一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)及其施工方法，包括若干托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)、電腦、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀和若干應(yīng)變片；托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)包括支撐、底座、千斤頂和百分表；底座設(shè)置在地面上，千斤頂設(shè)置在底座上，千斤頂上設(shè)有用于支撐梁的支撐；底座上設(shè)有用于測(cè)量支撐頂升量的百分表；支撐的外壁上設(shè)有若干應(yīng)變片，每個(gè)應(yīng)變片通過對(duì)應(yīng)的信號(hào)線連接靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀，靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀連接電腦。以解決在托梁換柱施工中，確保柱荷載完全由支撐結(jié)構(gòu)來承擔(dān)，精確控制梁的變形。同時(shí)，在柱荷載卸載過程中，支撐結(jié)構(gòu)受力能實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保支撐結(jié)構(gòu)始終處于安全狀態(tài)。本發(fā)明在施工過程中，結(jié)構(gòu)受力明確，梁的變形可控，施工過程安全可靠。
【專利說明】一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)及其施工方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程中建筑結(jié)構(gòu)加固【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)及其施工方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002]在實(shí)際工程中，托梁換柱加固法通常用于柱混凝土強(qiáng)度偏低以及局部混凝土有嚴(yán)重缺陷的加固處理。隨著混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的不斷發(fā)展，托梁換柱加固法越來越多地被應(yīng)用于實(shí)際工程中。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)托梁換柱加固法進(jìn)行了研究和實(shí)踐。通常施工方法為，首先利用支撐裝置對(duì)柱所承擔(dān)的荷載進(jìn)行卸載，其次置換缺陷部分混凝土，最后待置換部分混凝土到達(dá)規(guī)范要求強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行卸載，整個(gè)施工過程即完成。但是在柱荷載卸載過程中，結(jié)構(gòu)的位移、沉降、應(yīng)力等將難以進(jìn)行精確控制，特別是需要將柱完全斷開時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)的受力、梁的變形不能精確測(cè)試并加以控制。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)及其施工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，包括若干托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)、電腦、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀和若干應(yīng)變片；托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)包括支撐、底座、千斤頂和百分表；底座設(shè)置在地面上，千斤頂設(shè)置在底座上，千斤頂上設(shè)有用于支撐梁的支撐；底座上設(shè)有用于測(cè)量支撐頂升量的百分表；支撐的外壁上設(shè)有若干應(yīng)變片，每個(gè)應(yīng)變片通過對(duì)應(yīng)的信號(hào)線連接靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀，靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀連接電腦。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述梁為十字交叉梁，交叉處設(shè)有柱；所述托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)量為四個(gè)，分別支撐在柱四周的梁下部。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:梁底面搭設(shè)有作為臨時(shí)支撐的腳手架。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:支撐的外壁上的若干應(yīng)變片分成若干層排布，層間距為I~L 5m。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:支撐的外壁上每層均勻設(shè)有四個(gè)應(yīng)變片。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:每個(gè)底座上對(duì)稱安裝兩只百分表。
[0011]一種安全可靠的托梁換柱施工方法，包括以下步驟:
[0012]I)、搭建好安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)；
[0013]2)、控制千斤頂進(jìn)行分級(jí)加載，加載過程平穩(wěn)、同步進(jìn)行；每加一級(jí)荷載，觀測(cè)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀及百分表數(shù)值，待讀數(shù)穩(wěn)定后方加下一級(jí)加載，直至加載全部完成；
[0014]3)、采用施工工具，鑿除柱缺陷部位的混凝土 ；經(jīng)對(duì)缺陷部位清理后，灌注灌漿料，達(dá)到強(qiáng)度要求后拆除安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，整個(gè)托梁換柱的加固過程完成。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:支撐安裝完畢后，用自動(dòng)安平激光投線儀校正支撐垂直度，同時(shí)對(duì)四個(gè)支撐均施加5MPa的荷載，使支撐與梁底面緊密接觸。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:通過百分表測(cè)得的支撐頂升量和支撐壓縮量A L控制梁的變形量，AL=LX e，LS支撐的長(zhǎng)度，e為靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀測(cè)得的應(yīng)變平均值；梁的變形量=支撐頂升量-支撐壓縮量。
[0017]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是，
[0018]1、本發(fā)明將應(yīng)變測(cè)試和位移測(cè)試同時(shí)引入到施工過程中，可實(shí)時(shí)精確地測(cè)定支撐結(jié)構(gòu)的受力和變形，有效地預(yù)防了支撐系統(tǒng)失穩(wěn)。
[0019]2、本發(fā)明對(duì)位移的觀測(cè)在地面即可完成，避免了以往的高空作業(yè)，保證現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)人員的安全。
[0020]3、本發(fā)明對(duì)梁的位移能夠精確測(cè)量并加以控制，有效的預(yù)防了托梁換柱施工過程中梁因變形過大引起開裂。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0021]圖1是本發(fā)明一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)的示意圖；
[0022]圖2是圖1的A-A向視圖；
[0023]圖3是圖1的B-B向視圖；
[0024]圖4是實(shí)施例1施工過程中測(cè)得的鋼管應(yīng)變曲線圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)`本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，包括四個(gè)托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)、電腦9、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10和若干應(yīng)變片11。
[0027]托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)包括支撐4、底座6、千斤頂7和百分表8 ;底座6設(shè)置在地面上，千斤頂7設(shè)置在底座6上，千斤頂7上設(shè)有支撐4 ;支撐4上設(shè)有若干應(yīng)變片11，每個(gè)應(yīng)變片11通過對(duì)應(yīng)的信號(hào)線12連接靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10，靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10連接電腦9。
[0028]本發(fā)明一種安全可靠的托梁換柱施工方法包括以下步驟:
[0029]步驟一，按圖1所示的支撐結(jié)構(gòu)裝置；首先在梁2底面搭設(shè)腳手架5用來作為臨時(shí)支撐，然后安裝托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)要保證支撐4和梁2底面緊密接觸。
[0030]步驟二，按圖1所示粘貼應(yīng)變片11，根據(jù)支撐4的高度不同，可分為若干個(gè)截面，每段長(zhǎng)度以I~1.5m為宜。粘貼時(shí)，首先將支撐4表面打磨光滑并用酒精清洗干凈，然后將應(yīng)變片11和覆銅板用502膠粘貼于支撐4 (鋼管)上，用環(huán)氧樹脂和紗布對(duì)應(yīng)變片11予以保護(hù)；每個(gè)應(yīng)變片11通過對(duì)應(yīng)的信號(hào)線12連接靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10，靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10連接電腦9。
[0031]步驟三，按圖1所示安裝位移測(cè)試裝置。每個(gè)底座6上對(duì)稱安裝2只百分表8，并調(diào)試好所有測(cè)試系統(tǒng)。
[0032]步驟四，根據(jù)柱子3所承擔(dān)的荷載進(jìn)行分級(jí)加載，加載過程要平穩(wěn)、同步進(jìn)行。每加一級(jí)荷載，觀測(cè)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10及百分表8數(shù)值，待讀數(shù)穩(wěn)定后方可加下一級(jí)加載，直至加載全部完成。
[0033]步驟五，采用施工工具，鑿除柱子3缺陷部位的混凝土，在鑿除混凝土的過程中密切觀察支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)變的變化和梁的變形。經(jīng)對(duì)缺陷部位清理后，灌注灌漿料，達(dá)到強(qiáng)度要求后即可拆除支撐，整個(gè)加固即告完成。
[0034]下面舉一個(gè)具體的實(shí)施例，以幫助更好的理解本發(fā)明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]某小區(qū)售樓部為地上三層，地下一層(局部?jī)蓪?，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱3高
5.7m,柱截面600_X600mm,梁後基礎(chǔ)。由于施工中操作不慎,造成地下室兩根框架柱不同程度的損壞，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，需對(duì)柱子缺陷部位混凝土進(jìn)行置換補(bǔ)強(qiáng)處理。
[0037]為保證安全，托梁換柱前施工方在柱3周圍搭設(shè)滿堂腳手架5作為臨時(shí)支撐，腳手架5立桿水平間距為1.2m，步架高為1.5m。以下詳述托梁換柱施工過程:
[0038]在柱3四周梁2底面，設(shè)置托換支撐鋼管，本工程選用直徑為159_，壁厚10_，長(zhǎng)4m的鋼管作為支撐4。支撐4與底座6之間放置頂升千斤頂7，底座6必須位于堅(jiān)實(shí)的地基土上，受荷后不允許產(chǎn)生變形。支撐安裝完畢，應(yīng)用自動(dòng)安平激光投線儀校正支撐4垂直度，同時(shí)對(duì)四個(gè)支撐4均施加5MPa的荷載，使支撐4與梁2底面緊密接觸。
[0039]粘貼應(yīng)變片。如圖1所示，在支撐4上、中、下三個(gè)截面對(duì)稱粘貼規(guī)格為3mmX2mm，電阻為120 Ω的電阻應(yīng)變片11。粘貼時(shí)，首先用角磨機(jī)將粘貼部位鋼管表面打磨光滑，并用酒精清洗干凈，待酒精完全揮發(fā)后將應(yīng)變片11、覆銅板用502膠快速粘牢，然后用環(huán)氧樹脂和紗布予以保護(hù)。
[0040]按圖1所示安裝位移測(cè)試裝置。每個(gè)底座6上對(duì)稱安裝2只百分表8，并調(diào)試好所有測(cè)試系統(tǒng)。
[0041]根據(jù)柱3所承擔(dān)的荷載進(jìn)行分級(jí)加載。經(jīng)計(jì)算柱3所承擔(dān)荷載為1107.4kN,每根支撐4所承擔(dān)荷載為277kN，加載分10級(jí)進(jìn)行，每級(jí)27.7kN。加載過程要平穩(wěn)、同步。
[0042]每級(jí)加載后，觀測(cè)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀10及百分表8數(shù)值變化，待讀數(shù)穩(wěn)定后方可加下一級(jí)加載，直至加載至277kN，加載工作全部完成。
[0043]采用專用鑿除工具，鑿除柱3缺陷部位的混凝土。并對(duì)缺陷部位清理后，灌注灌漿料。本次灌漿料采用C60早強(qiáng)微膨脹混凝土，養(yǎng)護(hù)3?5天后，即可拆除支撐4，整個(gè)加固工程即告完成。
[0044]加固效果:
[0045]本次托梁換柱施工中，在277kN終止荷載下，測(cè)得支撐4 (鋼管)應(yīng)變平均值為524 μ m。根據(jù)公式:Λ L=LX ε計(jì)算得:
[0046]支撐鋼管的壓縮量為:4000mmX0.000524=2.096mm
[0047]由百分表8測(cè)得鋼管的頂升量為4.64mm,
[0048]則梁的變形為:4.64 - 2.096=2.544mm
[0049]施工過程中測(cè)得的鋼管應(yīng)變曲線如圖4所示:曲線平直段為柱子斷開后的變化情況，說明柱荷載完全由支撐結(jié)構(gòu)來承擔(dān)，受力狀態(tài)較為理想。
[0050]本實(shí)施例證明，本發(fā)明利用靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)和位移測(cè)試系統(tǒng)聯(lián)合監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崟r(shí)采集到施工過程中結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力等參數(shù)，并加以控制，從而大大提高了托梁換柱的安全可靠性。本發(fā)明系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝方便，數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化程度高，為托梁換柱的施工提供了一種安全可靠的施工裝置和方法。
[0051]本發(fā)明一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)及其施工方法，用以在托梁換柱施工中，確保柱荷載完全由支撐結(jié)構(gòu)來承擔(dān)，精確控制梁的變形；同時(shí)，在柱荷載卸載過程中，支撐結(jié)構(gòu)受力能實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保支撐結(jié)構(gòu)始終處于安全狀態(tài)。本發(fā)明在施工過程中，結(jié)構(gòu)受力明確，梁的變形可控，施工過程安全可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，其特征在于，包括若干托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)、電腦(9)、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀(10)和若干應(yīng)變片(11);托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)包括支撐(4)、底座(6)、千斤頂(7)和百分表(8);底座(6)設(shè)置在地面上，千斤頂(7)設(shè)置在底座(6)上，千斤頂(7)上設(shè)有用于支撐梁(2)的支撐(4);底座(6)上設(shè)有用于測(cè)量支撐(4)頂升量的百分表(8);支撐(4)的外壁上設(shè)有若干應(yīng)變片(11 )，每個(gè)應(yīng)變片(11)通過對(duì)應(yīng)的信號(hào)線(12)連接靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀(10 )，靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀(10 )連接電腦(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，其特征在于，所述梁(2)為十字交叉梁，交叉處設(shè)有柱(3);所述托梁換柱支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)量為四個(gè)，分別支撐在柱(3)四周的梁(2)下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，其特征在于，梁(2)底面搭設(shè)有作為臨時(shí)支撐的腳手架(5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，其特征在于，支撐(4)的外壁上的若干應(yīng)變片(11)分成若干層排布，層間距為I?1.5m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，其特征在于，支撐(4)的外壁上每層均勻設(shè)有四個(gè)應(yīng)變片(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)底座(6)上對(duì)稱安裝兩只百分表(8)。
7.一種安全可靠的托梁換柱施工方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、搭建好權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)； 2)、控制千斤頂(7)進(jìn)行分級(jí)加載，加載過程平穩(wěn)、同步進(jìn)行；每加一級(jí)荷載，觀測(cè)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀(10)及百分表(8)數(shù)值，待讀數(shù)穩(wěn)定后方加下一級(jí)加載，直至加載全部完成； 3)、采用施工工具，鑿除柱(3)缺陷部位的混凝土；經(jīng)對(duì)缺陷部位清理后，灌注灌漿料，達(dá)到強(qiáng)度要求后拆除安全可靠的托梁換柱施工系統(tǒng)，整個(gè)托梁換柱的加固過程完成。
8.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種安全可靠的托梁換柱施工方法，其特征在于，支撐(4)安裝完畢后，用自動(dòng)安平激光投線儀校正支撐(4)垂直度，同時(shí)對(duì)四個(gè)支撐(4)均施加5MPa的荷載，使支撐(4)與梁(2)底面緊密接觸。
9.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種安全可靠的托梁換柱施工方法，其特征在于，通過百分表(8)測(cè)得的支撐(4)頂升量和支撐壓縮量AL控制梁的變形量，AL=LX e，L為支撐(4)的長(zhǎng)度，e為靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀(10)測(cè)得的應(yīng)變平均值；梁的變形量=支撐(4)頂升量-支撐壓縮量。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK103758359SQ201410023247
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】王建平, 范力, 溫鵬輝, 穆衛(wèi)平, 李妍, 趙笑男 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)