先张法预应力混凝土预制梁台座设计施工技术_secret
- 格式：doc
- 大小：126.00 KB
- 文档页数：9
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。
台面说明：1、图中尺寸除钢筋以毫米计外外，其余均以厘米计；I-I台座断面图40系梁40 1/2台座平面布置图I I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[σ0]为30～300Kpa 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）×0.5＋2×3.7=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１９６KN ，共有１５根钢绞线，按超张拉力１０５%计算。
N=１９６KN ×１５根×１.０５＝３０８７KN3.2.1 抗倾覆验算 抗倾覆验算按下式计算 （图2）：图2 台座抗倾覆稳定性验算简图K= Mr/ M OV=G1L1+ G2L2+ G3L3+ G4L4N h1>1.5式中 K—抗倾覆安全系数，一般不小于1.5；M OV—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+1.7×1×3×24.5×8.35+(3×1+0.5×2)/2×1×24.5×7＋(2×0.5＋0.5×1)/2×6.5×24.5×3.25=2725.1 KN·m倾覆力矩：M OV=N h1=3087×0.3=926.1 KN·m抗倾覆安全系数：K= Mr/ M OV=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/N≥1.3即N1≥1.3 N=1.3×３０８７=4013.1 KN此处忽略混凝土台座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N1≥1.3 N=1.3×３０８７=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 h 0=2700-50=2650 mm f g =300 MPa h 1=300 mm<0.3 h 0 =0.3×2650=795 mm （设计规范规定：当h 1<0.3 h 0时，取h 1=0.3 h 0），故取h 1=0.3 h 0=795 mmA g =(N h 1) /(0.85 h 0 f g )=(3087×795×103)/(0.85×2650×300) =3631.7 mm 2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A g 小于规范规定，故取A g =0.002×A =0.002×2.75×106=5500 mm 2=55.0 cm 2 选用Ⅱ钢筋12Φ25mm 钢筋（配筋构造图如图3所示）， A g =12×4.909=58.908 cm 2>55.0 cm 2 满足要求3.3.2牛腿弯起钢筋设计本台座h 1/ h 0=300/2650=0.11<0.3，故应按构造要求配筋： A g =0.0015×(2+0.75)×106=4125 mm 2=41.25 cm 2选用Ⅱ钢筋12Φ25mm 钢筋（配筋构造图如图3所示）， A g =12×4.909=58.908 cm 2>41.25 cm 2 满足要求3.3.3 牛腿采用水平箍筋Ⅰ钢筋υ10且双支箍，间距100 mm （配1--12Φ25牛腿受拉钢筋；2--12Φ25牛腿弯起钢筋；3--υ10@100mm箍筋；4、5--2Φ25传力柱主筋；6--υ10@200mm箍筋；7--2Φ25传力柱主筋；8--□1000×500×10mm钢板2图3 牛腿、传力柱配筋图筋构造图如图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≤(βf TK bh0) / (0.5+ h1/ h0)式中：β—裂缝控制系数。
取β=0.65，则有：N=(0.65×1.8×2.75×103)/(0.5+300/2650)=5247 KN > 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<0.75f c=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=50mmf cm=21.5 Mpa f y=300 Mpa由抗滑移验算可知,传力柱上抵抗力应N1≥4013.1 KN，取N=4013.1 KNe0=M/N=4013.1×300/4013.1=300 mm>0.3×950=285 mm 故e a=0 e1= e0+e a= e0ψ=l0/h=5000/100=5<8故不考虑挠度对纵向偏心距的影响，η=1e=ηe0+h/2-a=300+1000/2-50=750 mmx=N/ (γb/γc·f cm b)= 4013.1×103/(0.95/1.25×21.5×500)=491 mmγb—构件工作安全系数，取γb=0.95γc—混凝土安全系数，取γc=1.25ξ=x/ h0=491/950=0.51<ξjg=0.55x>2a g`=2×50=100 mm（符合大偏心受压矩形截面对称配筋要求）A g = A`g=［N·e－γb/γc f cm bx(h0-x/2)］/［γb/γc f y(h0－a)］=［4013.1×750－0.95/1.25×21.5×500×491×(950-491/2)/1000 ］/［0.95/1.25×300×(950－50) ×1000］×10000=8.95 cm2每侧各选用选用Ⅱ钢筋2Φ25mm钢筋（配筋构造图如图3所示），即A g= A`g =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/mM=1/8 q L2=1/8×3087×12=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，W x=1140×103×2=2280×103mm3>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：τ= V/F=192.94×103/(9410×2)=10.252 Mpa<f V=185 Mpa钢梁变形值为：ωmax=(5 q L4)/(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°-ψ/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); ψ—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ψ=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°-ψ/2)=3087/（π/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。
