先张法框架式预应力张拉台座设计

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1、先张法框架式预应力张拉台座设计　　摘要：先张法框架式预应力张拉长线台座可一次对多片梁板的预应力筋进行下料和张拉，具有工效高、预应力筋损耗少、张拉应力均匀、安全可靠的优点。虽然前期投入稍大，但对于预制梁板数量多、工期紧张的工程仍有其经济合理性。框架式台座设计的主要内容是传力柱和固定横梁截面尺寸的拟定。本文通过工程实例，介绍了先张法框架式张拉台座的设计思路。关键词：先张法框架式台座设计中图分类号：S611文献标识码：A框架式预应力张拉台座主要利用柱和横梁组成框架，为预应力张拉设备提供反力，实现对预应力筋的张拉。横梁和柱的设计就成了框架式张拉

2、台座设计的主要内容，如下图所示：现以实例来说明先张法框架式预应力张拉台座的设计过程。1、工程概况11我单位施工的桂林至梧州高速公路钟山至马江段第5合同段段内共有桥梁七座，其中大桥1座，中桥3座，小桥3座，上部构造的主要任务为320片20m和84片16m先张法预应力空心板梁的预制和架设。2、预应力张拉台座的设计为了加快施工进度，要求每槽每次可对4片20m梁或5片16m梁的预应力筋进行下料和张拉。根据预应力筋的工艺要求，槽宽取1.6m，槽长取86.46m。由于预应力筋张拉后需等混凝土强度达到设计强度的80%才可放松，若只设一道张拉槽需等待较

3、长时间才能进行下一批次张拉，造成窝工。根据施工进度的要求和场地情况，共设5道张拉槽，以保证在上一槽梁板的预应力筋放松前进行下一槽梁板的预应力张拉和混凝土浇注。2.1受力分析根据设计图纸说明：中梁的预应力筋为14根，边梁的预应力筋为15根，张拉控制应力σk=1395Mpa，品质证明书中预应力钢绞线公称截面积Ag=140mm2。1根预应力筋的最大张拉力Pj=σk·Ag=1395×140=195.3KN14根预应力筋的最大张拉力Pk=nPj=14×195.3=2734.2KN15根预应力筋的最大张拉力Pk=nPj=15×195.3=2929.

4、5KN故张拉预应力筋所需的最大反力P=2929.5KN整体张拉端（千斤顶端）受力分析11一片边梁的15根预应力筋在设计满荷状态下通过移动横梁、丝杆和千斤顶将其张力P传递给了固定横梁和传力柱。由于工字钢横梁与传力柱焊接在一起，且丝杆在横梁中点两侧对称布置，故可将固定横梁的受力简化为在两个对称集中荷载P/2作用下的固端梁。见固定横梁受力简图Ⅰ：固端剪力QA=QB==2929.5/2=1464.75KN设横梁总长为l，一个集中力与一侧固定端距离a，与另一固定端距离为b，则由结构力学知识，固定横梁和传力柱连接处的固端弯矩:MA=MB=+====

5、=308.971KN.m横梁在两丝杆之间的弯矩为MP=－=（1－）===57.217KN.m锚固端受力分析横梁和传力柱之间的作用力为P/2，而横梁由两根工字钢组成，故每根工字钢受到传立柱的反力为P/4。由于15根预应力筋的分布宽度c=0.9m，则相邻两根预应力筋的间距d=。又因为15根预应力筋对称分布，故可将锚固端横梁的荷载看做由1个作用于跨中的预应力筋拉力Pj和两侧7对预应力筋拉力7×2Pj组成。见固定横梁受力简图Ⅱ：11固端剪力QA=QB==2929.5/2=1464.75KN参照整体张拉端的固端弯矩MA=MB=对7对对称的集中力P

6、j，上式中的FP=Pj，a=an=-nd，b=bn=+nd（n=1,2,3……7）则7对对称的预应力筋拉力Pj引起的固端弯矩M14A=M14B====-1根作用在跨中的预应力筋拉力Pj引起的固端弯矩M1A=M1B=15根预应力筋引起的固端弯矩MA=MB=M1A+M14A=M1B+M14B=-+=-=515.278KN.m固定横梁的跨中弯矩为MP=-MA=326.953KN.m移动横梁受力分析移动横梁的荷载分布与锚固端固定横梁的荷载分布相同，不同的是两种横梁的长度。其固端剪力和弯矩可仿照锚固端横梁的算法：固端剪力QA=QB==2929.5

7、/2=1464.75KN15根预应力筋引起的固端弯矩MA=MB=-=300.084KN.m11移动横梁的跨中弯矩为MP=-MA=175.96KN.m由以上计算看出，在不同的荷载分布情况下，固定横梁和移动横梁的固端弯矩和剪力均大于跨中弯矩和剪力。故在选择横梁的截面尺寸时，以各自的固端弯矩和固端剪力作为强度验算的极限值。2.2横梁的选材和截面尺寸拟定工字钢具有承载能力强、刚度大、稳定性好等优点，而公路钢桥常用的16Mn钢具有强度高（弯曲应力容许值[σw]=210MPa，剪应力容许值[τ]=120MPa），塑性、韧性（E=210GPa）比较适

8、宜和可焊性良好等优点，故选取16Mn低合金工字钢作为横梁。整体张拉端固定横梁截面尺寸的拟定和强度、刚度验算由截面弯曲应力控制条件σw=≤[σw]，得每根工字钢的截面系数W≥===736cm3为使丝杆能在固定