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预应力梁先张梁张拉台座设计与检算对于预应力先张梁、板需设计先张工作台座，张拉工作台座应按张拉工艺要求制作，根据施工现场具体情况下面介绍两种常见的预应力混凝土先张法台座设计及检算方法和台座设计及检算方法。
预应力混凝土先张法台座设计及检算1、预应力墩式台座设计及检算墩式台座由传力墩、台座墩、台面和端横梁等组成，其构造取台座O点的力矩（即台座板与台面结会点），并忽略土压力的作用，则平衡力矩：M r=G1l1+ G2l2倾覆力矩：M oV=Nh1抗倾覆力矩安全系数K应满足以下条件：K=M r/M DV=（G1l1+G2l2）/（Nh1）≥1.5其中：G1 台座外部分的重力（传力墩牛腿受力）l1 G1点O点的水平距离G2 台座部分的重力点O点的水平距离P cp= rHtg2(45。
+ф/2)－rHtg2(45。
－ф/2) P′=hPф/H式中：Nˊ台面的抵抗力、KN/m 当混凝土强度为10~15MP a时，台面厚d=60mm Nˊ=150~200KN/md=80mm Nˊ=200~250KN/md=100mm Nˊ=250~300KN/mF 混凝土台座与土的摩阻力μ磨擦系数，对黏性土μ=0.25~0.40，砂土μ=0.40，碎石μ=0.40~0.50E p′-------台座底和座面上土压力的合力r 土的容重ф土的内磨擦角,粉质黏性土ф=30°；细砂ф=20º~30º；中砂ф=30º~40ºH 台座的埋设深度h--------------台座板厚度B-----------台座宽度按偏心受力构件计算，如为大偏心，则按下式计算N≤f cm bx+f yˊA gˊ- f y A g式中：N 作用于外伸部分的轴力cmQ= qL /2ι= Q/A≤f V钢横梁应有足够的刚度，以减少张拉预应力钢绞线时预应力损失，钢横梁变形值按下式检算：W max=5qL4/（384EI）≤[W]=L/400如不能满足，应增强钢横梁刚度式中：M 钢横梁跨中最大弯矩q 承力钢板传给每根钢横梁的均布荷载q=N/VW 钢梁截面抵抗矩f 钢材的抗拉、抗弯强度Q 作用于钢梁端部的剪力ι作用于钢梁端部的剪应力f v 钢材的抗剪强度设计值A 钢横梁的截面积W max 钢梁的挠度E 钢材的弹性模量I 钢梁的惯性矩[W] 钢梁的允许挠度应小于L/400⑤台面水平力计算台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层厚度为6~10cm的混凝土而成，其水平承载力可按下式计算：p=(фAf v)/(K1K2)式中：ф轴心受压纵向弯曲系数，一般取1A 台面截面积f v混凝土轴心抗压强度设计值K1起载系数，取1.25K2 考虑台面截面不均匀和其它影响因素的附加安全系数，取1.52、预应力槽式台座设计检算槽式台座一般由锚固端柱、张拉端拉、传力柱及上、下横梁受力构件。
浅析先张法预应力施工张拉台座的设计与计算作者：周明来源：《知音励志·社科版》2015年第09期摘要先张法预应力施工中，张拉台座应进行专门设计，并应具有足够的强度、刚度和稳定性。
【关键词】先张法预应力；张拉台座在预应力施工中，先张法作为一种简单经济方便的方法广为使用，在先张法施工除却张拉设备、预应力筋、锚夹具需要在施工前严格试验外，对于张拉台座也要进行严格设计与计算，确保张拉台座具有足够的强度、刚度和稳定性，抗倾覆安全系数应小于1.5，抗滑移系数应不小于1.3。
本文着重讨论张拉台座的设计和计算方法。
1 张拉台座尺寸拟定其中：l1——G1点至O点的水平距离；l2——G2点至O点的水平距离；l3——G3点至O点的水平距离；l4——G4点至O点的水平距离；N——预应力钢绞线的张拉力；h1——N作用点至O点的垂直距离；N′——台面的抵抗力；F——砼台座与土的摩擦力；E p′——台座底部和座面上土压力的合力；Pcp——台座后面的最大土压力；γ——土的容重，取γ=18 KN/m3；φ——土的内摩擦角；H——台座的埋设深度；h——台座板厚度；h0——截面的有效高度；e0——轴向力对截面重心的偏心距；ea——附加偏心距，当e0≥0.3h0时，取ea =0。
2 基本设定（1）生产台座最大张力为了能使张拉台座适应各种尺寸的预应力空心板的施工，最多能满足16根钢绞线的张拉力（钢绞线的平均张拉力按钢绞线试验的最大值187.46KN计算）187.46KN/根×16根=2999.36KN≈3000KN。
（2）在制作台座时，多个台座是整体浇筑，为计算方便，偏安全计，每个台座均为单独受力而不传递到相邻台座。
（3）考虑到台座受力后的倾覆趋势，取倾覆转点在悬伸臂自由端砼面下5cm处。
（4）台座配筋计算，假定拉区砼退出工作，拉区钢筋力达到钢筋抗拉强度，压区砼力用等效矩形力图代替，达到砼弯曲抗压强度设计值。
3 抗倾覆验算G1=25×3.0×1.0×2.0=150KNG2=25×0.5×（1.4+1.0）×0.4×2.0=24KNG3=25×0.5×（1.4+1.0）×0.4×0.5×2=12KNG4=25×2.6×1.0×2.0=130KNl1=3.5m，l2≈2.8m，l3≈3.5m，l4=1.3m平衡力矩：Mr=G1l1+G2l2+G3l3+G4l4=150×3.5+24×2.8+12×3.5+130×1.3=803.2KN·m倾覆力矩：MDV=N·h1=3000×0.10=300KN·m抗倾覆安全系数：K=Mr/MDV=803.2/300=2.68>1.5——安全4 抗滑移验算Nˊ=φfcA/（K1·K2）=（1×10×2.0×0.4×103）/（1.55×1.5）=3441KNφ——轴心受压纵向弯曲系数，取φ=1；fc——砼轴心抗压设计强度，取fc =10.0Mpa；A——垫层截面积，取A=2.0×0.4=0.8m2；K1——砼轴心受压基本安全系数，取K1=1.55；K2——考虑垫层截面不均匀等因素的附加安全系数，取K2=1.5；μ——摩擦系数，砂土取μ=0.4F=μ·（G1+G2+G3+G4）=0.4（150+24+12+130）=126.4KN台座底部的被动土压力：γ=18KN/m3，φ=30°pcp=γH[tg2（45°+φ/2）-tg2（45°-φ/2）]=18×3×[tg2（45°+15°）-tg2（45°-15°）]=18×3×（3-1/3） =144KN/m2pˊ=hpcp/H=（1.0×144）/3.0=48KN/m2Epˊ=[（pcp+pˊ）·（H-h）·B]/2=[（144+48）×（3-1）×2]/2=384KN抗滑安全系数：K=（Nˊ+F+Epˊ）/N=（3441+126.4+384）/3000=1.32>1.3——安全5 截面设计（1）牛腿配筋计算h0=3000-40=2960mmAg=Nh1/0.85h0fg=（3000×100×103）/（0.85×2960×210） =568mm2最小配筋率（Ag/bh0）不小于0.2%故Ag=0.002×1000×2960=5920mm2取16根φ22 ：Ag=380.1×16=6082mm2（2）弯起钢筋Ag计算本台座h1/h0=100/2960=0.03Ag=0.0015bh0=0.0015×1000×2960=4440mm2选用12φ22钢筋 Ag=12×380.1=4561mm 2牛腿采用水平箍筋φ10且双肢箍，间距100 mm，满足规范要求。
先张法台座设计及检算张拉台座是先张法施以预应力的主要设备，它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。
张拉台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应≥1.5，抗移系数应≥1.3。
同时固定横梁与活动横梁必须有足够的刚度，受力后挠度应不大于钢梁的最大挠度。
先张法是在台座上张拉预应力钢材，然后浇筑水泥混凝土以形成预应力构件的施工方法。
先张法台座按构造形式分为框架式、槽式、墩式，施工中以框架式台座应用最广。
我项目部共预制先张空心板梁314片，其中20米空心板梁72片、18.2米空心板梁42片、13米空心板梁120片、10米空心板梁80片。
现以20米空心板梁的应力状态对先张台座进行验算。
20米先张空心板梁，预应力筋采用1860Mpa低松弛钢绞线，单根钢绞线张拉控制应力1395Mpa，空心板梁设计规格普遍为19.96m（长）*1.49m（宽）*0.9m（高），单块中梁配置18根钢绞线、边梁配置20根钢绞线。
经方案选择采用框架式台座。
1、设计依据及设计要求1.1设计依据（1）技术资料。
该桥工程设计图纸及有关文件。
（2）规范、标准《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-20001.2设计要求要求空心板梁预应力钢绞线强度标准值达到1860Mpa，张拉控制应力1395Mpa。
2.台座设计2.1台座形式采用框架式台座，根据施工及进度要求，并排设7槽长线台座，台座设计长度为90m，宽度为18.76m。
每线可同时生产4片空心板梁，台座需承受391t 的张拉力。
先张法框架式台座见附图。
2.2台座结构设计及验算2.2.1结构设计台座设置6根通长纵梁（传力柱），台座纵梁规格均为400mm（宽）*800mm （高），配8根Φ25螺纹钢筋和φ10@200箍筋。
两头设立端承台，规格5000mm （宽）*1500mm（高）。
每4.5m设置一道300mm（宽）*500mm（高）横向连系梁，共十九道，横系梁主筋为6根Φ14mm 螺纹钢，箍筋为φ8@200.混凝土强度均为C30。
先张法预应力重力式张拉台座设计一、概况由我公司施工的S318-4合同段共有五座大桥,一座中桥,20米先张法预应力空心板232片,集中预制,本文就先张法重力式台座的结构设计,实例计算等介绍如下:二、结构设计1、重力式台座由端部重力墩,牛腿,台面加厚部分和台面组成(见后附图一)。
重力式台座的计算稳定性包括:①抗倾覆能力,抗倾覆能力以台座的抗倾覆安全系数K表示(K≥1.5)②水平抗滑移能力,抗滑移能力以台座水平抗滑移安全系数R表示(R≥1.3)2、计算过程台座稳定性验算分四步:Ⅰ.抗倾覆验算考虑到混凝土台墩和台面相互作用的顶点角部会出现因应力集中而出现的局部破损现象,所以抗倾覆点O设在台面加厚部分端部下4～5cm处:K=M1/M≥1.5其中M—张拉力产生的倾覆力矩M=T*e式中:T—最大张拉力合力,即设计中刚绞线拉力的合力e—张拉力合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂M1—抗倾覆力矩M1=G1L1+G2L2 ，(土压力产生的抗倾覆力矩很小忽略不计)式中:G1—传力墩自重L1—传力墩重心至倾覆转动点O的力臂G2—传力墩外伸台面加厚部分的自重L2—传力墩外伸台面加厚部分至倾覆转动点O的力臂Ⅱ.抗滑移验算R=T1/T≥1.3其中:T—张拉力的合力T1—抗滑移力,T1=N+E p+F式中:N—台面反力E p—土压力的合力F—摩阻力Ⅲ.传力墩牛腿配筋计算(按钢筋混凝土牛腿配筋计算)和裂缝开裂验算Ⅳ.台面加厚部分配筋计算(按钢筋混凝土偏心受压构件计算)Ⅴ.张拉横梁计算（受力后横梁挠度δ≤2mm）①采用混凝土横梁:按钢筋混凝土深受弯构件中的短柱计算②采用金属横梁:结构力学挠度演算三、计算实例⒈技术参数:我标段施工的20米空心板中，中板14根刚绞线,边板15根钢绞线,空心板底宽99cm,刚绞线采用￠j15.24,ASTM A416-92标准270级,标准强度为Ryb=1860MPa 张拉控制应力δcon=0.75Ryb=1395M Pa,钢绞线面积140mm2,单根张拉力为195.3KN,则最大张拉力合力为T=15*195.3KN=2929.5KN,根据初算选定台座几何尺寸（后附图二、图三）。
先张法预应力梁长线台座施工工法先张法预应力梁长线台座施工工法是一种用于预应力梁长线台座施工的工法，通过张拉预应力钢筋，使梁体获得足够的强度和稳定性。
本文将详细介绍该工法的前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
一、前言先张法预应力梁长线台座施工工法是一种有效的梁体构造方法，通过预应力施工可以使梁体具有更高的承载能力、更好的刚度和稳定性。
本工法将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺等内容。
二、工法特点先张法预应力梁长线台座施工工法具有以下特点：（1）工程施工周期短，易于控制施工进度。
（2）施工过程中，对梁体的挠度控制较好，使梁体能够充分发挥预应力作用。
（3）安全可靠，易于监测施工过程中的质量状况。
三、适应范围先张法预应力梁长线台座施工工法适用于多种类型的梁体建设，包括道路、桥梁、高速公路等。
该工法适用于空间有限的施工现场，能够提高施工效率。
四、工艺原理先张法预应力梁长线台座施工工法通过预应力施工，使梁体获得足够的强度和稳定性。
施工工法与实际工程之间的联系主要在于采取的技术措施。
预应力钢筋的布置和张拉工序对梁体的力学性能起到决定性作用。
本工法将详细分析和解释这些技术措施，以便读者了解该工法的理论依据和实际应用。
五、施工工艺先张法预应力梁长线台座施工工法包括以下施工阶段：（1）准备工作：准备好所需的材料、设备和施工人员。
（2）台座施工：对梁体的台座进行施工，包括模板搭设、混凝土浇筑等工序。
（3）预应力钢筋布置：按照设计要求对梁体进行预应力钢筋的布置。
（4）张拉预应力钢筋：采用张拉设备对预应力钢筋进行张拉，使其获得足够的预应力。
（5）灌浆处理：对张拉预应力钢筋的锚固部位进行灌浆处理，保证锚固的质量。
（6）收拢梁体：通过收拢装置使梁体达到预定的形状和尺寸。
（7）养护与检验：采取适当的养护措施，同时进行检验，确保梁体的质量达到设计要求。
先张法台座设计及施工张拉台座是先张法施以预应力的主要设备，它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。
张拉台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应≥1.5，抗移系数应≥1.3。
同时固定横梁与活动横梁必须有足够的刚度，受力后挠度应不大于钢梁的最大挠度。
先张法是在台座上张拉预应力钢材，然后浇筑水泥混凝土以形成预应力构件的施工方法。
此先张法台座按构造形式为槽墩结合式。
工程概况：共有45片13米先张空心板梁，全部采用预应力1860MPa低松驰钢绞线，单根钢绞线张拉控制应力1302MPa，空心板梁设计规格普遍为13m(长)×1.24m(宽)×0.7m(高)，单块板梁配置12根（边梁13根）钢绞线。
1 设计依据及设计要求1.1 设计依据(1)技术资料。
该桥梁工程设计图纸及工程有关文件。
(2)规范、标准。
《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021－89)；《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041－2000）。
1.2 设计要求要求空心板梁预应力钢绞线强度标准值达到1860MPa，张拉控制应力1302MPa。
2 台座设计2.1 台座形式工程选用墩槽式台座，根据施工及进度要求，台座设计纵向两排台座，台座设计长度为48.2m，每排采用3线长线台座，宽度为3.2m。
每线可同时生产3片空心板梁，台座需承受2400t的张拉力。
先张法台座见附图。
2.2 台座结构设计及验算2.2.1 结构设计台座设置2根通长纵梁（传力柱），台座两侧2根纵梁规格为600mm（宽）×500mm （高），中间1根纵梁规格为1200mm（宽）×500mm（高），配8根Φ16螺纹钢筋和φ10＠200箍筋。
两头设立端承台，规格1600mm（宽）×1500mm（高）。
台面下每7m设置一道600mm（宽）×500mm（高）横向联系梁，共四道，横系梁主筋为8根Φ16mm螺纹钢，箍筋为φ8@200。
混凝土强度均为C30。
先张法预应力台座设计及优化
陈勇
（长沙市天心城市建设投资有限责任公司）
摘要：本文以介绍江肇高速公路预制场预制空心板台座作为分析研究对象，介绍了先张法预应力台座设计思路、计算方法及方案优化。
关键词：先张法、台座、设计、优化
1工程概况
江肇高速公路预制Y1标位于广东江门市，原为小山丘，通过开挖土方，平整场地建成现预制场，因此预制场地土属超压土，固结情况较好。
由现场情况看来，土属红粘土。
该区属于亚热带海洋性气候，雨水充沛，年平均气温较高。
该项目具有以下工程特点：
①工期较长，从正式生产至结束总共10个月。
②规格及数量较多，Y1标预制板规格包括6m、10m、13m、16m和20m的板，其中6m空心板160片，10m空心板178片，13m空心板72片，16m空心板320片，20m空心板1386片，共计2116片。
③受雨季和地基土质影响，因为雨季较长，降水量较大，对排水要求相对较高，土质属粘性土，为防止雨季渗水影响到张力台座正常工作和为使台座整体性更好，先在土基上铺垫15cm碎石垫层，并在垫层上现浇20cm厚槽式台座底板。
2先张法预应力台座设计及优化
2.1 先张法预制台座平面布置方案
根据现场工程情况，选用先张法张拉台座为整体框架式台座。
考虑龙门吊跨径布置及提运方便，规划设计7个长条形张拉槽位。
张拉槽总长131m，总宽20.8米，占地面积共计2724.8m2。
预应力台座布置平面图如下：
2.2 台座设计及验算
该台座为整体框架式张拉台座，其传力柱横截面为60cm×60cm，传力柱之间用扁平矩形截面联系梁连接，传力柱和联系梁都是C40砼，底板为厚20cm的C30砼。
端横梁设计可选用钢筋混凝土和钢结构结构两种方案，分别进行验算比选。
2.2.1采用钢筋混凝土端横梁方案
钢筋混凝土端横梁采用C40混凝土，主筋采用直径28的Ⅱ级钢，箍筋为直径12mm的Ⅱ级钢筋；传力柱主筋采用直径25mm的Ⅱ级钢筋，箍筋为直径8mm的Ⅰ级钢筋；联系梁主筋采用直径12mm的Ⅱ级钢筋，箍筋为直径8mm的Ⅰ级钢筋；底板采用的纵向筋为直径12mm的Ⅱ级钢筋和横向为8mm的Ⅰ级钢筋。
为提高张拉端稳定性，在张拉端横梁下面浇筑厚1.5m基础C25混凝土。
1）墩台自重
墩台及牛腿部分总重：P=365.82kN，其作用点距牛腿与传力柱身结合处1.42m，计算可得，抗倾覆安全系数K＞1.5，抗滑移安全系数K＞1.3。
由于该张拉台座属于整体框架式台座，且张拉力与传力柱轴线重合，该轴心力对传力柱产生弯矩可以不用计算。
2）传力柱截面设计验算：
由于该传力柱为轴心受压，计算时取中间槽，同时张拉2条13米边板，旁边2槽同时张拉1条20米边板的最不利情况的传力柱，轴力即为张拉产生的合力：Nj=4491.9 kN 设计构件截面为正方形截面，边长a=600mm，由于有联系梁参与工作，因此最长杆节应取两联系梁之间的任一节10000mm，计算长细比λ=16.7，可查得弯曲系数φ=0.84；纵向钢筋配筋率为μ’=1.1%。
传力柱采用的是C40砼，砼的抗压设计强度Ra=23MPa,纵向钢筋的抗压设计强度
'340g g R R MPa ==。
可由下式计算得所需的纵向钢筋数量：
=6138.33 kN ≥Nj=4491.9kN
因此截面设计符合要求，并且安全系数S=1.37，安全系数较大。
3）张拉端横梁验算：
端横梁为双筋矩形截面，梁宽b=100cm ；梁高h=150cm 。
该端横梁为多次超静定结构，为了简化计算，偏安全按承受均布荷载的简支梁进行简化，取最不利中间槽位长2.8m 的端横梁段计算，均布荷载q=1813.5kN/m ，计算可得最大弯矩Mj=1777.23kN/m 。
由设计图可知受压钢筋面积重心至截面受压边缘距离a ’=40mm ，受拉钢筋面积形心至截面受拉边缘a=40mm ，h0=h-a=1500-40=1460mm 。
由Ag=8620.5mm ，Ra=23MPa ，Rg=340MPa ，,求得受压区高度x 为：
''g g g g
a R A R A x 0
R b -==
按规范规定x<2 a ’时，需验算以下两种情况，即：
① 取x=2 a ’，即有
=3329.58kN/m
②不考虑受压钢筋工作，按单筋矩形截面，求得
g g
a R A 3408620.5x 127.4mm R
b 231000⨯===⨯，
正截面抗弯承载力如下：
=3273.15 kN/m
由上可知：Mu1＞Mu2，因此Mu= Mu1=3329.58kN ·m
由于Mu=3329.58kN·m＞Mj=1777.23 kN·m，因此截面设计符合要求，并且安全系数较大，裂缝控制验算偏安全。
2.2.2采用双拼钢横梁端横梁方案
若按钢横梁方案设计，简化计算后，截面所需的抵抗矩W=M/f=5733×103mm3，选用Q345（16Mn）钢，双拼56a工字钢，并在工字钢翼缘处各加焊2cm的钢板，Wx’=8261.6×103mm3＞W满足要求。
计算可得：钢横梁的剪力V=ql/2=2538.9kN；钢横梁的剪应变τ=37.1MPa<fv=185 MPa；钢横梁的计算变形值ω=5ql4/384EI=3.4mm。
钢横梁容许变形值：[ω]=l/400=7mm＞ω，但由于ω＞2mm，挠度大于2mm可能对张拉产生不利影响，须进行加焊加劲钢板进行加强，增加了质量安全控制的不确定性。
综合考虑，为确保台座框架式结构有更好的整体性和安全性，采取钢筋混凝土端横梁方案对该工程更科学，预应力台座布置立面图如下：
3安全技术措施保障
1）做好场地排水，在台座四周设排水沟，避免雨水、施工用水等浸泡基础，同时将台座范围内场地全部硬化处理。
2）在施工时采用间隔作业方式，尽量避开最大荷载组合，减小传力柱的受力，增加安全系数。
3）在前期施工时，进行测量观察横梁及传力柱的位移及高程变化值，用实际受力验证台座是否满足安全施工要求。
另外，在台座使用3个月后，再次进行测量观测，是否有位移情况变化。
4结语
采用简化计算后，结果偏安全，通过有限元软件进行分析后，对局部位置进行了优化。
现在该预制工程已全部完成，采用该设计方案进行施工，在确保了质量和安全的前提下，顺利按期完成了施工计划任务，取得了良好的经济效益和社会效益。
