CN102661056A - 一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置 - Google Patents
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Abstract
一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，通过提高新旧砼界面压力提高托换承载力，通过在被托换钢筋砼柱（1）的四周建造钢筋混凝土包柱梁（6），在所述钢筋混凝土包柱梁的外部四周分别设置有方向一约束钢板（2）、方向二约束钢板（3）进行围护，预应力筋（4）穿过设置在预留在方向一约束钢板（2）、方向二约束钢板（3）上的预留圆孔，通过张拉预应力钢筋（4）施加预应力，预应力钢筋（4）两端通过锚具（5）固定。该发明的装置利用了混凝土在三向约束条件下性能提高和界面压力增大摩擦力增大的原理，更高效地利用了材料性能，托换荷载适用范围广。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种钢筋混凝土柱的托换装置和托换方法，属于工程结构加固改造和预应力技术应用的学科领域。
背景技术
钢筋混凝土结构是国内外应用最广泛的结构形式之一，由于设计、施工缺陷，各类损伤或提升使用要求等原因，大量的工程结构需要进行加固改造。结构托换技术是指改变荷载穿递路径的技术，在建筑物顶升纠偏工程、建筑物大空间改造工程、建筑物整体移位工程等领域应用广泛。最常见的工程托换包括柱托换和基础托换。柱的托换方法目前有钢筋混凝土包柱梁托换、柱中穿钢筋或螺杆托换，在柱表面的界面处理上，多采用凿毛、切割凹槽等处理方法。当柱的竖向荷载荷载较大时，包柱梁托换通过增加包柱梁的高度提高承载能力，但对结构空间影响较大；柱中穿筋和穿螺栓托换方法节点尺寸比包柱梁小，提高托换承载力能力主要通过增加穿筋和螺栓数量，但由于穿筋前需要对柱进行钻孔，对柱削弱过大，增大工程风险，且钻孔施工工序较复杂。采用穿螺杆方法时，一般两侧采用拧紧螺母的方法增大包柱梁的约束，但并没有施加足够的预压力。穿入的钢筋和螺杆一般不能取出，成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供钢筋混凝土柱竖向荷载较大时，常规托换方法尺寸大，或施工风险高，且装置不能重复利用。需要发展一种施工方便、托换节点尺寸小、托换荷载范围广、成本低的托换方法。
本发明通过以下技术方案实现发明目的：
一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，通过提高新旧砼界面压力提高托换承载力，通过在被托换钢筋砼柱的四周建造钢筋混凝土包柱梁，在所述钢筋混凝土包柱梁的外部四周分别设置有方向一约束钢板、方向二约束钢板进行围护，预应力筋穿过设置在预留方向一约束钢板、方向二约束钢板上的预留圆孔，通过张拉预应力钢筋施加预应力，预应力钢筋两端通过锚具固定。
本发明中为了便于应用于建筑物整体移位，所述设置在移动方位的方向一约束钢板下部采用L形。
本发明中所述预应力钢筋为直线或弧形。
本发明中在所述方向一约束钢板、方向二约束钢板内侧设置能够增大约束钢板与混凝土包柱梁的连接面积的凹槽或突起，在方向一约束钢板、方向二约束钢板外侧设有能够增大约束钢板刚度的劲肋。
本发明的效果和益处是：
该发明的装置利用了混凝土在三向约束条件下性能提高和界面压力增大摩擦力增大的原理，更高效地利用了材料性能、减小托换结构截面尺寸。托换荷载适用范围广，施工方便，装置材料可重复利用，成本低，该托换方法的思路和原理不仅能应用于钢筋混凝土柱托换，也可以应用到各类墙体托换工程中。
附图说明
图1是本发明托换装置安装后的直线预应力筋形式平面图。
图2是本发明为弧形预应力筋形式平面图。
图3是柱托换节点横向的剖面图。
图4是柱托换节点纵向的剖面图。
图中（1）被托换钢筋混凝土柱；（2）方向一约束钢板；（3）方向二约束钢板；（4）预应力筋；（5）锚具。
具体实施方式
如图所示，一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，通过提高新旧混凝土界面压力提高托换承载力，通过在被托换钢筋砼柱1的四周建造钢筋混凝土包柱梁6，在钢筋混凝土包柱梁6的外部四周分别设置有方向一约束钢板2、方向二约束钢板3进行围护，预应力筋4穿过设置在预留方向一约束钢板2、方向二约束钢板3上的预留圆孔，通过张拉预应力钢筋4施加预应力，预应力钢筋4两端通过锚具5固定。 本发明是在原包柱梁托换基础上进行改进，采用预应力技术增大包柱梁与原混凝土界面的垂直压力，大幅度提高界面受剪承载力，降低托换节点高度。为保证节点区内混凝土的受力合理，采用四面设置约束钢板、双向施加预应力的方法，使托换节点处于三向约束受力状态下。
本发明中为了便于应用于建筑物整体移位，设置在移动方位的方向一约束钢板2下部采用L形。对于建筑物移位工程，沿移动方向的节点下往往需要铺设钢板，该水平钢板可和方向一约束钢板2连接成L形钢板。当托换结构完成功能后，临时性托换可以直接将预应力钢筋4、锚具5、约束钢板2、3等拆卸后重复利用。
本发明中的预应力钢筋4可以为直线也可以为弧形。预应力钢筋4可以布置在包柱梁中，也可穿过被托换钢筋混凝土柱1，需要提高托换承载力时，通过增加包柱梁中预应力筋数量实现，不削弱柱截面尺寸。
在本发明中方向一约束钢板2，方向二约束钢板3内侧设置能够增大约束钢板与混凝土包柱梁的连接面积的凹槽或突起，在方向一约束钢板2，方向二约束钢板3的外侧设有能够增大方向一约束钢板2，方向二约束钢板3刚度的劲肋，为增加包柱梁与原钢筋混凝土柱1界面的咬合力，仍采用凿毛或切割水平凹槽的方法进行处理，为保证方向一约束钢板2，方向二约束钢板3与包柱梁整体受力，约束钢板可设置凹槽或突起。
本发明中的钢筋混凝土柱1四周首先设置钢筋混凝土包柱梁6，钢筋混凝土柱1外侧与包柱梁6接触界面凿毛。
本发明中可在被托换钢筋砼柱1托换高度范围内柱表面开设水平凹槽，数量在1~3个均可，总高度为托换节点高度的1/3~1/2，或凿毛，然后在四周绑扎包柱梁钢筋，并预埋预应力钢筋绞线或穿筋管；支包柱梁模板（包柱梁浇筑完成后拆除），四周方向一约束钢板2，方向二约束钢板3嵌入模板内，然后浇筑包柱梁，当包柱梁混凝土达到养护强度后，穿预应力钢筋4，张拉至张控应力，锚固。托换功能完成后，可将锚具、预应力筋、钢板拆除，重复利用。本发明中的托换方法中的新旧混凝土界面可切割出水平凹槽或凿毛提高承载力。切割水平凹槽数量1~3个，深度5~20mm，竖向宽度为设计托换节点高度的1/3~1/ 2。
本发明中由于托换节点尺寸较小，预应力损失对托换效果影响很大，锚具5选用螺丝端杆锚具或其他预应力损失较小的锚具。也可采用超张拉方法减小预应力损失。预应力施加采用后张法，在包柱梁中预埋穿筋管或绑扎带胶皮的钢绞线。
Claims (4)
1.一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，通过提高新旧砼界面压力提高托换承载力，其特征在于：通过在被托换钢筋砼柱（1）的四周建造钢筋混凝土包柱梁（6），在所述钢筋混凝土包柱梁的外部四周分别设置有方向一约束钢板（2）、方向二约束钢板（3）进行围护，预应力筋（4）穿过设置在预留方向一约束钢板（2）、方向二约束钢板（3）上的预留圆孔，通过张拉预应力钢筋（4）施加预应力，预应力钢筋（4）两端通过锚具（5）固定。
2.如权利要求1所述的一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，其特征在于：便于应用于建筑物整体移位，所述设置在移动方位的方向一约束钢板（2）下部采用L形。
3.如权利要求1或2所述的一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，其特征在于：所述预应力钢筋（4）为直线或弧形。
4.如权利要求3所述的一种采用预应力技术进行钢筋混凝土柱托换的装置，其特征在于：在所述方向一约束钢板（2）、方向二约束钢板（3）内侧设置能够增大约束钢板与混凝土包柱梁的连接面积的凹槽或突起，在方向一约束钢板（2）、方向二约束钢板（3）外侧设有能够增大约束钢板刚度的劲肋。
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