一种压屈钢筋混凝土柱的顶升加固方法与流程

本发明属于建筑加固技术领域，具体涉及一种压屈钢筋混凝土柱的顶升加固方法。

背景技术：

随着经济飞速发展，工业与民用建筑的需求日益增大。一方面，在大量的基础建设中，不可避免地出现设计不周、施工不当的问题，如构件配筋过密、混凝土流动性差导致的混凝土浇筑不密实，或者是钢筋混凝土柱的承载力不足直接导致的钢筋混凝土柱混凝土压酥、粉碎，柱内钢筋压屈，直接影响建筑的安全与使用；另一方面，建筑使用功能的改变使得结构实际荷载大于设计值，使结构柱压缩变形过大，甚至压溃。以上设计不周、施工不当的情况需要避免，却无法杜绝，而建筑用途改变的情况也不可避免。

上述情况中，一旦出现混凝土柱压屈的问题，无论是施工阶段还是已交付使用，若将其移除重建，要么使建设成本大幅增大，要么影响住户正常使用，因此，亟需一种作业工期短、见效快、施工工艺简单、湿作业少的顶升加固方法，对因设计不周、施工不当、建筑使用功能改变等因素引起的钢筋混凝土柱压屈进行处理，以实现简单、高效、经济的修复。

技术实现要素：

针对现有技术存在的一些问题，本发明提供一种压屈钢筋混凝土柱的顶升加固方法，该加固方法作业工期短、见效快、施工工艺简单，能够实现对压屈钢筋混凝土柱简单、高效、经济的修复。

为了实现上述目的，本发明提供了一种压屈钢筋混凝土柱的顶升加固方法，包括以下步骤：

步骤一，制作钢牛腿：

制作与需要加固的压屈钢筋混凝土柱纵截面宽度相适配的钢牛腿，为待顶升的屈钢筋混凝土柱提供着力点。钢牛腿具有与压屈钢筋混凝土柱连接配合的钢牛腿连接板，钢牛腿连接板上预留多个螺栓孔；

步骤二，安装钢牛腿和顶升装置：

在压屈钢筋混凝土柱的压溃区域上方相对两侧的端面上与钢牛腿连接板的螺栓孔相对应位置处钻孔，通过化学锚栓和结构胶于压屈钢筋混凝土柱至少一对相对的端面上固定连接一对钢牛腿，并保证相对的两个钢牛腿在同一水平面上；

在每个钢牛腿下方安装一个顶升装置，顶升装置为用于顶升钢牛腿的千斤顶一；

步骤三，安装卸载装置：

在需要加固的压屈钢筋混凝土柱承重范围内的框梁及楼板下方固定设置至少一对并排竖直设置的千斤顶二，各千斤顶二的伸缩部顶端均固定连接有垫板一，各垫板一的上端均固定连接竖直设置的钢柱，各钢柱的上端均固定连接垫板二，各垫板二与框梁及楼板的下端面之间设有模板；

步骤四，布置激光测距仪：

将卸载装置的外侧、压屈钢筋混凝土柱柱顶以及钢牛腿的外边缘作为测点，于测点正下方的地面上固定设置激光测距仪；

步骤五，对压屈钢筋混凝土柱进行荷载卸除：

启动千斤顶二对压屈钢筋混凝土柱承重范围内的框梁及楼板进行顶升，改变荷载的传递路径，顶升的过程中根据卸载装置外侧设置的激光测距仪的显示数值，控制千斤顶二的顶升高度，防止过度顶升引起压屈钢筋混凝土柱和框梁的反向变形，直至将压屈钢筋混凝土柱的荷载卸除；

步骤六，顶升压屈钢筋混凝土柱：

启动千斤顶一对钢牛腿进行顶升，压屈钢筋混凝土柱在相对设置的一对钢牛腿的带动下被动顶升，根据钢牛腿外边缘下方设置的激光测距仪的显示数值作为每次顶升的实际高度，每次缓慢顶升3～5mm，每次顶升完成，通过观察激光测距仪的数值，确认无异常现象，方可进行下一次的顶升作业；顶升的高度不小于压屈钢筋混凝土柱的压缩量；

步骤七，处理压屈钢筋混凝土柱的压溃区域：

凿除压屈钢筋混凝土柱的压溃区域及该区域附近的混凝土，使压屈钢筋裸露出来；

步骤八，在压屈钢筋的侧边焊接新钢筋：

对从压屈钢筋弯曲点向上或向下延伸至平直段起点起算不小于200mm的平直钢筋段作为新旧钢筋连接的焊接段，将焊接段表面打磨处理之后于压屈钢筋的边侧焊接新钢筋；

步骤九，对凿除的区域进行修复：

支设模板，配制高强细石混凝土，对凿除区进行浇注；

步骤十，撤除千斤顶一，拆除钢牛腿：

待步骤九中的高强细石混凝土达到设计龄期，撤除千斤顶一，并在撤除千斤顶一的过程中，缓慢降低千斤顶一的高度，并观察钢牛腿外边缘下方以及压屈钢筋混凝土柱柱顶下方设置的激光测距仪的显示数值是否有随千斤顶一的下降有急剧增大的情况，若有，停止千斤顶一的下降，待柱身混凝土的变形趋于稳定后，将千斤顶一撤除，然后拆除钢牛腿，拆除钢牛腿外边缘下方以及压屈钢筋混凝土柱柱顶下方设置的激光测距仪，最后使用高强无收缩灌浆料对柱身上开设的螺栓孔进行浇注；

步骤十一，植入新纵筋、螺旋箍筋、支设模板及浇注：

在加固后的压屈钢筋混凝土柱的周围植新纵筋，新纵钢筋通过螺旋箍筋进行约束；植筋完成后支设模板，支模完成后使用比原混凝土强度大一号的混凝土进行浇注；

步骤十二，拆除钢柱、撤除千斤顶二：

待步骤十一中浇注的混泥土达到设计强度后，缓慢降低千斤顶二，同时监测混凝土柱身的变形情况，若混凝土柱身产生较大的压缩变形，则停止千斤顶二的下降，对步骤十一进行返工，直至在降低千斤顶二的过程中无异常情况；若无异常情况，即可拆除钢柱，撤除千斤顶二，拆除卸载装置的外侧设置的激光测距仪。

进一步地，考虑千斤顶额行程有限，为保证满足施工要求的顶升高度，所述千斤顶一和千斤顶二均通过钢垫块固定设置在地面上。

进一步地，为提高顶升的安全性，所述的钢牛腿连接板底端距压屈钢筋混凝土柱的压溃区域的距离为150mm～200mm。

进一步，为了使新钢筋的工作状态与原钢筋相同，步骤八中，新钢筋型号与压屈钢筋的型号相同，并焊接于压屈钢筋的凸起段相对的一侧。

进一步地，为防止钢柱失稳，步骤三中，相邻钢柱之间通过缀板进行连接。

所述的钢牛腿连接板距离压屈钢筋混凝土柱边缘向内侧内收50mm,钢牛腿连接板长800mm,钢牛腿连接板上预留8个直径为22mm的螺栓孔；化学锚栓的尺寸为m20；为防止钢牛腿局部破坏，通过在钢牛腿上设置横肋来提高钢牛腿的稳定性。钢牛腿上设置有横肋。

进一步地，为提高混凝土柱顶升的安全性，防止顶升过程中因千斤顶失效而引发事故，在步骤二中，压屈钢筋混凝土柱于相对的两对端面上固定连接相对设置的两对钢牛腿，每对钢牛腿设置在同一水平面上，为了防止相邻的钢牛腿锚固螺栓发生冲突，相邻端面上的两个钢牛腿上下错开100mm；在步骤六中，每对钢牛腿分别由对应的一对千斤顶一交替地进行顶升，这样就有两组顶升机构进行交替顶升作业，一组进行顶升作业时，另一组则作为安全储备。

进一步地，为了保证顶升过程中钢牛腿的稳定性，千斤顶一设置于钢牛腿中央区域的下方。

本发明提供的该加固方法通过将压屈混凝土柱承重范围内的框梁及楼板进行顶升，使压屈混凝土柱暂时脱离所受荷载进行修复，修复之后再将框梁及楼板复位，在此加固过程中，使用测距仪进行位移监测，千斤顶配合钢柱、千斤顶配合钢牛腿分别实现框梁顶升和压屈混凝土柱的顶升，修复过程为新的钢筋焊接、混凝土浇筑和养护，施工工艺简单，较容易实施，且周期短、见效快、加固效果可靠，对上部结构的影响较小，有效解决了由于钢筋过密、混凝土流动性较小导致的混凝土浇筑不密实、上部荷载过大引起的钢筋混凝土柱内的钢筋压曲、混凝土被压溃、柱高被压缩的问题，实现了对压屈钢筋混凝土柱简单、高效、经济的修复。

附图说明

图1是本发明所使用的顶升装置的结构示意图；

图2是钢牛腿结构示意图；

图3是图2中的aa向剖视图；

图4是对压屈钢筋加焊新钢筋的结构示意图；

图5是对压屈钢筋混凝土柱植新纵筋及螺旋箍筋的结构示意图；

图6是加固后钢筋混凝土柱的增大截面配筋图。

图中：1、钢牛腿，2、压屈钢筋混凝土柱，3、钢牛腿连接板，4、千斤顶一，5、框梁，6、楼板，7、千斤顶二，8、垫板一，9、钢柱，10、垫板二，11、模板，12、激光测距仪，13、压屈钢筋，14、新钢筋，15、新纵筋，16、螺旋箍筋，17、钢垫块，18、缀板，19、横肋,20、化学锚栓。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

如图1至图6所示，一种压屈钢筋混凝土柱的顶升加固方法，包括以下步骤：

步骤一，制作钢牛腿1：

制作与需要加固的压屈钢筋混凝土柱2纵截面宽度相适配的钢牛腿1，钢牛腿1具有与压屈钢筋混凝土柱2连接配合的钢牛腿连接板3，钢牛腿连接板3上预留多个螺栓孔；钢牛腿连接板3的宽度不大于压屈钢筋混凝土柱2纵截面的宽度。

步骤二，安装钢牛腿1和顶升装置：

在压屈钢筋混凝土柱2的压溃区域上方150mm～200mm处作为钢牛腿连接板3下边缘的粘贴位置，自下而上打磨清理平整，作为钢牛腿连接板3的粘结锚固区，并于粘结锚固区钻孔，钢牛腿连接板3与粘结锚固区之间先通过结构胶粘合，再通过化学锚栓20插装于钻孔中，使钢牛腿1与压屈钢筋混凝土柱2牢固连接。于压屈钢筋混凝土柱2至少一对相对的端面上固定连接一对钢牛腿1，并保证相对的两个钢牛腿1在同一水平面上；

在每个钢牛腿1下方安装一个顶升装置，顶升装置为用于顶升钢牛腿1的千斤顶一4；

步骤三，安装卸载装置：

在需要加固的压屈钢筋混凝土柱2承重范围内的框梁5及楼板6下方固定设置至少一对并排竖直设置的千斤顶二7，各千斤顶二7的伸缩部顶端均固定连接有垫板一8，各垫板一8的上端均固定连接竖直设置的钢柱9，各钢柱9的上端均固定连接垫板二10，各垫板二10与框梁5及楼板6的下端面之间设有模板11；

步骤四，布置激光测距仪12：

将卸载装置的外侧、压屈钢筋混凝土柱2柱顶以及钢牛腿1的外边缘作为测点，于测点正下方的地面上固定设置激光测距仪12；激光测距仪12通过钢板固定，并保持在施工全过程中不发生位移或扭转。

步骤五，对压屈钢筋混凝土柱2进行荷载卸除：

启动千斤顶二7对压屈钢筋混凝土柱2承重范围内的框梁5及楼板6进行顶升，改变荷载的传递路径，顶升的过程中根据卸载装置外侧设置的激光测距仪12的显示数值，控制千斤顶二7的顶升高度，防止过度顶升引起压屈钢筋混凝土柱2和框梁5的反向变形，直至将压屈钢筋混凝土柱2的荷载卸除；

步骤六，顶升压屈钢筋混凝土柱2：

启动千斤顶一4对钢牛腿1进行顶升，压屈钢筋混凝土柱2在相对设置的一对钢牛腿1的带动下被动顶升，根据钢牛腿1外边缘下方设置的激光测距仪12的显示数值作为每次顶升的实际高度，每次缓慢顶升3～5mm，每次顶升完成，通过观察激光测距仪12的数值，确认无异常现象，方可进行下一次的顶升作业；顶升的高度不小于压屈钢筋混凝土柱2的压缩量；顶升过程中密切监测各激光测距仪的示数，防止各千斤顶顶升高度不对称引起柱的偏心受压；

步骤七，处理压屈钢筋混凝土柱2的压溃区域：

凿除压屈钢筋混凝土柱2的压溃区域及该区域附近的混凝土，使压屈钢筋13裸露出来；

步骤八，在压屈钢筋13的侧边焊接新钢筋：

对从压屈钢筋13弯曲点向上或向下延伸至平直段起点起算不小于200mm的平直钢筋段作为新旧钢筋连接的焊接段，将焊接段表面打磨处理之后于压屈钢筋12的边侧焊接新钢筋14；

步骤九，对凿除的区域进行修复：

支设模板，配制高强细石混凝土，对凿除区进行浇注；

步骤十，撤除千斤顶一4，拆除钢牛腿1：

待步骤九中的高强细石混凝土达到设计龄期，撤除千斤顶一4，并在撤除千斤顶一4的过程中，缓慢降低千斤顶一4的高度，并观察钢牛腿1外边缘下方以及压屈钢筋混凝土柱2柱顶下方设置的激光测距仪12的显示数值是否有随千斤顶一4的下降有急剧增大的情况，若有，停止千斤顶一4的下降，待柱身混凝土的变形趋于稳定后，将千斤顶一4撤除，然后拆除钢牛腿1，拆除钢牛腿1外边缘下方以及压屈钢筋混凝土柱2柱顶下方设置的激光测距仪12，最后使用高强无收缩灌浆料对柱身上开设的螺栓孔进行浇注；

步骤十一，植入新纵筋15、螺旋箍筋16、支设模板及浇注：

在加固后的压屈钢筋混凝土柱2的周围植新纵筋15，新纵钢15筋通过螺旋箍筋16进行约束，以对截面进行加固；植筋完成后支设模板，支模完成后使用比原混凝土强度大一号的混凝土进行浇注；

步骤十二，拆除钢柱9、撤除千斤顶二7：

待步骤十一中浇注的混泥土达到设计强度后，缓慢降低千斤顶二7，同时监测混凝土柱身的变形情况，若混凝土柱身产生较大的压缩变形，则停止千斤顶二7的下降，对步骤十一进行返工，直至在降低千斤顶二7的过程中无异常情况；若无异常情况，即可拆除钢柱9，撤除千斤顶二7，拆除卸载装置的外侧设置的激光测距仪12。

考虑千斤顶额行程有限，为保证满足施工要求的顶升高度，所述千斤顶一4和千斤顶二7均通过钢垫块17固定设置在地面上，且千斤顶一4和千斤顶二7的顶升速度和顶升距离均由激光测距仪的测控进行控制。

为了使新钢筋14的工作状态与原钢筋相同，步骤八中，新钢筋14型号与压屈钢筋13的型号相同，并焊接于压屈钢筋13的凸起段相对的一侧。

步骤三中，相邻钢柱9之间通过缀板18进行连接。

所述的钢牛腿连接板3距离压屈钢筋混凝土柱2边缘向内侧内收50mm,钢牛腿连接板3长800mm,钢牛腿连接板3上预留8个直径为22mm的螺栓孔；化学锚栓20的尺寸为m20；钢牛腿1上设置有横肋19。

进一步地，为提高压屈钢筋混凝土柱2顶升的安全性，防止顶升过程中因千斤顶一4失效而引发事故，在步骤二中，压屈钢筋混凝土柱2于相对的两对端面上固定连接相对设置的两对钢牛腿1，每对钢牛腿1设置在同一水平面上，这样就有两组顶升机构进行交替顶升作业，一组进行顶升作业时，另一组则作为安全储备。为了防止相邻的钢牛腿1锚固螺栓发生冲突，相邻端面上的两个钢牛腿1上下错开100mm；在步骤六中，两对钢牛腿1由对应的两对千斤顶一4交替地进行顶升。

进一步地，为了保证顶升过程中钢牛腿的稳定性，千斤顶一设置于钢牛腿中央区域的下方。

本发明实施工艺简单，容易实施，周期短，见效快，加固效果可靠，对上部结构的影响较小，可以有效地将压屈后的混凝土柱进行顶升并加固，满足安全要求。能有效解决由于钢筋过密、混凝土流动性较小导致的混凝土浇筑不密实、上部荷载过大引起的钢筋混凝土柱内的钢筋压曲、混凝土被压溃、柱高被压缩的问题。