述微型電機(jī)的一側(cè)表面固定連接有錐齒輪，所述錐齒輪的一側(cè)表面固定連接有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)表面固定連接有滑塊，所述滑塊的一側(cè)表面固定連接有滑軌，所述滑塊的一側(cè)表面固定連接有連接板，所述連接板的一側(cè)表面固定連接有連接架，所述連接架的一側(cè)表面固定連接有立柱，所述連接架的一側(cè)表面固定連接有支撐板，所述支撐板的一側(cè)表面固定連接有夾頭，所述夾頭的一側(cè)表面固定連接有轉(zhuǎn)軸。

4、優(yōu)選的，所述軸力傳感器以鋼管內(nèi)撐節(jié)的中軸線對(duì)稱設(shè)置有四組，所述旋轉(zhuǎn)軸通過錐齒輪與微型電機(jī)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

5、優(yōu)選的，所述錐齒輪的內(nèi)壁尺寸與旋轉(zhuǎn)軸的外壁尺寸相吻合，所述滑塊通過旋轉(zhuǎn)軸與滑軌活動(dòng)連接。

6、優(yōu)選的，所述滑塊的內(nèi)壁尺寸與滑軌的外壁尺寸相吻合，所述支撐板以立柱的中軸線對(duì)稱設(shè)置有兩組。

7、優(yōu)選的，所述夾頭上設(shè)置有防滑墊，所述夾頭以立柱的中軸線對(duì)稱設(shè)置有五組。

8、優(yōu)選的，所述快速安裝機(jī)構(gòu)包括楔塊、夾鉗、連接件、第一彈簧、連接法蘭、卡銷基體、卡槽、第二彈簧和卡銷，所述鋼管內(nèi)撐節(jié)的一側(cè)表面固定連接有楔塊，所述楔塊的一側(cè)表面固定連接有夾鉗，所述夾鉗的一側(cè)表面固定連接有連接件，所述連接件的一側(cè)表面固定連接有第一彈簧，所述第一彈簧的一側(cè)表面固定連接有連接法蘭，所述連接法蘭的一側(cè)表面固定連接有卡銷基體，所述卡銷基體的一側(cè)表面設(shè)置有卡槽，所述卡銷基體的內(nèi)側(cè)表面固定連接有第二彈簧，所述卡銷基體的一側(cè)表面固定連接有卡銷。

9、優(yōu)選的，所述鋼管內(nèi)撐節(jié)的一側(cè)表面設(shè)置有與卡槽卡合連接插塊，所述楔塊以鋼管內(nèi)撐節(jié)的中軸線對(duì)稱設(shè)置有四組。

10、優(yōu)選的，所述鋼管內(nèi)撐節(jié)通過楔塊與夾鉗卡合連接，所述第一彈簧以夾鉗的中軸線對(duì)稱設(shè)置有兩組。

11、優(yōu)選的，所述夾鉗以連接法蘭的中軸線對(duì)稱設(shè)置有四組，所述卡銷的一側(cè)表面設(shè)置有插塊鎖止槽。

12、一種具備應(yīng)力監(jiān)測補(bǔ)償?shù)膬?nèi)支撐結(jié)構(gòu)的工作方法，還包括以下步驟：

13、步驟一：將內(nèi)支撐裝置固定在指定位置，把鋼管擺放在夾頭可作用區(qū)域，確保位置合適，啟動(dòng)微型電機(jī)，輸出旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)錐齒輪，錐齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)軸，讓其轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)滑塊沿滑軌直線移動(dòng)，滑塊帶動(dòng)連接板，連接板帶動(dòng)連接架，連接架帶動(dòng)立柱和支撐板，使夾頭靠近鋼管完成固定。

14、優(yōu)選的，通過快速安裝機(jī)構(gòu)，將帶對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的待連接部件靠近鋼管內(nèi)撐節(jié)，使安裝位置大致對(duì)齊，推動(dòng)連接法蘭一側(cè)連接部件的夾鉗，使其與楔塊接觸，部件靠近，楔塊受擠壓，帶動(dòng)夾鉗動(dòng)作，夾鉗經(jīng)連接件壓縮第一彈簧并合攏，夾緊楔塊，夾鉗動(dòng)作時(shí)，推動(dòng)卡銷向卡銷基體內(nèi)收縮，壓縮第二彈簧，當(dāng)鋼管內(nèi)撐節(jié)的插塊插入卡銷基體的卡槽，卡銷在第二彈簧彈力作用下彈出，其插塊鎖止槽與卡槽卡合固定插塊，實(shí)現(xiàn)快速定位和初步鎖定。

15、優(yōu)選的，開啟設(shè)備準(zhǔn)備工作，通過軸應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)鋼管支撐進(jìn)行軸力監(jiān)測，四個(gè)軸力傳感器安裝在鋼管的上下左右外壁，對(duì)軸應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，并將信號(hào)傳輸給dcs控制系統(tǒng)，dcs控制系統(tǒng)依據(jù)接收到的軸力信號(hào)，根據(jù)應(yīng)力大小控制軸力補(bǔ)償節(jié)中對(duì)應(yīng)的伸縮補(bǔ)償裝置伸縮，裝置端頭為球鉸連接，獨(dú)立工作，上方與下方裝置分別由上方與下方軸力傳感器控制，實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)償。

16、優(yōu)選的，當(dāng)基坑一側(cè)發(fā)生沉降時(shí)，a耳板和b耳板間的導(dǎo)輪在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，a安裝板、b安裝板安裝板可上下錯(cuò)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沉降補(bǔ)償自適應(yīng)，防止鋼管內(nèi)支撐兩端傾斜，保障支撐穩(wěn)定性，沉降在一定范圍內(nèi)，激光光線可穿過b耳板孔洞，超過一定距離時(shí)，激光光線被b耳板遮檔，監(jiān)測信號(hào)改變，dcs控制系統(tǒng)控制警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、1、通過固定節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在使用時(shí)，將需要固定連接的部件如鋼管放置在合適位置，使其處于夾頭的工作范圍內(nèi)，接通微型電機(jī)的電源，為后續(xù)工作提供動(dòng)力，微型電機(jī)啟動(dòng)，輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，帶動(dòng)與其固定連接的錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過嚙合關(guān)系將動(dòng)力傳遞給旋轉(zhuǎn)軸，使旋轉(zhuǎn)軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于其外側(cè)表面與滑塊固定連接，滑塊在旋轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，沿著滑軌做直線運(yùn)動(dòng)，滑塊的移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)與之相連的連接板同步移動(dòng)，連接板的移動(dòng)帶動(dòng)連接架運(yùn)動(dòng)，連接架進(jìn)而帶動(dòng)立柱和支撐板移動(dòng)，使得夾頭靠近需要固定的部件，當(dāng)夾頭接觸到部件后，隨著繼續(xù)移動(dòng)，夾頭會(huì)對(duì)部件施加夾緊力，實(shí)現(xiàn)對(duì)部件的固定，在這個(gè)過程中，轉(zhuǎn)軸可使夾頭可在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)整位置和角度，能更好地適配不同形狀、位置的部件，增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)對(duì)復(fù)雜工況的適應(yīng)性，當(dāng)夾頭將部件牢固夾緊后，微型電機(jī)可停止工作，此時(shí)部件被穩(wěn)定地固定在相應(yīng)位置，從而提高了對(duì)不同形狀和位置部件的適應(yīng)性，保障部件固定的牢固性，在承受外力作用時(shí)，能有效防止部件松動(dòng)、位移，確保工作過程的穩(wěn)定性和安全性。

19、2、通過快速安裝機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在使用時(shí)，將帶有對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的待連接部件靠近鋼管內(nèi)撐節(jié)，使兩者的安裝位置大致對(duì)齊，此時(shí)各部件處于初始狀態(tài)，第一彈簧和第二彈簧均未被壓縮或拉伸至極限，推動(dòng)連接法蘭一側(cè)的連接部件夾鉗，使其與楔塊接觸，隨著部件的進(jìn)一步靠近，楔塊受到擠壓，帶動(dòng)夾鉗動(dòng)作，夾鉗通過連接件使第一彈簧壓縮，同時(shí)夾鉗開始合攏，對(duì)楔塊施加夾緊力，增強(qiáng)連接的穩(wěn)定性，在夾鉗動(dòng)作的同時(shí)，推動(dòng)卡銷向卡銷基體內(nèi)收縮，壓縮第二彈簧，當(dāng)鋼管內(nèi)撐節(jié)的一側(cè)表面設(shè)置的插塊插入卡銷基體一側(cè)設(shè)置的卡槽使，卡銷在第二彈簧的彈力作用下彈出，使得卡銷的一側(cè)表面設(shè)置的插塊鎖止槽與卡槽同時(shí)卡合固定插塊，實(shí)現(xiàn)快速定位和初步鎖定。此時(shí)，楔塊被夾鉗夾緊，卡銷上的插塊鎖止槽與卡槽卡合插塊，第一彈簧和第二彈簧分別提供一定的預(yù)緊力，使鋼管內(nèi)撐節(jié)與待連接部件牢固連接，完成快速安裝，從而有效縮短部件安裝和拆卸的時(shí)間，大幅提高工作效率。