一联多片先张U型梁张拉台座抗倾覆稳定性设计分析

1、    “一联多片”先张u型梁张拉台座抗倾覆稳定性设计分析    李磊 王鹏 马磊 刘波 赵良俊摘   要：结合某轨道交通工程预制u型梁工程实例，采用“桩基+筏板”一联多片式长线法张拉台座，设计时进行台座的抗倾覆稳定计算，通过超过50次的现场张拉试验，以数据统计分析台座的变形情况。根据累计张拉试验的数据观测结果，提出在“一联多片”张拉台座的设计案例下，采用“桩基+筏板”式的张拉台座在技术上是可行且稳定的。关键词：一联多片;u梁;张拉台座;拉应力;抗倾覆稳定性u梁生产越来越多地采用“一联多片”先张法台座，其施工技术的关键是预应力在反力墩

2、的张拉与固定。但是在拉应力的作用下，台座及下方的土体容易发生“向上起拱”，从而造成质量事故。本文以某城市轨道交通工程预制u梁为实例，提出一种“桩基+筏板”式的张拉台座施工技术，以张拉后的数据统计分析为依据，验证该施工技术可行且稳定，为类似工程提供参考。1    工程概况某城际轨道交通工程，区间高架桥梁结构部分采用预制u梁形式，全线u梁总计1 500余片，梁长2235 m不等，断面形式为开口薄壁u型，梁宽分为5.21 m，5.41 m，5.61 m 3个梯档，梁高1.80 m，底板标准厚度0.26 m，腹板厚度0.260.38 m，“一联多片”式先张法工艺施工，钢束全部采用直

3、线形式，布置在底板上，张拉台座采用“桩基+筏板”式结构。2    台座结构设计及参数拟定2.1  臺座结构设计根据工程地质情况及设计要求合理进行张拉台座的施工设计，案例中预制u梁标准跨径为30 m，其余配跨2235 m不等，根据成熟案例及经验，本文所述台座抗倾覆的稳定计算模型选择“一联两片式”张拉台座长度为85 m，具体设计如下：抗拔桩的桩径、数量及布置方式，根据台座受力反算求得，本文先设定位于粘土层的张拉台座每个反力墩的抗拔桩（钻孔灌注桩）布置4个，台座端头位置采用水泥土搅拌桩加固，反力墩砼强度等级不低于c40，其余砼强度等级不低于c30。反力墩为张拉或是固定端

4、，是整个张拉台座结构荷载最为集中的地方。支撑台座设计为两条上翻梁，直接承受上部荷载，在台座上l1位置处增加2道次梁，l2位置处增加3道次梁连接到l1。台座结构设计模型具体如图12所示。2.2  端头抗拔桩设计参数设定抗拔桩桩长24 m，截面类型为圆形，桩径1 200 mm，桩身重度25.00 kn/m?。桩位岩土参数如表1所示，根据设计要求，预应力采用直径15.2 mm高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1 860 mpa，截面面积140 mm2，锚下张拉控制应力为0.7 fpk。预应力钢绞线配束107根，张拉工艺采用单端整体张拉。3    台座抗倾覆稳定性

5、分析3.1  桩抗拔承载力计算台座抗倾覆计算执行规范建筑桩基技术规范（jgj 942008），本文简称桩基规范。非整体破坏抗拔承载力计算如下。（1）计算基桩自重gp。根据桩基规范5.4.5式5.4.5-2计算，地下水位以下取浮重度。桩身自重：g'p：g'p=apphuw+（pw）hdw非扩底桩：gp=g'p=409.64 kn（2）基桩非整体破坏的抗拔极限承载力标准值tuk。基桩的抗拔极限承载力标准值（根据桩基规范5.4.6式5.4.6-1）：tuk=7 111.279 kn（3）计算基桩抗拔极载力tu。计算基桩抗抗承载力tu（根据桩基规范5.4.5式5.4.

6、5-2计算）：非整体破坏抗拔承载力：3 965.28  kn。3.2  台座抗倾覆计算（1）预应力张拉倾覆力矩计算。预应力张拉应力：k=0.7rhy=0.7×1 862 mpa=1 302 mpa由n=·k·ay·n则n=1.05×1 302×140×107=20 480 kn考虑最不利位置倾覆力矩：moy=n·（h1+1）=20 480×（0.95+1）=39 936 kn·m（2）抗倾覆力矩安全系数计算。假定台座倾覆力矩均由抗拔桩承担，抗拔桩力距l3按6.25 m计算，则

7、抗拔桩所受拔力n1为：单桩所受拔力为：f拔=1 598/4=400 kn由桩基抗拔计算，则总抗拔力标准值为：n2=qsk×4=3 965×4=15 860 kn抗倾覆力矩：mr=n2×l3=15 860×6.25=99 125 kn抗倾覆力矩安全系数为：k1=mr/moy=99 125/39 936=2.481.5所以抗倾覆稳定性满足要求。张拉台座的受力性能分析，除了台座的抗倾覆计算外，尚且对板冲切承载力计算，抗滑移计算，台座的承载力进行计算，本文不再表述。4    变形监测数据分析4.1  监测方法台座的抗倾覆监测以沉降（

8、隆起）观测为主，辅以地面及结构的裂纹观察。以桩基横轴为一个观测断面，在距反力墩1 m位置各增加一个观测断面，每个观测断面各布置5个观测点，每条张拉台座每个端部共计布置20个沉降（隆起）观测点。观测频率每天1次，台座张拉使用后，及时补观测1次。4.2  数据统计与分析根据监测频率，对每个观测点位进行台座阶段张拉后的数据观测、收集、整理与统计，通过对20个观测点的数据整理发现，靠近张拉位置的台座结构位移数据变化并不明显，远离张拉位置的数据呈现上升趋势。本文选择桩基横轴及反力墩外侧两个断面进行数据统计分析，其中，d1d5为桩基横轴线上的5个观测点，d6d10为反力墩外侧断面的5个观测点，具

9、体如表2所示。4.3  监测结论对20个观测点位进行连续不间断观测，经统计分析后得出：20个观测点位在台座张拉达50次时，地面最大隆起数据不超过0.13 mm，且所有观测点位在张拉超过10次后，数据不呈现明显增长。5    结语（1）通过累计50次的张拉阶段数据统计，布置的20个观测点数据均为正值，表现为台座受力后，地面呈倾覆隆起现象。且桩基横轴向的观测断面的隆起数据变化较小，而外侧断面的数据变化幅度较大。（2）在台座张拉次数达到20次时，各观测点位的数据变化幅度开始变小，数据慢慢趋于稳定，且通过外观观察，地面并无明显的裂纹。（3）根据累计张拉试验的数据观测结果，提出在“一联多片”式张拉台座的设计案例下，采用“桩基+筏板”式的张拉台座在技术上是可行且稳定的。同时，该台座实用性强，张拉工效高。桩基及筏板设计参数的选择和优化，应以工程地质情况及受力验算为依据。参考文献1林文顺，吴宇平.轨道交通u梁预制施工技术j.黑龙江交通科技，2019（2）：174-176.2郑涛，张强，刘学.统筹规划、合理配置长线先张法预制u型梁制梁台座j.工程建设与设计，2019（10）：113-114.3周彬，刘国鹏.一种新型u型梁先张台座的设计与计算j.黑龙江交通科技，2018（3）：81-83.4李雨函.地铁高架桥u型梁的预制施工技术分析j.工程技术研究，2018（1