一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置及应用方法与流程

本发明涉及一种检验装置，特别是一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置。

背景技术：

托换技术是指将原建筑物的荷载有效的传递到移动结构上。原有建筑物的荷载主要通过托换结构与柱之间的界面剪力来实现力的传递。

目前国内对柱的托换方式主要有四种：钢筋混凝土双梁式柱托换、型钢对拉螺栓托换、单梁式柱托换、在柱中打孔穿钢筋托换。钢筋混凝土双梁式柱托换是我国目前应用最广泛的一种托换方法，该托换方法施工方便，安全性高。但该托换节点不可重复利用，产生的建筑垃圾会对污染环境；型钢对拉螺栓托换方法也属于双梁式托换，该托换节点具有较好的承载能力和延性，能够承受很大的荷载。但该托换节点安装型钢、打孔穿螺栓及在型钢与柱之间灌浆等施工工艺较为复杂，实际应用较少；单梁式柱托换节点施工难度大，柱四周的托换刚度不均且柱纵筋的锚固难以得到有效保证，所以只在一些体量较小、重量较轻的托换结构中使用；在柱中打孔穿钢筋托换方法是通过在柱上钻孔，对穿钢筋，然后立模浇筑混凝土形成托梁，这种方法对原结构损伤较大，在施工时会使截面减小，降低安全度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种安装拆除简便、可重复利用、适用范围广、对柱表面几乎无任何损伤、风险小的钢筋混凝土原柱钢托换装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置，所述钢托换装置设置于钢筋混凝土原柱的移动方向上，钢托换装置通过其下部的行走机构置于下轨道及基础上，所述钢托换装置包括两个呈矩形的水平底板，两个水平底板长度方向的一边均开设有U形槽，两个水平底板的U形槽口相对设置；

每个水平底板上向U形槽口外均倾斜设置有倾斜约束钢板，倾斜约束钢板与水平底板的锐角夹角小于度，倾斜约束钢板的底端固定于U形槽外的水平底板上，且倾斜约束钢板的底端与U形槽的底端平行，倾斜约束钢板的长度至少大于U形槽的开口长度；

倾斜约束钢板与水平底板之间设置有多个垂直于水平底板的加劲肋；

每个倾斜约束钢板上连接有两个竖直约束钢板，竖直约束钢板垂直于水平底板，两个竖直约束钢板与U形槽均位于倾斜约束钢板的同一侧，两个竖直约束钢板分别设置于U形槽长度方向的两侧，每个竖直约束钢板的同一侧都设置有齿压，位于U形槽长度方向两侧的水平底板上设置有齿压，两个水平底板相对设置于钢筋混凝土原柱的外周，钢筋混凝土原柱设置于两个U形槽围合形成的区域内，两个倾斜约束钢板上相对设置的两个竖直约束钢板之间通过齿压相互啮合连接，通过两组竖直约束钢板的啮合连接将两个倾斜约束钢板固定于钢筋混凝土原柱外周；两个水平底板之间通过齿压啮合连接有受拉连接钢板，受拉连接钢板将两个水平底板固定于钢筋混凝土原柱外周；钢筋混凝土原柱与倾斜约束钢板之间还设置有接触钢板，接触钢板靠近钢筋混凝土原柱的一侧设置有齿压，接触钢板与倾斜约束钢板之间还设置有楔形加压钢板，楔形加压钢板与倾斜限位钢板接触的一侧为楔形面，楔形加压钢板的倾斜方向及倾角与倾斜限位钢板相同。

相对设置的两个竖直约束钢板相互啮合处通过螺母和螺杆将两个竖直约束钢板紧固连接。水平底板与受拉连接钢板相互啮合处通过螺母和螺杆将水平底板与受拉连接钢板紧固连接。

优选地，所述倾斜约束钢板与水平底板的锐角夹角为5°～15°。

优选地，倾斜约束钢板与水平底板焊接，倾斜约束钢板的底端焊接于U形槽外的水平底板上，且倾斜约束钢板的底端至U形槽底端的垂直距离较接触钢板与楔形加压钢板底部厚度之和小5mm~12mm。

进一步优选地，楔形加压钢板底部厚度不小于20mm。

一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置的应用方法，将钢托换装置与待托换的钢筋混凝土原柱固定，待钢筋混凝土原柱与基础截断分离后，钢托换装置承担被截断钢筋混凝土原柱的荷载，钢托换装置通过其下部的行走机构将钢筋混凝土原柱传来的全部荷载传至下轨道及基础上。

一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置的应用方法的具体步骤如下：

步骤一、将水平底板、倾斜限位钢板、竖直约束钢板、盖板、加劲肋焊接连接形成外部约束锚固构件；在楔形加压钢板底部焊接张力施加螺杆；

步骤二、在钢筋混凝土原柱两侧相对安装一对外部约束锚固构件，外部约束锚固构件放置在位于下轨道板上的行走机构上，钢筋混凝土原柱设置于两个U形槽围合形成的区域内，两个倾斜约束钢板上相对设置的两个竖直约束钢板之间通过齿压相互啮合连接，通过两组竖直约束钢板的啮合连接将两个倾斜约束钢板固定于钢筋混凝土原柱外周；两个水平底板之间通过齿压啮合连接有受拉连接钢板，受拉连接钢板将两个水平底板固定于钢筋混凝土原柱外周；

步骤三、将接触钢板紧邻钢筋混凝土原柱设置，接触钢板开设有齿压的一侧与钢筋混凝土原柱接触；将楔形加压钢板插入接触钢板与倾斜限位钢板之间，楔形加压钢板底端的张力施加螺杆穿过水平底板的螺栓孔，然后通过在张力施加螺杆上拧紧螺母拉拽楔形加压钢板不断下移，直至产生的水平压力达到设计要求，此时待托换钢筋混凝土原柱的四面被钢托换装置夹紧；

步骤四、在待托换钢筋混凝土原柱与外部约束锚固构件之间的空隙中浇筑细石混凝土，使钢托换装置与钢筋混凝土原柱之间有效连接并形成一个封闭空间，同时浇筑的细石混凝土可承担上部受压荷载；

步骤五、将待托换钢筋混凝土原柱与原基础截断分离，待托换钢筋混凝土原柱断开后，钢托换装置承担被截断钢筋混凝土原柱的荷载，钢托换装置通过其下部的行走机构将钢筋混凝土原柱传来的全部荷载传至下轨道及基础上；

步骤六、钢筋混凝土原柱平移到位后，将钢筋混凝土原柱与新基础连接，待连接材料达到设计强度后，将钢托换装置卸除以备重复使用。

本发明采用上述方案后，具有如下技术效果：

本发明所述钢托换装置安装拆除简便，安装时，外部约束锚固构件与待托换原柱仅通过楔形钢板挤压固定，无需在待托换原柱上钻孔或削弱原柱截面，对原柱表面几乎无损伤。本装置可适用于托换不同尺寸的原柱，实现对大或小尺寸待托换原柱进行移位，从而扩大了钢托换装置的使用范围。托换完成后，本发明所述钢托换装置可以进行拆除回收，进行多次使用。

采用本发明所述钢托换装置进行原柱移位时，因本装置的安装简便，大大缩短了移位周期；因钢托换装置自身重量轻，所以移位过程中对底部行走机构的负荷小，能有效减小移位工程中的工作量，降低了劳动强度。

附图说明

图1是本发明装置的平面图。

图2是图1中的A-A截面图。

图3是图1中的B-B截面图。

图4是外部约束构件平面图。

图5是外部约束构件立面图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1、2、3所示，本发明所述一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置，主要由外部约束锚固构件、水平加压锚固构件和连接构件三部分组成。

如图4、5所示，外部约束锚固构件包括水平底板1、倾斜约束钢板2、竖直约束钢板3、盖板4、加劲肋5等。

如图2所示，水平加压锚固构件包括接触钢板6、楔形加压钢板7等。

如图3所示，连接构件包括受拉连接钢板8、钢垫板9、螺母10、螺杆11等。

如图1、2、3所示，一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置，包括两个呈矩形的水平底板，两个水平底板长度方向的一边均开设有U形槽，两个水平底板的U形槽口相对设置；每个水平底板上向U形槽口外均倾斜设置有倾斜约束钢板，倾斜约束钢板与水平底板的锐角夹角小于90度，倾斜约束钢板的底端固定于U形槽外的水平底板上，且倾斜约束钢板的底端与U形槽的底端平行，倾斜约束钢板的长度至少大于U形槽的开口长度；

倾斜约束钢板与水平底板之间设置有多个垂直于水平底板的加劲肋；在倾斜约束钢板的顶端水平焊接有盖板4，盖板4也可以是与倾斜约束钢板为整体钣金件，在盖板4与水平底板之间、于倾斜约束钢板上焊接多个加劲肋，用于加强倾斜约束钢板2在水平底板1上的连接稳定性，且保证倾斜约束钢板的倾斜角度保持不变。

每个倾斜约束钢板上连接有两个竖直约束钢板，竖直约束钢板垂直于水平底板，两个竖直约束钢板与U形槽均位于倾斜约束钢板的同一侧，两个竖直约束钢板分别设置于U形槽长度方向的两侧，每个竖直约束钢板的同一侧都设置有齿压，位于U形槽长度方向两侧的水平底板上设置有齿压，两个水平底板相对设置于钢筋混凝土原柱的外周，钢筋混凝土原柱设置于两个U形槽围合形成的区域内，两个倾斜约束钢板上相对设置的两个竖直约束钢板之间通过齿压相互啮合连接，通过两组竖直约束钢板的啮合连接将两个倾斜约束钢板固定于钢筋混凝土原柱外周；两个水平底板之间通过齿压啮合连接有受拉连接钢板，受拉连接钢板将两个水平底板固定于钢筋混凝土原柱外周；钢筋混凝土原柱与倾斜约束钢板之间还设置有接触钢板，接触钢板靠近钢筋混凝土原柱的一侧设置有齿压，接触钢板与倾斜约束钢板之间还设置有楔形加压钢板，楔形加压钢板与倾斜限位钢板接触的一侧为楔形面，楔形加压钢板的倾斜方向及倾角与倾斜限位钢板相同。

水平底板、竖直约束钢板以及受拉连接钢板8上的齿压，其齿斜面坡度均为30~60°，齿脚宽度均为5~10mm。

接触钢板的齿压与待托换柱接触部分在外荷载作用下容易产生应力集中，导致钢筋混凝土原柱保护层混凝土发生局部压碎破坏，为保证钢筋混凝土原柱保护层混凝土不发生局部受压破坏，所述接触钢板6内侧齿压的齿脚宽度不大于5mm，齿深不大于3mm。

为保证本发明装置能够有效约束待托换钢筋混凝土原柱，本发明中倾斜约束钢板与楔形加压钢板的耦合作用下，能够对钢筋混凝土原柱施加水平压力。在保证一定水平压力的基础上，本发明将倾斜约束钢板的倾角设计为5°～15°，即倾斜约束钢板与水平底板1的锐角夹角为5°～15°，楔形加压钢板7与水平底板1的锐角夹角同样为5°～15°。

为了使两个竖直约束钢板3之间连接紧靠，为了稳定地连接两个倾斜约束钢板2，相对设置的两个竖直约束钢板相互啮合处再通过螺母和螺杆11将两个竖直约束钢板紧固连接，在螺母10与竖直约束钢板之间设置钢垫板9。

本装置可适用于托换不同尺寸的原柱，设计时，将竖直约束钢板上用于连接螺杆11的螺纹孔设计成多个，通过错动相互啮合的竖直约束钢板上的齿压、以及两个竖直约束钢板上的纹孔，实现对大尺寸或小尺寸待托换原柱进行约束固定，从而扩大了钢托换装置的使用范围。

为了使水平底板1与受拉连接钢板8之间连接紧靠，水平底板1与受拉连接钢板8相互啮合处通过螺母10和螺杆11将水平底板1与受拉连接钢板8紧固连接，在螺母10与竖直约束钢板3之间设置钢垫板9。

在本实施例中，倾斜限位钢板与水平底板焊接，倾斜约束钢板2的底端焊接于U形槽外的水平底板1上，且倾斜约束钢板2的底端至U形槽底端的垂直距离较接触钢板6与楔形加压钢板7底部厚度之和小5mm~12mm。

本实施例中楔形加压钢板7底部厚度不小于20mm。楔形加压钢板7底部焊接有张力施加螺杆11’， 张力施加螺杆11’的直径应比楔形加压钢板7底部厚度小2~4mm，相应地水平底板上开设有同直径的螺栓孔，楔形加压钢板7底部的张力施加螺杆11’位于水平底板的螺栓孔中。

一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置的安装方法，包括以下几个步骤：

步骤一、将水平底板、倾斜限位钢板、竖直约束钢板、盖板、加劲肋焊接连接形成外部约束锚固构件；在楔形加压钢板底部焊接张力施加螺杆。

步骤二、在钢筋混凝土原柱两侧相对安装一对外部约束锚固构件，钢筋混凝土原柱设置于两个U形槽围合形成的区域内，两个倾斜约束钢板上相对设置的两个竖直约束钢板之间通过齿压相互啮合连接，通过两组竖直约束钢板的啮合连接将两个倾斜约束钢板固定于钢筋混凝土原柱外周；两个水平底板之间通过齿压啮合连接有受拉连接钢板，受拉连接钢板将两个水平底板固定于钢筋混凝土原柱外周；

步骤三、将接触钢板紧邻钢筋混凝土原柱设置，接触钢板开设有齿压的一侧与钢筋混凝土原柱接触。将楔形加压钢板插入接触钢板与倾斜限位钢板之间，楔形加压钢板底端的张力施加螺杆11’穿过水平底板的螺栓孔，然后通过在张力施加螺杆11’上拧紧螺母拉拽楔形加压钢板不断下移，直至产生的水平压力达到设计要求。

步骤四、在待托换钢筋混凝土原柱与外部约束锚固构件之间的空隙中浇筑细石混凝土，使托换装置与钢筋混凝土原柱之间有效连接并形成一个封闭空间，同时浇筑的细石混凝土可承担上部受压荷载。

本发明还公开了一种用于钢筋混凝土原柱的可拆卸式钢托换装置的应用方法，包括将钢托换装置与待托换的钢筋混凝土原柱固定，待钢筋混凝土原柱与基础截断分离后，钢托换装置承担被截断钢筋混凝土原柱的荷载，钢托换装置通过其下部的行走机构将钢筋混凝土原柱传来的全部荷载传至下轨道及基础上。钢筋混凝土原柱平移到位后，将钢筋混凝土原柱与新基础连接，待连接材料达到设计强度后，将钢托换装置卸除以备重复使用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。