專利名稱：計算機應變控制梁柱托換方法
技術領域：
本發明是一種梁柱托換施工控制方法，特別涉及一種由計算機應變控制系統控制的梁柱托換方法。屬直接應用于建筑結構加固改造工程技術領域。
背景技術：
目前，現有的梁柱托換基本上都屬于支撐托換，即不對需要置換構件進行卸載，直接對其相鄰結構或構件進行支護，以達到置換后結構不至于發生較大變形和破壞為目的。對于荷載大且變形要求小的重要結構，梁柱托換施工時目前采用的是液壓式千斤頂附加應力測試儀表等機械設備施加控制頂升力進行卸載，由于液壓式千斤頂存在回油、漏油等缺陷，致使施工過程中對其力值控制難度大，必須是不間斷監控，消耗技術人員大量的精力和時間，頂升力不能恒定，且無法將施加的頂升力與卸載過程中結構發生的應變相結合，達到安全準確卸載的目的。因此現有的托換技術都存在托換后被置換構件的相鄰結構易產生裂縫、變形等損傷，影響了結構的安全性和耐久性。并且現有的托換技術由于無法反應置換過程中，被置換構件及相鄰結構的真實受力狀態，對結構和操作人員都存在較大的危險。目前的梁柱托換技術無法將施加的頂升力與卸載過程中結構發生的應變相結合，從而反應卸載過程中結構真實受力狀態的不足。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種計算機應變控制梁柱托換方法，該方法克服現有的梁柱托換方法的不足，不僅能準確的反應卸載過程中結構的真實受力狀態，克服液壓式千斤頂的頂升力值易發生變化的缺陷，而且能方便地對頂升力的加載過程進行控制做到同步加載，更安全可靠的進行梁柱托換施工。
技術方案本發明是將需要托換的結構或構件和卸載支撐構件通過粘貼應變片和計算機應變控制裝置連接，采用機械式千斤頂(避免了液壓式千斤頂的缺陷)作為施力裝置，對卸載過程中卸載支撐構件的應變以及被卸載結構的應變和位移進行監控。
本發明的計算機應變控制梁柱托換方法為1.)確定需要置換結構或構件的部位，調查該結構或構件的截面尺寸、混凝土強度、配筋數量及規格、上部荷載及分布情況。
2.)通過計算確定以下內容2.1)在該結構部位需要卸除的總荷載；所需鋼柱支撐的數量；每根鋼柱支撐所需要施加的力值及鋼柱支撐的尺寸規格；2.2)鋼柱支撐的應力應變的理論值；2.3)卸除荷載時原結構或構件發生的應變和位移及鋼柱支撐發生的應變；2.4)支撐承臺的配筋、尺寸及布置形式。
3.)在結構試驗機上測定鋼柱支撐的應力應變關系，對照鋼柱支撐的應力應變的理論值，建立應力應變數值對應表。
4.)在需置換的結構或構件頂部和底部澆注支撐承臺，實際尺寸可根據現場施工情況通過計算確定。
5.)在支撐承臺間安裝支撐鋼柱，所有鋼柱尺寸、規格應一致，調整鋼柱位置，應保證鋼柱豎直，并與承臺連接面平整，所有鋼柱的作用中心應與需置換柱形心重合，避免加載過程中發生偏心。
6.)在每根鋼柱底部安裝機械式千斤頂，確保千斤頂與鋼柱和承臺連接面平整，調整千斤頂位置，使千斤頂支撐面中心與鋼柱連接面中心重合。
7.)在頂部承臺頂面安裝監控位移用千分表，千分表固定裝置與需置換柱及相鄰結構應確保不相聯系。
8.)在需置換的結構或構件及鋼柱支撐表面粘貼應變片，同時在需置換的結構或構件及鋼柱支撐同條件結構表面粘貼補償應變片，并采用半橋連接法連接到應變測試儀。
9.)安裝應變測試儀器和電腦控制裝置。
10.)通過機械式千斤頂對鋼柱支撐進行分級加載，加載應同步進行，并保證各千斤頂所施加的力值一致，加載過程中施加的頂升力值即鋼柱支撐應變測試讀數、結構產生的位移即千分表讀數和原結構發生的應變即應變測試讀數與理論計算值進行比較，確保結構安全卸載。
11.)在發生下列情況之一后應停止卸載(正常情況下三種情況均同時達到)。
11.1)原結構或構件的混凝土測試壓應力為零；11.2)機械式千斤頂加載到計算設計荷載即鋼柱應變到達計算應變值；11.3)位移監控的千分表讀數到達計算位移值。
12.)置換結構或構件。將原結構拆除，置換為滿足設計要求的材料或結構，置換過程中應嚴密觀測千分表和應變測試儀的讀數，若發生變化應采取相關措施。
13.)托換完成，在新置換的結構上粘貼應變片，支撐鋼柱分級卸載觀測千分表和應變測試儀的讀數與計算值比較。
有益效果本發明是一種計算機應變控制梁柱托換方法。它是在梁柱托換施工中加入了應變測試儀和計算機控制裝置。計算機控制裝置通過應變測試儀和粘貼在支撐結構及被置換結構或構件表面的應變片連接，在卸載過程中采用機械式千斤頂對結構或構件施加頂升力值時，結構發生的應變通過應變片傳輸到計算機控制系統，能準確的反應被托換結構的內力、結構的變形、結構的殘余變形、支撐結構的內力等，從而使操作者了解到結構的真實受力狀態，并采用千分表監控位移，為卸載提供可靠的依據，最終達到結構卸載的目的，保障梁柱托換施工過程中結構和操作人員的安全。本發明專利方法對于梁柱托換施工安全可靠，操作簡單，設備成本低廉，托換過程控制受力明確，可控性強，采用鋼柱撐的應力應變關系穩定，施工方便迅速，能準確的反應卸載過程中結構的真實受力狀態。可廣泛的應用于建筑物的結構加固改造、平移、糾偏等工程中。


圖1表示本發明所述的示意圖， 圖2表示本發明所述的支撐承臺平面圖，其中有頂部支撐承臺1.1，底部支撐承臺1.2，鋼柱支撐2.1，機械式千斤頂2.2，頂部千分表3.1，底部千分表3.2，混凝土應變片4.1，鋼材應變片4.2，同條件鋼材應變補償片4.3，同條件混凝土應變補償片4.4，應變測試儀5.1，計算機器控制系統5.2，需要置換的柱6.0。
圖3表示本發明所述的操作流程示意圖。
具體實施例方式
以托換鋼筋砼框架柱為例某工程為19層框架剪力墻結構，因施工原因導致第五層框架柱結構砼強度不滿足設計C30要求，實測砼強度為16.7MPa，此時主體已全部完成。建設單位不同意采用留有任何痕跡的加固方法，因此最終決定采用置換法加固框架柱結構。即采用可靠的支撐體系將框架柱的低強度砼拆除，置換為滿足設計要求的砼。
1.)確定需要置換框架柱結構的部位，調查該結構柱的截面尺寸、實測混凝土強度、配筋數量及規格、上部荷載及分布情況等，2.)通過計算確定以下內容2.1)在該框架柱部位需要卸除的總荷載，所需鋼柱支撐的數量，每根鋼柱支撐所需要施加的力值及鋼柱支撐的材質、尺寸、規格。選取鋼柱支撐時應為鋼柱支撐所需設計施加力值的2至3倍。機械式千斤頂的選用噸位應為所需設計施加力值的2至3倍(嚴禁采用液壓式千斤頂)，2.2)對選取的鋼柱支撐規格計算其應力應變的理論值。(由應力6＝N/s及彈性模量E＝б/ε推導計算)，2.3)將所需卸除的荷載分為四級，第一級50％，第二級20％，第三級20％，第四級10％，并計算每級荷載下的原結構柱發生的應變和位移(應考慮柱內鋼筋的應力)，計算每級荷載下的鋼柱支撐發生的應變，2.4)支撐承臺的配筋、尺寸及布置形式，3.)在結構試驗機上測定鋼柱支撐的應力應變關系(鋼柱支撐表面粘貼應變片，并連接到應變測試儀；將鋼柱支撐在結構試驗機上施加力值N，得到相應的應變值ε)，對照鋼柱支撐的應力應變的理論值，建立力值及應力應變數值對應表。
力值應變數值對應表

4.)在需拆除構件頂部和底部澆注支撐承臺，承臺距柱端部約30CM，實際尺寸可根據現場施工情況通過計算確定。
支撐承臺應進行下列計算彎矩與配筋計算Mx＝∑Niyi My＝∑Nixi、柱對承臺的沖切驗算γ0F1≤2[βox(b c+a oy)+βoy(h c+a ox)]βhpfth0支撐對承臺的沖切驗算γ0N1≤[β1x(c2+a1y2)+β1y(c1+a1x2)]βhpfth0]]>承臺剪切驗算γ0V≤βhsβftb0h05.)在支撐承臺間安裝支撐鋼柱，所有鋼柱尺寸、規格應一致，調整鋼柱位置，應保證鋼柱豎直，并與承臺連接面平整，所有鋼柱的作用中心應與需置換柱形心重合，避免加載過程中發生偏心。
支撐鋼柱應進行下列計算強度驗算An≥NγREf]]>穩定性驗算λx=l0xix]]>6.)在每根鋼柱底部安裝機械式千斤頂，確保千斤頂與鋼柱和承臺連接面平整，調整千斤頂位置，使千斤頂支撐面中心與鋼柱連接面中心重合。
7.)在頂部承臺頂面安裝監控位移用千分表，千分表固定裝置與需置換柱及相鄰結構應確保不相聯系。
8.)在需置換的結構或構件和鋼柱支撐表面粘貼應變片，并連接到應變測試儀；同時在需置換的結構或構件和鋼柱支撐同條件結構表面粘貼補償應變片，并采用半橋連接法連接到應變測試儀。
9.)安裝應變測試儀器和電腦控制裝置。數據由計算機專用應變采集軟件自動記錄。
計算機應變記錄表

10.)通過機械式千斤頂對鋼柱支撐進行分級加載，加載應同步進行，并保證各千斤頂所施加的力值一致，加載過程中施加的頂升力值(鋼柱支撐應變測試讀數)，結構產生的位移(千分表讀數)和原結構發生的應變(應變測試讀數)應與理論計算值進行比較，確保結構安全卸載。
11.)在發生下列情況之一后應停止卸載(正常情況下三種情況均同時達到)。
11.1)原結構或構件的混凝土測試壓應力為零；11.2)機械式千斤頂加載到計算設計荷載(鋼柱應變到達計算應變值)；11.3)位移監控的千分表讀數到達計算位移值；12.)置換結構或構件。將框架柱的低強度砼拆除，置換為滿足設計要求的砼，置換過程中應嚴密觀測千分表和應變測試儀的讀數，若發生變化應采取相關措施，
柱置換前某級荷載下的位移、應變記錄表(相對值)

13.)托換完成。在新置換的砼柱上粘貼應變片，支撐鋼柱分級卸載觀測千分表和應變測試儀的讀數與計算值比較。
柱置換后某級荷載下的位移、應變記錄表(相對值)

權利要求
1.一種計算機應變控制梁柱托換方法，其特征在于該方法包括如下步驟1.)確定需要置換結構或構件的部位，調查該結構或構件的截面尺寸、混凝土強度、配筋數量及規格、上部荷載及分布情況；2.)確定以下內容2.1)在該結構部位需要卸除的總荷載；所需鋼柱支撐的數量；每根鋼柱支撐所需要施加的力值及鋼柱支撐的尺寸規格；2.2)鋼柱支撐的應力應變的理論值；2.3)荷載完全卸除時原結構或構件發生的應變和位移及鋼柱支撐發生的應變；2.4)支撐承臺的配筋、尺寸及布置形式；3.)在結構試驗機上測定鋼柱支撐的應力應變關系，對照鋼柱支撐的應力應變的理論值，建立應力應變數值對應表；4.)在需置換的結構或構件頂部和底部澆注支撐承臺，實際尺寸可根據現場施工情況通過計算確定；5.)在支撐承臺間安裝支撐鋼柱，所有鋼柱尺寸、規格應一致，調整鋼柱位置，應保證鋼柱豎直，并與承臺連接面平整，所有鋼柱的作用中心應與需置換柱形心重合，避免加載過程中發生偏心；6.)在每根鋼柱底部安裝機械式千斤頂，確保千斤頂與鋼柱和承臺連接面平整，調整千斤頂位置，使千斤頂支撐面中心與鋼柱連接面中心重合；7.)在頂部承臺頂面安裝監控位移用千分表，千分表固定裝置與需置換柱及相鄰結構應確保不相聯系；8.)在需置換的結構或構件及鋼柱支撐表面粘貼應變片，同時在需置換的結構或構件及鋼柱支撐同條件結構表面粘貼補償應變片，并采用半橋連接法連接到應變測試儀；9.)安裝應變測試儀器和電腦控制裝置；10.)通過機械式千斤頂對鋼柱支撐進行分級加載，加載應同步進行，并保證各千斤頂所施加的力值一致，加載過程中施加的頂升力值即鋼柱支撐應變測試讀數、結構產生的位移即千分表讀數和原結構發生的應變即應變測試讀數與理論計算值進行比較，確保結構安全卸載；11.)在發生下列情況之一后應停止卸載(正常情況下三種情況均同時達到)，11.1)原結構或構件的混凝土測試壓應力為零；11.2)機械式千斤頂加載到計算設計荷載即鋼柱應變到達計算應變值；11.3)位移監控的千分表讀數到達計算位移值；12.)置換結構或構件，將原結構拆除，置換為滿足設計要求的材料或結構。13.)托換完成，在新置換的結構上粘貼應變片，支撐鋼柱分級卸載觀測千分表和應變測試儀的讀數與計算值比較。
全文摘要
一種建筑物梁柱托換方法，它是在梁柱托換施工中加入了應變測試儀和計算機控制裝置。計算機控制裝置通過應變測試儀和粘貼在支撐結構及被置換結構或構件表面的應變片連接，在卸載過程中采用機械式千斤頂對結構或構件施加頂升力值時，結構發生的應變通過應變片傳輸到計算機控制系統，能準確的反應被托換結構的內力、結構的變形、結構的殘余變形、支撐結構的內力等，從而使操作者了解到結構的真實受力狀態，并采用千分表監控結構位移，為加載提供可靠的依據，最終達到結構卸載的目的，保障梁柱托換施工過程中結構和操作人員的安全。
文檔編號E04G23/02GK101054855SQ20071002224
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者李今保 申請人:李今保