[发明专利]一种柱墩装配式自动托换复位装置及其施工方法

说明书

本发明涉及土木工程加固托换改造技术领域，具体来说是一种柱墩装配式自动托换复位装置及其施工方法，包括若干组上钢牛腿和下钢牛腿，分别连接在被托换柱墩上，每组上钢牛腿、下钢牛腿之间用悬挑螺栓固定一个升降支撑柱；还包括设置于切断后的被托换柱墩中间，与压力表和自动保压供水装置相连的液囊。本发明同现有技术相比，其优点在于：将托换沉降调控位移监测转换为压力监测，受环境影响更小；托换牛腿与被托换墩柱的连接面，引入了最新的二阶齿接触界面，抗剪切滑移能力大幅提高；采用液囊自动保压供水，漏油污染风险小，长期使用成本低；每个柱墩实现了液囊承载和周边升降临时支撑承载双保险；装置结构简单，拼装方便，施工效率高，安全性高。

技术领域

本发明涉及土木工程加固托换改造技术领域，具体来说是一种柱墩装配式自动托换复位装置及其施工方法。

背景技术

结构托换是改变工程结构荷载传力路线的技术。随着我国建筑业发展由大规模新建阶段逐渐进入新建和加固改造并重阶段，以及城市更新建设活动的蓬勃发展，既有工程结构加固、移位、大空间改造、地下空间开发、隧道穿越既有桩基建筑物等工程日益增加。在上述工程中，柱墩托换是普遍应用的关键性工程技术。

柱墩托换技术通常是将原来由柱墩向基础传递的竖向荷载，转换至通过托换节点和与之配套的支撑、千斤顶等组成的系统传递。托换过程中，托换节点和节点下的支撑完成后，柱墩往往需要被切割，与基础分离，从而实现卸载和荷载传力路径的转变。

国内外学者和工程技术人员对柱墩托换进行了大量研究，设计了多种多样的托换节点形式，其中最常见的是抱柱梁+梁柱接触界面植筋模式。这种托换节点形式需要浇筑混凝土等湿作业，然后养护，施工工期较长。因此，河海大学等机构设计了预应力混凝土装配式、钢结构装配式柱墩托换节点，并进行了试验研究，并进行了工程试点应用。这些研究并未同时考虑沉降差因素。

为了控制托换结构产生不均匀沉降时确保上部结构安全，基于主动托换概念，上海天演建筑物移位工程公司提出了在移动支座中叠加竖向千斤顶的思路。但这些装配式托换节点的组装单元较为庞大，施工难度高，且尺度需要定制，对柱截面形状的适应性较差，大大提高了工程成本。因此，应进一步研发构造和操作简单的新型装配式托换节点形式。

当存在多柱墩同步一体托换时，主动托换工程中的沉降差自动调整往往采用PLC(逻辑编程控制器)系统，该系统待机耗能和成本均较高，特别是当托换柱墩的数量较少，托换结构受力时间段较长时，性价比差更为明显。因此应研发成本低廉、构造简单的新型沉降差自动调控系统。

结构托换体系中的常用临时支撑为钢立柱、液压千斤顶等，辅之以采用位移传感器监测沉降，反馈后发出指令，调整临时支撑高度。可在施工现场，位移传感器容易受到环境影响，从而沉降差调控效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种构造简单、施工方便且高效低污染的柱墩装配式自动托换复位装置及其施工方法。

为了实现上述目的，设计一种柱墩装配式自动托换复位装置，包括若干组上钢牛腿和下钢牛腿，上钢牛腿和下钢牛腿连接在被托换柱墩上，每组上钢牛腿、下钢牛腿之间用悬挑螺栓固定一个升降支撑柱；还包括液囊，液囊设置于切断后的被托换柱墩中间，液囊与压力表和自动保压供水装置相连，所述液囊外围装配护筒用套箍约束拼装成整体。

优选的，若干组上钢牛腿、下钢牛腿通过牛腿抗剪螺栓和带二阶齿钢板固定到被托换柱墩，然后通过钩在钢牛腿锚环的若干组华兰螺丝拉紧。

优选的，上钢牛腿或下钢牛腿由一个翼缘不等长H型钢、带二阶齿钢板、装配式加劲肋组成，带二阶齿钢板与H型钢连接一侧为竖直平面，与柱表面接触面为带齿面，设有一个一阶大齿和若干组二阶小齿；腹板两侧上、下翼缘板上设有预留凹槽，用以安装加劲肋，腹板外侧靠近边缘自上而下两侧焊接有若干组锚环。