先张法预应力空心板梁台座的设计与施工

先张法预应力空心板梁台座的设计与施工吴永进 涂久根 杨流家（江西省公路桥梁工程局南吕330001）摘要：本文主要介绍了先张法预应力空心板梁台座的组成部分的强度及稳定性验算，以及台座施 工中应注意的事顶。关键词：桥梁工程；先张法；台座；设计；施工0前言预应力技术自1928年问世至今，已广泛地运用 于各个领域，特别是在桥梁工程的施工中得到了广泛 运用。根据预应力筋张拉先后顺序，桥梁工程中分先 张法和后张法两种方法。先张法因其施工工艺简单、 能大批量生产、经济和质量稳定，而广泛地运用于公 路桥梁工程中。但先张法施工前得先建立临时张拉台 座。而台座是生产先张法预应力混凝土梁板的主要构 件，用于承受张拉预应力钢筋时的反力。台座的稳定 性、可靠性、安全性、经济性直接影响到先张法预制 场正常顺利的运转。昌樟髙速公路6标段药湖髙架桥 1#110#孔均为20m先张法预应力空心板梁，中梁及 边梁共计1766片，现就该先张法预制场台座的设计 与施工，作一介绍。1预制场的总体布置由于需要生产的空心板梁数量较大，同时工期也 较紧，为确保在合同规定的工期内保质保量地完成施 工任务，考虑到空心板梁安装及当地实际地形的情 况，项日部决定在35#墩至65#墩左侧征地4公顷设 置空心板梁预制场，该块场地处于当地的农出内，表 层为耕植土，下层为砂质粘土。预制场分为预制区、存梁区、搅拌站、仓库、钢 筋制作区及生活区。预制区又分为4块独立的张拉台 座，纵向2排，横向2排，每块张拉台座设4条张拉 底板，每条张拉底板可同时生产空心板梁4片爲整个 预制场理论上满负荷可同时生产空心板梁64片。2先张法预应力台座的设计2.1空心板梁的断面型式先张法空心板梁预应力筋为札15. 24 （75）的 高强低松驰钢铁线，每片先张法板梁设计有15根钢 狡线，布置在底板呈直线分布，断而型式见图1。部分预应力有效长度范围以外部分采用硬塑料管 套住，进行失效处理，以减少端部局部承压力。预应收稿口期：2005-03-31力钢狡线标准强度RF1860MPa, f 【张拉控制应力为1395MPae采用自锚式千斤顶张拉钢 日 狡线。钢狡线张拉顺序为：】 31530-初始应力-1035（锚固）。单位：cm预应力混凝土设计标号为C40。图1中板钢餃线布置示意图 2. 2台座的设计先张法台座采用传力柱、系梁连接的框架箱式结 构布置，使整个张拉台座形成一个整体。台座张拉端 与锚固端端头均采用加大加深的型式，以防止张拉台 座在4条底板均完成钢狡线张拉时（即台座的最不利 受力时）倾覆与滑移，传力柱尺寸为bXh二550mmX 750mm,台座的各混凝上部分均采用C30混凝土。一块台座纵向总长度组成为92m,台座的布置及 各部位具体尺寸见图2,图3。图2 块张拉台座横向布爲图址位：m图3 块张拉台座纵向布爲图4位：m台座的设计计算主要包括：台座的抗倾覆验算， 抗滑移脸算，传力柱的配筋计算，钢横梁的选取验算, 砂箱的设计，限于篇幅，本文选取部分进行表述。 2.2.1台座的抗倾覆验算首先建立台座的受力计算 模型，当同一个台座中4条底板全部张拉完成时，即 为台座抗倾覆的最不利受力情况，受力模型见图4。图4台座抗倾覆计算简图 臥位：m取整块张拉台座作为受力分析对象，所需各基础 数据为：台座各部分混凝土部分均采用C30混凝土现 浇，单位重为24kN/m3,钢餃线张拉控制应力为 1395MP/ 其公称截而积为139. 98mm2o取台座绕0点的力矩，不考虑20cm厚传力柱间 混凝上调平层及5cm水磨石底板的作用，并忽略土压 力的作用。最不利荷载:N=1395 X 139. 98X 15 X 4=11717KN,Gl=ll. 31 X 1.8 X 2 X 2400 X 10二 978KN, G2二 0 55 X 0. 75X5X5X2400X 10二248KN, hl=l. 0-0. 75=0. 25m, Ll=6m, L2=2. 5m,贝lj：平衡力矩：Mr=Gl X L1+G2 X L2=978 X 6+248 X2. 5二6488KN m倾覆力矩: NXhl=11717X0. 25=2929 KN m 抗倾覆安全系数：豎学=里生2.22 1.5 (安全)倾覆力矩29292.2.2传力柱的设计张拉台座张拉端采用砂箱作 为活动钢横梁的支撑，锚固端使用固定长钢横梁横向 通长布置，焊接于预埋在传力柱的钢板上。砂箱受力 后及锚固端固定钢横梁的轴心在传力柱的横断而位 置均应与传力柱的中性轴位置重合，使传力柱基本上 处于轴心受压的受力状态。在实际操作中，应特別注 总，要准确固定张拉端砂箱及锚固端固定钢横梁与传 力柱的接触而的位置，这将直接影响到传力柱的受 力。这样，我们就可以建立传力柱的近似的受力计算 模型，虽然传力柱在实际的张拉过程中，不完全是处 于轴心受力的状态，但在计算时我们可以近似地认 为，传力柱基本上是处于轴心受压的状态。传力柱的计算长度L。根据两端固定及现场实际 情况整体考虑进行取值，取LfO. 225X(92-4)=19.8, 则计算长细比X =U/b=19. 8/0. 55二36,通过查表得纵 向弯曲系数0二0.4。当同一个台座4条底板钢绞线全部张拉完成时， 即为传力柱的最不利受力情况，每条传力柱的最不利 荷载二(1395X139. 98X15X4) /5二2343KN,计算时取 册二2400KN，轴心受压构件正截而承载力计算式为：Nj 1803 x 105wm3钢横梁的剪力为:八丄q心丄x 1890x1.55=1465/072 2剪应力为：r =工=I46f = 78MP“ / = 185 MP“F 407 x 27钢横梁的变形:5q广3S4E75 xl890xl55043 84x2 xlO5 x 22780x104 x2=1.56mm T2inm 4001550 -400 =3.9 in in式中：“工一工字钢截而抗惯性矩: F工字钢截而而积。3先张法预应力台座的施工3. 1预制场基础的处理预制场在台座开始施工前，先用推土机将农HI的 表土淸除30cm,在台座范圉内用砾石回填40cm,使 台座的基础比四周的原地而稍高，用压路机碾压密 实，并在横向与纵向距台座5m的地方挖好排水沟， 这样就能使在雨天及养生用水可以顺利地排出台座， 不至于积聚于台座周围，影响施工作业。3. 2台座的施工3.2.1台座两端的施工 台座的张拉端及锚固端的 混凝上因其体积较大，可采用片石混凝土。需要注总 的是，在张拉端台座与砂箱接触的位置，应预埋厚 2cm的钢板，钢板上应焊接钢筋伸入张拉端台座内部, 使砂箱所受的张拉力能均匀地传到台座上，使该部位 不会因局部压力过大而产生混凝上破坏。锚固端则应 在台座上预埋焊接固怎钢横梁的钢板，所有预埋钢板 的位置均应预埋准确。3.2.2传力柱的施工因混凝土传力柱为细长受力 构件，施工顺直度的好坏，将会影响到台座的受力性 能。因此，在混凝土传力柱施工时，应使用经纬仪观 测传力柱模板的顺直度。传力柱内的钢筋可分节段制 作，再运至开挖好的基础内进行焊接连接，以保证钢 筋顺直。323系梁的施工 传力柱间横向设置4道混凝土系 梁，尺寸为bXh二550X600mm,系梁底而标髙应比传 力柱底而低25cm,钢筋配置与传力柱相同。在与传 力柱相交处，系梁钢筋应伸入传力柱的钢筋，以使 台座连成一个整体。3.2.4钢绞线在两端的限位装置钢较线在张拉完 成后，钢狡线的轴心应与传力柱的轴心基本在一条直 线上。因此，钢狡线在张拉端及锚固端的限位装置应 定位梢确。3.2.5观测点的设置为便于对台座的各部分的受 力情况进行分析，在每个台座的传力柱上每隔20m设 置了一个观测点，张拉端及锚固端横向也设立3个观 测点，每个观测点均用l)18mm的II级钢筋预埋入混 凝土内，并作好明显的标记。4台座的使用情况监控台座在所有的混凝土强度达到100%后，才能进 行空心板梁的生产。在生产阶段，当一个台座满负荷 生产时，对传力柱的起拱度、轴线变形及位移量进行 观测，并对张拉端及锚固端的纵向滑移进行观测。实 际结果表明，从预制场进行空心板梁生产到完工结 束，传力柱、张拉端及锚固端的起拱度、轴线变形及 位移量均在3mm以内，所有的传力柱均没有发现产生 裂缝，完全可以满足正常生产的使用安全。5结语台座进行设计时，由于传力柱是细长的受力杆 件，对传力柱的计算长度的取值，要充分考虑到实际 的约束条件。否则当计算长度取值较大时，将会影响 到传力柱的混凝土截而而积和钢筋的用量，造成不必 要的浪费。虽然在实际生产中，由于操作的误差，传力柱可 能是处于偏心受压状态，但从实际的使用效果来看， 对传力柱看成近似轴心受压构件，还是完全可以的。参考文献：1 叶见曙，袁国干编著.结构设计原理切.北京：人民交 通出版社,1997, 4.2 JTJ011-2000,公路桥涵施工技术规范S.