一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法及顶撑装置

摘要

本发明公开了一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，包含以下顺序的步骤：对于超长钢筋混凝土结构，每隔一定的距离预留一定宽度的后浇带；后浇带将长度、宽度均很大的钢筋混凝土结构，分成若干较小的先浇混凝土区域，在先浇混凝土区域浇捣混凝土；在预留的后浇带之间，安装用于将后浇带顶宽的顶撑装置；当先浇混凝土达到设定的强度后，通过顶撑装置将后浇带顶宽，从而使混凝土产生预应力，同时补浇后浇带的混凝土，其中后浇带中顶撑装置所处位置不浇；当补浇混凝土达到设定的强度后，拆除顶撑装置，在顶撑装置原来所处位置再次浇捣混凝土，将楼面补浇完整。本发明的方法，能够缩短后浇带的搁置时间，且施工方便、抗裂效果好。

权利要求

1.一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，其特征在于，包含以下顺序的步骤：

S1.对于超长钢筋混凝土结构，每隔距离Li预留宽度Mi的后浇带；

S2.后浇带将长度、宽度均很大的钢筋混凝土结构，分成若干较小的先浇混凝土区域，在先浇混凝土区域浇捣混凝土；

S3.在预留的后浇带之间，安装用于将后浇带顶宽的顶撑装置；

S4.当先浇混凝土达到设定的强度后，通过顶撑装置将后浇带顶宽，从而使混凝土产生预应力，同时补浇后浇带的混凝土，其中后浇带中顶撑装置所处位置不浇；

S5.当补浇混凝土达到设定的强度后，拆除顶撑装置，在顶撑装置原来所处位置再次浇捣混凝土，将楼面补浇完整。

2.根据权利要求1所述的控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，其特征在于：步骤S1中，所述的距离Li为30～60米，距离Li即后浇带与后浇带之间的间隔距离，不同的后浇带之间，距离Li的取值相同或不同；所述的预留宽度Mi与顶撑装置的尺寸相互匹配。

3.根据权利要求1所述的控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，其特征在于：步骤S4和步骤S5中，所述的设定的强度为为28天强度的70％。

4.根据权利要求1所述的控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，其特征在于：所述的顶撑装置包括包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶、与千斤顶底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶顶部的传力构件、安装在传力构件另一面的销键一，还包括一端分别与销键一相连的撑杆一、二，撑杆一、二的另一端分别与销键二、三连接，销键二、三分别固定在顶座一、二上，所述的子装置B与子装置A以顶座一、二共同的中垂线为中心线成镜面对称。

5.根据权利要求1所述的控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，其特征在于：所述的顶撑装置为千斤顶。

6.一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置，其特征在于：包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶、与千斤顶底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶顶部的传力构件、安装在传力构件另一面的销键一，还包括一端分别与销键一相连的撑杆一、二，撑杆一、二的另一端分别与销键二、三连接，销键二、三分别固定在顶座一、二上，所述的子装置B与子装置A以顶座一、二共同的中垂线为中心线成镜面对称。

7.根据权利要求6所述的控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置，其特征在于：所述的自平衡装置，包括与千斤顶底部固定连接的横梁、与横梁固定连接的N个带有丝杆的拉杆，其中N≥2。

说明书

一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法及顶撑装置

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑结构裂缝控制领域，特别涉及一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法及顶撑装置。

背景技术

[0002] 超长钢筋混凝土结构因混凝土的收缩和温度的变化，加之竖向构件对水平构件的约束，会使水平构件出现裂缝。

[0003] 为减小超长钢筋混凝土结构水平构件的裂缝，常用的方法是每隔一定的距离留一定宽度的后浇带，将长和宽尺度都很大的结构，分成若干块较小的结构，如图1、图2，左侧先浇混凝土101的长度为L1，右侧先浇混凝土102的长度为L2，预留后浇带103的宽度为B，则混凝土结构的原始长度L0＝L1+L2+B，混凝土结构的底部为基础结构104；待混凝土浇捣后经过一段时间(常规60天以上)，混凝土的收缩部分完成后，补浇后浇带，如图3、图4。补浇后浇带时，左侧先浇混凝土101的长度变为L1-D1，右侧先浇混凝土102的长度变为L2-D2，预留后浇带103的宽度变为B+D，混凝土结构的长度变为L0-D1-D2+D。后浇带即二次浇捣部分。

[0004] 由于混凝土的收缩完成量是时间的指数函数，即混凝土永远在收缩，只不过前期收缩快，后期收缩慢。假定混凝土的最终收缩量为Y，收缩量y与时间t(天)的关系经验公式为y(t)＝Y(1-e-0.01t)。根据该经验公式，收缩完成一半的周期为70天。即70天还有50％的收缩未完成，140天还有25％的收缩未完成，210天还有12.5％的收缩未完成，280天还有6.25％的收缩未完成，350天(约1年)还有3.125％的收缩未完成。完成全部收缩量的95％就可认为完成最终收缩，故根据该经验公式，完成全部收缩需近1年时间，60天只完成全部收缩的50％不到。即60天浇后浇带时，混凝土的收缩超过50％未完成。

[0005] 为进一步减小钢筋混凝土结构水平构件的裂缝并缩短等待后浇带浇捣的时间，还可在预留后浇带的基础上加预应力(有粘结或无粘结预应力)。如图5、图6，在预留后浇带103与左侧先浇混凝土101、右侧先浇混凝土102中分别预埋预应力钢筋105，此时左侧先浇混凝土101的长度为L1，右侧先浇混凝土102的长度为L2，预留后浇带103的宽度为B，混凝土结构的原始长度L0＝L1+L2+B；图7、图8，待其混凝土达到一定的强度后，分别对左侧先浇混凝土101、右侧先浇混凝土102的两侧的预应力钢筋105进行张拉，使混凝土产生预压应力而被压缩，压缩后左侧先浇混凝土101的长度为L1-D1，右侧先浇混凝土102的长度为L2-D2，预留后浇带103的宽度为B+D，混凝土结构的长度L0-D1-D2+D；然后补浇后浇带103(因混凝土已被压缩，不必等60天后混凝土的收缩部分完成)，待后浇带的混凝土到达一定强度后，对后浇带的预应力钢筋106进行补张拉，如图9、图10，补张拉后左侧先浇混凝土101的长度为L1-d1，右侧先浇混凝土102的长度为L2-d2，预留后浇带103的宽度为B+d，则混凝土结构的长度为L0-d1-d2+d。

[0006] 施加预应力实际上是使混凝土受压收缩(压缩)，预应力越大，压缩量越大。这种压缩量如果大于混凝土的后期收缩量，则混凝土的收缩就不会使结构构件出现裂缝；这种压缩量如果大于混凝土的后期收缩量与温度变化(降温)产生的收缩量之和，则混凝土的后期收缩和温度变化(降温)就不会使结构构件出现裂缝。

[0007] 混凝土的抗压能力很强，抗拉能力很差。温度的升高使混凝土膨胀使混凝土受压，一般不会产生裂缝。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法。

[0009] 本发明的另一目的在于提供一种控制控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置。

[0010] 本发明的目的通过以下的技术方案实现：

[0011] 一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，包含以下顺序的步骤：

[0012] S1.对于超长钢筋混凝土结构，每隔距离Li预留宽度Mi的后浇带；

[0013] S2.后浇带将长度、宽度均很大的钢筋混凝土结构，分成若干较小的先浇混凝土区域，在先浇混凝土区域浇捣混凝土；

[0014] S3.在预留的后浇带之间，安装用于将后浇带顶宽的顶撑装置；

[0015] S4.当先浇混凝土达到设定的强度后，通过顶撑装置将后浇带顶宽，从而使混凝土产生预应力，同时补浇后浇带的混凝土，其中后浇带中顶撑装置所处位置不浇；

[0016] S5.当补浇混凝土达到设定的强度后，拆除顶撑装置，在顶撑装置原来所处位置再次浇捣混凝土，将楼面补浇完整。

[0017] 步骤S1中，所述的距离Li为30～60米，距离Li即后浇带与后浇带之间的间隔距离，不同的后浇带之间，距离Li的取值相同或不同；所述的预留宽度Mi与顶撑装置的尺寸相互匹配。

[0018] 步骤S4和步骤S5中，所述的设定的强度为为28天强度的70％。混凝土的强度随着时间的增加而增加。设计用的标准强度是混凝土在20C°经28天标准养护的强度。如强度等级C30的混凝土在浇捣后，在20C°条件下标准养护，28天的强度应为30MPa。28天强度的70％就是达到设计强度的70％，南方一般夏天3～7天就可以达到，春秋7～14天可以达到，冬天可能要20～30天才能达到。正规施工每次浇混凝土时，都要同时浇捣一定数量的标准试块，28天(根据气温换算)后在实验室用压力机压试块，以确定混凝土是否达到设计要求。

[0019] 所述的顶撑装置包括包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶、与千斤顶底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶顶部的传力构件、安装在传力构件另一面的销键一，还包括一端分别与销键一相连的撑杆一、二，撑杆一、二的另一端分别与销键二、三连接，销键二、三分别固定在顶座一、二上，所述的子装置B与子装置A以顶座一、二共同的中垂线为中心线成镜面对称。

[0020] 所述的顶撑装置为千斤顶。

[0021] 本发明的另一目的通过以下的技术方案来实现：

[0022] 一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置，包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶、与千斤顶底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶顶部的传力构件、安装在传力构件另一面的销键一，还包括一端分别与销键一相连的撑杆一、二，撑杆一、二的另一端分别与销键二、三连接，销键二、三分别固定在顶座一、二上，所述的子装置B与子装置A以顶座一、二共同的中垂线为中心线成镜面对称。

[0023] 所述的自平衡装置，包括与千斤顶底部固定连接的横梁、与横梁固定连接的N个带有丝杆的拉杆，其中N≥2。

[0024] 本发明所述的控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置工作过程为：

[0025] 子装置A、B中，顶座一、二分别顶住后浇带两侧的竖向构件混凝土，千斤顶的作用力通过传力构件传给销键一，顶座一、二与两个撑杆一、二，以及销键二、三组成的可动机构，在千斤顶和两侧竖向构件混凝土作用下，子装置A、B处于平衡状态。当千斤顶伸长时，与销键一相连的撑杆一、二之间的夹角增大，分别施加作用力于顶座一、二，顶座一、二获得作用力对两侧的混凝土施压，将后浇带顶宽并获得预应力。

[0026] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

[0027] A、缩短后浇带的搁置时间。普通后浇带需放置60天以后才能浇捣。本发明的后浇带在先浇混凝土达到一定的强度(一般7天)就可用千斤顶或顶撑装置将后浇带顶宽并进行浇捣。

[0028] B、施工方便。传统的预应力抗裂技术，既要对第一次浇捣的混凝土进行张拉，又要对后浇混凝土进行补张拉，而且还要对锚头进行保护，工艺复杂。本发明用顶撑装置顶宽后浇带的施工顺序为顶宽后浇带、浇捣后浇带、拆除顶撑装置、补浇顶撑装置位混凝土等工序，施工工艺简单很多。如果采用顶撑装置顶宽后浇带，其顺序为顶宽后浇带、浇捣后浇带、拆除顶撑装置等工序，施工工艺更加简洁便利。

[0029] C、抗裂效果更好。普通后浇带需放置60天以后，其完成的收缩量还不到最终收缩量的一半，完成绝大部分收缩需近1年的时间。即使是预应力混凝土抗裂技术，其预应力所产生的压缩量也是有限的。本发明后浇带的顶宽量可根据计算确定并精确控制，不仅能完全补偿混凝土的最终收缩量，而且还可补偿温度变化(降温)产生的收缩量。

附图说明

[0030] 图1为传统技术留有后浇带的混凝土结构的平面示意图；

[0031] 图2为图1的A-A方向剖视图；

[0032] 图3为传统技术混凝土收缩部分完成且后浇带浇捣后的混凝土结构的平面示意图；

[0033] 图4为图3的B-B方向剖视图；

[0034] 图5为传统技术留有后浇带并布有预应力钢筋的混凝土结构的平面示意图；

[0035] 图6为图5的C-C方向剖视图；

[0036] 图7为传统技术主预应力钢筋张拉时的混凝土结构的示意图；

[0037] 图8为图7的D-D方向剖视图；

[0038] 图9为传统技术后浇带浇捣后并进行补张拉的混凝土结构的示意图；

[0039] 图10为图9的E-E方向剖视图；

[0040] 图11为实施例一中留有后浇带并加有千斤顶的混凝土结构的平面示意图；

[0041] 图12为图11的F-F方向剖视图；

[0042] 图13为实施例一中千斤顶顶宽后浇带后的混凝土结构的平面示意图；

[0043] 图14为图13的G-G方向剖视图；

[0044] 图15为实施例一中后浇带后部分浇捣混凝土后(千斤顶部位未浇捣)的混凝土结构的平面示意图；

[0045] 图16为实施例一中拆除千斤顶后的混凝土结构的平面示意图；

[0046] 图17为实施例一中在千斤顶位浇捣混凝土后的混凝土结构的平面示意图；

[0047] 图18为实施例三中利用顶撑装置代替千斤顶的混凝土结构的平面示意图；

[0048] 图19为实施例三中顶撑装置将后浇带部分顶宽后的混凝土结构的平面示意图；

[0049] 图20为实施例三中顶撑装置将后浇带完全顶宽后的混凝土结构的平面示意图；

[0050] 图21为实施例三中顶撑装置完全顶宽后浇带且后浇带后浇捣混凝土浇捣完毕的混凝土结构的平面示意图；

[0051] 图22为实施例三中拆除顶撑装置后的混凝土结构的平面示意图；

[0052] 图23为实施例三中顶撑装置结构受力示意图；

[0053] 图24为实施例三中顶撑装置置于后浇带准备顶撑的初始状态(未受力)示意图；

[0054] 图25为图24的I-I断面图；

[0055] 图26为图24、图27、图28的H-H断面图；其中图24、图27在销键一处有转剖折符号，剖面经过销键一、二、三的中心、同图28的直剖投影是一样的；

[0056] 图27为实施例三中顶撑装置将后浇带部分顶宽后的状态示意图；

[0057] 图28为实施例三中顶撑装置将后浇带完全顶宽后的状态示意图。

具体实施方式

[0058] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0059] 一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法，包含以下顺序的步骤：

[0060] S1.对于超长钢筋混凝土结构，每隔距离Li预留宽度Mi的后浇带；所述的距离Li为30～60米，所述的预留宽度Mi与顶撑装置的尺寸相互匹配；

[0061] S2.后浇带将长度、宽度均很大的钢筋混凝土结构，分成若干较小的先浇混凝土区域，在先浇混凝土区域浇捣混凝土；

[0062] S3.在预留的后浇带之间，安装用于将后浇带顶宽的顶撑装置；

[0063] S4.当先浇混凝土达到设定的强度后，通过顶撑装置将后浇带顶宽，从而使混凝土产生预应力，同时补浇后浇带的混凝土，其中后浇带中顶撑装置所处位置不浇；所述的设定的强度为为28天强度的70％；

[0064] S5.当补浇混凝土达到设定的强度后，拆除顶撑装置，在顶撑装置原来所处位置再次浇捣混凝土，将楼面补浇完整；所述的设定的强度为为28天强度的70％。

[0065] 所述的顶撑装置包括包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶、与千斤顶底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶顶部的传力构件、安装在传力构件另一面的销键一，还包括一端分别与销键一相连的撑杆一、二，撑杆一、二的另一端分别与销键二、三连接，销键二、三分别固定在顶座一、二上，所述的子装置B与子装置A以顶座一、二共同的中垂线为中心线成镜面对称；所述的顶撑装置还可以为千斤顶。

[0066] 一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置，包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶、与千斤顶底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶顶部的传力构件、安装在传力构件另一面的销键一，还包括一端分别与销键一相连的撑杆一、二，撑杆一、二的另一端分别与销键二、三连接，销键二、三分别固定在顶座一、二上，所述的子装置B与子装置A以顶座一、二共同的中垂线为中心线成镜面对称；所述的自平衡装置，包括与千斤顶底部固定连接的横梁、与横梁固定连接的N个带有丝杆的拉杆，其中N≥2。

[0067] 下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明：

[0068] 实施例一：

[0069] 如图11～17，一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的方法：在浇捣超长钢筋混凝土结构时，每隔一定的距离(30～60m)留一定宽度(与千斤顶的尺寸相配合)的后浇带，将长和宽尺度都很大的钢筋混凝土结构，分成若干块较小的先浇混凝土区域并在后浇带间安装千斤顶，如图11、12，左侧先浇混凝土101的长度为L1，右侧先浇混凝土102的长度为L2，预留后浇带103的宽度为B，混凝土结构的原始长度L0＝L1+L2+B；待先浇混凝土达到一定的强度后，用千斤顶将后浇带顶宽，从而使混凝土产生预应力，如图13、14，千斤顶107将后浇带顶宽后，左侧先浇混凝土101的长度为L1-H1，右侧先浇混凝土102的长度为L2-H2，预留后浇带103的宽度为B+H，则混凝土结构的长度变为L0-H1-H2+H；然后补浇后浇带的混凝土108(需留出有千斤顶的部位不浇)，如图15；待补浇混凝土达到一定的强度后，拆除千斤顶107，如图16；最后在放千斤顶107的位置再次浇捣混凝土109，将楼面补浇完整，如图17。

[0070] 实施例二：

[0071] 实施例一是用千斤顶一次将全部结构的后浇带顶开后浇捣后浇带混凝土。本实施例与实施例一的不同之处是分若干次用千斤顶将后浇带顶开，分若干次浇捣后浇带混凝土，且不必每层放置千斤顶。

[0072] 实施例三：

[0073] 实施例一、实施例二是在后浇带之间设置千斤顶，用千斤顶将后浇带顶宽。如图18～22，本实施例是用顶撑装置将顶力直接作用于后浇带两边的竖向构件来代替千斤顶将顶力作用于后浇带处的楼面结构。如图18，左侧先浇混凝土101的长度为L1，右侧先浇混凝土102的长度为L2，预留后浇带103的宽度为B，混凝土结构的原始长度L0＝L1+L2+B，顶撑装置
110的顶座一、二分别对左侧先浇混凝土101、右侧先浇混凝土102产生作用力；如图19～22，顶撑装置110将后浇带顶宽后，左侧先浇混凝土101的长度为L1-h1，右侧先浇混凝土102的长度为L2-h2，预留后浇带103的宽度为B+h，混凝土结构的长度变为L0-h1-h2+h。

[0074] 顶撑装置的受力示意如图23～28。一种控制超长钢筋混凝土结构裂缝的顶撑装置，包含子装置A、B，其中子装置A包括千斤顶1、与千斤顶1底部固定连接的自平衡装置、一面正对千斤顶1顶部的传力构件2、安装在传力构件2另一面的销键一3，还包括一端分别与销键一3相连的撑杆一4、二5，撑杆一4、二5的另一端分别与销键二6、三7连接，销键二6、三7分别固定在顶座一8、二9上，所述的子装置B与子装置A以顶座一8、二9共同的中垂线为中心线成镜面对称；所述的自平衡装置，包括与千斤顶1底部固定连接的横梁10、与横梁10固定连接的N个带有丝杆的拉杆11，其中N＝2；如图25，撑杆一4、二5连接处，撑杆一为单环12，撑杆二为双环13。

[0075] 顶撑装置的受力示意如图23。当撑杆二与销键三的连线之间的夹角为r时，N与P的关系为N·cos(r)＝P·sin(r)，即有N＝P·tg(r)。由于r很小，tg(r)也很小，故N很小。N与P的关系也可以表示为P＝N·ctg(r)，由于r很小，当r趋近于0时，ctg(r)趋近于无穷大，故一个很小的N可以产生一个很大的P。这是采用顶撑装置的优势。N为千斤顶作用于传力构件的力，P为结构竖向构件作用于顶座的力。

[0076] 当夹角r的初始值为r0、完全顶宽后浇带后的夹角r为0时，顶撑装置的伸长量为D＝2L[1-cos(r0)]。故控制初始夹角r0就可以控制后浇带的顶宽量。

[0077] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。