[发明专利]超静定结构桥梁桩基主动托换顶升力确定及位移控制方法

说明书

一种超静定结构桥梁桩基主动托换顶升力确定及位移控制方法，包含确定超静定结构桥梁中的托换设计，在需要托换桥桩对应的桥墩位置设置地面预支顶措施，确定所需的托换顶升力大小，托换时明挖向下开挖土方至托换承台底标高，在托换承台底标高处机械施工托换桩，待托换桩施工完成后，施工托换承台，在既有承台与托换承台之间布设主动托换顶升用的千斤顶，采用确定的顶升力进行主动托换后,在既有承台与托换承台之间将被托换的桥桩截断，浇筑封固混凝土，完成主动托换；由此，本发明能准确的确定超静定结构桥梁桩基主动托换过程中顶升力的大小，有效控制超静定结构桥梁桩基主动托换过程中的变形，实现更精确的受力转换与变形控制。

技术领域

本发明涉及超静定结构桥梁桩基托换的技术领域，尤其涉及一种超静定结构桥梁桩基主动托换过程中顶升力的确定及位移控制方法。

背景技术

随着城市轨道交通的大力发展，区间隧道穿越铁路、公路、市政桥梁以及建筑桩基础的情况越来越多，需要对区间影响范围内的桩基进行托换。桩基托换一般可分为主动托换和被动托换两种。主动托换是指原桩在卸载之前，对新托换桩和托换体系施加荷载，以部分消除被托换体系长期变形的时空效应，将上部的荷载及变形运用顶升装置进行动态调控。一般适用于托换荷载大、变形要求严格的情况。通过主动变形调节来保证变形要求，即在被托换桩切除之前，对新托换桩和托换结构施加荷载，从而使桥梁上部荷载全部转移到托换梁上，同时通过预加载消除部分新托换桩和托换结构的变形，使托换后桩和结构的变形可以控制在较小的范围。被动托换是指在原桩卸载过程中，使上部结构荷载随托换结构的变形被动地转换到新托换桩，托换后对上部结构的变形无法调控。被动托换技术一般用于托换荷载小、变形要求不严格的情况。依靠托换结构自身的截面刚度，可以在托换结构完成后，即将托换桩切除，直接将上部荷载通过托换梁(板)传递到新托换桩，而不采取其他调节变形的措施。

超静定结构桥梁进行桩基托换时，为保证结构受力和变形满足使用要求，变形控制非常严格。因此一般采用主动托换的方式，主动托换过程可以通过顶升力控制和顶升位移控制两种方法，但是顶升位移控制实际操作非常困难，如一般情况下使旧承台或被托换桩上升一定的位移，但是因为桥面上的车辆荷载(含冲击作用)、桥面结构自重、桥墩自重、承台自重、桥桩自重以及桥桩与土体的负摩阻力非常大，导致顶升位移控制时需要的托换力很大，容易导致旧承台的冲切和局部承压受力出现问题，所以实际工程中桩基主动托换一般以顶升力控制为主。

对于超静定结构桥梁，在桥梁的长期使用过程中由于桥桩不均匀沉降和混凝土徐变等因素，超静定结构桥梁会产生内力重分布，从而使桥面板传至各桥墩的荷载值与理论计算差别较大，如果用理论计算的顶升力进行桩基的主动托换，容易导致桥梁受力与实际情况不一致，从而使超静定结构桥梁再次进行内力重分布，且此次内力重分布的过程是短暂的，极容易使桥梁结构发生较大的变形或产生裂缝。因此对于超静定桥梁结构，在进行桩基主动托换时，难以精确确定顶升力。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种超静定结构桥梁桩基主动托换顶升力确定及位移控制方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超静定结构桥梁桩基主动托换顶升力确定及位移控制方法，其能准确的确定超静定结构桥梁桩基主动托换过程中顶升力的大小，有效控制超静定结构桥梁桩基主动托换过程中的变形，实现更精确的受力转换与变形控制。

为解决上述问题，本发明公开了一种超静定结构桥梁桩基主动托换顶升力确定及位移控制方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤1：确定超静定结构桥梁中的托换设计，包含托换方案以及托换桩和托换承台的设计。所述超静定结构桥梁通过多个异形板结构进行连接，各异形板结构的桥面板下方间隔设有多个桥墩，各桥墩下设有桥墩承台，承台下设有多根桥桩；

步骤2：在需要托换桥桩对应的桥墩位置设置地面预支顶措施，通过地面预支顶措施的设置确定所需托换顶升力的大小；