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预应力鱼腹梁钢结构组合支撑技术详解

376 2020-07-14 09:52:34


预应力鱼腹梁钢结构组合支撑技术(IPS工法),是基于预应力原理,针对传统混凝土内支撑、钢支撑的不足,通过大量的工程研究和实践应用,开发出的一种新型绿色深基坑支护内支撑结构体系。

与传统混凝土内支撑、钢支撑相比,极大地提高了支撑体系的整体钢度和稳定性,结合远程实时监测系统,从而有效而精确地控制基坑位移,大幅减小基坑的变形。此项技术取得了深基坑支护内支撑技术的重大突破,是目前国际上最先进的内支撑技术。

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工艺原理


它由鱼腹梁(高强低松弛的钢绞线作为上弦构件、H 型钢作为受力梁、与长短不一的 H 型钢撑梁等组成)、对撑、角撑、立柱、横梁、拉杆、三角形接点、预压顶紧装置等标准部件组合并施加预应力,形成平面预应力支撑系统与立体结构体系。


标准化构件和传力键





螺栓式组装提高了安装的精度和可靠性



工程安全性

相对于传统支撑系统的破坏模式——脆性破坏,预应力鱼腹梁工具式组合内支撑的破坏模式为延性破坏,从而提高了基坑支护结构的安全度。在基坑开挖过程中,IPS 工法支护结构能针对可能产生的较大水土压力或突发的施工载荷,通过加装组件、施加预应力等措施,能确保支护结构的安全和控制周边土体的变形,有效地保护基坑周边的建(构)筑物、市政道路和管线等环境的安全。为了实现对基坑侧壁水土压力和围护结构变形的有效监控,采用多功能监测警报系统,从而完全消除了基坑支护结构破坏的可能性。

环境效益

高刚度和高稳定性的结构体系有效提高基坑安全度,高精度工艺要求严格控制基坑变形,大幅降低地下空间开发建设对周边建(构)筑物、市政道路管线等环境的影响。构件材料全部回收重复循环使用,符合国家节能减排的产业政策,系绿色施工技术。


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支撑结构的设计计算步骤


一、土压力与支撑力计算

二、平面结构整体验算(位移,弯矩,轴力) 有限元软件分析

三、构件计算与验算

(1)预应力鱼腹梁

(2)围檩

(3)角撑(对撑)

(4)牛腿

(5)三角形连接件

(6)竖向立柱


3
平面布置形式


传统支撑与IPS支撑受力对比




1、矩形建筑平面形式的比较


2、长方形平面形式(地铁站和明挖隧道平面)的比较


3、长方形平面形式(超宽基坑)



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施工工艺与质量控制标准


1、施工流程



2、钢筋围檩与IPS围檩的连接

组装现场


挖下层土后安装下道支撑系统



3、挖运土方法

放坡进入坑内挖运土


挖机进入支撑下挖土


利用支撑平台挖土


利用出口平台放坡挖运土


支撑下设运输通道挖运土


利用中间的放坡道挖运土


钢支撑下面运土


4、安全监测系统

IPS受力与变形自动监测


5、主要应急措施

(1) 角撑与对撑产生向坑内变形过大的应急预案

(2) 鱼腹梁产生向坑内变形过大的应急预案

(3) 角撑对撑产生向坑外变形过大的应急预案

(4) 鱼腹梁产生向坑外变形过大应急预案

(5) 立柱竖向位移变形过大应急预案

(6) 当支撑的局部出现曲屈或变形过大时的应急预案