专利名称：一种预应力式桩基托换结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及桥梁结构改造技术领域，特别涉及基础托换工程技术领域。
背景技术：
基础托换工程是指在现有基础建筑物的正下方开挖土方时，为了消除对现有基础 建筑物功能与结构等可能带来的影响，对现有基础建筑物进行加固补强、新基础设置及新 旧基础替换等工程。
承台结构是桥梁工程下部结构转换为桩基础结构的一种构造物，当新建工程需要 占用地下原有承台或桩基结构的空间位置时，则需要对原有承台或桩基结构采用托换技术 措施，拆除原有结构，新建托换结构将承担原有结构的荷载。
传统托换承台的做法是在新、旧承台结构面上浇筑混凝土、植筋，主要受力机理为 靠接合面粘结的摩擦力及植筋的锚固力，但这种做法对于旧结构参与新结构受力时，在同 步受力方面，旧结构会有承载滞后的现象，使得新结构断面不得不做得更大。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对于新、旧结构传递受力性能好且造价成 本低的预应力式桩基托换结构，本发明所要解决的另一个技术问题是形成所述预应力式桩 基托换结构的施工方法。
本发明为解决上述第一个技术问题所采用的技术方案一种预应力式桩基托换结 构，包括设直在原有承台四周和下方的新建承台，在新建承台内布直有预应力钢束，预应力 钢束包括对称布置于原有承台两侧的横向预应力钢束和布置于原有承台下方的竖向预应 力钢束。
进一步作为本发明预应力式桩基托换结构的改进，横向预应力钢束为弧拱部朝外 的弧形状钢束。
进一步作为本发明预应力式桩基托换结构的改进，竖向预应力钢束为弧拱部朝下 且中间段呈直线状的弧形状钢束。
本发明为解决上述另一个技术问题所采用的技术方案一种形成预应力式桩基托 换结构的施工方法，包括以下步骤
I)、在原有承台四周和下方浇筑混凝土形成新建承台，在浇筑混凝土时，在新建承 台内留有预应力孔道；
2)、在预应力孔道中放置预应力钢束；
3)、在新建承台端部安装有预应力锚具；
4)、对预应力钢束进行张拉；
5)、利用预应力锚具对张拉后的预应力钢束锚固；
6)、在预应力孔道和预应力钢束之间灌注水泥砂浆；
7)、在新建承台端部浇筑混凝土将预应力锚具封堵密实。
进一步作为本发明预应力式桩基托换结构施工方法的改进，预应力孔道包括在原 有承台两侧对称留有的横向预应力孔道和在原有承台下方留有的竖向预应力孔道，预应力 钢束包括放置于横向预应力孔道中弧拱部朝外的弧形状横向预应力钢束和放置于竖向预 应力孔道中弧拱部朝下且中间段呈直线状的弧形状竖向预应力钢束。
有益效果此预应力式桩基托换结构及其施工方法通过在原有承台两侧和下方布 置有横向预应力钢束和竖向预应力钢束，并且对其进行张拉，进而整体上产生水平指向原 有承台的横向预应力和垂直指向原有承台的竖向预应力，横向预应力使新建承台结构对原 有承台产生了一个结合力，从而使新、旧结构连接紧密，共同承受结构成型后的荷载，而竖 向预应力可以抵消原有承台受到荷载时在其下缘产生的拉应力。
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步的说明；
图1为采用本发明进行桩基托换的原有承台结构示意图2为本发明的俯视图3为本发明的主视图4为本发明的侧视图。
具体实施方式
参照图1至图4，，一种预应力式桩基托换结构，包括设置在原有承台I四周和下方 的新建承台2，在新建承台2内布置有预应力钢束，预应力钢束包括对称布置于原有承台I 两侧的横向预应力钢束3和布置于原有承台I下方的竖向预应力钢束4。
通过在原有承台I两侧和下方布置有横向预应力钢束3和竖向预应力钢束4，并且 对其进行张拉，进而整体上产生水平指向原有承台I的横向预应力和垂直指向原有承台I 的竖向预应力，横向预应力使新建承台结构对原有承台I产生了一个结合力，从而使新、旧 结构连接紧密，共同承受结构成型后的荷载，而竖向预应力可以抵消原有承台I受到荷载 时在其下缘产生的拉应力。
作为本发明的优选实施方式，横向预应力钢束3为弧拱部朝外的弧形状钢束。
当对横向预应力钢束3张拉后，横向预应力钢束3便会在新建承台2宽度方向上 产生由新建承台2指向原有承台I的预应力，进而使新建承台2对原有承台I两端产生相 向的结合力，从而使新、旧结构连接紧密，共同承受结构成型后的荷载。
作为本发明的优选实施方式，竖向预应力钢束4为弧拱部朝下且中间段呈直线状 的弧形状钢束。
竖向预应力钢束4两侧端为弧形状，而中间段为直线状，当对竖向预应力钢束4张 拉后，呈直线状部分的竖向预应力钢束4便会产生预应力，在拆除原有承台I的桩基并利用 新建承台2进行托换时，该预应力可以抵消原有承台I受到荷载时在其下缘产生的拉应力， 而呈弧形状部分的竖向预应力钢束4便会在新建承台2长度方向上产生由新建承台2指向 原有承台I的预应力，进而使新建承台2对原有承台I两端产生相向的结合力，从而使新、 旧结构连接紧密，共同承受结构成型后的荷载。
弧形状部分的竖向预应力钢束4和横向预应力钢束3在张拉后,使原有承台I处于四向受力的状态，即使原有承台I四个方向都受到来自新建承台2对原有承台I的作用 力，可使新、旧结构之间更好的传递受力，进一步提高结构的承载力。
一种形成预应力式桩基托换结构的施工方法，包括以下步骤
I)、在原有承台I四周和下方浇筑混凝土形成新建承台2，在浇筑混凝土时，在新 建承台2内留有预应力孔道；
2)、在预应力孔道中放置预应力钢束；
3)、在新建承台I端部安装有预应力锚具5 ；
4)、对预应力钢束进行张拉；
5)、利用预应力锚具5对张拉后的预应力钢束锚固；
6)、在预应力孔道和预应力钢束之间灌注水泥砂浆；
7)、在新建承台I端部浇筑混凝土将预应力锚具5封堵密实。
作为本发明的优选实施方式，预应力孔道包括在原有承台I两侧对称留有的横向 预应力孔道和在原有承台I下方留有的竖向预应力孔道，预应力钢束包括放置于横向预应 力孔道中弧拱部朝外的弧形状横向预应力钢束3和放置于竖向预应力孔道中弧拱部朝下 且中间段呈直线状的弧形状竖向预应力钢束4。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方 式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。
权利要求
1.一种预应力式桩基托换结构，其特征在于包括设置在原有承台(I)四周和下方的新建承台(2)，在所述新建承台(2)内布置有预应力钢束，所述预应力钢束包括对称布置于原有承台(I)两侧的横向预应力钢束(3)和布置于原有承台(I)下方的竖向预应力钢束 (4)。
2.根据权利要求1所述的预应力式桩基托换结构，其特征在于所述横向预应力钢束(3)为弧拱部朝外的弧形状钢束。
3.根据权利要求1或2所述的预应力式桩基托换结构，其特征在于所述竖向预应力钢束(4)为弧拱部朝下且中间段呈直线状的弧形状钢束。
4.一种形成权利要求1所述的预应力式桩基托换结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤1)、在所述原有承台(I)四周和下方浇筑混凝土形成新建承台(2)，在浇筑混凝土时， 在所述新建承台(2)内留有预应力孔道；2)、在所述预应力孔道中放置预应力钢束；3)、在所述新建承台(I)端部安装有预应力锚具(5)；4)、对所述预应力钢束进行张拉；5)、利用所述预应力锚具(5)对张拉后的预应力钢束锚固；6)、在所述预应力孔道和预应力钢束之间灌注水泥砂浆；7)、在所述新建承台(I)端部浇筑混凝土将预应力锚具(5)封堵密实。
5.根据权利要求4所述的预应力式桩基托换结构的施工方法，其特征在于所述预应力孔道包括在原有承台(I)两侧对称留有的横向预应力孔道和在原有承台(I)下方留有的竖向预应力孔道，所述预应力钢束包括放置于横向预应力孔道中弧拱部朝外的弧形状横向预应力钢束(3)和放置于竖向预应力孔道中弧拱部朝下且中间段呈直线状的弧形状竖向预应力钢束(4)。
全文摘要
本发明公开了一种预应力式桩基托换结构及其施工方法，包括在原有承台四周和下方浇筑混凝土形成的新建承台，在新建承台内布置横向预应力钢束和竖向预应力钢束，对横向预应力钢束和竖向预应力钢束进行张拉、锚固，通过布置横向预应力钢束和竖向预应力钢束，并且对其进行张拉，进而整体上产生水平指向原有承台的横向预应力和垂直指向原有承台的竖向预应力，横向预应力使新建承台结构对原有承台产生了一个结合力，从而使新、旧结构连接紧密，共同承受结构成型后的荷载，而竖向预应力可以抵消原有承台受到荷载时在其下缘产生的拉应力，本发明用于基础托换工程技术领域。
文档编号E02D37/00GK103061364SQ20131001531
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者魏立新, 刘芳, 刘力英, 范金军 申请人:广州市市政工程设计研究院