先张法预应力重力式张拉台座设计.doc

先张法预应力重力式张拉台座设计一、概 况由我公司施工的S318-4合同段共有五座大桥,一座中桥,20米先张法预应力空心板232片,集中预制,本文就先张法重力式台座的结构设计,实例计算等介绍如下:二、结构设计 1、重力式台座由端部重力墩,牛腿,台面加厚部分和台面组成(见后附图一)。重力式台座的计算稳定性包括:抗倾覆能力,抗倾覆能力以台座的抗倾覆安全系数K表示(K1.5)水平抗滑移能力,抗滑移能力以台座水平抗滑移安全系数R表示(R1.3)2、计算过程台座稳定性验算分四步:.抗倾覆验算考虑到混凝土台墩和台面相互作用的顶点角部会出现因应力集中而出现的局部破损现象,所以抗倾覆点O设在台面加厚部分端部下45cm处:K=M1/M1.5其中M张拉力产生的倾覆力矩 M=T*e式中:T最大张拉力合力,即设计中刚绞线拉力的合力 e 张拉力合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂M1抗倾覆力矩M1=G1L1+G2L2 ，(土压力产生的抗倾覆力矩很小忽略不计) 式中:G1传力墩自重L1传力墩重心至倾覆转动点O的力臂G2传力墩外伸台面加厚部分的自重L2传力墩外伸台面加厚部分至倾覆转动点O的力臂.抗滑移验算R=T1/T1.3其中:T张拉力的合力T1抗滑移力,T1=N+Ep+F 式中:N台面反力Ep土压力的合力F摩阻力.传力墩牛腿配筋计算(按钢筋混凝土牛腿配筋计算)和裂缝开裂验算.台面加厚部分配筋计算(按钢筋混凝土偏心受压构件计算).张拉横梁计算（受力后横梁挠度2mm）采用混凝土横梁:按钢筋混凝土深受弯构件中的短柱计算采用金属横梁:结构力学挠度演算三、计算实例技术参数:我标段施工的20米空心板中，中板14根刚绞线,边板15根钢绞线,空心板底宽99cm,刚绞线采用j15.24,ASTM A416-92标准270级,标准强度为Ryb=1860MPa张拉控制应力con=0.75Ryb=1395MPa,钢绞线面积140mm2,单根张拉力为195.3KN,则最大张拉力合力为T=15*195.3KN=2929.5KN,根据初算选定台座几何尺寸（后附图二、图三）。2.抗倾覆验算M1=G1L1+G2L2=1.8m*2.5m*1.79m*25KN/m3*3.25m+1.79m*2m*0.3m*25KN/m3*1m=681.3KNm （注:牛腿重量产生的力矩忽略不计）M= T*e=2929.5KN*0.12m=351.54KNm则 K= M1/M=681.3/351.54=1.941.5满足抗倾覆要求注：本计算中绞线保护层0.045m,细石混凝土台面厚0.025m,倾覆点O取台面底部下0.05m处,所以e=0.045m+0.025m+0.05m=0.12m3.抗滑移验算张拉力合力T=2929.5KN抗滑移力 T1=N+Ep+F台面未加厚部分尺寸取:B*H=1.79m*0.2m,C30混凝土抗压强度设计值为fc=150N/mm2则台面反力N=fc*B*H=15*1.79m*0.2m*106=5370KN土压力Ep按朗肯被动土压力计算可按如下公式计算:Ep=1/2(HKp+2cKp)*H,因很小在次不再计算.摩阻力F亦很小,忽略不计则 T1=N=5370KN R=T1/T=1.831.3,满足抗滑移要求4.传力墩牛腿配筋计算(牛腿选定尺寸见后附图四)尺寸确定开裂验算Fvs(1-0.5Fhs/Fvs)ftkbh0/(0.5+a/h0)其中:Fvs作用于牛腿顶部的水平力，即绞线拉力的合力的一半取0.5T=1464.75KNFhs作用于牛腿顶部的竖向力,本文为零裂缝控制系数,静载取=0.8ftk混凝土轴心抗拉强度标准值,C30取2N/ mm2a合力作用点距台面底部距离,取a=0.07mb牛腿宽度取0.4mh0牛腿长度的有效值,既牛腿高度减去钢筋保护层厚度h0=1.4-0.05=1.35m则 Fvs=1464.75KN8所以需考虑纵向弯曲的影响求偏心距修正系数：偏心距e0=220mmH/30=13mm 故偏心距取实际值偏心距修正系数公式:=1+1*2(L0/H)2/(1400e0/H0)其中: 1=0.5fcA/dF 2=1.15-0.01(L0/H)式中:e0张拉力对截面重心的偏心距 L0构件计算长度 H0加厚部分扣除保护层的厚度,本文保护层厚度取5cm 1截面应变对截面曲率的影响系数,当11时,取1=1 2考虑构件长细比对截面曲率的影响系数,当L0/H15时,取2=1所以 1=0.5fcA/dF=0.5*15*400*1790/1.2/29295000=1.5271，取1=1 因 L0/H=3.4/0.4=8.50.3H0=67.5所以按大偏心受压构件计算 计算相对受压区高度=dF/fcBH0=1.2*2929500/15*1790*350=0.3742a=100 mmas=*(1-0.5)=0.374*(1-0.5*0.374)=0.304按对称配筋计算As及Ase=eo+h/2-a=1.052*220+200-50=381.44 mmAs=As=(dFe- fcasBH02)/fy/(ho-a)=(1.2*2929500*381.44-15*0.304*1790*3502)/310/300=3666.88 mm2受拉受压面分别选用628（As=As=3695 mm2）,箍筋选用82005张拉横梁设计（挠度）混凝土横梁 可按钢筋混凝土设计中的深受弯构件中的短柱计算，但受拉面必须设置抗剪弯起钢筋且受拉面必须埋置厚度不少于2cm的钢板。工字钢衡梁 可选用不小于40号的工字钢，但必须中间加肋片且受拉面必须加锚固钢板编后语：本设计的重力式台座经过实践证明比起槽式台座等其他先张发预应力台座具有造价低，立模快速简便，张拉方便，施工效率高的特点，并且台座施工不受地质条件的