先张法预应力混凝土预制梁台座设计施工技术_secret

1、先张法预应力混凝土预制梁台 座 设 计 施 工 技 术一、 方案选择某高速公路某合同段，共有20米先张法空心板梁384片，其中中梁324片，边梁60片，计划施工工期为 年6月1日至 年9月30日，计划工期为122天，计划每月按25个工作日计划，一个台座的生产梁的生产周期按4天计算，所以台座需设计为：每槽生产4片梁的台座4道，根据设计图纸具体尺寸，台座布置如下图1。某高速公路某合同段位于内蒙古东北教来河冲积平原内，地表土由冲积粉细沙和薄层亚沙土组成。土的物理、力学性质较差，强度低，其土的承载力0为30300Kpa之间。预制梁台座初步方案选择较为经济的桩柱式台座，但其地质条件很难满足力学要求，最终

2、通过质量、安全、经济评估、以及力学验算确定为框架式台座。3 台座的设计3.1 台座尺寸设计台座长度计算：L=l·n+(n-1)×0.5+2·K=20×4（4-1）×0.52×3.7=88.9 m式中 L台座长度(m），l构件长度(m）；n一条生产线内生产的预制梁数（片）；1两构件相邻端头间的距离(m）；K台座横梁到第一根构件端头的距离，这里取3.7米。根据场地条件、生产规模及预制梁尺寸，台座结构设计如图2。3.2稳定性验算20米空心板梁钢绞线张拉力：单根钢绞线张拉力为KN，共有根钢绞线，按超张拉力%计算。N=KN×根

3、5;.KN3.2.1 抗倾覆验算抗倾覆验算按下式计算（图2）： K= Mr/ MOV= G1L1+ G2L2+ G3L3+ G4L4N h1>1.5式中 K抗倾覆安全系数，一般不小于1.5；MOV倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生；Mr抗倾覆力矩，由自重力和土压力等产生；G1台座外伸部分的重力；G2 、G3 、G4台座部分的重力；Li各部分重心至O点的水平距离；N预应力筋的张拉力；h1张拉力合力作用点至倾覆转动点O的垂直距离。 平衡力矩：Mr=G1L1+ G2L2+ G3L3+ G4L4=2×1×2×24.5×9.7+1.7×1×

4、3×24.5×8.35+(3×1+0.5×2)/2×1×24.5×7(2×0.50.5×1)/2×6.5×24.5×3.25=2725.1 KN·m倾覆力矩：MOV=N h1=3087×0.3=926.1 KN·m抗倾覆安全系数：K= Mr/ MOV=2725.1 /926.1=2.9>1.5 (安全)3.2.2 抗滑移验算抗滑移验算按下式计算：K= N1/N1.3即 N11.3 N=1.3×=4013.1 KN此处忽略混凝土台座

5、与土的摩阻力和土对台座的被动土压力作用。设作用于台座上的滑动力N全部作用于传力柱上，即 N11.3 N=1.3×=4013.1 KN3.3 牛腿设计3.3.1 牛腿受拉钢筋配筋设计已知：N=3087 KN h0=2700-50=2650 mm fg=300 MPa h1=300 mm<0.3 h0 =0.3×2650=795 mm （设计规范规定：当h1<0.3 h0时，取h1=0.3 h0），故取h1=0.3 h0=795 mm Ag=(N h1) /(0.85 h0 fg)=(3087×795×103)/(0.85×2650&#

6、215;300) =3631.7 mm2设计规范规定：承受竖向所需的水平纵向受拉钢筋的配筋率（按全断面计算）不应小于0.2%。现Ag小于规范规定，故取Ag=0.002×A =0.002×2.75×106=5500 mm2=55.0 cm2选用钢筋1225mm钢筋（配筋构造图如图3所示），Ag=12×4.909=58.908 cm2>55.0 cm2 满足要求3.3.2 牛腿弯起钢筋设计本台座 h1/ h0=300/2650=0.11<0.3，故应按构造要求配筋：Ag=0.0015×(2+0.75)×106=4125 mm2

7、=41.25 cm2选用钢筋1225mm钢筋（配筋构造图如图3所示），Ag=12×4.909=58.908 cm2>41.25 cm2 满足要求3.3.3 牛腿采用水平箍筋钢筋10且双支箍，间距100 mm（配筋构造图如图3所示），满足规范要求（规范要求：在牛腿上部2/3 h0的范围内水平箍筋总截面积不少于承受竖向力的受拉钢筋截面积的1/2）。3.3.4 裂缝控制验算N(fTKbh0) / (0.5+ h1/ h0)式中：裂缝控制系数。取=0.65，则有： N=(0.65×1.8×2.75×103)/(0.5+300/2650) =5247 KN

8、> N=3087 KN （安全）3.3.5 牛腿支承面混凝土强度验算N/A=3087/(0.5×1)=1.543 Mpa <0.75fc=0.75×19.5=14.625Mpa （安全）3.4 传力柱配筋设计已知：h=1000 mm h0=1000-50=950mm a=50mm b=50mmfcm=21.5 Mpa fy=300 Mpa 由抗滑移验算可知,传力柱上抵抗力应N14013.1 KN，取N=4013.1 KNe0=M/N=4013.1×300/4013.1=300 mm>0.3×950=285 mm故ea=0 e1= e0+

9、ea= e0=l0/h=5000/100=5<8 故不考虑挠度对纵向偏心距的影响，=1 e=e0+h/2-a=300+1000/2-50=750 mmx=N / (b/c·fcmb)= 4013.1×103/(0.95/1.25×21.5×500) =491 mmb构件工作安全系数，取b=0.95c混凝土安全系数，取c=1.25=x/ h0=491/950=0.51<jg=0.55 x>2ag=2×50=100 mm（符合大偏心受压矩形截面对称配筋要求） Ag = Ag=N· eb/c fcmbx(h0-x/2)/b

10、/c fy(h0a)=4013.1×7500.95/1.25×21.5×500×491×(950-491/2)/1000 /0.95/1.25×300×(95050) ×1000×10000=8.95 cm2每侧各选用选用钢筋225mm钢筋（配筋构造图如图3所示），即Ag= Ag =2×4.909=9.818cm2>8.95 cm2 (满足要求) 3. 5 钢横梁设计 钢横梁承受的均部荷载为： q=3087/1=3087 KN/m M=1/8 q L2=1/8×3087×

11、;12=385.875 KN·m 钢梁需要的截面抵抗距为： W=M/f=385.875×106/315=1225×103mm3用16Mn钢，2I40b，Wx=1140×103×2=2280×103 mm3>1225×103mm3 (可满足条件)钢梁的剪力为： V=1/2 q L=1/2×385.875×1=192.94 KN钢梁的剪应力为： = V/F=192.94×103/(9410×2)=10.252 Mpa<fV=185 Mpa钢梁变形值为： max=(5 q L4)

12、/(384EI)=(5×3087×10004)/(384×2×105×22780×104×2) =0.441mm<L/400=1000/400= 2.5mm (可满足要求)3.6 预应力砂箱设计砂箱是预先放在台座与横梁之间。由钢制箱套及活塞（套筒内径比活塞外径大2mm）等组成。内装石英砂。当放张预应力筋时，将出砂口打开，使砂慢慢流出，从而可慢慢放张张预应力筋。具有能控制放张速度，工作可靠，施工方便等优点。砂箱的承载力主要取决于筒壁厚度，按下式计算：t(pr)/f 其中 p=N/A·tg2(45°-/

13、2)t砂箱筒壁厚(mm)；p筒壁所受压力(N/mm2)； N砂箱所受正压力(N)；A砂箱活塞面积 (mm2); 砂的内摩擦角(°)；r砂箱的内径(mm)。这里选用砂箱内径D=300mm，砂的内摩擦角=35°，筒钢板用Q235，允许应力f=215N/mm2，张拉力N=3087KN。筒壁所受侧压力：p=N/A·tg2(45°-/2)=3087/（/4×3002）tg2(45°-35°/2)=11.8 N/mm2筒壁钢板厚度：t=(pr)/f=(11.8×150)/215=8.2 mm选用t=10mm（考虑加工

14、损耗减薄等）。4台座施工工序框架式台座工作原理是张拉力通过钢横梁、砂箱传于牛腿、再通过牛腿传于传力柱整体受力，传力柱埋于地面以下，传力柱间由系梁联系成整体。施工要控制好以下环节：第一步：平整压实场地，；为防止地基沉降带来的质量事故，场地要求压实度达到93%以上。第二步：开挖基坑，要求传力柱顶面与地面同高；使台座中的配重、传力柱，牛腿下部均埋置于地基中，增加筐架式台座的结构受力特性。某步：钢筋绑扎，牛腿是关键部位，钢筋要求布置准确，牛腿受力面处预埋钢板要求位置准确，钢板面平整。第四步：浇注牛腿、配重、传力柱混凝土，采用 C40混凝土；尤其注意牛腿预埋件处混凝土振捣密实。第五步：台座板及台面施工，台座板置于压实的地基上，厚30厘米，台座面精确水整，四周边缘角钢用10锚固于混凝土中，再在其上铺设5mm厚钢板，钢板和边