CN114775682A - 一种新型既有结构的托换装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，将竖向支撑形式调整为空间斜撑形式，通过轴力伺服系统支撑头，支撑头通过承载梁对结构板进行支撑，利用支撑头的加卸载进行托换。托架通过横梁、斜撑及竖撑焊接而成，通过固定螺栓安装在侧墙上，根据托换范围分层分段架设。解决了既有结构改造时的托换问题，托架于既有侧墙上架设，避免了对临时竖撑范围内站台板的损坏，通过调整托架平台高度及宽度，可保留下方行人空间，减少对既有管线的迁改拆除工作，最大限度减小对运营的影响；另外，针对上层结构改造时临时支柱无法贯通架设的问题，不利于内力传递，通过引入托架体系，将改造范围结构内力向两侧既有侧墙传递，能够有效解决该问题。

Description

一种新型既有结构的托换装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及既有结构墙柱托换领域，具体为一种新型既有结构的托换装置及其施工方法。

背景技术

城市地下空间的开发利用越来越广泛，地下通道、地下商场、地铁车站等等地下结构物的建造、改造，以及新旧地下结构空间的连通都涉及到墙柱(竖向承重结构)的托换。

竖向承重结构的托换是通过改变荷载传递路径的方式实现结构体的安全托换，最常见的托换类型包括立柱托换、墙体托换及整体结构托换。托换前上部结构荷重通过托换设备的机械锁来承担，托换时通过千斤顶将上部结构顶推，机械锁解锁并退至卸载状态，再通过全部或分区同步卸载将上部结构置于正式承重构件。

在一些发达城市，地铁(包括已建和新建)覆盖范围广，地下商场的选址通常紧邻地铁车站。因此，在地铁车站旁建地下商场，或者在地下商场旁建地铁车站，实现地下建筑空间连通，都需要将原有地下墙改建成立柱。传统做法是先用千斤顶施加预应力将钢梁及钢立柱与楼板顶紧，再用钢楔块填补千斤顶的位置，移出千斤顶。当钢楔块插入的瞬间，预应力就损失了一半，无法保证各个托换点的受力满足设计要求的预应力，且站台板层架设时需要破除部分站台板。此外，用千斤顶将钢楔块拆除时，千斤顶的顶推力过大会造成上部结构变形甚至开裂，对既有结构造成损伤。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种新型既有结构的托换装置及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，包括托架、承载梁和支撑头，所述托架固定安装在结构板下方的侧墙上，所述支撑头安装在所述托架上，所述承载梁设置在所述支撑头与所述结构板之间，所述支撑头输出后能通过所述承载梁将所述结构板托起。

优选的，所述托架是由横梁、斜撑和竖撑围合成的三角形，通过固定螺栓将所述竖撑安装在所述侧墙上。

如此设置，能够有效对重力进行承载，防止托架结构变形。

优选的，所述横梁、所述斜撑和所述竖撑相互焊接固定。

如此设置，使托架结构更加稳定，防止托架结构变形。

优选的，在所述承载梁与所述结构板之间还设置有固定机构，所述固定机构包括锚固支座、钢索、拉紧器和吊环，所述吊环固定设置在所述承载梁的一组相对面上，所述锚固支座固定设置在所述承载梁两侧的所述结构板上，所述钢索与所述拉紧器相连后安装在所述锚固支座和所述吊环之间。

如此设置，能够有效的将承载梁与结构板进行固定，防止在施工过程中出现倾覆或滑落。

优选的，所述锚固支座的截面为L形，所述锚固支座通过固定螺栓固定在所述结构板上。

如此设置，能够便于锚固支座的固定，同时与承载梁的连接更便捷。

优选的，所述拉紧器为花篮螺栓。

如此设置，能够快速调节钢索的松紧程度，保证承载梁能够被牢牢固定在结构板上。

一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、根据托换点位在侧墙上划分先施工区和后施工区；

S2、在先施工区两侧的后施工区安装托换装置；

S3、通过托换装置对结构板的荷载G_总进行支撑，然后对先施工区内的侧墙进行拆除；

S4、在先施工区重新搭建承重结构，待新搭建的承重结构强度足够后对托换装置进行卸载，直至结构板的荷载完全由重新搭建的承重结构承担，然后依次对托换装置和后施工区内的侧墙进行拆除；

所述步骤S3中托换装置的加载为多级加载，多级加载的步骤包括：

S31：控制先施工区两侧的支撑头同时输出，当输出轴力达到G₁后停止输出；

S32：通过逐次递增轴力的方式控制托换支座输出，当加载至轴力达到G₁+G₂或结构板已达到制定位移量时停止加载；

S33：对支撑头的受力与结构板的位移量进行监控；

S34：当出现支撑头受力或结构板位移异常报警时，对报警的支撑头和/或报警的结构板范围内的支撑头进行卸载处理，调整梯度取为对应支撑头轴力的％，至轴力及结构变形达到报警值内且位移速率稳定后停止调整。

优选的，结构板的荷载G_总＝G₁+G₂+G₃，其中G₁为结构板自身重量，G₂为结构上的其他恒载，G₃为结构板上的活载。

如此设置，保证了各个托换点的受力能满足设计要求的预应力。

优选的，在支撑过程中出现支撑头的轴力失效时，对轴力失效的支撑头附近的其他支撑头支撑轴力进行调整，以轴力失效的支撑头为中心向外发散递减，调整梯度为所调整支撑头轴力的10％，至轴力失效支撑头附近的结构板变形稳定后停止调整。

如此设置，能够防止因局部支撑失效导致整体结构受损或托换装置过载损坏。

优选的，通过等比例卸载的方式从新作承重结构对应范围支撑向外扩散卸载，确保结构板荷载G_总向新作承重结构的平稳过渡，直至支撑头轴力卸载完成方可拆除。

如此设置，避免因卸载不同步导致的冲击荷载及支撑体系的渐进性破坏，确保了荷载的平稳过渡。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明提出的托换形式是通过空间上斜向支撑布置的支撑托换，与传统直撑相比减少了托换点的支撑结构对地面造成的破坏；通过斜撑增加了托架的承载能力，减小了托架的尺寸，方便了现场施工安装工作，避免内部架设临时围挡，通过承载梁扩大支撑头与结构板的接触范围，增加了受力面积，而且装置整体结构简单，能够多次回收利用。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明施工过程的正视结构示意图；

图2是本发明完成施工过程中的正视结构示意图；

图3是本发明完成施工后的正视结构示意图；

图4是本发明施工过程的侧视结构示意图；

图5是本发明托架的结构示意图；

图6是本发明固定机构的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、侧墙；2、结构板；3、托架；31、横梁；32、斜撑；33、竖撑；4、支撑头；5、承载梁；6、固定机构；61、锚固支座；62、钢索；63、拉紧器；64、吊环；7、先施工区；8、后施工区；9、承重结构；10、站台板；11、固定螺栓。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1-图5所示，一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，包括托架3、承载梁5和支撑头4，托架3固定安装在结构板2下方的侧墙1上，支撑头4安装在托架3上，承载梁5设置在支撑头4与结构板2之间，支撑头4输出后能通过承载梁5将结构板2托起。

如图4所示，托架3是由横梁31、斜撑32和竖撑33围合成的三角形，通过固定螺栓11将竖撑33安装在侧墙1上，如此设置能够有效对重力进行承载，防止托架结构变形。

横梁31、斜撑32和竖撑33相互焊接固定，如此设置使托架结构更加稳定，防止托架结构变形。

如图5所示，在承载梁5与结构板2之间还设置有固定机构6，固定机构6包括锚固支座61、钢索62、拉紧器63和吊环64，吊环64固定设置在承载梁5的一组相对面上，锚固支座61固定设置在承载梁5两侧的结构板2上，钢索62与拉紧器63相连后安装在锚固支座61和吊环64之间，如此设置能够有效的将承载梁与结构板进行固定，防止在施工过程中出现倾覆或滑落。

锚固支座61的截面为L形，锚固支座61通过固定螺栓11固定在结构板2上，如此设置能够便于锚固支座的固定，同时与承载梁的连接更便捷。

拉紧器63为花篮螺栓，如此设置能够快速调节钢索的松紧程度，保证承载梁能够被牢牢固定在结构板上。

如图1、图2、图3所示，一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，包括以下步骤：

S1、根据托换点位在侧墙1上划分先施工区7和后施工区8；

S2、在先施工区7两侧的后施工区8同一高度安装托换装置；

S3、通过托换装置对结构板2的荷载G_总进行支撑，然后对先施工区7内的侧墙1进行拆除；

S4、在先施工区7重新搭建承重结构9，待新搭建的承重结构强度足够后，对托换装置进行卸载，直至结构板2的荷载完全由重新搭建的承重结构9承担，然后依次对托换装置和后施工区8内的侧墙1进行拆除；

步骤S3中托换装置的加载为多级加载，多级加载的步骤包括：

S31：控制先施工区7两侧的支撑头4同时输出，当输出轴力达到G₁后停止输出；

S32：通过逐次递增轴力的方式控制托换支座输出，当加载至轴力达到G₁+G₂或结构板2已达到制定位移量时停止加载；

S33：对支撑头4的受力与结构板2的位移量进行监控；

S34：当出现支撑头4受力或结构板2位移异常报警时，对报警的支撑头4和/或报警的结构板2范围内的支撑头4进行卸载处理，调整梯度取为对应支撑头4轴力的10％，至轴力及结构变形达到报警值内且位移速率稳定后停止调整。

结构板2的荷载G_总＝G₁+G₂+G₃，其中G₁为结构板2自身重量，G₂为结构上的其他恒载，G₃为结构板2上的活载，如此设置保证了各个托换点的受力能满足设计要求的预应力。

在支撑过程中出现支撑头4的轴力失效时，对轴力失效的支撑头4附近的其他支撑头4支撑轴力进行调整，以轴力失效的支撑头4为中心向外发散递减，调整梯度为所调整支撑头4轴力的10％，至轴力失效支撑头4附近的结构板2变形稳定后停止调整，如此设置能够防止因局部支撑失效导致整体结构受损或托换装置过载损坏。

通过等比例卸载的方式从新作承重结构对应范围支撑向外扩散卸载，确保结构板2荷载G_总向新作承重结构的平稳过渡，直至支撑头4轴力卸载完成方可拆除，如此设置避免因卸载不同步导致的冲击荷载及支撑体系的渐进性破坏，确保了荷载的平稳过渡。

本实施例的工作过程：在使用前工作人员首先在需要拆除托换的侧墙1结构一侧的站台板10上搭建临时围挡，临时围挡搭建完成后工作人员在侧墙1上根据托换点位划分出先施工区7和后施工区8，然后在先施工区7两侧的后施工区8的侧墙1上通过固定螺栓11对托架3进行，并保证托架3均位于同一高度，然后在托架3上安装支撑头4，在将承载梁5放置到支撑头4上，然后在承载梁5两侧的结构板2上固定锚固支座61，锚固支座61固定好之后将钢索62的一端固定在锚固支座61上，然后在钢锁的另一端连接拉紧器63，同时将拉紧器63与承载梁5上的吊环64相连，然后工作人员通过拉紧器63进行收紧，使承载梁5能够与结构板2贴合在一起，防止在支撑托换时承载梁5移动或者承载梁5发生倾覆坠落，固定好之后的承载梁5与支撑头4和托架3共同组成了托换装置，然后工作人员通过多级加载的方式控制托换装置进行加载，使托换装置通过承载梁5将结构板2的荷载托起，在结构板2被托换装置托起后工作人员对侧墙1结构上的先施工区7进行拆除，在先施工区7拆除后新搭建承重结构9，然后如图2、图3所示，在承重结构9上安装新的托换装置，与后施工区8上的托换装置共同对结构板2进行支撑，在承重结构9上安装好托换装置后以承重结构9为中心向两侧延伸拆除，首先将承重结构9两侧相邻的托换装置拆除，然后再将侧墙1拆除，拆除部分结构板2的荷载将由承重结构9上的托换装置与侧墙1上还未拆除的托换装置进行支撑，直到侧墙1完全被拆除，在承重结构9上的梁系结构完全成型后，结构板2的荷载将完全由承重结构9支撑，这样能够防止因荷载的快速增加导致新搭建承重结构9的损伤和结构板2的变形。

需要说明的是在托换的过程中当出现支撑头4受力或结构板2位移异常报警时，对报警的支撑头4和/或报警结构板2监测范围内的支撑头4进行卸载处理，调整梯度取为对应支撑头4轴力的10％，至轴力及结构变形达到报警值内且位移速率稳定后停止调整，当出现支撑头4的轴力失效时，对轴力失效的支撑头4附近的其他支撑头4支撑轴力进行调整，以轴力失效的支撑头4为中心向外发散递减，调整梯度所调整支撑头4轴力的10％，至轴力失效支撑头4附近的结构板2变形稳定后停止调整。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种新型既有结构的托换装置，其特征在于：包括托架(3)、承载梁(5)和支撑头(4)，所述托架(3)固定安装在结构板(2)下方的侧墙(1)上，所述支撑头(4)安装在所述托架(3)上，所述承载梁(5)设置在所述支撑头(4)与所述结构板(2)之间，所述支撑头(4)输出后能通过所述承载梁(5)将所述结构板(2)托起。

2.根据权利要求1所述的一种新型既有结构的托换装置，其特征在于：所述托架(3)是由横梁(31)、斜撑(32)和竖撑(33)围合成的三角形，通过固定螺栓(11)将所述竖撑(33)安装在所述侧墙(1)上。

3.根据权利要求2所述的一种新型既有结构的托换装置，其特征在于：所述横梁(31)、所述斜撑(32)和所述竖撑(33)相互焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种新型既有结构的托换装置，其特征在于：在所述承载梁(5)与所述结构板(2)之间还设置有固定机构(6)，所述固定机构(6)包括锚固支座(61)、钢索(62)、拉紧器(63)和吊环(64)，所述吊环(64)固定设置在所述承载梁(5)的一组相对面上，所述锚固支座(61)固定设置在所述承载梁(5)两侧的所述结构板(2)上，所述钢索(62)与所述拉紧器(63)相连后安装在所述锚固支座(61)和所述吊环(64)之间。

5.根据权利要求4所述的一种新型既有结构的托换装置，其特征在于：所述锚固支座(61)的截面为L形，所述锚固支座(61)通过固定螺栓(11)固定在所述结构板(2)上。

6.根据权利要求4所述的一种新型既有结构的托换装置，其特征在于：所述拉紧器(63)为花篮螺栓。

7.一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、根据托换点位在侧墙(1)上划分先施工区(7)和后施工区(8)；

S2、在先施工区(7)两侧的后施工区(8)安装托换装置；

S3、通过托换装置对结构板(2)的荷载G_总进行支撑，然后对先施工区(7)内的侧墙(1)进行拆除；

S4、在先施工区(7)重新搭建承重结构(9)，待新搭建的承重结构强度足够后对托换装置进行卸载，直至结构板(2)的荷载完全由重新搭建的承重结构(9)承担，然后依次对托换装置和后施工区(8)内的侧墙(1)进行拆除；

所述步骤S3中托换装置的加载为多级加载，多级加载的步骤包括：

S31：控制先施工区(7)两侧的支撑头(4)同时输出，当输出轴力达到G₁后停止输出；

S32：通过逐次递增轴力的方式控制托换支座输出，当加载至轴力达到G₁+G₂或结构板(2)已达到制定位移量时停止加载；

S33：对支撑头(4)的受力与结构板(2)的位移量进行监控；

S34：当出现支撑头(4)受力或结构板(2)位移异常报警时，对报警的支撑头(4)和/或报警的结构板(2)范围内的支撑头(4)进行卸载处理，调整梯度取为对应支撑头(4)轴力的10％，至轴力及结构变形达到报警值内且位移速率稳定后停止调整。

8.根据权利要求1所述的一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，其特征在于：结构板(2)的荷载G_总＝G₁+G₂+G₃，其中G₁为结构板(2)自身重量，G₂为结构上的其他恒载，G₃为结构板(2)上的活载。

9.根据权利要求1所述的一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，其特征在于：在支撑过程中出现支撑头(4)的轴力失效时，对轴力失效的支撑头(4)附近的其他支撑头(4)支撑轴力进行调整，以轴力失效的支撑头(4)为中心向外发散递减，调整梯度所调整支撑头(4)轴力的10％，至轴力失效支撑头(4)附近的结构板(2)变形稳定后停止调整。

10.根据权利要求1所述的一种新型既有结构的托换装置及其施工方法，其特征在于：通过等比例卸载的方式从新作承重结构对应范围支撑向外扩散卸载，确保结构板(2)荷载G_总向新作承重结构的平稳过渡，直至支撑头(4)轴力卸载完成方可拆除。

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