先张法空心板梁台座设计.ppt

先张法空心板梁台座设计先张法空心板梁台座设计介绍先张法空心板梁台座的设计形式，对各种台座形式进行比较，并详细的介绍了*大桥空心板梁台座的设计计算。空心板梁 先张法 台座 施工设计1.工程概况工程概况 *大桥位于*市*大桥下游约1km，为连接东岸*、西岸*的重要工程。大桥亦是规划外环线的重要结点，按双向四车道城市主干道标准建设。大桥全长795m，其中桥梁范围为487m，分为主桥、东引桥和西引桥，桥面总宽度为29m。*大桥主桥结构形式为三跨连续单索面独塔无背索竖琴式斜拉桥，塔梁均采用全钢结构，主跨跨径为120m，两边边跨跨径为45.29m，总长210.58m。东、西岸引桥分别为9孔、3孔22米先张法预应力砼空心板梁，左右幅完全分离。左右幅基础均采用21200mm钻孔灌注桩，桩端嵌入微分化泥质砂岩2米；桥台形式采用埋置式；盖梁为普通钢筋砼结构，单幅盖梁下设2根1100mm圆柱式墩柱，即左右幅盖梁和墩柱组成双型结构。上部结构采用22米先张法预应力砼空心板梁，单幅每跨为12片梁式，全桥共计空心板梁288片，其中中梁216片，其余为边梁。摘 要关 键 词二、台座形式选择二、台座形式选择 重力式台座 重力式台座为先张法预应力构件应用最为广泛的一种台座形式，由重力式台墩、传力牛腿、台面和张拉横梁等组成，其构造多采用传力墩、台座板、台面共同受力形式，并依靠重力式台墩的自重平衡张拉力。这种台座适用于张拉力较大（可达100200吨）的构件，但要求台墩尺寸大，砼用量多，否则难以平衡张拉力而发生倾覆。重力式台座的设计计算内容包括稳定性验算（抗倾覆和抗滑移）、截面计算（台墩外伸部分和牛腿配筋计算及截面验算）、张拉梁计算等项目。重力式台座一般形式见图一：传力式牛腿张拉横梁台座板承力钢板台面图一 重力式台座构造图 预应力构架式台座 预应力构架式台座多采用装配式的，由多个1m宽的三角形块体组成，这种台座的优点是可多次倒用，并可根据需要的张拉力设置一定数量的块体组成，适用于张拉力不大（100吨以下）的构件。预应力构架式台座的计算内容包括稳定性验算（抗倾覆和抗滑移）、构架内力与截面计算、张拉梁计算、另外还应验算地基强度。预应力构架式台座形式见图二：三角形砼台座块体承力架图二 预应力构架式台座图预应力换埋式台座 预应力换埋式台座由钢立柱、横梁、预制砼挡板和砂床组成，这种台座的优点是：用砂床埋住挡板、立柱，以代替现浇砼台墩，拆装方便，可多次周转使用，适用于张拉力不大（100吨以下）的构件。换埋式台座的计算内容包括稳定性验算、砂床宽度和深度计算、横梁立柱验算等。换埋式台座形式见图三：图三 换埋式台座构造图立柱预制砼挡板砂床砂浆面层横梁砼台面预应力筋 框架式台座 框架式台座由张拉横梁和传力柱组成，横梁和传力柱均为钢筋砼结构，形成主受力框架。在框架式台座结构中，横梁实为一个受弯构件，只需按受弯构件的要求进行横梁截面设计。对于传力柱而言，仅受到张拉梁传来的一对大小相等的内力，所以传力柱实际为偏心受压构件，需按偏心受压构件对传力柱进行截面验算。这种台座的优点是：受力简单明确，适用于张拉力很大（200吨以上）的预制构件。另外由于两端预应力筋的张拉力相互平衡，没有倾覆力矩，不需进行稳定性验算，也就不需要强大的台墩来平衡张拉力产生的倾覆力矩。*大桥引桥共有22m先张法空心板梁288片，其中中梁216片，边梁72片，中梁预应力筋采用18j15.24钢绞线，单片张拉力为351.54吨；边梁预应力筋采用21j15.24钢绞线，单片张拉力为410.13吨。根据张拉力要求，空心板梁预制采用框架式台座，受工地现场条件限制，台座布置成三槽，中梁两槽，边梁一槽（如不受场地限制，按中边梁比例应分别为三槽和一槽），每槽布置两个空心板梁预制台面。边梁预制完成后，再将边梁台面改为中梁台面。*大桥框架式台座形式见图四：80 6565 80 7010070 80 7010070 801201202 2200+70+50 2=45705505055050370505505055050锚 桩0320802408024080预 留 场 地1040600600600600预 留 场 地第 一 预 制 构 件 区 域预 留 场 地第 二 预 制 构 件 区 域预 留 场 地预 留 场 地第 三 预 制 构 件 区 域预 留 场 地104073376511065806050锚 桩传 力 柱801201205505055050505505055050锚 桩03208024080240801040600600600600370预 留 场 地第 一 预 制 构 件 区 域预 留 场 地预 留 场 地预 留 场 地第 三 预 制 构 件 区 域预 留 场 地-104073376050锚 桩3 60080808011080701007080701007080图 四 景 德 镇 白 鹭 大 桥 框 架 式 台 座 构 造 图说 明：1.图 中 尺 寸 单 位 均 以 厘 米 计2.采 用 钢 筋 混 凝 土 结 构预 制 梁 场 平 面 总 体 布 置 图 预 留 场 地横 梁台 座 传 力 柱横 梁 台座总体布置台座总体布置台座长度应根据场地条件、生产规模和构件尺寸而定，可按下式计算：台座长度（m）构件长度（m）一条生产线内的构件数（根）knnlL27.0)1(Llnk式中：台座横梁到第一根构件端头的距离（m）0.7为两根构件相邻端头间的距离，*大桥空心板梁内模采用气囊，考虑到气囊伸出模板的需要，两空心板梁相邻端头间的距离最少需0.7m，空心板梁单片长22m，一条线上生产两片，横梁到第一根构件端头的距离为1.7m，所以台座总长为48.1m。台座宽度根据空心板梁规格尺寸，考虑到浇注砼和在传力柱上将钢筋绑扎成型需要的操作空间，台座净宽2.4m，总宽10.4m。三、框架式台座设计三、框架式台座设计 台座总体布置台座总体布置 采用Btools软件对横梁截面进行抗弯抗剪配筋计算，对传力柱按极限法偏心受压进行配筋计算，计算结果如下：横梁横梁矩形构件尺寸：bh=0.61.2混凝土：30#，Ra=17500保护层厚度：ag=0.05二级钢筋：Rg=340000(=22)弯矩：标准值M=2520KNM 设计值Mj=3150KNML/h2,配筋按一般受弯计算。矩形截面受弯单筋配筋计算：二级钢筋:jg=0.55:Eg=2.0e8:rg=3.400e+530#混凝土，Ra=1.750e+4最小配筋率min=.0015受压区高度：x=h0-h02-2*Mj*rc/(Ra*b)0.5=3.934e-1jg*h0=6.325e-1受拉钢筋配筋Ag=Ra*b*x/Rg=1.215e-2取 3222,Ag=1.216e-2。裂缝宽度按.2mm控制，进行裂缝验算：构件承载弯矩：M=2520.000主筋面积：Ag=1.216e-2螺纹钢筋：C1=1.0;荷载作用系数：C2=1.500腹板受弯构件：C3=1.0;主筋直径：d=.022配筋率：=0hbAg主筋应力：g=M/(0.87*Ag*h0)=2.071e+5裂缝宽度：=C1*C2*C3*g/Eg*(30+d)/(0.28+10)=1.770e-4裂缝宽度.2mm，配筋为 3222。矩形截面正截面强度验算：中性轴位置：x=(Rg*Ag-Rg*Ag)/(Ra*b)=3.939e-1矩形截面正截面强度：MR=Ra*b*x(h0-x/2)/rc+RgAg(h0-ag)/rs=3.153e+3MRMj，配筋合适！=1.763e-2 传力柱传力柱126.110101011cIhEheNjc截面尺寸：bxh=0.8x0.6计算高度：l0=5.000e+0轴 向 力：标准值N=4200KN 设计值Nj=3150KN 弯 矩：标准值M=420KNM 设计值Mj=525KNM混 凝 土：30#受拉配筋：Ag=2412=2.714e-3受压配筋：Ag=2412=2.714e-3保 护 层：ag=0.038 ag=0.038矩形截面偏心受压构件配筋验算：30混凝土：Ra=1.750e+4 c=1.25二级钢筋：Eg=2.000e+8 rg=3.400e+5 rg=3.400e+5 安全系数s=1.25 安全系数s=1.25条件系数：b=0.95a.确定受弯截面刚度：纵向钢筋配筋率：=(Ag+Ag)/(b*h0)=1.207e-2 受压截面刚度：Ih=1.440e-2 3%，Ih不必乘增大系数。e=e0+h/2-ag=3.746e-1 e=|e0-h/2+ag|=1.494e-1c.混凝土矩形应力图换算中性轴的位置：x=(h0-e)+(h0-e)2+2(Rg*Ag*e-Rg*Ag*e)/(Ra*b)0.5=4.420e-1 xjg*h0，重新确定x，x=4.455e-1 g=0.003Eg(0.9/-1)=0.003Eg(0.9h0/x-1)=8.116e+4 g=Rg=3.400e+5d.截面承载力复核:NR=rbra*b*x/rc+g/rs*Ag-g/rs*Ag=5.274e+3 NR 5.250e+3 配筋合适！e.复核垂直于弯矩作用平面的强度：l0/b=6.250e+0 =1.000e+0 NR=*rb*(Ra/rc*A+Rg/rs*Ag)=7.787e+3 NR 5.250e+3 垂直于弯矩作用平面的强度符合要求！b.计算偏心距增大系数：e0=Mj/Nj=1.000e-1 l0/h=8.333e+08,需考虑纵向挠曲对偏心距的影响.e0/h=1.667e-11，e=0.143+0.1/(0.3+e0/h)=3.573e-1四、结语四、结语 *大桥采用框架式台座进行22m空心板梁预制是很成功的，同其它类型台座比较也是最适合和最经济的，为今后大吨位先张法预制构件的施工提供了一些宝贵经验。同时在施工过程中也发现了一些可以改进的地方：如不受施工场地限制，台座长度可以做得更长，一般一条生产线应预制34片。*大桥由于受施工场地限制，按一条线生产两片梁布置，制约了制梁速度，另外由于张拉横梁内钢绞线是不能利用的，浪费的钢绞线仅由两片梁承担是不经济的。根据实际受力，框架式台座最外侧两个传力柱的受力仅为中间传力柱的一半，外侧传力柱截面可以减小。横梁和传力柱可以全部采用钢结构，做成可装配形式，分段长度按4m、6m或8m做成标准节，再根据国内目前先张梁的不同长度规格辅以异形节，便于运输和各工地倒用。如施工现场受场地宽度制约，可设置牛腿传力，将传力柱和台面合而为一，可以减小台座总宽度，但需增加牛腿配筋和截面计算，保证牛腿满足受力要求。