本實(shí)用新型涉及一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

黃土主要分布于我國(guó)甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等地，其不僅分布廣、厚度大、土質(zhì)均一，還具有良好的垂直結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，非常適宜建造黃土窯洞這種黃土高原獨(dú)特的古老傳統(tǒng)民居。傳統(tǒng)的民間匠人在開挖黃土窯洞時(shí)，完全依靠經(jīng)驗(yàn)來確定窯洞形狀，窯洞各部位的應(yīng)力分布常達(dá)不到最佳狀態(tài)，在受到如地震、降雨等外營(yíng)力作用時(shí)，更易于達(dá)到發(fā)生破壞的臨界狀態(tài)。因此，對(duì)部分有建筑缺陷的黃土窯洞進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)是具有一定意義的。

現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方案主要采用牽引式和支架式兩種方式對(duì)黃土窯洞進(jìn)行支護(hù)，牽引式為使用繩索對(duì)支護(hù)在窯洞頂部的拱形板進(jìn)行牽引，限制窯洞拱頂上部土體的變形，提高窯洞整體穩(wěn)定性。支架式為使用各種不同形式的拱形支架對(duì)黃土窯洞拱頂進(jìn)行支護(hù)，按支架固定部位不同，又可分為落地式支架和錨固式支架，兩種支架均可降低拱頂所承受的重量，并將這部分重量分別施加在地面或窯洞兩側(cè)側(cè)壁上，以改善窯洞拱頂受力情況。

首先，牽引式和支架式兩種黃土窯洞支護(hù)方式均采用單層拱圈對(duì)黃土窯洞進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)拱圈的曲線與窯洞本身曲線一致，無法向合理拱券曲線進(jìn)行調(diào)整。

其次，牽引式和錨固式支架仍然將拱頂土體的重量和支護(hù)裝置的重量施加在窯洞兩側(cè)的墻壁上，沒有改善窯洞側(cè)壁底部的受力情況，不能降低窯洞側(cè)壁在重力及外荷載作用下可能向外凸起發(fā)生破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

再次，現(xiàn)有窯洞支護(hù)裝置需一次性完成拱圈及配套的牽引繩索或支架的安裝，過程較為繁瑣，不便于實(shí)際使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，可實(shí)現(xiàn)支護(hù)裝置第二拱圈的曲線向合理拱券曲線進(jìn)行調(diào)整，并能對(duì)窯洞側(cè)壁底部進(jìn)行一定程度的支護(hù)，且可進(jìn)行分布安裝，方便實(shí)際使用。

本實(shí)用新型的一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，其包括第一拱圈，調(diào)整支座，第二拱圈，立柱，第一側(cè)擋板，第二側(cè)擋板，第三側(cè)擋板，底部框架；所述第一拱圈由若干個(gè)尺寸相同的弧形鋼板組成，所述弧形鋼板的弧長(zhǎng)和弧度與窯洞拱頂一致；所述第二拱圈為弧形鋼梁，所述第二拱圈的跨距與窯洞拱頂一致，所述第二拱圈的數(shù)量與第一拱圈的數(shù)量相同，所述第二拱圈分別對(duì)應(yīng)一組調(diào)整支座，所述調(diào)整支座固定安裝在對(duì)應(yīng)的第二拱圈頂部，所述調(diào)整支座將與第二拱圈相對(duì)應(yīng)的第一拱圈固定在窯洞拱頂下表面，所述第二拱圈下部?jī)啥斯潭ò惭b在相應(yīng)的立柱上端；所述立柱可插入底部框架兩側(cè)的支架槽內(nèi)，所述立柱通過第三固定螺栓固定安裝在底部框架的支架槽內(nèi)；所述第一側(cè)擋板固定安裝在窯洞最外側(cè)的立柱下端，所述第一側(cè)擋板通過第一角鐵和底部框架外側(cè)的前固定桿相固定；所述第二側(cè)擋板固定安裝在相鄰兩根立柱下端；所述第三側(cè)擋板固定安裝在窯洞最內(nèi)側(cè)的立柱下端，所述第三側(cè)擋板通過第二角鐵和底部框架內(nèi)側(cè)的后固定板相固定。

所述底部框架包括支架安裝桿、前固定桿、加強(qiáng)桿和后固定板，所述底部框架外形為矩形，所述支架安裝桿、前固定桿、加強(qiáng)桿均為矩形長(zhǎng)桿，所述后固定板為矩形板，所述支架安裝桿為左右兩根，所述支架安裝桿上設(shè)置有支架槽，所述支架槽上設(shè)置有第三固定螺栓，所述前固定桿和后固定板兩端通過第二角鐵分別固定安裝在兩根支架安裝桿兩端，所述加強(qiáng)桿通過第二角鐵固定安裝在兩根支架安裝桿中間，所述底部框架尺寸與窯洞底部尺寸相同。

所述支架槽為凸形支架槽。

所述調(diào)整支座包括螺栓座和螺母座，所述螺栓座整體為帶六邊形底座的圓柱體，所述螺栓座上端圓柱體側(cè)表面設(shè)置有螺紋，所述螺栓座下端表面固定有橡膠墊，所述螺母座上端為圓柱形，所述螺母座下端為六邊柱形，所述螺母座上端表面固定有橡膠墊，所述螺母座下端中心設(shè)置有僅下端通透的螺紋孔，所述螺栓座與螺母座螺接，所述調(diào)整支座可通過螺栓座和螺母座的相互轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)高度。

所述第二拱圈下部?jī)啥撕土⒅敹嗽O(shè)置有相配合的搭接槽，所述立柱上端設(shè)置有第一固定螺栓，所述第二拱圈和立柱搭接后通過第一固定螺栓固定；

所述立柱整體為矩形短桿，所述立柱下端向窯洞內(nèi)一面的兩側(cè)設(shè)置有擋板槽，所述立柱上端截面為矩形，所述立柱下端截面為凸形，所述擋板槽內(nèi)設(shè)置有第二固定螺栓孔，所述立柱下部末端中間設(shè)置有第三固定螺栓孔；

所述第一側(cè)擋板和第三側(cè)擋板均只有一側(cè)設(shè)置有擋板安裝槽，所述第二側(cè)擋板兩側(cè)均設(shè)置有擋板安裝槽，所述擋板安裝槽上設(shè)置有第二固定螺栓，所述擋板槽和擋板安裝槽為相互搭接的配合尺寸，所述第一側(cè)擋板、第二側(cè)擋板、第三側(cè)擋板均安裝在立柱上后和窯洞側(cè)壁接觸的表面與立柱齊平，所述第一側(cè)擋板、第二側(cè)擋板、第三側(cè)擋板和立柱通過第二固定螺栓固定。

在實(shí)現(xiàn)對(duì)黃土窯洞拱頂進(jìn)行支護(hù)的同時(shí)，還可使支護(hù)裝置拱圈曲線向合理拱券曲線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、與牽引式和支架式兩種黃土窯洞支護(hù)方式相比，本實(shí)用新型設(shè)置第一拱圈，調(diào)整支座和第二拱圈，在實(shí)現(xiàn)對(duì)黃土窯洞拱頂進(jìn)行支護(hù)的同時(shí)，還可使支護(hù)裝置第二拱圈曲線向合理拱券曲線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；

2、與牽引式和錨固式支架方式相比，本實(shí)用新型設(shè)置第一側(cè)擋板，第二側(cè)擋板、第三側(cè)擋板、立柱和底部框架，可改善窯洞側(cè)壁底部受力情況，降低窯洞側(cè)壁在重力及外荷載作用下可能向外凸起發(fā)生破壞的風(fēng)險(xiǎn)；

3、與現(xiàn)有的支護(hù)裝置相比，本實(shí)用新型通過設(shè)置各組件之間的搭接槽、安裝槽和角鐵，可分布完成支護(hù)裝置安裝，方便實(shí)際使用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)正面示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的全剖左視圖；

圖3為本實(shí)用新型的底部框架俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型的調(diào)整支座全剖正視圖；

圖5為本實(shí)用新型的立柱正視圖；

圖6為本實(shí)用新型的第二側(cè)擋板俯視圖。

圖中：1、窯洞拱頂；2、第一拱圈；3、調(diào)整支座；4、第二拱圈；5、立柱；6、第一側(cè)擋板；7、黃土層；8、第一角鐵；9、前固定桿；10、第一固定螺栓；11、第二側(cè)擋板；12、第二固定螺栓；13、第三固定螺栓；14、支架安裝桿；15、加強(qiáng)桿；16、第三側(cè)擋板；17、第二角鐵；18、后固定板；19、底部框架；20、支架槽；21、橡膠墊；22、螺母座；23、螺栓座；24、第一固定螺栓孔；25、第二固定螺栓孔；26、擋板槽；27、第三固定螺栓孔；28、擋板安裝槽。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖1-6對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖1所示，其包括第一拱圈2，調(diào)整支座3，第二拱圈4，立柱5，第一側(cè)擋板6，第二側(cè)擋板11，第三側(cè)擋板16，底部框架19；所述第一拱圈2由若干個(gè)尺寸相同的弧形鋼板組成，所述弧形鋼板的弧長(zhǎng)和弧度與窯洞拱頂一致；所述第二拱圈4為弧形鋼梁，所述第二拱圈4的跨距與窯洞拱頂一致，所述第二拱圈4的數(shù)量與第一拱圈2的數(shù)量相同，所述第二拱圈4分別對(duì)應(yīng)一組調(diào)整支座3，所述調(diào)整支座3固定安裝在對(duì)應(yīng)的第二拱圈4頂部，所述調(diào)整支座3將與第二拱圈4相對(duì)應(yīng)的第一拱圈2固定在窯洞拱頂下表面，所述第二拱圈4下部?jī)啥斯潭ò惭b在相應(yīng)的立柱5上端；所述立柱5可插入底部框架19兩側(cè)的支架槽20內(nèi)，所述立柱5通過第三固定螺栓13固定安裝在底部框架19的支架槽20內(nèi)；所述第一側(cè)擋板6固定安裝在窯洞最外側(cè)的立柱5下端，所述第一側(cè)擋板6通過第一角鐵8和底部框架19外側(cè)的前固定桿9相固定；所述第二側(cè)擋板11固定安裝在相鄰兩根立柱5下端；所述第三側(cè)擋板16固定安裝在窯洞最內(nèi)側(cè)的立柱5下端，所述第三側(cè)擋板16通過第二角鐵17和底部框架19內(nèi)側(cè)的后固定板18相固定。

所述底部框架19包括支架安裝桿14、前固定桿9、加強(qiáng)桿15和后固定板18，所述底部框架19外形為矩形，所述支架安裝桿14、前固定桿9、加強(qiáng)桿15均為矩形長(zhǎng)桿，所述后固定板18為矩形板，所述支架安裝桿14為左右兩根，所述支架安裝桿14上設(shè)置有支架槽20，所述支架槽20上設(shè)置有第三固定螺栓13，所述前固定桿9和后固定板18兩端通過第二角鐵17分別固定安裝在兩根支架安裝桿14兩端，所述加強(qiáng)桿15通過第二角鐵17固定安裝在兩根支架安裝桿中14間，所述底部框架19尺寸與窯洞底部尺寸相同。

所述支架槽20為凸形支架槽。

所述調(diào)整支座3包括螺栓座23和螺母座22，所述螺栓座23整體為帶六邊形底座的圓柱體，所述螺栓座23上端圓柱體側(cè)表面設(shè)置有螺紋，所述螺栓座23下端表面固定有橡膠墊21，所述螺母座22上端為圓柱形，所述螺母座22下端為六邊柱形，所述螺母座22上端表面固定有橡膠墊21，所述螺母座22下端中心設(shè)置有僅下端通透的螺紋孔，所述螺栓座23與螺母座22螺接，所述調(diào)整支座3可通過螺栓座23和螺母座22的相互轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)高度。

所述第二拱圈4下部?jī)啥撕土⒅?頂端設(shè)置有相配合的搭接槽，所述立柱5上端設(shè)置有第一固定螺栓10，所述第二拱圈4和立柱5搭接后通過第一固定螺栓10固定；

所述立柱5整體為矩形短桿，所述立柱5下端向窯洞內(nèi)一面的兩側(cè)設(shè)置有擋板槽26，所述立柱5上端截面為矩形，所述立柱5下端截面為凸形，所述擋板槽26內(nèi)設(shè)置有第二固定螺栓孔25，所述立柱5下部末端中間設(shè)置有第三固定螺栓孔27；

所述第一側(cè)擋板6和第三側(cè)擋板16均只有一側(cè)設(shè)置有擋板安裝槽28，所述第二側(cè)擋板11兩側(cè)均設(shè)置有擋板安裝槽28，所述擋板安裝槽28上設(shè)置有第二固定螺栓12，所述擋板槽26和擋板安裝槽28為相互搭接的配合尺寸，所述第一側(cè)擋板6、第二側(cè)擋板11、第三側(cè)擋板16均安裝在立柱5上后和窯洞側(cè)壁接觸的表面與立柱5齊平，所述第一側(cè)擋板6、第二側(cè)擋板11、第三側(cè)擋板16和立柱5通過第二固定螺栓12固定。

實(shí)施例1

需要說明的是，本實(shí)用新型在安裝時(shí)，安裝步驟如下：第一，使用第三角鐵將支架安裝桿，前固定桿，后固定板，加強(qiáng)桿在窯洞底部組裝成底部框架；第二，將立柱插入支架安裝桿上的支架槽內(nèi)，并使用第三固定螺栓進(jìn)行固定；第三，將第二拱圈依次搭接在相應(yīng)的兩根立柱上，并使用第一固定螺栓進(jìn)行固定；第四，將三種側(cè)擋板安裝在立柱下端，使立柱上的擋板槽和三種側(cè)擋板上的擋板安裝槽相扣合，再使用第二固定螺栓進(jìn)行固定；第五，先依次將第二拱圈對(duì)應(yīng)的一組調(diào)整支座放置在第二拱圈頂部，再依次將對(duì)應(yīng)的第一拱圈放置在調(diào)整支座頂部，然后調(diào)節(jié)每一個(gè)調(diào)整支座高度并調(diào)節(jié)第一拱圈位置，使第一拱圈連續(xù)的貼合并頂緊固定在窯洞拱頂下表面以完成安裝。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

技術(shù)特征：

1.一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，其特征在于：包括第一拱圈(2)，調(diào)整支座(3)，第二拱圈(4)，立柱(5)，第一側(cè)擋板(6)，第二側(cè)擋板(11)，第三側(cè)擋板(16)，底部框架(19)；所述第一拱圈(2)由若干個(gè)尺寸相同的弧形鋼板組成，所述弧形鋼板的弧長(zhǎng)和弧度與窯洞拱頂一致；所述第二拱圈(4)為弧形鋼梁，所述第二拱圈(4)的跨距與窯洞拱頂一致，所述第二拱圈(4)的數(shù)量與第一拱圈(2)的數(shù)量相同，所述第二拱圈(4)分別對(duì)應(yīng)一組調(diào)整支座(3)，所述調(diào)整支座(3)固定安裝在對(duì)應(yīng)的第二拱圈(4)頂部，所述調(diào)整支座(3)將與第二拱圈(4)相對(duì)應(yīng)的第一拱圈(2)固定在窯洞拱頂下表面，所述第二拱圈(4)下部?jī)啥斯潭ò惭b在相應(yīng)的立柱(5)上端；所述立柱(5)可插入底部框架(19)兩側(cè)的支架槽(20)內(nèi)，所述立柱(5)通過第三固定螺栓(13)固定安裝在底部框架(19)的支架槽(20)內(nèi)；所述第一側(cè)擋板(6)固定安裝在窯洞最外側(cè)的立柱(5)下端，所述第一側(cè)擋板(6)通過第一角鐵(8)和底部框架(19)外側(cè)的前固定桿(9)相固定；所述第二側(cè)擋板(11)固定安裝在相鄰兩根立柱(5)下端；所述第三側(cè)擋板(16)固定安裝在窯洞最內(nèi)側(cè)的立柱(5)下端，所述第三側(cè)擋板(16)通過第二角鐵(17)和底部框架(19)內(nèi)側(cè)的后固定板(18)相固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，其特征在于：所述底部框架(19)包括支架安裝桿(14)、前固定桿(9)、加強(qiáng)桿(15)和后固定板(18)，所述底部框架(19)外形為矩形，所述支架安裝桿(14)、前固定桿(9)、加強(qiáng)桿(15)均為矩形長(zhǎng)桿，所述后固定板(18)為矩形板，所述支架安裝桿(14)為左右兩根，所述支架安裝桿(14)上設(shè)置有支架槽(20)，所述支架槽(20)上設(shè)置有第三固定螺栓(13)，所述前固定桿(9)和后固定板(18)兩端通過第二角鐵(17)分別固定安裝在兩根支架安裝桿(14)兩端，所述加強(qiáng)桿(15)通過第二角鐵(17)固定安裝在兩根支架安裝桿(14)中間，所述底部框架(19)尺寸與窯洞底部尺寸相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，其特征在于：所述支架槽(20)為凸形支架槽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，其特征在于：所述調(diào)整支座(3)包括螺栓座(23)和螺母座(22)，所述螺栓座(23)整體為帶六邊形底座的圓柱體，所述螺栓座(23)上端圓柱體側(cè)表面設(shè)置有螺紋，所述螺栓座(23)下端表面固定有橡膠墊(21)，所述螺母座(22)上端為圓柱形，所述螺母座(22)下端為六邊柱形，所述螺母座(22)上端表面固定有橡膠墊(21)，所述螺母座(22)下端中心設(shè)置有僅下端通透的螺紋孔，所述螺栓座(23)與螺母座(22)螺接，所述調(diào)整支座(3)可通過螺栓座(23)和螺母座(22)的相互轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)高度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置，其特征在于：所述第二拱圈(4)下部?jī)啥撕土⒅?5)頂端設(shè)置有相配合的搭接槽，所述立柱(5)上端設(shè)置有第一固定螺栓(10)，所述第二拱圈(4)和立柱(5)搭接后通過第一固定螺栓(10)固定；

所述立柱(5)整體為矩形短桿，所述立柱(5)下端向窯洞內(nèi)一面的兩側(cè)設(shè)置有擋板槽(26)，所述立柱(5)上端截面為矩形，所述立柱(5)下端截面為凸形，所述擋板槽(26)內(nèi)設(shè)置有第二固定螺栓孔(25)，所述立柱(5)下部末端中間設(shè)置有第三固定螺栓孔(27)；

所述第一側(cè)擋板(6)和第三側(cè)擋板(16)均只有一側(cè)設(shè)置有擋板安裝槽(28)，所述第二側(cè)擋板(11)兩側(cè)均設(shè)置有擋板安裝槽(28)，所述擋板安裝槽(28)上設(shè)置有第二固定螺栓(12)，所述擋板槽(26)和擋板安裝槽(28)為相互搭接的配合尺寸，所述第一側(cè)擋板(6)、第二側(cè)擋板(11)、第三側(cè)擋板(16)均安裝在立柱(5)上后和窯洞側(cè)壁接觸的表面與立柱(5)齊平，所述第一側(cè)擋板(6)、第二側(cè)擋板(11)、第三側(cè)擋板(16)和立柱(5)通過第二固定螺栓(12)固定。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型公開了一種雙拱圈黃土窯洞支護(hù)裝置。其包括第一拱圈，調(diào)整支座，第二拱圈，立柱，第一側(cè)擋板，第二側(cè)擋板，第三側(cè)擋板，底部框架；所述第二拱圈分別對(duì)應(yīng)一組調(diào)整支座，所述調(diào)整支座固定安裝在對(duì)應(yīng)的第二拱圈頂部，所述調(diào)整支座將與第二拱圈相對(duì)應(yīng)的第一拱圈固定在窯洞拱頂下表面，所述第二拱圈下部?jī)啥斯潭ò惭b在相應(yīng)的立柱上端；所述立柱可插入底部框架兩側(cè)的支架槽內(nèi)，所述立柱通過第三固定螺栓固定安裝在底部框架的支架槽內(nèi)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)支護(hù)裝置第二拱圈的曲線向合理拱券曲線進(jìn)行調(diào)整，并能對(duì)窯洞側(cè)壁底部進(jìn)行一定程度的支護(hù)，且可進(jìn)行分布安裝，方便實(shí)際使用。

技術(shù)研發(fā)人員：高中南;王謙;鐘秀梅;劉富強(qiáng);錢紫玲;馬紫娟;劉小豐;鄭龍;趙乘程;程超;許曉威;梁玉鑫

受保護(hù)的技術(shù)使用者：甘肅省地震局(中國(guó)地震局蘭州地震研究所)

技術(shù)研發(fā)日：2020.09.30

技術(shù)公布日：2021.07.23