樁梁式托換結構設計方法和其應用

《樁梁式托換結構設計方法和其應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。

1、樁梁式托換結構設計方法及其應用摘　要:為了合理地設計地鐵上蓋建筑物樁基托換工程中的樁梁式托換結構,提出了樁梁式托換結構變形的控制標準和控制措施.通過25個試件的試驗研究,證實新舊混凝土交接面具有明顯的破壞預兆和良好的延性性能;并建立了新舊混凝土交接面承載力的計算公式,進而提出了樁梁式托換結構承載力和變形的計算方法.該設計方法應用于廣州地鐵一號線和二號線的建筑物樁基托換工程中,各項實測指標均達到了控制目標,證實了這一設計方法的合理性.關鍵詞:地鐵;樁梁式;托換結構;樁基;設計方法14在地鐵建設過程中,

2、地鐵隧道往往不可避免地在現(xiàn)有建筑物下方地基中穿過.當現(xiàn)有建筑物的基礎是樁基時,隧道施工將減弱甚至破壞這些樁基的承載力.為了保護現(xiàn)有建筑物安全,必須在現(xiàn)有建筑物下方設計建造一個托換結構,使建筑物荷載從原樁基安全地轉(zhuǎn)移到新托換結構上.這一托換結構應能承受所托換的全部荷載,并避開隧道施工范圍,確保建筑物在樁基托換施工、隧道施工和地鐵運營期間的安全.雖然在國內(nèi)地鐵建設中遇到的建筑物樁基托換工程越來越多,但面對這種難度大且以前很少遇到的特種工程,工程技術人員目前可借鑒的工程實例很少,可參考的托換結構設計方法更

3、是缺乏.托換結構設計成為當前急需解決的問題.在某些條件下,盡管可考慮設置樹根樁進行托換或通過注漿改良地基的托換方法[1],但受到地質(zhì)條件、樁基類型、隧道位置和托換荷載等條件的限制,在大部分情況下并不適用.采用樁梁式托換結構對建筑物實施樁基托換,具有結構布置靈活的優(yōu)點,是一種適用性廣、安全性佳的樁基托換技術,被廣泛應用于地鐵建設過程中的建筑物樁基托換工程.本研究對樁梁式托換結構設計中的關鍵技術進行探討,并提出樁梁式托換結構的設計概念和計算方法.1樁梁式托換結構的概念14樁梁式托換結構是指用于托換建筑物

4、樁基、由若干托換樁和托換梁組成的托換結構體系,典型的樁梁式托換結構立面布置如圖1所示.托換樁采用鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁或鋼管灌注樁等樁型.托換梁采用鋼筋混凝土梁,為減少撓度變形在托換梁內(nèi)實施預應力張拉,托換梁通過新舊砼交接面與被托換建筑物的結構相連,新舊交接面需承受并傳遞全部的托換荷載.2隧道施工通廊的概念假設隧道襯砌外徑為ｄ,綜合考慮隧道施工的方位偏差、隧道施工對地基土的擾動和托換樁施工的方位偏差等三方面因素,將隧道襯砌外沿1ｍ定義為隧道施工通廊,即隧道施工通廊的直徑取Ｄ=ｄ+2ｍ,托換結構設計應

5、滿足以下要求:1)對于樁身侵入隧道施工通廊范圍內(nèi)的原基礎樁應進行托換,托換荷載取該樁承受的全部荷載;2)對于樁端位于隧道施工通廊上方的原基礎樁,應考慮樁的持力層情況、確定該樁是否托換及托換荷載的取值;3)新設的托換樁應該位于隧道施工通廊的范圍以外.3樁梁式托換結構的變形控制3.1被托換建筑物的變形14被托換建筑物的變形由以下兩部分組成:1)在托換結構進行施工期間,由于地基土會受到托換樁施工和托換梁基坑施工的擾動,因而樁基產(chǎn)生附加沉降.2)在原樁基分離施工和隧道施工期間,托換結構承受荷載而產(chǎn)生變形.在

6、進行樁基托換工程的過程中,樁基附加沉降主要依靠采取有效的施工技術措施來加以控制,而托換結構的變形則需要通過合理的托換結構設計進行十分嚴格的控制.3.2樁梁式托換結構的變形控制標準被托換建筑物的自身變形已在托換前完成,托換過程對建筑物而言是一個二次變形,并且這一過程是在相對短暫的時間內(nèi)完成的.建筑物耐受二次變形的能力,低于新建建筑物耐受自身一次變形的能力,托換結構的變形允許值應小于新建建筑物的變形允許值.綜合考慮托換工程的變形特點和工程經(jīng)驗,建議對樁梁式托換結構的變形實行絕對變形和相對變形雙控制標準:

7、141)托換樁樁頂沉降量不宜大于3ｍｍ,托換梁撓度值不應大于5ｍｍ,托換結構最大豎向變形不宜大于8ｍｍ;2)建筑物的最大相對沉降量不宜大于0.8‰,不應大于1.0‰.3.3樁梁式托換結構的變形控制措施1)結構措施.在現(xiàn)場條件許可的情況下,盡可能減少托換梁跨度、提高托換梁抗彎剛度,并采用嵌巖樁作為托換樁.142)預應力鋼筋張拉技術.在托換梁內(nèi)采用預應力鋼筋張拉技術,通過張拉預應力鋼筋產(chǎn)生反拱作用來抵消托換結構的部分變形.在對托換梁的預應力鋼筋實施張拉時,上部結構已經(jīng)客觀存在,下部被托換樁基尚未與托換結

8、構截斷分離,上部結構和下部樁基對托換梁都有一個豎向的約束作用,張拉過程并不是一個自由的反拱過程,而是一個在復雜約束條件下的小變形反拱過程.在這一反拱過程中,實測反拱變形并不大,但已經(jīng)完成了上部結構向托換結構施加部分荷載、被托換樁基向托換樁基轉(zhuǎn)移部分荷載的過程,從而可以減少分離托換樁基時因荷載轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的變形.在進行樁基托換工程的過程中,預應力鋼筋宜采用高強度低松馳的鋼鉸線,鋼鉸線的數(shù)量主要依據(jù)變形控制要求來確定,張拉控制應力應取(0.55～0.70)ｆptk(ｆptk