先张法预应力混凝土台座设计-马龙.doc

先张法预应力混凝土台座设计
目录
先张法预应力混凝土台座设计 1
一、引言 3
二、工程概况 3
三、设计的依据和要求 4
3.1设计依据 4
3.2设计要求 4
四、台座方案的确定 4
4.1常见的预应力混凝土台座的简介 4
4.1.1台座按构造形式分类 5
4.1.2台座按承受力的方式分类 5
4.2台座形式的确定 7
4.3台座内部净宽的确定 8
4.4台座长度的确定 8
4.5拉台座宽度的确定 9
五、预制场的的设置及制作张拉台座的前期工作 9
5.1.预制场的设置 9
5.1.1综合考虑的因素 9
5.1.2施工现场布置计划 9
5.1.3台座的布置方式 10
5.1.4具体的设置方式 10
5.2.制作张拉台座的前期工作 11
六、先张法张拉台座的结构设计和验算 11
6.1.压杆的设计 11
6.1.1压杆尺寸和标号 11
6.1.2设计数据 12
6.1.3压杆受力验算 12
6.2.端部横梁的设计 14
6.2.1端部横梁受力计算 14
6.2.2钢横梁截面强度验算 14
6.2.3横梁挠度的计算 15
6.2.4横梁局部应力验算 15
6.3．端部重力墩设计 15
6.3.1尺寸确定 15
6.3.2配筋设计 15
6.3.3受力验算 16
6.4底板台座和台面的设计 16
6.4.1台座底板和台面的尺寸及混凝土标号 16
6.4.2台座底板配筋 16
6.4.3台面承载力验算 16
6.5.横向联系梁的设计 17
6.5.1横向联系梁的尺寸和标号 17
6.5.2横向联系梁的配筋 17
6.6座整体倾覆及滑动验算 17
6.6.1抗倾覆验算 17
6.6.2抗滑移验算 18
七、台座所需的材料用量 18
7.1需要的材料的种类 18
7.2材料用量 18
7.3各种材料总用量 21
八、张拉台座的制作 21
8.1地基处理 21
8.2压杆的施工 22
8.3横梁加工、制作与安装 22
8.4台面的施工 22
8.5台座墩的施工 22
8.6张拉台座施工控制 23
九、张拉工艺 23
9.1张拉前的准备 23
9.1.1张拉设备的选择 23
9.1.2理论伸长值的计算 23
9.2张拉过程 24
9.2.1张拉程序 24
9.2.2下料 24
9.2.3钢绞线及张拉设备就位 24
9.2.4连接拉杆 24
9.2.5收紧钢绞线及初张 25
9.2.6整体张拉 25
9.2.7放张 25
9.3张拉注意事项 26
十、预应力张拉台座的前景与展望 26
参考文献： 27
附录： 28
致 谢 51

先张法预应力混凝土台座设计
学生：马龙 指导老师：佈仁乌力吉
摘 要：先张法预应力空心板梁在预制场中一般采取集中预制，因此先张法张拉台座的结构设计是重要的一环。本文结合具体的工程实例，依据先张法空心梁施工原理，对张拉台座进行了结构设计，通过张拉台座受力验算，优化结构尺寸，尽可能的降低了建设成本。张拉台座的型式有多种，本文采用的“槽式张拉台座设计”只是其中一种，槽式张拉台座的主要受力构件为压杆，设计的过程中使钢绞线处于压杆的中间位置，这样压杆就可按轴心受压构件计算，钢横梁简支于压杆上，可作为简支梁计算，所以钢横梁主要承受弯矩和剪力。由于具体的设计与计算牵涉诸多因素，且计算过程繁冗，不再赘述，文中着重论述了总体设计构思和主要验算项目的计算方法，为类似工程的设计和计算提供参考。
关键词：先张法; 预应力混凝土; 受力验算; 台座设计

A Design of Pretensioning Prestressed Concrete Pedestal
Student: Ma Long Teacher: Bu ren wu li ji
Abstract： Generally speaking, the pretensioned prestressed hollow plate girder adopt the form of centralized prefabrication in prefabrication field, which determines that the structural design of pretensioning stretching pedestal is the most important part in this area. This paper has taken some specific project cases for instance, and has introduced structure design of pretensioning stretching pedestal on the basis of construction principle of pretensioning voided slab. According to the checking computations of pretensioning stretching pedestal's stress, this paper also provided some ways related to size and structural optimization, which can reduce the construction cost as much as possible.There are so many types of pretensioning stretching pedestal nowadays, and this paper mainly talked about pretensioned grooved stretching bed. The main force component of pretensioned grooved stretching bed is the bar.In the process of the design make the steel strand in the middle of the bar,so the bar can be calculated by axial compression members.Steel beams simply supported at the bar, it can be calculated as a simple beam, so the steel beams mainly bear bending moment and shear. Owing to there are too many factors should take into consideration in the process of designing and calculation, so it unnecessary gives more details here.This paper focuses on the overall designing conception and main calculation method, which provide some useful information and references for similar projects.
Key words: pre-tensioned; prestressed concrete; Checking The force ; Pedestal Design

一、引言
随着国民经济的快速发展，道路交通运量迅猛增长，量大面广的中小跨径桥梁及一般大跨径的桥梁日益增多，其中先张法预应力空心板梁占有很大的比例。目前中小跨径桥梁及一般大跨径的桥梁经常采用8M～25M 先张法预应力空心板，其中跨径10M以上20M以下尤为常见。由于结构材料尤其是高强度钢绞线的普遍应用，为先张法预应力空心板创造了前提条件，而且随着桥梁标准化的提高，先张法预应力空心板有着极为广阔的应用发展前景。施工中对梁体内配置的钢绞线在张拉台座上张拉是生产预应力空心板梁的关键。钢绞线的拉力是否符合设计要求直接影响到预应力空心板梁的质量，拉力过大对结构带来很大的安全隐患，拉力不足将降低预应效果，可能再荷载作用下梁体下部过早出现裂缝，缩短梁板的使用价值。因此施工人员必须有足够的预应力理论知识和实践经验。另外，在公路桥梁施工中，会遇到大量的公路先张法预应力混凝土梁施工，据所知，公路施工中，先张法预应力混凝土梁尚无固定的厂家生产，一般都在工地预制场直接预制，随着公路市场的拓宽，在更多的公路施工中，将会遇到更多的现场施工先张法预应力混凝土梁。先张法预应力混凝土张拉台座是先张法预应力混凝土梁生产工艺的主要设备，先张梁体积大，张拉吨位大，工艺复杂，掌握先张法台座的设计是很有必要的，也是至关重要的。
二、工程概况
某大桥长171.6米，桥宽25米，双向四车道，两边设计3米慢车道和2.5米人行道，全桥10跨，其上部结构为跨径16米的先章法预应力混凝土空心板梁，梁宽为1.0m，全桥共24*10=240片空心梁板，计划施工工期为80天。该大桥路基的地质条件由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。
梁配置的预应力钢绞线采用符合ASTM A-416-87a ，标准的270 级φ15.24的钢绞线，一根钢绞线的面积A=139.9mm2,其标准强度：Rby=1 860MPa,控制张拉应力σk =1395MPa。【1】空心板中板为13 根、边板14根钢绞线,如图1所示。

三、设计的依据和要求
3.1. 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）。
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
3.2. 设计要求
(1)张拉台座要有足够的强度、刚度和稳定性，要能承受需要的最大张拉控制力。
(2)要求在设计要求工期内完成全部板梁的预制工作。
(3) 空心板梁每根钢绞线的张拉控制应力为σk=0.75Kby=1395Mpa。【2】
(4) 承力台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应不小于1．5，抗滑移系数应不小于1.3。
(5) 横梁须有足够的刚度，受力后挠度应不小于2mm。
四、台座方案的确定
4.1常见的预应力混凝土台座的简介
台座是先张法生产的主要设备，是预应力筋的临时固定支座，承受预应力筋的全部张拉力，故台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，以避免台座破坏或变形导致的预应力筋张拉失败或预应力损失。
4.1.1台座按构造形式分类
台座按构造形式的不同可分为镦式台座、槽式台座、钢模台座
镦式台座
镦式台座一般用于生产中小型构件，如屋架、空心板、平板等。其长度一般为100M~150M，这样既可以利用钢丝长的特点，张拉一次可生产多个构件，减少张拉及临时固定工作，又可减少因钢丝滑动或台座变形引起的预应力损失。镦式台座基本形式有重力式和构架式俩种。重力式台座主要靠台座自重平衡张拉力产生的倾覆力矩;构架式主要靠土压力来平衡张拉力所产生的倾覆力矩。
槽式台座
生产吊车梁、屋架箱梁时，由于张拉力和倾覆力矩都很大，一般采用槽式台座。由于它具有通长的钢筋混凝土压杆，因此可承受较大的张拉力和倾覆力矩。压杆上加砌砖墙，加盖后可进行养护，为方便混凝土运输和蒸汽养护，槽式台座一般低于地面。
钢模台座
钢模台座是将构件制作的钢模板做成具有相当刚度的结构，作为预应力筋的锚固支座，将预应力筋直接放在模板上进行张拉。【3】
4.1.2台座按承受力的方式分类
台座按承受力的方式不同：墩台式台座、基桩式台座、压杆式台座
这三种台座其他构造如横梁和台面基本一致，横梁主要是固定预应力筋，并将张拉力传给台座，主要承受弯矩，按简支梁计算。其断面采用箱型结构，一般用型钢或钢板焊接而成，内设隔板作为加劲肋，用以承担强大的压力。台面大多是用混凝土浇筑而成。台面一般做成水平的(若考虑反拱设置，由反拱值作为控制指标。)
墩台式台座
墩台式台座构造墩式台座主要是由台墩，台面和横梁等组成。台墩主要是用于承受预应力筋的拉力，一般是用钢筋混凝土整浇而成。
墩台式台座设计要点：
a.倾覆稳定性验算
台座的倾覆稳定系数K必须满足下式要求：
K=M1/M2≥1.5
式中：M1一抗倾覆力矩
M2一倾覆力矩
b.(2)滑移稳定性验算
K/=T1/T2≥1.3
式中：T1一抵抗滑移的力
T2一滑移力
c.强度验算
台墩可按一般钢筋混凝土结构计算方法进行；钢横梁可按一般钢结构计算方法进行。
基桩式台座
基桩式台座主要是由基桩、横梁和台面等组成。主要是用桩的抗水平承载力来抵抗拉力，一般由钢筋混凝土集成。
基桩式台座设计要点:
根据荷载的性质与大小，地质资料，施工条件等情况，初步拟定出桩的直径、台墩的尺寸、桩的根数及排列等，然后进行如下的计算：
a.计算各桩桩顶所承受的荷载Qi、Mi；
b.确定桩的入土深度(桩的长度)，一般情况可
根据持力层位置、荷载大小、旎工条件等初步确定，通过验算再予以修改；在地基较单一桩底端位置不易根据土质判断时，也可根据已知条件用单桩容许承载力公式计算桩长；
c.确定桩的计算宽度b。；
d.计算桩的变形系数a值；
e.计算地面处桩截面的作用力Qo，Mo，求算桩身各截面的内力；
f.变矩M2，根据M。。大小、位置及Mz分布图验算截面强度并进行桩身配筋；
g.桩顶位移的验算。置于非岩石地基(或桩底嵌固于岩基)中的桩，且设桩露出地面段(传力墩)桩顶点为自由端，其顶端位移Xl=Xo-Φolo+XQ十Xm。【4】
压杆式台座
压杆式台座主要是由压杆、横梁、台面等组成。它既可以承受钢筋张拉时的反力，又可以作为构件采用蒸汽养护的养生槽。压杆主要是用于承受预应力张拉时的反力。一般是用钢筋混凝土整浇而成。对于公路施工，由于预制场是临时性的，最好采用装配式(每段长5～6m)，装配式压杆可用钢管、钢箱等组成。这样便于拆迁运输和重复使用，也便于按照地形条件，构件长度和工艺要求而改变台座长度。横梁需保证具有足够的刚度，防止因变形而产生较大的预应力损失。

三种型式张拉台座对比一览表
台座形式
作用原理
张拉能力及特点
适用范围
有点
缺点
结构形式
墩台式台座
依靠自重来抵抗倾覆，依靠台座与土壤间的摩阻力和土壤顶推力来抵抗滑移
约1000kN左右
张拉力在500kN-1000kN较为适合，地质条件较好，中小型预应力构件
构造简单，应用较为广泛，容易拆除
体积大，埋设深，耗材多
台墩横梁台面
基桩式台座
倾覆力矩主要靠桩基或地锚来承担
1000kN-4000kN
对土质条件要求较高，爆扩桩或一般基桩，在岩石地基上可采用地锚
台座变形较小，便于构件横移
材料消耗多，施工时间较长，基桩部分拆除量太大，
基桩横梁台面
压杆式台座
主要通过压杆自身强度来抵抗压力
1000kN-4000kN
适用于各种地质条件及大吨位张拉
台座变形小又可作为构件蒸汽养护的养生槽，交易拆除
材料消耗多，需用时间长
压杆横梁台面
4.2．台座形式的确定
台座形式选择考虑的因素有：生产数量和设施期限，安全适用，经济合理，质量有保证，操作简便，可控性好，便于支拆模板方便。
由于镦式台座端部重力墩体积过大，不经济，而且抵抗张拉的能力比较小，不予考虑。
钢模台座一般不可成批生产预应力构件，而“定制钢模板”用于预应力构件生产则须将其“定制”，而且要满足强度刚度稳定性要求，能承受足够的张拉力还必须做的结实些，这样钢材用量也比较多，不经济，“定制钢模板”主要用于生产预应力楼板，它多适用于单件板块制作，它便于放入养护池或养护窑中进行蒸汽养护，结合本次施工工期和经济原则，不可采用钢模台座。
槽式台座受力简单，施工方便，因为是槽型结构，便于覆盖养生，便于支模拆模，尤其对于冬季施工，采用蒸养的效果很理想，而且槽式台座传力柱作为平放在张拉台面上的水平梁，在横梁的作用下，成为轴心受压构件，能够承受较大的张拉应力，传力柱的长度一般都在100m 左右，符合本次工程要求。
结合本次设计的工程概况条件，选择经济适用的槽式台座进行梁板的预制比较合理。计划施工工期为80天，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, 这样一次性可生产16片梁，一月可生产96片梁，能满足施工进度的要求。
最终通过质量、安全、经济评估、以及力学验算确定为槽式台座。根据该桥场地和工期及梁的数量，确定采用4长线、4片梁/线的槽式张拉台座进行空心板的预制。根据设计图纸具体尺寸, 台座布置如图2所示。

4.3台座内部净宽的确定
台座内部净宽即压杆之间净距，计算用公式为b= b1 + 2b2，式中：
b ———台座内部净宽;
b1 ———空心板底模宽度;
b2 ———压杆内侧面与底模间的距离。
则台座内部净宽=(梁宽)1.0m+(工作空位)0.2m×2=1.40m；
底板两侧各留20cm的宽度，完全可以满足支、拆模板的要求。
4.4台座长度的确定
采用长线台座既有经济上的考虑,也有力学性能方面的考虑。特别在力学方面有两个优点:可以减少张拉和锚固工作量及预应力筋端头损失;可以减少因预应力筋在锚具中滑移及横梁变形所造成的预应力损失。台座长度L的确定根据下面几个方面:
(1) 空心板长度L1 ;
(2) 一座台座同时预制空心板个数n ;
(3) 空心板端头与张拉横梁之间的距离L2;
(4) 空心板端头之间距离L3 。【12】
台座长L = nL1 + 2L2 + (n - 1) L3=4×16m+2×2.8m+3×1.0m=72.6m
台座长度一般为100m左右，台座过长，穿束时很不方便，且预应力筋下垂挠度大，对预应力有一定影响。由于每个施工合同段有各种规格不一的空心板，在底宽相等、预应力筋间距一致的情况下，可以采用其最小公倍数并兼顾最长的空心板设置，这样可以生产各种规格的空心板，降低单片空心板造价，同时增加了施工的灵活性。
4. 5拉台座宽度的确定
台座宽度主要取决于构件外形尺寸的大小,生产操作的方便程度以及用料经济情况等方面。台座宽度太窄,会影响模板的安装与拆卸，太宽则需用较大的横梁,用钢量及占地就增多。台座宽度的确定要根据以下俩方面：台座内部净宽b和压杆宽度b1。
台座宽B=nb+b1=4×1.4m+[2×0.5m+3×0.55m]=8.25m
五、预制场的的设置及制作张拉台座的前期工作
5.1.预制场的设置
5.1.1综合考虑的因素
先张法预应力梁的主要优点是生产周期短，适用于工期紧、数量多、工厂化生产。因其设施费用一次性投入多，有些设施不可以重复适用，所以，为了提高经济效益，降低成本，就必须最大限度的提高设备利用率，用较高的生产效率发挥设施投资的应有作用。预制场总体设计包括台座形式、张拉与放张、移梁方式、生产数量，要综合考虑的因素有以下方面：（1）生产数量和施工工期；（2）安全适用，经济合理，质量有保障；（3）操作简便，可控性好，周转快，生产周期短；（4）设施可靠，耐久性强，支拆模方便。
5.1.2施工现场布置计划
①、施工平面布置：
按突出重点合理布局的原则，主要考虑解决好两个矛盾：既满足梁扳预制需要，又节约用地；既要利于连续施工，又要尽量减少对群众的影响。同时在确保不对环境造成破坏的基础上，我们确定把梁场主要设在桥头处路基的挖方段。
施工用电：预制场拟在村边就近接动力电线路并自备发电机组1~2台，保证施工用电。
③施工用水：靠近村庄引入生活用水，在搅拌站修建蓄水池（约10m3），以确保满足生产需要。
④混凝土拌合站：梁板混凝土均为高标号混凝土，质量要求高，拟建500型强制式搅拌机2台，拌制好的混凝土采用混凝土输送车运至制梁场，混凝土拌和站建在距梁场较近处。搅拌站水泥储存罐、主机、砂石存料斗基础均采用钢筋混凝土基础。为保证雨季梁场排水需要，拟预制场两端修建排水沟，并在龙门吊混凝土基础内修建一条300×300mm排水沟，水集中汇到就近河道排出。
⑤存梁场：存梁场位于预制厂一侧，直接接既有道路，方便运梁和吊装。
龙门吊：在制梁场左侧设存梁场。制梁场设1副2×40 t的龙门吊，作为板梁混凝土浇筑及纵、横向移梁的吊具。在梁场两侧设龙门轨道，顺地势设2％的纵坡。
5.1.3台座的布置方式
根据预制场投入的设备情况和场地的不同，台座与存梁场有横向布置（即存梁场在台座两端）和纵向布置（即存梁场在如座两侧）两种方式。如果预制场投入龙门吊和砼输送泵，场地较长则可纵向布置，如果场地较短且只配备吊车和输送车，则可采用横向布置方式。前者适合生产规模较大的预制场，后者适合生产规模较小的预制场。根据本次工程概况，和台座设计形式，本次台座较长，为了提高设备的综合利用率，纵向布置更具灵活性，所以采用纵向布置。
5.1.4具体的设置方式
综合上述，为了满足上述要求采用了整体式张拉与放张，龙门吊移梁，台座用4槽，每槽一次可生产4片梁的槽式台座，月生产能力96片梁。空心板梁预制场设在该大桥10号台后已平整压实的路基上，预应力张拉台座设在右幅路基上，龙门吊和加工场之间外边预留3米左右的位置为施工便道用地，钢筋加工棚、砂、碎石、水泥堆放场地、搅拌站设在路基右侧，在路基左侧预留8米左右空间移梁、存梁。如图3所示。

5.2.制作张拉台座的前期工作
预制梁场修建必须严格按平面布置图进行，对台座、槽台的地基要进行必要的处理，并进行承载力检验后方可进行台座、槽台施工，施工过程中必须严格按图纸进行栓孔预留和铁件预埋；龙门吊组装前，应对所有构件、螺栓等进行除锈和防腐蚀处理；所有电气线路进行严格检查验收；并在对预制场的安全生产验收合格后方能使用。在预应力梁板施工前首先要根据设计做好场地布置、三通一平、原材料进场、张拉设备标定以及台座稳定性验算，准备好需要的材料和和各种设备。下表是预制场需要的主要设备：

序号
设备名称
单位
型号
定额产量
数量

1
强制式搅拌机
套
JZS一500
45m3/h
1
2
龙门吊
套

40吨
1
3
自卸汽车
台
CG342

2
4
载重汽车
台
DF141

1
5
装载机
台
ZL50

1

六、先张法张拉台座的结构设计和验算
槽式张拉台座由压杆、横向连续梁、端部重力墩、底板及端部横梁构成。
6.1.压杆的设计
6.1.1压杆尺寸和标号
压杆突出地面的高度不宜太大(一般取60cm左右)【5】。高一些虽然对台座受力较有利(因能减少压杆长细比和偏心距)，但是对安放钢筋、支模和浇灌混凝土等则会带来不便，钢筋混凝土构件的截面形式考虑到受力合理和模板的制作方便，轴心受压构件的截面形式一般做成正方形或者边长接近的矩形，综合上述，先确定压杆为截面尺寸为：边杆为50×60cm，中杆为55cm×60cm.
受压构件正截面承载力受混凝土的强度影响比较大，为了充分利用混凝土承压，节约钢材，减小构件截面尺寸，受压构件采用较强的混凝土，一般设计中常用的混凝土强度等级为C20-C40，所以本压杆混凝土强度选用C30.
6.1.2设计数据
预应力钢绞线采用符合ASTM A-416-87a ，标准φ15.24 的钢绞线，其标准强度：Rby=1 860MPa，标准断面积A=139.9mm2，控制张拉应力σk =1395MPa。空心板中板为13根、边板14根钢绞线，其物理力学指标如下：
标准强度：Kby=1860Mpa
公称截面积：Ai=139.9mm2
张拉控制应力：σk=0.75Kby=1395Mpa
张拉控制力：Pk=1395×139.9/1000=195.2KN
6.1.3压杆受力验算
由于空心板设计中,钢绞线距空心板底距离普遍为4. 5cm , 因此纵向力作用在偏离压杆形心下0. 5cm处,可以近似的认为压杆为中心受力构件。压杆主要承受压力作用,按素混凝土设计,按构造进行配筋,单肢压杆(每个台座两个压杆,每个压杆称之为单肢压杆) 承受力为P/ 2 ( P 纵向力之和) ,按极限状态计算。
（1）设计荷载的确定
超张拉103%应力： 1.03σk=1436.85Mpa
每根钢绞线最大张拉力：P1=1.03σk×Ai=201.0KN
每片中梁13根钢绞线张拉总计为：P=13×201.0=2613.0KN
每片中梁14根钢绞线张拉总计为：P=14×201.0=2814.0KN
（2）强度验算
当多条生产线同时生产时，中压杆为受力最大的构件，采用有效承压面55cm×60cm，中柱受力计算取边梁最大张拉力2814.0KN，
正应力：σk=2814.0×1000/(550×600)=8.53Mpa<30Mpa
因此，压杆采用C30 砼浇筑强度符合设计要求。
（3）轴心受压验算
台座纵梁为传力柱结构, 主要验算纵梁是否满足受压要求。
混凝土压杆设计为轴心受压状态，横向联系梁每个12m或者9.5m设置一道，压杆的计算长度取其中较长的，把压杆俩端得横向联系梁可以看做两端固定的，有lo=0.5l=6m,最大轴心力N=2814.0KN,由于lo/b=6000/550=10.9,偏保守的取lo/b=12，查表得Φ=0.95; 【6】
混凝土采用C30，轴心抗压强度的设计值fc=14.3MP,A=550×600=330000mm;
2Φ16钢筋面积A1=402mm,4Φ22钢筋面积A2=1520mm,Ag=1922mm.fy=300N/mm2
R=0.9Φ(fcA+ fyAg)=0.9×0.95×(14.3×330000+1922×300)=4527.74KN
≥N=2814.0KN
故满足轴心受压要求。
（4）稳定性验算
稳定性验算所用公式为：
N≤ΦαARaj/γm
式中:Φ ———受力构件纵向弯曲系数.
N———纵向力;
α———纵向力偏心系数1. 0 ;
A ———构件截面积;
Raj ———材料抗压极限强度;
γm ———材料安全系数。【7】
设等式右为R ,当Nj ≤R 时,强度满足要求,当Nj > R 时,强度不满足要求,需重新设计压杆截面,重新进行验算。
Lo/h=6500/600=10.8, 偏保守的取lo/b=12，查表得Φ=0.95
纵向力N=2814.0 KN
A=550×600=330000mm2
Raj=30MP=30N/mm2
γm =1.4(要查规范γm=rorG=1.1×1.25=1.4 ro为结构重要性系数，rG为永久作用分项系数)
R=1.0×0.95×330000×30×1/1.4=6717857N=6717.86KN≥2814.0KN
故满足稳定性要求。
注意：以上计算均以单根传力柱为研究对象, 事实上传力柱通过台面板横向连接, 受力条件大大改善; 对于4槽连接起来的整个台座, 地基沉降将比单根传力柱小得多。所以以上设计安全性是有保障的。
（5）压杆的纵向配筋
钢筋混凝土受压构件中纵向受力钢筋的作用是与混凝土共同承担外荷载引起的内力，防止构件突然的脆性破坏，减小混凝土不均匀质性的影响。纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时，突出面出现的拉力及由于荷载的初偏心，混凝土收缩徐变，构件温度变形所引起的拉力。受力构件采用较粗的钢筋，以便形成较好的骨架，纵向受力钢筋一般在12mm-32mm范围内选用，当矩形截面受压构件截面高度大于等于60CM时，应在俩个侧面设置直径为10mm-16mm的纵向构造钢筋，以防止构件因温度和混凝土收缩应力而产生裂缝。【8】所以压杆内设置4φ22+4φ16 钢筋比较合适。保护层厚度查表可取35mm。
位于横梁下的传力柱端部，由于受力不均匀，所以要增加纵向受力钢筋的根数并加密箍筋。根据圣维南原理，从传力柱端头沿着传力柱方向，一个传力柱高度内，受力不均匀，超过这个长度，应力就比较均匀。因此从传力柱端头沿着传力柱方向一个传力柱高度即2.8m的长度内的纵向钢筋及箍筋要加密设计。
在2.8m长度内，纵向钢筋由6 根增加到12根；在传力柱的端部即端横梁下，配置厚度2cm的钢板；箍筋的间距加密为100mm，箍筋用φ8钢筋。
（6）压杆的箍筋
钢筋混凝土受压构件中箍筋的作用是为了防止纵向钢筋受压时压曲，同时保证纵向钢筋组成整体骨架。根据规范要求台座压杆的箍筋间距不得大于300mm，直径不得小于d/4（d为纵向钢筋最大直径），且不应小于6mm。故设φ8@200mm 的钢筋网；配筋率满足构造要求。
6.2.端部钢横梁的设计
6.2.1端部钢横梁受力计算
钢横梁简支于压杆上，横梁可作为简支梁计算。由张拉台构造图可知，端部横梁其跨径为1.0m，按受均布荷载的简支梁考虑，其分布荷载q=2814.0KN/m，【9】

弯矩：M=1/8qL2=1/8×2814.0×12=351.75KN·m
剪力：V=qL/2=2814.0×1/2=1407.0KN
查表：《钢结构—设计手册》，[40C 槽钢(锰钢)强度设计值为：弯矩：326.0KN·m，剪力：874.8KN；
张拉台端部横梁取 2[40C 槽钢(锰钢)，
弯矩：M=2×326.0KN·m>351.75m;
剪力：V=2×874.8KN>1407.0KN；
因此，横梁取2[40C 槽钢(锰钢)，满足受力要求。
6.2.2钢横梁截面强度验算
钢横梁采用2[40C槽钢并列焊接,然后焊钢板组成。查表：《钢结构—设计手册》[40C 槽钢的抗弯强度设计值为f=215N/mm2,抗剪强度设计值fv=125N/mm2，钢横梁的允许抗弯模量[Wx ]=985.6cm3,截面积A1=9104mm2，弹性模量E=2×105,截面惯性矩I=19711cm4【10】
(1) 钢横梁抗弯所需要的抗弯模量
　　　Wx= M/ f=351.75×103/215=1636.0cm3≤2[Wx ]=985.6×2cm3=1971.2 cm3
(2) 钢横梁的剪应力
τ=V/A=1276.2×103/2×9104=70.09N/mm2≤fv=125N/mm2
故钢横梁截面强度满足要求。【11】
6.2.3横梁挠度的计算
为便于计算,将作用在横梁上的集中荷载转化为均布荷载。均布荷载q = 2814KN/m ,横梁挠度的计算式为:
fc = 5qL4/ 384EI=5×2814×10004/(384×2×105×19711×104×2)
=0.465mm< [fc ] = 2mm,钢横梁挠度满足要求。
6.2.4横梁局部应力验算
由于钢绞线通过夹具锚固在横梁上,因此需要对此横梁部位进行压应力及剪应力验算:δ= P/ A1 　　τ= p/ A2
式中:P ———每根钢绞线的张拉力;
A1 ———夹具套筒面积, A1 = л/ 4 (D2 -d2) ;
A2 ———横梁上夹具剪切面积　A2 = л/4D2 ;
D ,d ———夹具外、内直径。
当δ< [f] ,τ< [fv]时,横梁上局部应力满足要求。
本次张拉设计选用的锚具为QM15-1型单孔夹片锚具，锚环的外径D=46mm，内径d=18mm，每根钢绞线最大张拉力：P1=1.03σk×Ai=201.0KN，
根据上式则有：δ=4 P/[л(D2 -d2)]=4×201000/[3.14×(462-182)]=142.9N/mm< [f]= 310N/mm2
τ=4P/(лD2)=4×201000/(3.14×462)=121.0 N/mm< [fv]=185N/mm2
所以横梁局部应力满足要求。

6.3．端部重力墩设计
出于安全保守设计，台座端部设置了重力墩，由C20钢筋砼浇筑。端部重力墩的主要承受台座上部的自重和预制板的重力，为轴心受压构件，能够增大台座的整体稳定性和刚度。
6.3.1尺寸确定
端部重力墩为钢筋混凝土结构，采用台阶式扩大基础作为抗倾覆的固定端，大墩的截面尺寸为150×200cm，小墩的截面尺寸为120×120cm，长度与张拉区宽度等长。大墩标高比传力柱底面等高，小墩标高比传力柱底面高20cm，具体见附录3的端部详图。

6.3.2配筋设计
端部重力墩为偏心受压构件一般按钢筋混凝土偏心受压进行配筋。大墩纵向配置20Φ16钢筋，箍筋用Ф10200;小墩纵向配置12Φ16，箍筋用Ф10200。满足构造要求。
6.3.3受力验算
端部重力墩只与地基共同承受上部压杆、台面、空心板的压力，只要按构造配筋即可。
6.4底板台座和台面的设计
台座的底板一般为细石混凝土浇注，并作为预制梁的底模。浇注梁体混凝土时用侧模包住底模，所以底模板应高出侧模底面5cm，为保证预制梁混凝土质量，可在这部分内预埋套管，设置拉筋，拉住两侧模板。设计台座横断面尺寸时应充分考虑模板安拆的需要，底板与传力柱问要留有一定的作业空间。为保证预制粱底部光滑、平整，可在混凝土表面铺设一层钢板。底板应按要求设置反拱。底板混凝土要求有一定的强度，并且地基不产生非均匀沉降，施工前需要对地基进行夯实，地质条件不好的场地应将预制场内的地基进行一定深度的换填。对于越冬或进行冬季施工的预制场还应考虑冻胀的影响。
6.4.1台座底板和台面的尺寸及混凝土标号
底板为厚20cmC30 砼，台面为5cm 厚C30砼细石砼台座面层；总厚度为25cm。
6.4.2台座底板配筋
防止钢绞线放松后，在应力调整过程中，由于过大的剪应力而使台面遭到破坏，设置15×15cmφ6钢筋网三片，满足构造要求。
6.4.3台面承载力验算
（1）、计算公式
P=（φ﹡Afc）/(K1﹡K2)
式中：P—水平台面承载力；
φ—轴心受压纵向弯曲系数，取φ=1；
A—台面截面面积
fc—混凝土轴心抗压强度设计值；
K1—超载系数，取1.25;
K2—台面截面附加系数，取1. 5;
（2）、台面承载力计算
查表得C30混凝土的轴心抗压强度设计值为14.3MP
P=（φ×Afc）/(K1×K2)
=（1×1950×200×14.3）/(1.25×1. 5)N
=2974.4KN
最大张拉力为：14×201.0KN=2814 KN
2974.4KN>2814 KN (安全)
6.5.横向联系梁的设计
6.5.1横向联系梁的尺寸和标号
为保证台座刚度和稳定性设置了横向连续梁，横向联系梁限制了压杆的侧向位移，使压杆的计算长度减小，纵向弯曲系数增大，有利于压杆的稳定，由C30 砼浇筑，其间距为5.0m（或5.5m），其截面尺寸为40cm×20cm。横向联系梁的长度就是台座宽度825cm,横向联系梁顶面的高程就是梁底板底面的标高。为加强横向联系梁与传力柱的联结，横向联系梁与传力柱连结处做成承托。
6.5.2横向联系梁的配筋
横向连续梁内设6φ16 钢筋；设φ8@200mm 的钢筋网；传力柱与横向联系梁连结处的配筋,传力柱与横向联系梁连结处左右各0.5m长度内，纵向钢筋多加4 根，增加的4根钢筋的位置放在与横向联系梁连结处，满足配筋要求。
6.6座整体倾覆及滑动验算。
6.6.1抗倾覆验算
（1）计算公式