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换结构的变形控制措施
1)结构措施.在现场条件许可的情况下,尽可能减少托换梁跨度、提高托换梁抗弯刚度,并采用嵌岩桩作为托换桩.
2)预应力钢筋张拉技术.在托换梁内采用预应力钢筋张拉技术,通过张拉预应力钢筋产生反拱作用来抵消托换结构的部分变形.在对托换梁的预应力钢筋实施张拉时,上部结构已经客观存在,下部被托换桩基尚未与托换结构截断分离,上部结构和下部桩基对托换梁都有一个竖向的约束作用,张拉过程并不是一个自由的反拱过程,而是一个在复杂约束条件下的小变形反拱过程.在这一反拱过程中,实测反拱变形并不大,但已经完成了上部结构向托换结构施加部分荷载、被托换桩基向托换桩基转移部分荷载的过程,从而可以减少分离托换桩基时因荷载转移而产生的变形.在进行桩基托换工程的过程中,预应力钢筋宜采用高强度低松驰的钢铰线,钢铰线的数量主要依据变形控制要求来确定,张拉控制应力应取(0.55～0.70)fptk(fptk为预应力钢筋的抗拉强度标准值).
3)桩底注浆技术.为了避免钻孔灌注桩施工时桩底沉渣造成托换桩的沉降过大,在制作安装托换桩钢筋笼时,预埋两根注浆管,注浆管端部伸至桩底.在注浆管端部500mm高的范围内预留注浆孔,孔径为5mm,孔距为50mm,采用橡胶薄膜封闭注浆孔和管端孔口.待桩身砼终凝后,采用水泥浆液对桩底可能存在的沉渣进行压力注浆使之固结,注浆压力不小于1.0MPa.
以上变形控制措施能够很好地控制托换结构的变形,在一般情况下,无需通过千斤顶的顶升来补偿托换变形.
4 新旧砼交接面的承载力计算
被托换建筑物的荷载由原结构通过新旧砼交接面传递给桩梁式托换结构,需要计算新旧砼交接面的承载力.新旧砼交接面是一个周边封闭的竖直面,主要承受竖向力.
为了研究新旧砼交接面的承载力,先后进行了12组共25个试件的试验[2].试件设计和新旧砼交接面处理模拟实际工程情况,先浇制的短柱代表原结构,后浇制的包柱梁代表托换结构,梁柱之交接面即新旧砼交接面,如图2所示.
试件的新旧砼交接面按以下工艺要求处理:
1) 砼基面凿毛10～20mm,并用清水冲洗干净;
2) 在浇筑砼前,淋水养护砼基面不少于12h;
3) 在浇筑梁砼前30min时间内,在砼基面涂刷水灰比为1∶1(质量比)的水泥浆,采用R32.5普通硅酸盐水泥.
分级加载进行静载试验,新旧砼交接面承载力的试验结果列于表1,其中fc取梁、柱砼轴心抗压强度较低值.试验结果表明,破坏形态为新旧砼交接面的竖向滑移破坏,破坏时的滑移变形实测值为1.8～4.5mm,具有明显的破坏预兆和良好的延性性能.
根据试验结果进行回归分析,可以得到新旧砼交接面极限承载力Vu的计算公式:
Vu=0.314fcA(1)
式中A为新旧砼交接面的面积.
考虑到托换梁剪跨比、正截面弯矩和界面处理质量等因素的影响,对公式(1)取下包线作为新旧砼交接面承载力的计算公式为
Vu=0.227fcA(2)
核算25个试件新旧砼交接面承载力试验值与计算值之比的结果如下:对公式(1),比值平均值μ=1.00,变异系数Cv=0.177;对于公式(2),比值平均值μ=1.38,变异系数Cv=0.177.
5 桩梁式托换结构的计算方法
桩梁式托换结构与被托换结构连系在一起,不是一个独立的受力结构.作用于托换结构上的荷载与托换结构自身的变形相关,与预应力钢筋的张拉反拱作用相关.为此,在进行托换结构的设计时,必须考虑托换结构与被托换结构的协同工作,并同时考虑预应力钢筋的张拉反拱作用.托换结构可以采用如图3所示的结构计算简图.
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