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1、先张法预应力空心板梁台座的设计与施工1预制场的总体布置由于需要生产的空心板梁数量较大，同时工期也较紧，为确保在合同规定的工期内保质保量 地完成施工任务，考虑到空心板梁安装及当地实际地形的情况，项目部决定在冷坑互通A匝道区 征300米长56米宽场地设置空心板梁预制场，该块场地处于当地的水田内，表层为耕植土。预制场分为预制区、存梁区、搅拌站、仓库、钢筋制作区及生活区。预制区又分为1块张拉 台座，设10条张拉底板，每条张拉底板可同时生产空心板梁6片。整个预制场理论上满负荷可 同时生产空心板梁60片。2先张法预应力台座的设计2.1空心板梁的断面型式先张法空心板梁预应力筋为35.2（70 5）的高强低松
2、驰钢铰线，16m先张法板梁中板14 根钢绞线、边板17根钢绞线，20m先张法板梁中板18根钢绞线、边板21根钢绞线，布置在底 板呈直线分布，断面型式见附图1。部分预应力有效长度范围以外部分采用硬塑料管套住，进行失效处理，以减少端部局部承压 力。预应力钢铰线标准强度Ry=1860MPa，张拉控制应力为0.7fpk=1302Mpa。采用自锚式千斤顶 张拉钢铰线。钢铰线张拉顺序为：0初始应力一 103%。k（锚固）。预应力混凝土设计标号为C50 2.2台座的设计先张法台座采用传力柱、系梁连接的框架箱式结构布置，使整个张拉台座形成一个整体。台 座张拉端与锚固端端头均采用加大加深的型式，以防止张拉台座在
3、10条底板均完成钢铰线张拉 时（即台座的最不利受力时）倾覆与滑移，传力柱尺寸为b Xh=600mm X800mm，台座的各混凝土 部分均采用C30混凝土。一块台座纵向总长度组成为124m，台座的布置及各部位具体尺寸见附图2。台座的设计计算主要包括：台座的抗倾覆验算，抗滑移验算，传力柱的配筋计算，钢横梁的 选取验算，砂箱的设计。台座的抗倾覆验算首先建立台座的受力计算模型，当同一个台座中10条底板全部张拉完成 时，即为台座抗倾覆的最不利受力情况，受力模型见附图3取整块张拉台座作为受力分析对象，所需各基础数据为：台座各部分混凝土部分均采用C30 混凝土现浇，单位重为24kN/m3，钢铰线张拉控制应力
4、为1302MPa，其公称截面积为139.98mm 2。取台座绕O点的力矩，不考虑20cm厚传力柱间混凝土调平层及5cm水磨石底板的作用，并 忽略土压力的作用。最不利荷载：N=1302 X 139.98 X21 X 10=38274KN，G1=28.56 X2X2.5 X 2400 X 10=3427.2KN， G2=0.6 X0.80 X8X11 X2400 X 10=1013.8KN， h1=1.2-0.80=0.40m， L1=9.25m， L2=4m，则: 平衡力矩：Mr=G1 XL1+G2XL2=3427.2 X9.25+1013.8 X4=35756.8KN m 倾覆力矩：MDV=N
5、Xh1=38274 X0.40=15309.6KN m 抗倾覆安全系数： K二平衡力矩/倾覆力矩=35756.8/15309.6=2.341.5（安全）传力柱的设计张拉台座张拉端采用砂箱作为活动钢横梁的支撑，锚固端使用固定长钢横 梁横向通长布置，焊接于预埋在传力柱的钢板上。砂箱受力后及锚固端固定钢横梁的轴心在传力 柱的横断面位置均应与传力柱的中性轴位置重合，使传力柱基本上处于轴心受压的受力状态传力柱的计算长度L。根据两端固定及现场实际情况整体考虑进行取值，取L0=20，则计算长 细比入=L0/b=20/0.6=33.33，通过查表得纵向弯曲系数=0.46。当同一个台座10条底板钢绞线全部张拉完
6、成时，即为传力柱的最不利受力情况，每条传力 柱的最不利荷载=(1302 X139.98 X21 X10) /11=3480KN，计算时取虬=3500KN，轴心受压构件正 截面承载力计算式为：Nj Nu = W b ( RaA + R gA g )V-LR AV cV中-L R Vgs式中：Vb 结构工作条件系数，Vb =0.95 ；Vc混凝土安全系数，Vc =1.25 ；Vs 一钢筋安全系数，七=1.25Ra 混凝土轴心抗压设计强度，Ra =17.5MPa ；R g 一钢筋的抗压设计强度，Rg =340 MPa ；则可得：A g= (3500-0.46X (0.95/1.25)X17.5X0.
7、48 ) /(0.46X(0.95X1.25)X340)=2942mm2主筋选用10根3 20的II级钢筋，则Ag =3140 mm2，箍筋选用3 8的I级钢筋，纵向间距25cm。 传力柱的配筋图见附图4钢横梁的选取 张拉端及锚固端均设有钢横梁，所不同的是，在张拉端的钢横梁是活动的， 锚固端的钢横梁是整体通常焊接在传力梁上固定的，它们均可以近似地认为是承受钢铰线作用的 均布荷载，取最不利受力情况，即张拉端活动钢横梁进行分析，这样就可以建立钢横梁的受力模 型见附图5：规范要求，钢横梁要有足够的强度和刚度，在受力后产生的挠度要小于2mm。均布荷载：q= (1302X139.98X21 ) X1.5
8、=2470KN/m最大弯矩：M=1/8ql 2=2470X1.52 /8=695KN/m则 W=M/F=695X106/315=2207X103mm3选用16Mn钢，2根I45a，则W =1432.9X103X2=2866X103mm32207X103 XV=ql/2=2470X1.5/2=1852.5KN剪应力为：T=V/F=1852.5X10 3/(10240X2)=90.5MpaF v=185Mpa 钢横梁的变形：3 max=5ql4/384EI W w =L/400=5X2470X1500 4/(384X2X10 5X22780X104X2)= 1.79=1.8mm2mmL/400=3
9、.75mm式中：Wx一工字钢截面抗惯性矩；F 一工字钢截面面积。3先张法预应力台座的施工3.1预制场基础的处理预制场在台座开始施工前，在台座范围内用砾石回填40cm，使台座的基础比四周的原地面 稍高，用压路机碾压密实，并在纵向距台座0.5m的地方挖好排水沟，这样就能使在雨天及养生 用水可以顺利地排出台座，不至于积聚于台座周围，影响施工作业。3.2台座的施工台座两端的施工 台座的张拉端及锚固端的混凝土因其体积较大，可采用片石混凝土。需 要注意的是，在张拉端台座与砂箱接触的位置，应预埋厚2cm的钢板，钢板上应焊接钢筋伸入张 拉端台座内部，使砂箱所受的张拉力能均匀地传到台座上，使该部位不会因局部压力
10、过大而产生 混凝土破坏。锚固端则应在台座上预埋焊接固定钢横梁的钢板，所有预埋钢板的位置均应预埋准 确。传力柱的施工因混凝土传力柱为细长受力构件，施工顺直度的好坏，将会影响到台座的 受力性能。因此，在混凝土传力柱施工时，应使用经纬仪观测传力柱模板的顺直度。传力柱内的 钢筋可分节段制作，再运至开挖好的基础内进行焊接连接，以保证钢筋顺直。系梁的施工 传力柱间横向设置4道混凝土系梁，尺寸为b Xh=600 X 800mm，系梁底面标 高应比传力柱底面低40cm，钢筋配置与传力柱相同。在与传力柱相交处，系梁钢筋应伸入传力 柱的钢筋，以使台座连成一个整体。钢绞线在两端的限位装置，钢铰线在张拉完成后，钢铰线 的轴心应与传力柱的轴心基本在一条直线上。因此，钢铰线在张拉端及锚固端的限位装置应定位 精确。
