空心板计算书

空心板计算书一、台座结构形式确定1、确定台座形式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。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、拆模板和养生。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，最终通过质量、安全、以及力学验算，根据该桥场地和工期及梁的数量，确定采用槽式张拉台座进行空心板的预制。2、确定台座内部净宽台座内部净宽即传立柱之间净距，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———传立柱内侧面与底模间的距离。则台座内部净宽=(梁宽)1.24m+(工作空位)0.5m×2=2.24m；取2.3m底板两侧各留50cm的宽度，完全可以满足支、拆模板的要求。3、确定台座长度台座长度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其中空心板长度L1为最大斜交空心板两端头的距离，张拉台座由中间标准段和两端楔形块段组成，同时考虑到所生产空心板最大夹角，10m板为40°，13板为45°，16m板为30°，示意图见下，由此取：10m板台座长度7.12m+2×2.1m=11.32m13m板台座长度9.92m+2×2.3m=14.52m16m板台座长度13.44m+2×1.8m=17.04m台座长计算公式：L=nL1+2L2+(n-1)L310m板：台座长L=9×11.32m+2×1m+8×1m=111.88m13m板：台座长L=7×14.52m+2×1m+6×1m=109.64m16m板：台座长L=6×17.04m+2×1m+5×1m=109.24m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。同时为满足工期需要，考虑到经济性，根据以上分析，拟采用110m长台座。4、确定台座宽度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两方面：台座内部净宽b和传立柱宽度b1。本预制场设9槽张拉台座。台座宽B=nb+b1=9×2.3m+10×0.7=27.7m因传力梁与固定与固定横梁相接触位置做成扩大的喇叭形，端头固定横梁长度定为28m。5、台座布置共设9个张拉台座槽，10m板共4槽，每槽设8个张拉台座；13m板共3槽，每槽设6个张拉台座；16m板共2槽，每槽设5个张拉台座。每个张拉槽长度均为110m，南北两端各有一个重力墩横梁。二、台座结构设计和验算1、设计要求张拉台座是先张法施加预应力的主要设备之一，它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。因此，张拉台座必须在受力后不倾覆、不移动、不变形。槽式张拉台座由传立柱、横向连系梁、端部重力墩、底板及端部横梁构成。具体要求如下：（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应力。（2）在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σcon=1302Mpa。（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。2、传立柱的设计2.1传立柱尺寸和标号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做成边长接近的矩形，先确定传立柱截面尺寸为：70cm（宽）×65cm（高）。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，本传立柱混凝土强度选用C30。2.2设计数据预应力钢绞线采用标准的270级φ15.2的低松弛高强度钢绞线，标准强度：Kby=1860Mpa公称截面积：Ai=140mm2张拉控制应力：σk=0.7Kby=1302Mpa表4.1张拉控制应力表类型中/边板根数控制力（KN）10m板中91640.52边122187.3613m板中122187.36边132369.6416m板中142551.92边173098.762.3台座验算考虑因素传力柱在钢绞线受拉状态下为受压构件，因此构件尺寸需满足受压承载力的要求，但同时传立柱比地面高出的距离不宜太大。虽然太高对台座受力较有利(因能减少压杆长细比和偏心距)，但太高会对钢筋安放、支模和浇筑混凝土等带来不便。根据以往经验，传立柱高度拟设为截面为矩形的构件。高度为65cm，宽度为70cm。同时在靠近固定端横梁部位，将传立柱的高度由65cm增加到90cm，以增大该处的截面尺寸，优化受力状态。本张拉台座为槽式台座，同时为安全考虑，端头固定横梁为类似重力墩结构。同时横向上每隔7m设置一道横向连系梁，增大台座整体稳定性。（1）在钢绞线处于绷紧状态下，传立柱与固定横梁共同参与受力，以抵抗张拉力带来的倾覆弯矩。（2）传立柱达到承载力最大值并受压损坏以固定横梁倾覆为前提。（3）固定横梁倾覆以传立柱受压损坏为前提。在验算时，根据固定横梁在受拉状态下达到倾覆平衡点时的张拉力值进行分析，判断张拉台座在最不利工况下的抵抗倾覆、传立柱受压的能力。然后根据抗倾覆能力及抗压强度对台座张拉工况进行合理安排。2.4传立柱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。传立柱内设置4φ16钢筋。主筋保护层厚度取50mm。箍筋采用φ10钢筋，在传立柱中部，箍筋间距采用30cm，在靠近横梁处的传力柱端部，加密箍筋为20cm间距。2.5传立柱轴向承载力图4.1传立柱断面及配筋示意图钢绞线中心与空心板底距离为57mm，根据施工图纸及台座设计,纵向力作用在偏离传立柱形心向上165mm处，属偏心受压。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中对矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的规定对传立柱进行受力计算。2.5.1计算参数宽度b×高度h=700×650mm；受拉区、受压区纵向普通钢筋的保护层厚度as=as’=50mm;采用C30混凝土，抗压强度设计值fc=14.3N/mm²；钢筋选用HRB400级，fy=fy’=360N/mm²;主筋选用4根Φ16mm钢筋，截面面积As=AS’=804mm²；构件的计算长度l0=7m2.5.2求ei、、e（1）aieee0其中ei——_初始偏心距e0——轴向压力对截面重心的偏心距，取e0=165mmae——附加偏心距偏心受压构件的正截面承载力计算时，应计入轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距ae，其值应取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大值。20mm＞mm7.213065030h，因此取21.7mm求得aieee0=165+21.7=186.7mm（2）偏心距增大系数因03＜77.106507000hl＜50，需考虑纵向弯曲对偏心距的影响。矩形截面偏心受压构件的偏心距增大系数可按下列公式计算：2120140011hlheoi式中0l——构件的计算长度，按规范表5.3.1注取用或按工程经验确定，本计算可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离l0=7m；ie——轴向力对截面重心轴的偏心矩；0h——截面有效高度；h——截面高度；1——荷载偏心率对截面曲率的影响系数，取1=1.02——构件长细比对截面曲率的影响系数。取2=1.0则=0.10.165070006007.1861400112=1.266＞1.0（3）偏心距ee——轴向压力作用点至纵向受拉普通钢筋和受拉预应力筋的合力点的距离aheei2=5026507.186266.1=511.4mm2.5.3判别大小偏压判断条件：若03.0hei，按小偏压情况计算；若03.0hei，按大偏压情况计算；考虑附加偏心距及偏心距增大系数后的轴向力对截面重心的偏心距为iemm4.2367.186266.1ie0.30h=0.3×600=180mm＜236.4mm且界限偏心率：=600533.07003.140.1）502650（）2804360（5.0）600533.0650（600533.07003.140.15.0=215mm＜ie其中cusy1Ef1bb——相对界限受压区高度；1——系数，当混凝土强度等级不超过C50时，1取0.80；sE——钢筋的弹性模量，2×105；cu——非均匀受压时的混凝土极限压应变，按照以下公式计算：5ckcu1050f0033.0fck为C30混凝土的轴线抗压强度标准值20.1MPa；由以上公式得：b=0.533所以该传立柱为大偏心。2.5.4求轴心承载力设计值N0矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力应符合下列规定sysycAfAfbxfN''10=bxfc1ssycahAfxhbxfeN0''0102其中1——混凝土强度调整系数；fc——抗压强度设计值，fc=14.3N/mm²；x——等效矩形应力图形的混凝土受压区高度；fy’——钢筋抗拉强度设计值；AS’——钢筋截面面积；as——受拉区、受压区纵向普通钢筋的保护层厚度N0=1.0×14.3×700*x=10010xN0e506008043602600*x*7003.140.1x整理得5005x²-886886x–159192000=0求得x=288mm代入得N0=2882880N=2883KN即单个传立柱所能承受的偏心轴向承载力最大为2883KN。2.6最大允许张拉力P’图4.2固定横梁受力示意图利用规范法计算固定横梁所受的主动土压力E=½ahaa——主动土压力增大系数，取1.0；——填土的重度（kPa），取18kPa；h——挡土的结构高度（m），取1.5m；a——主动土压力系数，按照规范附录L选取，此处取0.4。填土与横梁混凝土面之间的内摩擦角取30°。E=1.0×18×1.52×0.4÷2=8.1KN/m则：抗倾覆力矩M1=G·L1+10N0·L2+E·L3=5.25×28×25×1.54+10×2883×1.93+8.1×28×0.6×tan40°=61415.58KN·m倾覆力矩M=P’×L4=2.1×P’则最大允许张拉力P’=29245.5KN3、抗倾覆验算1）计算公式K0=M1/M≥1.50式中：K0—抗倾覆安全系数；M1—抗倾覆力矩，由台座自重和土压力等产生；M—倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生；2）安全系数计算当9个张拉槽同时生产并达到张拉控制力时，对台座最为不利此时钢绞线张拉力为P。按照每一种空心板各有一槽生产边板，共109束，张拉槽钢绞线分配为：3个10m中板+1个10m边板+2个13m中板+1个13m边板+1个16m中板+1个16m边板钢绞线根数为：3×9+1×12+2×12+1×13+1×14+1×17=107单根钢绞线张拉控制力为1302×140÷1000=182.28KNP=107×182.28=19503.96KN则抗倾覆安全系数K0=M1/M=P’/P=29245.5/19503.96=1.5最多张拉根数：29245.5÷182.28=160根实际情况下，传立柱与周边的硬化层连为一个整体，加之固定横梁与地基的摩擦作用，同时在传立柱下的地基及多条横向联系梁的约束下，受力条件更有改善，施工中注意对张拉数量及张拉槽分配的控制，安全性是有保障的。三、龙门吊基础受力计算本预制场空心