先张法预应力重力式张拉台座设计

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1、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:①抗倾覆能力,抗倾覆能力以台座的抗倾覆安全系数K表示(K≥1.5)②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(R≥1.3)2、计算过程台座稳定性验算分四步:Ⅰ.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

2、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4～5cm处:K=M1/M≥1.5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+G2L2，7(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Ⅱ.抗滑移验算R=T1/T≥1.3其中:T—张拉力的合力T1—抗滑移力,T1=N+Ep+F式中:

3、N—台面反力Ep—土压力的合力F—摩阻力Ⅲ.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Ⅳ.台面加厚部分配筋计算(按钢筋混凝土偏心受压构件计算)Ⅴ.张拉横梁计算（受力后横梁挠度δ≤2mm）①采用混凝土横梁:按钢筋混凝土深受弯构件中的短柱计算②采用金属横梁:结构力学挠度演算三、计算实例⒈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,ASTMA416-92标准270级,标准强度为Ryb=1860MPa张拉控制应力δcon=0.75Ryb=1395MPa,

4、钢绞线面积140mm27,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=681.3KN•m（注:牛腿重量产生的力矩忽略不计）M=T*e=2929.5KN*0.12m=351.54KN•m则K=M1/M=681.3/351.54=1.94>1.5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

5、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(λHKp+2c√Kp)*H,因很小在次不再计算.摩阻力F亦很小,忽略不计则T1=N=5370KN7R=T1/T=1.83>1

6、.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)①尺寸确定开裂验算Fvs≤β(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β—裂缝控制系数,静载取β=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=14

7、64.75KN<βftkbh0/(0.5+a/h0)=0.8*2000*1.35*0.4/(0.5+0.07/1.35)=1565KN所以尺寸选定满足开裂控制要求②牛腿受力配筋As≥λdFva/0.85fyh0式中:As—牛腿受拉钢筋截面面积λd—钢筋混凝土结构结构系数,取1.2Fv—作用在单个牛腿上的绞线拉力,取1464.75KNa=0.3h0=0.3(0.4-0.05)=0.105mh0—牛腿有效高度,即扣除保护层后的牛腿高度7fy—Ⅱ级钢筋抗拉强度设计值取310N/mm2所以As≥1.2*1464750*0.105/0.85*310

8、*0.35=2001.2mm2选定4ф28(As=2463mm2)，箍筋选用φ8@100③台面加厚部分受力配筋计算,加厚部分尺寸B*L*H=1.79m*0.4m*2m台面所受压力取F=T=29