CKE项目先张法台座设计及施工.doc

CKE项目先张法台座设计及施工
张拉台座必须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。本工程最大的先张法梁板是15m的边板，在本次计算中以考虑5条生产线全部生产15m边板为最不利的条件做计算依据（注：实际生产是按3线1.5m宽板型和2线1.0m板型布置）。
工程概况：空心板梁采用预应力1860MPa低松驰钢绞线，公称截面积为140mm2,单根钢绞线张拉控制应力δcon=1339.2MPa，单块板梁配置17根钢绞线，经方案选择采用框架式台座。选取：台座宽度为2.3m的生产线做最不利的计算（其它15m中板和小于15m的板梁均能满足要求）。
1 设计依据及设计要求
1.1 设计依据
(1)技术资料。该工程初步设计图纸。
(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
(1)要求空心板梁预应力钢筋强度标准值达到1860MPa，张拉控制应力1339.2MPa。
(2)要求在设计要求工期内完成全部板梁的预制工作。
2 台座设计
1 台座形式
工程选用框架式台座，根据施工要求，现场设计采用五线长线台座，台座设计长度为85m，宽度为21m，有效先张法台座宽度按3线1.5m宽板型做计算依据，该台座宽为10.5m。每线可同时生产5片空心板梁，台座需承受五线近960t的张拉力。先张法框架式台座平面图见图1。
2.2 台座结构设计及验算
2.2.1 结构设计
台座纵梁尺寸：在台座2边设计采用500mm×600mm，中间设计按600×600mm，配8根Φ16螺纹钢筋及Φ8@200箍筋，每6m设置一道400m×250mm横向联系梁，张拉端采用钢梁，由2根45b＃工字钢和16mm钢板焊接而成。
2.2.2 结构验算
　　(1)先张梁台座验算。此台座纵梁为传力柱结构，主要验算纵梁是否满足受压要求。取最不利的：500mm×600mm截面做计算。
　　将混凝土纵梁设为轴心受压状态，L=L0=6.00m，轴心力N=3190KN
（1339.2*140*17/1000=3187.3KN，取N=3190KN）
由于：L0/b=6000/500=12 得φ=0.95（稳定系数）
现浇C30砼，fc=14.3MPa,Ac=500*600=300000mm2
8根Φ16钢筋的截面积As=1608mm2, fg=310MPa
N=φ*( fg*Ag+fc*Ac)=0.95*(310*1608+14.3*300000)=4549.1KN>3190KN
满足：轴心受压要求。
（2）端部横梁验算：
钢横梁端均布荷载：
q=3190/2.3=1387KN/m
M=(1/8)ql2=(1/8)*1387*2.3*2.3=917.2KN.m
钢梁需要的截面抵抗力矩为：
W=M/fg=917.2*106/310=2959*105
在本次设计中采用的是2根45b#工字钢，查表，其容许最大力矩：
Wx=1500*105*2=3000*105>2959*105
钢梁剪力：V=(1/2)ql=1/2*1387*2.3=1595KN
钢梁剪应力：δ=V/A=1595*103/(11145*2)=71.56MPa<f=180MPa(抗剪设计值)
钢梁的变形值：
Wmax=5ql4/384EI=5*1387*（2.3*103）4/(384*2*105*33800*104*2)=3.74mm
钢梁的允许变形值为：l/400=2300/400=5.75mm
Wmax<5.75mm
钢梁端满足要求
3 台座施工
3.1 台座基础
本工程施工台座场地需要填筑塘渣（或碎石）并经压实，对于地坪标高以下的混凝土纵梁、混凝土横梁及台座底板下C25混凝土加强层部分则先行开挖出沟槽，大面积台座底板则直接在场地压实平整的基础上施工。
3.2 台座梁及台座底板
台座设置7根通长纵梁，台座两侧纵梁2根规格为500mm×600mm，中间纵梁规格为600mm×600mm，台座横梁规格400mm×250mm，间距6m，纵横梁混凝土强度均为C30混凝土。台座梁施工时，纵梁在已开挖好的沟槽内先作5～8cm砂浆垫层，纵梁、横梁侧砌砖模至台座底板混凝土面层底，并立好梁外侧上部钢模。梁配筋：纵梁主筋为8根16mm螺纹钢，箍筋为ø8@200；横梁主筋为6根16mm螺纹钢，箍筋为ø8@200。钢筋绑扎后进行混凝土浇筑。台座两端扩大加厚成抗力墩并连成整体。
测量放线开挖台座基坑，用大型压路机把基底碾压密实后，换填30cm的砂砾垫层，在碾压密实的砂粒垫层上浇筑一层厚度为20cm，强度为C20的素混凝土，上层10cm用水磨石，边浇筑，边抹平，压光，待混凝土到达一定强度后用水磨机磨平、磨光做为预制梁的底模。纵横梁和抗力墩整体参加受力而台座不受力，所以它必须有足够的强度和刚度。台座刚度对预应力影响较大，若刚度不够，台座变形较大，预应力损失就会较大。因此要求在梁板预制前在台座放入钢绞线，对张拉台座及横梁进行荷载试验，满足要求才能使用。抗力墩张拉端及锚固端都布设钢筋，其余为C30素砼。传力梁轴线与钢绞线在同一平面内，使传力梁为轴心受压构件。张拉端及锚固端部预埋δ=16mm的钢板，以使应力分散。台座底模的优劣直接影响着预应力空心板的几何尺寸及外观，所以在进行张拉台座底模施工时，必须严格控制其宽度、平整度和直顺度。 台座剖面图见图2。
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45b＃工字钢和钢板焊接而成。固定端钢梁外侧设置锚固器，张拉端设置固定钢梁和活动钢梁，两钢梁间加设油压千斤顶，活动钢梁外侧设置锚固器见图3。
该台座设计施工完成后，就可仔细安排施工计划进行预应力空心板梁预制施工。
张拉和固定端的纵梁大放脚（即牛腿处），内配ø22的牛腿钢筋，间距100mm,并在受力处增加5道直径12的钢筋网片，以加强端面承压。
注：实际配筋时，建议纵梁主筋增大到为20mm的螺纹钢，是考虑当地实际土层中存在“软弱卧基层”的原因及其它不可预测性的因素。