先张法张拉台的设计及计算(青海16m空心板)

先张法张拉台的设计及计算一、先张法张拉槽台的构造设计1、先张法空心板预制槽台采用长线槽形台座，张拉台座主要由传力柱、联系梁、张拉钢横梁和空心板预制台五部分组成，均采用C30钢筋混凝土结构。本设计先张法台座采用传力柱轴心受力，传力柱截面为60×40cm，面筋和底筋各配Φ16钢筋3根，腰筋每侧各配Φ16钢筋1根，箍筋为φ8钢筋。传力柱两端1.5m处加密箍。为防止地基产生不均匀下沉，传力柱和台座基底采用25T振动压路机夯实，并且台座基础采用20cm钢筋混凝土结构，与传力柱形成一个整体。另外防止放张后空心板起拱，梁头集中受力导致基础下沉，在预制台座之间设100×25cm和50×25cm联系梁，。传力柱、联系梁、台座基础施工后，空心板预制台在台座基础上铺5cm厚钢板或作成平整光滑的水磨石表面，台座边角用50×50×5角钢镶边。2、每槽台两端各设固定钢横梁，钢横梁在张拉力的作用下，最大挠度应按规范要求不大于2mm。钢横梁的断面尺寸根据空心板的张拉力和台座跨度设计，并经验算符合要求后才可定做，钢横梁用钢板组焊而成。二、先张空心板张拉台验算1、张拉横梁验算；本工程跨径最大的空心板为16m，底板宽度1.0m。因此验算按16m空心板边梁的最大钢绞线束13束为验算基准。张拉横梁材料用A3钢板，根据JTJ025-086《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，弯曲应力[σ]=145Mpa，弹性模量E=2.1×105Mpa。张拉横梁截面图如下：440440钢横隔梁构造图钢板d20mm横梁翼板d30mm定位钢板30mm钢束轴线张拉方向φ40mmb=440a=440A3张拉横梁截面（图中长度单位为mm）由上图得：截面惯性矩I=∑ab3/12=（0.44×0.443）/12=31.23×10-4m4抗弯系数W=I/（b/2）=31.23×10-4/（0.44/2）=14.2×10-3m3其中a、b分别为钢横梁的宽度和厚度（受力方向），式中数据如图所示。钢横梁受力简图验算按16cm空心板边梁的钢绞线13束为验算基准。张拉钢绞线13束，每束为195.3KN集度：q=13×195.3×103/1.0=2539×103KN/m最大弯距：M=ql2/8=2539×2.0×2.0/8=1.27×106N.m弯曲强度：σ=M/W=1.27×106/（14.2×10-3）=89.5Mpa＜145Mpa，合格。弯曲变形：δAB=2.0×10-3×bq（8L3-4Lb2+b2）/EI=2.0×10-3×1.0×2539×103×（8×2.03-4×2.0×1.02+1.02）/（2.1×1011×31.23×10-4）=0.4mm2mm，符合要求。2、传力柱验算（1）先张空心板传力柱的构造和施工情况传力柱为钢筋混凝土结构，每条传力柱的长度按68m计算（中间间距1.0m，头尾0.5m，总长为0.5+16*4+3*1+0.5=68m），传力柱为60cm×40cm的方墩，其钢筋混凝土结构是C30混凝土，纵向钢筋为φ16mm钢筋，两端头有加密钢筋网。传力柱施工时将原地面夯实，传力柱有400mm的高度露在台座面上，其他都掩埋在台座基础下，传力柱之间共有系梁联接，系梁是25cm×100cm和25×50cm，系梁的结构是C30钢筋混凝土,间距为8.5m，详见构造图如下。张拉台座立面图张拉台座平面图（2）传力柱的受力安全验算情况先张空心板施工时，由两条传力柱支撑前后两条张拉钢横梁，张拉钢横梁是固定张拉钢铰线，张拉钢铰线受力后，将力传递到钢横梁，再由传力柱支撑受力后的钢横梁；因此，我们对受力最大的传力柱进行受力安全验算，其中16m先张空心板的边板是13束钢较线，其施工受力最大，在其满足安全要求的前提下，其他先张空心板的施工也同样满足安全要求。①计算模式：以传力柱的轴心受压来计算构件受力情况，传力柱的最薄弱情况是中间两系梁位置，共长度17m，截面是60cm×40cm的方墩传柱，以该段传力柱作为计算依据。②计算原始数据：该段传力柱两端固定，其计算长度Lo=0.5×1700=850cm，混凝土等级是C30混凝土，其理论强度fod=13.8Mpa，钢筋等级是HRB335φ16mm钢筋，其理论强度fod=280Mpa，纵向钢筋为φ16mm，钢筋的布置为截面8根，每根截面积为200.96mm2。传力柱的长细比lo/b=850/60=14，查表得轴心受压构件稳定系数ψ=0.91132；③传力柱轴心受压抗弯强度Nj；Nj=0.9×ψ×（fod×A+fod×A1），其中A是传力柱截面积，A1是Φ16钢筋的截面积；Nj=0.9×0.91132×（13.8×400×600+280×10×200.96）/1000=3178KNNj是16束张拉钢绞线受力后对传力柱的轴心受压强度，由于是两条传力柱支撑张拉钢横梁。两传力柱平均受力：Nj′=50%×13×195.3=1270KNn=Nj/Nj′=3178KN/1270KN=2.5（安全系数）两传力柱侧受力60%：Nj′=60%×13×195.3=1524KNn=Nj/Nj′=3178KN/1524KN=2.08（安全系数）两传力柱侧受力70%：Nj′=70%×20×195.3=1778KNn=Nj/Nj′=3178KN/1778KN=1.78（安全系数）从上述几种情况看混凝土传力柱的设计满足受力安全要求。3、抗倾覆验算（对O点取矩）（1）、计算公式K0=M1/M=M1/Ne≥1.50式中：K0—抗倾覆安全系数；M1—抗倾覆力矩，主要由台座自重产生；M—倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生；N—预应力筋的张拉力；e—张拉力合力作用点到传力墩中间倾覆转动点O的力臂；（2）、抗倾覆验算（对O点取矩）（1）、抗倾覆力矩：M1=ΣGL=1.0×0.25×2.4×24×33.4+1.0×0.25×2.4×24×25.5+2.0×0.25×2.4×24×17+1.0×0.25×2.4×24×8.5+0.6×0.4×34×2×24×17=8118KN·m（2）、倾覆力矩：M=Ne=195.3×13×0.30=762KN·m。（3）、抗倾覆安全系数：K0=M1/M=8118/762=10.61.50（安全）。4、抗滑移验算因本台座为框架式，整体性好，不需做抗滑移验算。