CN116201392A - 大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，通过在转换梁内增设预应力钢绞线，有效控制变形，减少混凝土内的收缩应力和温度应力产生的裂缝；通过对转换梁进行预顶力的实施，使转换梁及下部新增桩提前受力，预变形技术可以有效控制建筑物托换施工过程中上部结构因为转换梁变形产生的影响；在切割待抽柱时上部结构不再产生下挠或仅产生轻微下挠，保证了上部结构的安全；通过监测装置对转换梁的受力状态进行实时监测，便于掌握结构变化和受力变化，确保托换过程的施工安全；在施工过程中无需如现有施工方法般搭设满堂脚手架进行支撑，后续也无需进行满堂脚手架的拆除，有效降低施工成本以及提高施工效率。

Description

大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法

技术领域

本发明涉及托换施工技术领域，尤其涉及一种大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法。

背景技术

随着我国经济和建筑业的飞速发展，城市越来越拥挤，为满足城市的交通出行、生活活动的空间需求，为避免对现有城市建筑的大拆大建，必须向地下进行空间的拓展，当拓展地下空间时会遇到既有建筑阻碍时，穿越既有建筑时，需要对原建筑物基础或柱进行托换；现有的柱托换施工中存在一些问题：

(1)现有的柱托换施工，首先对待抽柱周边梁、柱结构进行截面加大施工，再抽柱施工前要对待抽柱周边一跨至二跨梁板进行回顶支撑钢管脚手架搭设，而且至少要搭设三层至四层，有的结构特殊的柱托换还需从承台基础层开始搭设回顶支撑钢管脚手架，这样的施工方法，施工成本高，施工工期长，而且还影响待抽柱下部结构的正常使用；

(2)现有的柱托换施工，转换梁的梁截面加大主要采用普通钢筋混凝土梁结构，这样加固后的梁截面会很大，而且转换梁本身的自重也大，占用大量的空间位置，也不利于结构柱切割后的结构内力转换；

(3)现有的柱托换施工，首先需要待抽柱周边梁柱截面加大结构混凝土强度达到设计要求，采用钢管或者满堂脚手架从基础至抽柱层进行支撑，在支撑顶部安装千斤顶，抽柱前先进行支顶，防止既有结构的沉降，最后再进行待抽柱切割，待抽柱切割完成再进行回顶支撑卸载，在此过程中将荷载转换至转换梁上，即柱拆除前转换梁是不受力的，在卸顶拆除支撑的过程中，转换梁和后加结构从不受力到直接承受上部较大的荷载，容易导致梁板挠度超限产生裂缝等缺陷，转换梁和上部结构下挠25mm左右，在此过程释放的应力也不受控制，对后期柱托换改造的工程质量也无法可靠保证；尤其是对于大跨度结构，转换梁跨度数倍于上部结构的跨度，转换梁承受上部结构的巨大竖向载荷，下挠程度更大，容易对转换梁产生不可逆的破坏；对转换梁的上部结构产生巨大危害。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，能够解决至少在一定程度上解决上述问题之一。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，包括如下步骤：

建立模拟模型计算待抽柱切割后上部结构转换给转换梁的荷载力值和变形挠度值；

对待抽柱周边的框支柱和上部的转换梁进行结构加固，转换梁内增设预应力钢绞线和监测装置；

根据模拟计算出的荷载力值和变形挠度值，在转换梁上方的上部结构的多点增设反力支撑结构，并在所述反力支撑结构与所述转换梁之间设置顶升装置，所述顶升装置利用所述反力支撑结构作为支点将所述转换梁往下预顶；

顶升过程中，根据模拟计算出的荷载力值分多次利用顶升装置加压，每次加压时利用所述监测装置及时监测转换梁在受到预顶力后的变形挠度和转换梁内内力转换的数据，实现转换梁的预变形；

在转换梁预变形的情况下，进行待抽柱的切割，切割完成后拆除所述顶升装置和所述反力支撑结构。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，通过截面加大的方式对框支柱和转换梁进行结构加固，在框支柱与转换梁之间设置新增柱帽。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，对于框支柱的截面加大和设置新增柱帽，先进行界面处理，对旧混凝土表面凿毛并清理干净凿毛界面；之后进行植筋、钢筋制作安装、模板制作安装、涂刷界面处理剂和浇筑自流密实微膨胀混凝土。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，所述监测装置包括多个应变片。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，对于转换梁的截面加大，先进行界面处理，对旧混凝土表面凿毛并清理干净凿毛界面；之后进行植筋、钢筋制作安装、预应力钢绞线制作安装、沿转换梁的梁长方向多点安装应变片、模板制作安装、涂刷界面处理剂和浇筑自流密实微膨胀混凝土，待新浇筑的混凝土达到设计强度后，进行预应力钢绞线的张拉。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，所述反力支撑结构为浇筑在所述转换梁上方的支柱上的预顶横梁，在设置预顶横梁时，计算出所述顶升装置需要的空间，先对所述转换梁上方的支柱表面进行凿毛处理，并进行植筋、钢筋绑扎、多点安装应变片、模板制作安装并浇筑微膨胀混凝土；通过该些应变片监测在预顶时所述预顶横梁的受力状态。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，在加大转换梁截面前，先对转换梁所在范围的楼层板凿除；当完成待抽柱的切割后，再恢复浇筑楼层板。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，所述顶升装置包括千斤顶，根据模拟计算出的荷载力值选择千斤顶，千斤顶的顶力为荷载力值的2倍；根据建筑自重、模拟计算出的荷载力值和变形挠度值，设计顶升点的分布位置、加压值、供油量；在顶升过程中，根据模拟计算出的荷载力值平均分为至少三次进行对千斤顶加压，每次对千斤顶加压时要及时监测转换梁在受到预顶力后的变形挠度和转换梁内内力转换的数据，如有异常就要停止预顶施工，依此类推，直至最后一次对千斤顶加压，不断监测转换梁的变形挠度和内力转换数据，数据需符合设计要求。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，利用绳锯设备对待抽柱进行切割，切割过程中，在待抽柱外侧的不同位置多次下刀切割，以便于将待抽柱的力逐渐转换到转换梁上。

作为所述大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法的进一步可选方案，在切割待抽柱的全过程中，利用所述监测装置对转换梁的受力状态进行实时监测；待抽柱切割完成后，每周监测一次，持续三个月；在三个月后，每月监测一次，持续一年。

相对于现有技术，本发明的有益效果有：

(1)在对转换梁进行结构加固时，增设预应力钢绞线，可以有效的减少内部温度应力，可以更好的提升收缩应力，有效的的抵抗外部荷载而产生的裂缝缺陷，与此同时根据预应力钢绞线作为主要受力结构部分，能够发挥出其力学性能；尤其是对于大跨度结构，能有效控制变形，减少混凝土内的收缩应力和温度应力产生的裂缝；

(2)创新性地提出对转换梁实施预顶受力，利用原结构为依托设置反力支撑结构和顶升装置，通过对转换梁进行预顶力的实施，使转换梁及下部新增桩提前受力，预变形技术可以有效控制建筑物托换施工过程中上部结构因为转换梁变形产生的影响；在切割待抽柱时上部结构不再产生下挠或仅产生轻微下挠，保证了上部结构的安全；在施工过程中无需如现有施工方法般搭设满堂脚手架进行支撑，后续也无需进行满堂脚手架的拆除，有效降低施工成本以及提高施工效率；

(3)在转换梁向下预顶以及对待抽柱切割的施工过程中，通过监测装置对转换梁的受力状态进行实时监测，便于掌握结构变化和受力变化，确保托换过程的施工安全；

(4)在切割待抽柱时，无需搭设回顶支撑，而是利用待抽柱本身的支撑力进行切割，这种方法既能让转换梁更均衡受力，也节约的施工成本，避免材料浪费，本施工方法的施工过程更安全、减少施工工序，节约工期和不影响其它楼层正常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为待抽柱在既有建筑结构中的立面示意图；

图2为完成框支柱、转换梁结构加固和设置好顶升装置后的立面示意图；

图3为完成框支柱、转换梁结构加固后的俯视示意图；

图4为应变片设置在转换梁上的示意图；

图5为托换施工完成后的示意图。

图中：1、待抽柱；2、转换梁；3、框支柱；4、预顶横梁；5、千斤顶；6、新增柱帽；7、应变片。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考图1-5，本发明提供一种大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，包括如下步骤：

建立模拟模型计算待抽柱1切割后上部结构转换给转换梁2的荷载力值和变形挠度值；

对待抽柱1周边的框支柱3和上部的转换梁2进行结构加固，转换梁2内增设预应力钢绞线和监测装置；

根据模拟计算出的荷载力值和变形挠度值，在转换梁2上方的上部结构的多点增设反力支撑结构，并在所述反力支撑结构与所述转换梁2之间设置顶升装置，所述顶升装置利用所述反力支撑结构作为支点将所述转换梁2往下预顶；

顶升过程中，根据模拟计算出的荷载力值分多次利用顶升装置加压，每次加压时利用所述监测装置及时监测转换梁2在受到预顶力后的变形挠度和转换梁2内内力转换的数据，实现转换梁2的预变形；

在转换梁2预变形的情况下，进行待抽柱1的切割，切割完成后拆除所述顶升装置和所述反力支撑结构，完成托换施工后的结构可参考图5。

上述方案具体的，参考图2和图3，通过截面加大的方式对框支柱3和转换梁2进行结构加固，并且在框支柱3与转换梁2之间设置新增柱帽6,增加框支柱3的支撑面积，从而提高承载能力、刚度和抗冲切能力。

其中，对于框支柱3的截面加大和设置新增柱帽6，先进行界面处理，对旧混凝土表面凿毛并清理干净凿毛界面；之后进行植筋、钢筋制作安装、模板制作安装、涂刷界面处理剂和浇筑自流密实微膨胀混凝土。

上述方案具体的，所述监测装置包括多个应变片7；对于转换梁2的截面加大，先进行界面处理，对旧混凝土表面凿毛并清理干净凿毛界面；之后进行植筋、钢筋制作安装、预应力钢绞线制作安装、沿转换梁2的梁长方向多点安装应变片7、模板制作安装、涂刷界面处理剂和浇筑自流密实微膨胀混凝土，待新浇筑的混凝土达到设计强度后，进行预应力钢绞线的张拉。其中，为便于实现精准监测，根据转换梁2的结构形式，应变片7优选设置在梁段和梁的跨中部分，且可根据需求适当加密。

上述方案具体的，所述反力支撑结构为浇筑在所述转换梁2上方的支柱上的预顶横梁4，在设置预顶横梁4时，计算出所述顶升装置需要的空间，先对所述转换梁2上方的支柱表面进行凿毛处理，并进行植筋、钢筋绑扎、多点安装应变片7、模板制作安装并浇筑微膨胀混凝土；通过该些应变片7监测在预顶时所述预顶横梁4的受力状态。

上述方案具体的，在加大转换梁2截面前，先对转换梁2所在范围的楼层板凿除；当完成待抽柱1的切割后，再恢复浇筑楼层板。

上述方案具体的，所述顶升装置包括千斤顶5，根据模拟计算出的荷载力值选择千斤顶5，千斤顶5的顶力为荷载力值的2倍；根据建筑自重、模拟计算出的荷载力值和变形挠度值，设计顶升点的分布位置、加压值、供油量；在顶升过程中，根据模拟计算出的荷载力值平均分为至少三次进行对千斤顶5加压，每次对千斤顶5加压时要及时监测转换梁2在受到预顶力后的变形挠度和转换梁2内内力转换的数据，如有异常就要停止预顶施工，依此类推，直至最后一次对千斤顶5加压，不断监测转换梁2的变形挠度和内力转换数据，数据需符合设计要求。本实施例中，加压次数分为三次，每次加压的顶力为荷载力的三分之一。

上述方案具体的，利用绳锯设备对待抽柱1进行切割，切割过程中，在待抽柱1外侧的不同位置多次下刀切割，以便于将待抽柱1的力逐渐转换到转换梁2上。其中需要说明的是，对转换梁2向下预顶后，转换梁2大概会有下挠1-3mm的预变形；在切割待抽柱1时，转换梁2仍可能存在轻微下挠，下挠程度在1mm内；对转换梁2的上部结构不影响；而由于在切割待抽柱1时转换梁2仍轻微下挠，所以会出现卡刀(卡绳)的情况，故本实施例在待抽柱1外侧的不同位置多次下刀切割，例如在柱的一侧切入60mm，卡刀后将刀抽出，在另一侧切入80mm；在切割过程中，利用绳锯的厚度所形成的切割缝，让待抽柱1的力逐渐转换到转换梁2上，绳锯每一次进刀，转换梁2就下挠一小段，下挠的程度会逐渐减轻，故下一次进刀的切入深度会比前一次进刀的切入深度深，多次切割直至待抽柱1被完全切断；其中，转换梁2和待抽柱1同时在转换释放的内力，在满足结构施工需要的前提下，更确保了上部结构能够平稳安全转换。

上述方案具体的，在切割待抽柱1的全过程中，利用所述监测装置对转换梁2的受力状态进行实时监测；待抽柱1切割完成后，每周监测一次，持续三个月；在三个月后，每月监测一次，持续一年；如此，确保建筑结构的安全。

如此，本发明在对转换梁2进行结构加固时，增设预应力钢绞线，可以有效的减少内部温度应力，可以更好的提升收缩应力，有效的的抵抗外部荷载而产生的裂缝缺陷，与此同时根据预应力钢绞线作为主要受力结构部分，能够发挥出其力学性能；尤其是对于大跨度结构，能有效控制变形，减少混凝土内的收缩应力和温度应力产生的裂缝；

另外，创新性地提出对转换梁2实施预顶受力，利用原结构为依托设置反力支撑结构和顶升装置，通过对转换梁2进行预顶力的实施，使转换梁2及下部新增桩提前受力，预变形技术可以有效控制建筑物托换施工过程中上部结构因为转换梁2变形产生的影响；在切割待抽柱1时上部结构不再产生下挠或仅产生轻微下挠，保证了上部结构的安全；在施工过程中无需如现有施工方法般搭设满堂脚手架进行支撑，后续也无需进行满堂脚手架的拆除，有效降低施工成本以及提高施工效率；

并且，在转换梁2向下预顶以及对待抽柱1切割的施工过程中，通过监测装置对转换梁2的受力状态进行实时监测，便于掌握结构变化和受力变化，确保托换过程的施工安全；

以及，在切割待抽柱1时，无需搭设回顶支撑，而是利用待抽柱1本身的支撑力进行切割，这种方法既能让转换梁2更均衡受力，也节约的施工成本，避免材料浪费，本施工方法的施工过程更安全、减少施工工序，节约工期和不影响其它楼层正常使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立模拟模型计算待抽柱切割后上部结构转换给转换梁的荷载力值和变形挠度值；

对待抽柱周边的框支柱和上部的转换梁进行结构加固，转换梁内增设预应力钢绞线和监测装置；

根据模拟计算出的荷载力值和变形挠度值，在转换梁上方的上部结构的多点增设反力支撑结构，并在所述反力支撑结构与所述转换梁之间设置顶升装置，所述顶升装置利用所述反力支撑结构作为支点将所述转换梁往下预顶；

顶升过程中，根据模拟计算出的荷载力值分多次利用顶升装置加压，每次加压时利用所述监测装置及时监测转换梁在受到预顶力后的变形挠度和转换梁内内力转换的数据，实现转换梁的预变形；

在转换梁预变形的情况下，进行待抽柱的切割，切割完成后拆除所述顶升装置和所述反力支撑结构。

2.根据权利要求1所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，通过截面加大的方式对框支柱和转换梁进行结构加固，在框支柱与转换梁之间设置新增柱帽。

3.根据权利要求2所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，对于框支柱的截面加大和设置新增柱帽，先进行界面处理，对旧混凝土表面凿毛并清理干净凿毛界面；之后进行植筋、钢筋制作安装、模板制作安装、涂刷界面处理剂和浇筑自流密实微膨胀混凝土。

4.根据权利要求2所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，所述监测装置包括多个应变片。

5.根据权利要求4所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，对于转换梁的截面加大，先进行界面处理，对旧混凝土表面凿毛并清理干净凿毛界面；之后进行植筋、钢筋制作安装、预应力钢绞线制作安装、沿转换梁的梁长方向多点安装应变片、模板制作安装、涂刷界面处理剂和浇筑自流密实微膨胀混凝土，待新浇筑的混凝土达到设计强度后，进行预应力钢绞线的张拉。

6.根据权利要求4所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，所述反力支撑结构为浇筑在所述转换梁上方的支柱上的预顶横梁，在设置预顶横梁时，计算出所述顶升装置需要的空间，先对所述转换梁上方的支柱表面进行凿毛处理，并进行植筋、钢筋绑扎、多点安装应变片、模板制作安装并浇筑微膨胀混凝土；通过该些应变片监测在预顶时所述预顶横梁的受力状态。

7.根据权利要求5所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，在加大转换梁截面前，先对转换梁所在范围的楼层板凿除；当完成待抽柱的切割后，再恢复浇筑楼层板。

8.根据权利要求1所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，所述顶升装置包括千斤顶，根据模拟计算出的荷载力值选择千斤顶，千斤顶的顶力为荷载力值的2倍；根据建筑自重、模拟计算出的荷载力值和变形挠度值，设计顶升点的分布位置、加压值、供油量；在顶升过程中，根据模拟计算出的荷载力值平均分为至少三次进行对千斤顶加压，每次对千斤顶加压时要及时监测转换梁在受到预顶力后的变形挠度和转换梁内内力转换的数据，如有异常就要停止预顶施工，依此类推，直至最后一次对千斤顶加压，不断监测转换梁的变形挠度和内力转换数据，数据需符合设计要求。

9.根据权利要求1所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，利用绳锯设备对待抽柱进行切割，切割过程中，在待抽柱外侧的不同位置多次下刀切割，以便于将待抽柱的力逐渐转换到转换梁上。

10.根据权利要求1所述的大跨度结构托换预应力转换梁预受力的施工方法，其特征在于，在切割待抽柱的全过程中，利用所述监测装置对转换梁的受力状态进行实时监测；待抽柱切割完成后，每周监测一次，持续三个月；在三个月后，每月监测一次，持续一年。

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