CN103758359B - 一种安全可靠的托梁换柱施工系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全可靠的托梁换柱施工系统及其施工方法，包括若干托梁换柱支撑结构、电脑、静态应变测试仪和若干应变片；托梁换柱支撑结构包括支撑、底座、千斤顶和百分表；底座设置在地面上，千斤顶设置在底座上，千斤顶上设有用于支撑梁的支撑；底座上设有用于测量支撑顶升量的百分表；支撑的外壁上设有若干应变片，每个应变片通过对应的信号线连接静态应变测试仪，静态应变测试仪连接电脑。以解决在托梁换柱施工中，确保柱荷载完全由支撑结构来承担，精确控制梁的变形。同时，在柱荷载卸载过程中，支撑结构受力能实时监控，确保支撑结构始终处于安全状态。本发明在施工过程中，结构受力明确，梁的变形可控，施工过程安全可靠。
Description
【技术领域】
本发明属于土木工程中建筑结构加固技术领域，特别涉及一种安全可靠的托梁换柱施工系统及其施工方法。
【背景技术】
在实际工程中，托梁换柱加固法通常用于柱混凝土强度偏低以及局部混凝土有严重缺陷的加固处理。随着混凝土结构加固技术的不断发展，托梁换柱加固法越来越多地被应用于实际工程中。近年来，国内外学者对托梁换柱加固法进行了研究和实践。通常施工方法为，首先利用支撑装置对柱所承担的荷载进行卸载，其次置换缺陷部分混凝土，最后待置换部分混凝土到达规范要求强度时进行卸载，整个施工过程即完成。但是在柱荷载卸载过程中，结构的位移、沉降、应力等将难以进行精确控制，特别是需要将柱完全断开时，支撑结构的受力、梁的变形不能精确测试并加以控制。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种安全可靠的托梁换柱施工系统及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种安全可靠的托梁换柱施工系统，包括若干托梁换柱支撑结构、电脑、静态应变测试仪和若干应变片；托梁换柱支撑结构包括支撑、底座、千斤顶和百分表；底座设置在地面上，千斤顶设置在底座上，千斤顶上设有用于支撑梁的支撑；底座上设有用于测量支撑顶升量的百分表；支撑的外壁上设有若干应变片，每个应变片通过对应的信号线连接静态应变测试仪，静态应变测试仪连接电脑。
本发明进一步的改进在于：所述梁为十字交叉梁，交叉处设有柱；所述托梁换柱支撑结构的数量为四个，分别支撑在柱四周的梁下部。
本发明进一步的改进在于：梁底面搭设有作为临时支撑的脚手架。
本发明进一步的改进在于：支撑的外壁上的若干应变片分成若干层排布，层间距为1～1.5m。
本发明进一步的改进在于：支撑的外壁上每层均匀设有四个应变片。
本发明进一步的改进在于：每个底座上对称安装两只百分表。
一种安全可靠的托梁换柱施工方法，包括以下步骤：
1）、搭建好安全可靠的托梁换柱施工系统；
2）、控制千斤顶进行分级加载，加载过程平稳、同步进行；每加一级荷载，观测静态应变测试仪及百分表数值，待读数稳定后方加下一级加载，直至加载全部完成；
3）、采用施工工具，凿除柱缺陷部位的混凝土；经对缺陷部位清理后，灌注灌浆料，达到强度要求后拆除安全可靠的托梁换柱施工系统，整个托梁换柱的加固过程完成。
本发明进一步的改进在于：支撑安装完毕后，用自动安平激光投线仪校正支撑垂直度，同时对四个支撑均施加5MPa的荷载，使支撑与梁底面紧密接触。
本发明进一步的改进在于：通过百分表测得的支撑顶升量和支撑压缩量△L控制梁的变形量，△L=L×ε，L为支撑的长度，ε为静态应变测试仪测得的应变平均值；梁的变形量=支撑顶升量-支撑压缩量。
相对于现有技术，本发明的有益效果是，
1、本发明将应变测试和位移测试同时引入到施工过程中，可实时精确地测定支撑结构的受力和变形，有效地预防了支撑系统失稳。
2、本发明对位移的观测在地面即可完成，避免了以往的高空作业，保证现场观测人员的安全。
3、本发明对梁的位移能够精确测量并加以控制，有效的预防了托梁换柱施工过程中梁因变形过大引起开裂。
【附图说明】
图1是本发明一种安全可靠的托梁换柱施工系统的示意图；
图2是图1的A-A向视图；
图3是图1的B-B向视图；
图4是实施例1施工过程中测得的钢管应变曲线图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1所示，本发明一种安全可靠的托梁换柱施工系统，包括四个托梁换柱支撑结构、电脑9、静态应变测试仪10和若干应变片11。
托梁换柱支撑结构包括支撑4、底座6、千斤顶7和百分表8；底座6设置在地面上，千斤顶7设置在底座6上，千斤顶7上设有支撑4；支撑4上设有若干应变片11，每个应变片11通过对应的信号线12连接静态应变测试仪10，静态应变测试仪10连接电脑9。
本发明一种安全可靠的托梁换柱施工方法包括以下步骤：
步骤一，按图1所示的支撑结构装置；首先在梁2底面搭设脚手架5用来作为临时支撑，然后安装托梁换柱支撑结构，安装时要保证支撑4和梁2底面紧密接触。
步骤二，按图1所示粘贴应变片11，根据支撑4的高度不同，可分为若干个截面，每段长度以1～1.5m为宜。粘贴时，首先将支撑4表面打磨光滑并用酒精清洗干净，然后将应变片11和覆铜板用502胶粘贴于支撑4（钢管）上，用环氧树脂和纱布对应变片11予以保护；每个应变片11通过对应的信号线12连接静态应变测试仪10，静态应变测试仪10连接电脑9。
步骤三，按图1所示安装位移测试装置。每个底座6上对称安装2只百分表8，并调试好所有测试系统。
步骤四，根据柱子3所承担的荷载进行分级加载，加载过程要平稳、同步进行。每加一级荷载，观测静态应变测试仪10及百分表8数值，待读数稳定后方可加下一级加载，直至加载全部完成。
步骤五，采用施工工具，凿除柱子3缺陷部位的混凝土，在凿除混凝土的过程中密切观察支撑结构应变的变化和梁的变形。经对缺陷部位清理后，灌注灌浆料，达到强度要求后即可拆除支撑，整个加固即告完成。
下面举一个具体的实施例，以帮助更好的理解本发明。
实施例1
某小区售楼部为地上三层，地下一层（局部两层），钢筋混凝土框架结构，柱3高5.7m，柱截面600mm×600mm，梁筏基础。由于施工中操作不慎，造成地下室两根框架柱不同程度的损坏，经现场检测，需对柱子缺陷部位混凝土进行置换补强处理。
为保证安全，托梁换柱前施工方在柱3周围搭设满堂脚手架5作为临时支撑，脚手架5立杆水平间距为1.2m，步架高为1.5m。以下详述托梁换柱施工过程：
在柱3四周梁2底面，设置托换支撑钢管，本工程选用直径为159mm，壁厚10mm，长4m的钢管作为支撑4。支撑4与底座6之间放置顶升千斤顶7，底座6必须位于坚实的地基土上，受荷后不允许产生变形。支撑安装完毕，应用自动安平激光投线仪校正支撑4垂直度，同时对四个支撑4均施加5MPa的荷载，使支撑4与梁2底面紧密接触。
粘贴应变片。如图1所示，在支撑4上、中、下三个截面对称粘贴规格为3mm×2mm，电阻为120Ω的电阻应变片11。粘贴时，首先用角磨机将粘贴部位钢管表面打磨光滑，并用酒精清洗干净，待酒精完全挥发后将应变片11、覆铜板用502胶快速粘牢，然后用环氧树脂和纱布予以保护。
按图1所示安装位移测试装置。每个底座6上对称安装2只百分表8，并调试好所有测试系统。
根据柱3所承担的荷载进行分级加载。经计算柱3所承担荷载为1107.4kN，每根支撑4所承担荷载为277kN，加载分10级进行，每级27.7kN。加载过程要平稳、同步。
每级加载后，观测静态应变测试仪10及百分表8数值变化，待读数稳定后方可加下一级加载，直至加载至277kN，加载工作全部完成。
采用专用凿除工具，凿除柱3缺陷部位的混凝土。并对缺陷部位清理后，灌注灌浆料。本次灌浆料采用C60早强微膨胀混凝土，养护3～5天后，即可拆除支撑4，整个加固工程即告完成。
加固效果：
本次托梁换柱施工中，在277kN终止荷载下，测得支撑4（钢管）应变平均值为524μm。根据公式：△L=L×ε计算得：
支撑钢管的压缩量为：4000mm×0.000524=2.096mm
由百分表8测得钢管的顶升量为4.64mm,
则梁的变形为：4.64－2.096=2.544mm
施工过程中测得的钢管应变曲线如图4所示：曲线平直段为柱子断开后的变化情况，说明柱荷载完全由支撑结构来承担，受力状态较为理想。
本实施例证明，本发明利用静态应变测试系统和位移测试系统联合监测，能够实时采集到施工过程中结构的位移、应力等参数，并加以控制，从而大大提高了托梁换柱的安全可靠性。本发明系统简单，安装方便，数据处理自动化程度高，为托梁换柱的施工提供了一种安全可靠的施工装置和方法。
本发明一种安全可靠的托梁换柱施工系统及其施工方法，用以在托梁换柱施工中，确保柱荷载完全由支撑结构来承担，精确控制梁的变形；同时，在柱荷载卸载过程中，支撑结构受力能实时监控，确保支撑结构始终处于安全状态。本发明在施工过程中，结构受力明确，梁的变形可控，施工过程安全可靠。
Claims (7)
1.一种安全可靠的托梁换柱施工系统，其特征在于，包括若干托梁换柱支撑结构、电脑（9）、静态应变测试仪（10）和若干应变片（11）；托梁换柱支撑结构包括支撑（4）、底座（6）、千斤顶（7）和百分表（8）；底座（6）设置在地面上，千斤顶（7）设置在底座（6）上，千斤顶（7）上设有用于支撑梁（2）的支撑（4）；底座（6）上设有用于测量支撑（4）顶升量的百分表（8）；支撑（4）的外壁上设有多个应变片（11），每个应变片（11）通过对应的信号线（12）连接静态应变测试仪（10），静态应变测试仪（10）连接电脑（9），所述支撑（4）的外壁上的应变片（11）分成多层排布。
2.根据权利要求1所述的一种安全可靠的托梁换柱施工系统，其特征在于，所述梁（2）为十字交叉梁，交叉处设有柱（3）；所述托梁换柱支撑结构的数量为四个，分别支撑在柱（3）四周的梁（2）下部。
3.根据权利要求1所述的一种安全可靠的托梁换柱施工系统，其特征在于，梁（2）底面搭设有作为临时支撑的脚手架（5）。
4.根据权利要求3所述的一种安全可靠的托梁换柱施工系统，其特征在于，支撑（4）的外壁上每层均匀设有四个应变片（11）。
5.根据权利要求1所述的一种安全可靠的托梁换柱施工系统，其特征在于，每个底座（6）上对称安装两只百分表（8）。
6.一种安全可靠的托梁换柱施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、搭建好权利要求1至5中任一项所述的安全可靠的托梁换柱施工系统；
2）、控制千斤顶（7）进行分级加载，加载过程平稳、同步进行；每加一级荷载，观测静态应变测试仪（10）及百分表（8）数值，待读数稳定后方加下一级加载，直至加载全部完成；
3）、采用施工工具，凿除柱（3）缺陷部位的混凝土；经对缺陷部位清理后，灌注灌浆料，达到强度要求后拆除安全可靠的托梁换柱施工系统，整个托梁换柱的加固过程完成。
7.根据权利要求6所述的一种安全可靠的托梁换柱施工方法，其特征在于，通过百分表（8）测得的支撑（4）顶升量，通过静态应变测试仪（10）测得支撑的应变平均值，通过支撑的应变平均值计算支撑（4）的压缩量△L，通过支撑（4）的顶升量和支撑（4）的压缩量△L控制梁的变形量，△L=L×ε，L为支撑（4）的长度，ε为静态应变测试仪（10）测得的应变平均值；梁的变形量=支撑（4）顶升量-支撑压缩量。
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