先张法台座设计及施工
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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。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。
工程概况。阜朝高速公路22标20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1395MPa,空心板梁设计规格普遍为19.96m(长)×1.49m(宽)×0.9m(高),单块板梁配置18根钢绞线,其中顺治沟大桥有14片边梁为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。该桥梁工程设计图纸及工程有关会议纪要及有关文件。
(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》(JTJ041-2000)。
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1395MPa。
2 台座设计
2.1 台座形式
工程选用框架式台座,根据施工及进度要求,台座共设置10槽,设计纵向两排台座,台座设计长度为64.6m和62.2m,每排采用5线长线台座,宽度为14.65m。每线可同时生产3片空心板梁,台座需承受1800t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),台座两侧纵梁2根规格为400mm(宽)×500mm (高),中间4根纵梁规格为700mm(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)。每4.5m设置一道500mm(宽)×1000mm(高)横向联系梁,共十三道,横系梁主筋为6根Φ12mm螺纹钢,箍筋为φ8@200。混凝土强度均为C30。张拉端采用钢梁,由2根56#I字钢和钢板焊接而成。
2.2.2 结构验算
(1)先张梁台座验算。
此台座纵梁为压杆传力柱式结构,主要验算纵梁是否满足受压要求。
将混凝土纵梁设为轴心受压状态,1=10=4.5m,选取中纵梁计算。纵梁设8根Ф16主筋。轴心力N`=1395Mpa*140mm2*20根=3906000N=3906KN
由于10/b=4500/500=9,得Ф=0.99
现浇C30砼,f c=15Mpa,A c=500*700=350000mm2
8Ф16钢筋面积:A g=1608mm2,f g=310Mpa
N=Ф*(f g* A g+ f c* A c)=0.99*(310*1608+15*350000)=5690995N=5691KN>N`=3906KN 满足轴心受压要求。
(2)端横梁验算。
①钢梁端均布荷载q=(1395*140*20)/2.19=1783.6KN/m ,且l=2.19m, f=310Mpa
M max=ql2/24=1783.6*2.192/24=356.4KN·m
钢梁需要截面抵抗矩为:W= M max/f=356.4*106/310=1150*103 mm3
设计中采用2根16Mn56工字钢,Wx=2416.68*103*2=4833.37*103>1150*103 mm3②钢梁剪力:V=0.5ql=0.5*1783.6*2.19=1953 KN
钢梁剪应力:τ=V/A=1953*103/(146.15*102*2)=66.8Mpa ③钢梁变形值为:f max=ql4/(384EI)=1783.6*21904/(384*2.1*105*63512.499*104*2) =0.4mm<2mm 故钢梁满足要求。 q=1783.6kN/m 钢梁荷载图 3 台座施工 3.1 台座横系梁、传力柱及端承台 梁窑场地用推土机推平,人工配合平地机进行整平,18~21T重型压路机辗压密实。 对于地坪标高以下的混凝土横梁及端承台则先行开挖出沟槽。横系梁、传力柱、端承台均按图纸施工,横系梁、端承台与传力柱和台座接触面加足够数量的预埋筋。 3.2台座底板 大面积台座底板则直接在现场地坪上施工,只需进行场地压实平整即可。沿台座两侧挖出深15cm,宽20cm沟槽并浇注砼,下预埋短钢筋,其上焊接小角钢,然后施工台座及台面,严格控制台面标高,确保钢绞线与传力梁中心在同一轴线上。台座采用20cm 高C30砼,对于底模混凝土要求抹平,保证其平整度,台面铺8mm厚钢板,用预埋在台座砼中的角钢焊接固定,以保证空心板梁混凝土的预制效果。 3.3 张拉及固定端 台座张拉及固定端采用钢梁,钢梁由2根56#工字钢和钢板焊接而成。先把工字钢焊接在传力柱钢板上,工字钢底设置支垫支承其自重。钢板按设计图纸留有钢绞线位置,并准确对位。