先张法预应力空心板梁长线台座设计与施工新增

April 17, 2021, 9:37 a.m. 文档页面

【文章导读】先张法预应力空心板梁长线台座设计与施工 l 概述 xx至xx(xx界)高速公路LJ-11标段的先张法预应力空心板梁采用了先简支、后连续的预制梁结构体系,板梁跨径为16m,梁体采用C5O混凝土,其横断面尺寸见图1(以中跨中梁为例),梁内钢绞线单根分开布置,最多达1

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先张法预应力空心板梁长线台座设计与施工 l概述 xx至xx(xx界)高速公路LJ11标段的先张法预应力空心板梁采用了先简支、后连续的预制梁结构体系,板梁跨径为16m,梁体采用C5O混凝土,其横断面尺寸见图1(以中跨中梁为例),梁内钢绞线单根分开布置,最多达12根(中跨中梁为11根),板梁最大自重荷载为221.5KN(中跨中梁为184KN)。预应力刚束采用17标准型GB/T5224—2003钢绞线,预应力设计采用一端张拉,单根钢绞线公称直径l5.24㎜,钢绞线截面A=140mm2,标准强度fpk=1860MPa,钢绞线锚下控制应力为0.72fpk=1339.2MPa,弹性模量Ep=1.95105MPa。

图116m先张预应力空心板梁横断面(单位:cm) 2空心板梁长线槽式台座设计构造 2.1设计依据及原理 本文以一次性生产4片16m先张法空心板梁的张拉力作为台座的受力设计,中板设计为11根预应力钢绞线,边板设计为12根预应力钢绞线,施工时采用先采用小千斤顶逐根张拉至初始应力,然后再采用大型千斤顶一次同时逐级张拉,并达到设计控制应力。 采用槽式台座,其设计原理是把长线受压纵向传力柱作为一个两端受压杆件,这样可以大大增强台座的稳定性,以达到多次重复利用(大批量生产)的目的。 2.2设计结构构造 空心板梁长线槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成,端柱和传力柱为钢筋混凝土结构。

是承受张拉力的构件,需要具有足够的稳定性和强度。为增强传立柱的稳定性,两道传立柱之间每隔5m左右设一道钢筋混凝土横梁,其中第一道横梁距端柱不超过2m,且传力柱有30cm埋置于土中。台面采用10cm厚C20混凝土,台面混凝土表面铺5mm厚钢板,两边利用∠50505角钢贴边,每隔1m横向连接一根Ф12钢筋,角钢与预埋钢筋进行焊接。台面的宽度主要取决于预制构件的宽度,本台面宽度为99cm,在台座张拉端留出2m宽空地,作为张拉操作空间和通道。长线槽式台座具体构造见下图:(单位:cm) 2.3台座长度计算 台座的长度可以按下式计算: L=ln+(n1)m+2K 式中l—构件长度m n—一道槽内生产的构件数 m—两根构件相邻端头间的距离m K—固定横梁距第一根构件端头的距离。

一般取1.25~1.5m。本台座取1.25m。 由此可计算出台座长度L=16m4+(41)0.5+21.25 =68m 3空心板梁长线槽式台座稳定性验算 3.1台座抗倾覆稳定性验算 当钢绞线张拉时,台座的端柱、传力柱受力如下图所示,以预应力中跨中板(11根钢绞线)为例进行验算。 单位:cm 如上图所示,设台座传力柱每米重力为qkN/m,台座端柱重力为G1kN,钢横梁重力为G2kN,预应力钢绞线的张拉力为FkN。取端柱绕C点的力矩进行倾覆稳定性验算: MOV=F(hh1/2)(1) Mr=M1+M2+M3=G1L1+G2L2+qL32/2(2) 式中MOV—钢绞线张拉倾覆力矩(kN/m) Mr—平衡力矩(kN/m) h—张拉力作用点与台座中心线的距离(m) L1—台座端柱重力点与C点的距离(m) L2—钢横梁重力点与C点的距离(m) L3—台座传力柱一段的长度(m) 由公式(1)和(2)可计算出MOV=1339。

2140111032(0.25+0.3520.72) =77.33kNm Mr=(0.951.50.250.52)0.6244.27+1.29.85.2+10.083.522=206.67kNm 抗倾覆力矩安全系数按下式计算: K=平衡力矩/倾覆力矩≥1.5(规范规定) =Mr/MOV=206.6777.33=2.67>1.5(安全) 3.2台座强度验算 钢绞线张拉力时对台座产生压应力,此应力会对台座砼产生破坏作用,因此台座须具有足够的强度,台座采用C30钢筋砼。钢绞线张拉力在台座上产生的压应力P按下式计算: P=F/S 其中F—预应力钢绞线的张拉力N S—钢横梁与台座的接触面积450400㎜2 则P=1339。

2140112(450400) =5.8Mpa<13.5Mpa(C20钢筋砼轴心抗压强度设计值) 因此,该台座满足强度要求. 3.3台座传力柱的配筋设计计算 台座传力柱的配筋截面如下图所示: 其中,N1为Φ20钢筋,共8根。N2为Φ12钢筋,共10根,N3为抗扭箍筋采用Ф8钢筋。配筋率计算公式如下: μ=As/(bh0)(μmin≤μ≤μmax) =(8314+10113.04)(600700) =0.87%>μmin=0.6%(设计最小配筋率) 3.4钢横梁受力验算 钢横梁采用6块3cm厚钢板相互焊接而成。其横截面形式如下图: 以张拉12根钢绞线为例,其应力验算如下: q=N0/l M=0。

125ql2 式中q—钢横梁的均布荷载KN/m N0钢横梁承受的荷载2249.9KN l—钢横梁的跨度2.35m M钢横梁最大弯距 经计算M=660.9KN.m 根据钢横梁截面形状可以计算出其截面抵抗矩W=5665cm3,惯性矩I=113292cm4钢材弹性模量E=2.1105Mpa,由下列公式: M/W≤f(钢材的抗弯强度210Mpa) 经计算得M/W=117Mpa≤210Mpa可满足要求。 钢横梁最大扰度发生在跨中验算如下: Wmax=(5ql4)/(384EI) 经计算Wmax=1.6mm<2mm(规范规定)因此,该钢横梁满足设计要求。 4空心板梁长线槽式台座施工 4。

1传力柱钢筋混凝土施工 采用全站仪进行台座定位放线,先测出台座的中线,再定测出两端横梁端线位置的控制桩,并埋设井字形控制桩。台座基础采用人工开挖,若遇到软岩时,宜采用风镐开挖。钢筋按照设计要求的尺寸进行加工下料,并在加工料场做好标记分类堆放;钢筋绑扎采用钢丝绑扎牢固,对受力钢筋则采用双面满焊,焊接长度不得少于5d。模板安装采用标准定型模板,为防止模板混凝土漏浆,板缝之间夹入海棉条,拼装时要严格按照施工放样进行拉线控制;模板加固采用钢管加固,中间穿铁丝拉杆。混凝土浇筑采用与明挖混凝土基础施工方法相同,浇筑到设计标高时,要按施工规范要求埋入接茬钢件,并将混凝土表面凿毛。传力柱混凝土要一次连续浇筑成形。

以确保梁体的整体性。浇筑两端端柱时,要按设计要求埋入30㎜厚钢板。 4.2台座底板施工 台座第一层砼浇筑:浇筑厚度为10cm,由于砼较薄,振捣时采用振动平板进行振捣。并每隔1至2m埋入直径为8mm的圆钢,以便进行台座护边角钢的焊接加固。 台座角铁焊接:采用闪光电弧焊进行焊接,焊接前再进行一次台座中线测量,同时对台座标高进行最后一次精密水平仪控制。 台座第二层浇浇筑:由于最后一层混凝土只有5cm厚,故混凝土采用细骨料配制的混凝土,浇筑标高要比整个台座控制标高3mm,凝固达到设计强度后,采用水磨机进行打磨平整,并用3m水平尺进行平整度验收。 4.3张拉横梁加工制作 采用厚3cm的钢板专门加工定制。

具体情况见3.4。 4安全防护设置 为了预防预应力筋在张拉过程中,发生拉断飞出伤人事故,在张拉端设置钢筋格栅网墙和保护棚架,格栅网墙采用φ12圆钢,方格尺寸为20cm20cm。保护棚架采用钢管搭建。 5.台座成本及经济分析 本台座总投资共计6.6万元;如该式台座生产梁体数量最少为500片进行成本测算,每片梁承担的费用为132元。比同长度其它形式的预制梁台座节省3.5万元。 6.应用情况 本台座在保阜高速公路空心板实际施工中进行应用,基本达到每4至5天可循环生产一槽梁(5片梁),在整个生产过程中未见支撑梁体和横梁发生裂纹现象,预制台座安全稳定性好,梁体质量优良。

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