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浅析先张法预应力施工张拉台座的设计与计算
作者：周明
来源：《知音励志·社科版》2015年第09期
摘要
先张法预应力施工中，张拉台座应进行专门设计，并应具有足够的强度、刚度和稳定性。
【关键词】先张法预应力；张拉台座
在预应力施工中，先张法作为一种简单经济方便的方法广为使用，在先张法施工除却张拉设备、预应力筋、锚夹具需要在施工前严格试验外，对于张拉台座也要进行严格设计与计算，确保张拉台座具有足够的强度、刚度和稳定性，抗倾覆安全系数应小于1.5，抗滑移系数应不小于1.3。本文着重讨论张拉台座的设计和计算方法。
1 张拉台座尺寸拟定
其中：
l1——G1点至O点的水平距离；
l2——G2点至O点的水平距离；
l3——G3点至O点的水平距离；
l4——G4点至O点的水平距离；
N——预应力钢绞线的张拉力；
h1——N作用点至O点的垂直距离；
N′——台面的抵抗力；
F——砼台座与土的摩擦力；
E p′——台座底部和座面上土压力的合力；
Pcp——台座后面的最大土压力；
先张法预应力空心板张拉台座结构设计 1 先张法台座的基本要求 1.1 承力台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应不小于1.5，抗滑移系数应不小于1.3。 1.2 横梁须有足够的刚度，受力后挠度应不小于2㎜。 1.3 在台座上铺放预应力筋时，应采取措施防止沾污预应力筋。 1.4 张拉前，应对台座，横梁及各项张拉设备进行详细检查，符合要求后方可进行操作。 2 压杆式台座的设计 2.1 压杆式台座结构形式的选定 压杆式台座采用矩形截面。压杆式台座为双肢受压结构，主要算其截面强度，稳定性及变形。 2.1.1 压杆的受力分析及计算方法 由于钢绞线距底模距离一般设计为4.5cm，因此纵向力作用在偏离压杆形心0.5cm处,可近似认为压杆为中心受压构件，压杆按素砼设计，按构造进行配筋，单肢压杆承受力为P/2，按极限状态法计算。 （1）强度验算 N j≤αAR j a r m N j—纵向力； α—纵向力偏心系数1.0； A—构件截面面积a×b； R j a—材料抗压强度； r m—材料安全系数。 设等式右边为R，当N j≤R时强度满足要求；N j>R时强度不
满足要求，需重新设计压杆截面，重新验算。 （2）稳定性验算 N j≤υαAR j a/r m υ—受压构件纵向弯曲系数 首先因压杆中心设置系梁，限制压杆侧向位移，因此压杆按一端固结，一端铰接计算。求出长细比L0/h，查出υ值进行验算。 若有一条件式不满足要求时，就需重新设置压杆断面。 2.2 设计荷载的确定 由于端横梁的刚度大，无挠曲变形，因此每根钢绞线的张拉力取同一值。根据一片空心板中钢绞线的设计根数、张拉控制应力及超张拉系数1.05，确定台座的设计荷载。 P = nσA n—钢绞线根数； σ—张拉控制应力； A—钢绞线截面积； 已知一片空心板梁设计23根钢绞线，每根钢绞线张拉控制应力为1395Mpa，张拉力为195.3KN。计算时超张拉系数1.05考虑，每根张拉力为205KN，则台座的设计荷载P=23×205=4715（KN）。 2.3 台座长度的确定 采用长线台座既有经济上的考虑，也有力学性能方面的考虑。特别在力学方面有两个优点：可以减少张拉和锚固工作量及预应力筋端头损失；可以减少因预应力筋在锚具中滑移及横梁变形所造成的预应力损失。 台座长度一般为45米或76米、110米。台座过长，穿束时很不方便，且预应力筋下垂挠度大，对预应力有一定影响。采用ＹC-60型千斤顶张拉时，由于张拉行程的限制，台座长度宜控制在48米以
先张法预应力台座设计及优化 陈勇 （长沙市天心城市建设投资有限责任公司） 摘要：本文以介绍江肇高速公路预制场预制空心板台座作为分析研究对象，介绍了先张法预应力台座设计思路、计算方法及方案优化。 关键词：先张法、台座、设计、优化 1工程概况 江肇高速公路预制Y1标位于广东江门市，原为小山丘，通过开挖土方，平整场地建成现预制场，因此预制场地土属超压土，固结情况较好。由现场情况看来，土属红粘土。该区属于亚热带海洋性气候，雨水充沛，年平均气温较高。该项目具有以下工程特点： ①工期较长，从正式生产至结束总共10个月。 ②规格及数量较多，Y1标预制板规格包括6m、10m、13m、16m和20m的板，其中6m空心板160片，10m空心板178片，13m空心板72片，16m空心板320片，20m空心板1386片，共计2116片。 ③受雨季和地基土质影响，因为雨季较长，降水量较大，对排水要求相对较高，土质属粘性土，为防止雨季渗水影响到张力台座正常工作和为使台座整体性更好，先在土基上铺垫15cm碎石垫层，并在垫层上现浇20cm厚槽式台座底板。 2先张法预应力台座设计及优化 2.1 先张法预制台座平面布置方案 根据现场工程情况，选用先张法张拉台座为整体框架式台座。考虑龙门吊跨径布置及提运方便，规划设计7个长条形张拉槽位。张拉槽总长131m，总宽20.8米，占地面积共计2724.8m2。预应力台座布置平面图如下：
2.2 台座设计及验算 该台座为整体框架式张拉台座，其传力柱横截面为60cm×60cm，传力柱之间用扁平矩形截面联系梁连接，传力柱和联系梁都是C40砼，底板为厚20cm的C30砼。端横梁设计可选用钢筋混凝土和钢结构结构两种方案，分别进行验算比选。 2.2.1采用钢筋混凝土端横梁方案 钢筋混凝土端横梁采用C40混凝土，主筋采用直径28的Ⅱ级钢，箍筋为直径12mm的Ⅱ级钢筋；传力柱主筋采用直径25mm的Ⅱ级钢筋，箍筋为直径8mm的Ⅰ级钢筋；联系梁主筋采用直径12mm的Ⅱ级钢筋，箍筋为直径8mm的Ⅰ级钢筋；底板采用的纵向筋为直径12mm的Ⅱ级钢筋和横向为8mm的Ⅰ级钢筋。为提高张拉端稳定性，在张拉端横梁下面浇筑厚1.5m基础C25混凝土。 1）墩台自重 墩台及牛腿部分总重：P=365.82kN，其作用点距牛腿与传力柱身结合处1.42m，计算可得，抗倾覆安全系数K＞1.5，抗滑移安全系数K＞1.3。 由于该张拉台座属于整体框架式台座，且张拉力与传力柱轴线重合，该轴心力对传力柱产生弯矩可以不用计算。 2）传力柱截面设计验算： 由于该传力柱为轴心受压，计算时取中间槽，同时张拉2条13米边板，旁边2槽同时张拉1条20米边板的最不利情况的传力柱，轴力即为张拉产生的合力：Nj=4491.9 kN 设计构件截面为正方形截面，边长a=600mm，由于有联系梁参与工作，因此最长杆节应取两联系梁之间的任一节10000mm，计算长细比λ=16.7，可查得弯曲系数φ=0.84；纵向钢筋配筋率为μ’=1.1%。 传力柱采用的是C40砼，砼的抗压设计强度Ra=23MPa,纵向钢筋的抗压设计强度
预应力张拉计算及现场操作说明 本合同段梁板均为先张梁板，根据台座设置长度，实际钢绞线下料长度为89 米。 一、理论伸长量计算 由公式△ L=(Nk*L)/EA计算可得理论伸长量。 公式△ L=(Nk*L)/E g A中 △ L:理论伸长量 Nk:作用于钢绞线的张拉力(控制应力(rk= 1395Mp) L:钢绞线下料长度(89m E g：钢绞线弹性模量(1.95 X 105Mp) A g：钢绞线截面面积(140mm) 由公式计算得△ L= (1395*140*89) / (195700*140) =0.63441m =634.41mm 现场张拉采取五级张拉分别为10%(r k, 20%(r k, 40%(r k, 8 0%(r k , 100%(T k;对应理论伸长量分别为L1, L2, L3, L4, L5, L6。 由公式计算得L仁63.44 mm( 10%A L) L2=126.88 mm(20%A L) L3=253.76mm(40%A L) L4=507.52mm(80%A L)
L5=634.41 mm( 100%A L) 二、现场张拉实测 (一)现场张拉操作 现场张拉采取六级张拉分别为10%(r k, 20%(r k , 40%(r k , 8 0%(r k , 100%° k;对应伸长量分别为A, B, C, D, E。 张拉顺序： 1、先张拉左侧锚端，用3#千斤顶张拉N1筋，张拉到10%° k, 记录此时伸长量A1，再张拉到20%(r k,记录此时伸长量B1;后依次张拉N2-N9,对称张拉，分别记录各自伸长量：A2, B2 (9) B9;锚固好左侧。 2、张拉右侧锚端，用1#、2#千斤顶同时同步张拉，张拉到40%° k, 记录此时伸长量C,锚固后继续张拉到80%° k,记录此时伸长量D, 继续张拉到100%° k,记录下各自伸长量为E。 C D E值均为两千斤顶伸长的平均值。 (二)数据处理 N1 实际伸长量L ni=E+C或L ni二E+2( B1-A1) r L r[ r■■ I- I r l i r L r [ zt 11 1J ii J 1 J 1 J 1 ! L J厂 J J 1 p i J 1 J i f J i ? j zt j
先张法预应力空心板梁台座的设计与施工 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，项目部决定在冷坑互通A匝道区征300米长56米宽场地设置空心板梁预制场，该块场地处于当地的水田内，表层为耕植土。 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1块张拉台座，设10条张拉底板，每条张拉底板可同时生产空心板梁6片。整个预制场理论上满负荷可同时生产空心板梁60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φj15.2（7φ5）的高强低松驰钢铰线，16m先张法板梁中板14根钢绞线、边板17根钢绞线，20m先张法板梁中板18根钢绞线、边板21根钢绞线，布置在底板呈直线分布，断面型式见附图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。预应力钢铰线标准强度R y=1860MPa，张拉控制应力为0.7fpk=1302Mpa。采用自锚式千斤顶张拉钢铰线。钢铰线张拉顺序为：0→初始应力→103%σk(锚固)。预应力混凝土设计标号为C50 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10条底板均完成钢铰线张拉时（即台座的最不利受力时）倾覆与滑移，传力柱尺寸为b×h=600mm×800mm，台座的各混凝土部分均采用C30混凝土。 一块台座纵向总长度组成为124m，台座的布置及各部位具体尺寸见附图2。 台座的设计计算主要包括：台座的抗倾覆验算，抗滑移验算，传力柱的配筋计算，钢横梁的选取验算，砂箱的设计。 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10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，受力模型见附图3 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，钢铰线张拉控制应力为1302MPa，其公称截面积为139.98mm2。 取台座绕O点的力矩，不考虑20cm厚传力柱间混凝土调平层及5cm水磨石底板的作用，并忽略土压力的作用。 最不利荷载：N=1302×139.98×21×10=38274KN，G1=28.56×2×2.5×2400×10=3427.2KN，G2=0.6×0.80×8×11×2400×10=1013.8KN，h1=1.2-0.80=0.40m，L1=9.25m，L2=4m，则： 平衡力矩：M r=G1×L1+G2×L2=3427.2×9.25+1013.8×4=35756.8KN·m 倾覆力矩：M DV=N×h1=38274×0.40=15309.6KN·m 抗倾覆安全系数： K=平衡力矩/倾覆力矩=35756.8/15309.6=2.34>1.5 （安全） 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面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传力柱的计算长度L0根据两端固定及现场实际情况整体考虑进行取值，取L0=20，则计算长细比λ=L0/b=20/0.6=33.33，通过查表得纵向弯曲系数 =0.46。
先张法预应力筋张拉台座设计计算书一、计算简图（如下图）： 二、张拉台座稳定性验算（包括倾覆稳定性和滑动稳定性验算） 1、计算公式 （1）、倾覆稳定性按下式验算：
K0= M1/M = M1/Ne ≥1.50 （2）、滑动稳定性按下式验算： K c= N1/N ≥1.30 式中：K0—抗倾覆安全系数； K C—抗滑动安全系数； M1—抗倾覆力矩，由台座自重和土压力等产生； M—倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生； N—预应力筋的张拉力； e —张拉力合力作用点到传力墩倾覆转动点O的力臂； N1—抗滑动的力，由台面承受的水平反力、土压力和摩擦力等组成。 2、有关计算数据 （1）、台座受力计算宽度：B=6.80m（见上图）； （2）、台座前土体的容重：γ=1.8t/m3; （3）、台座前土体的内摩擦角：φ=35?； （4）、台座与土体间的摩擦系数：f=0.40（台座地基经压实后再填30cm厚碎石）； （5）、台面抵抗力：μ=28t/m（按有关资料的经验数据：台面厚60mm时为15～20t/m；台面厚80mm时为20～25t/m； 台面厚100mm及大于100mm时为25～30t/m）； （6）、台座砼采用C25。 3、抗倾覆验算（对O点取矩）
（1）、抗倾覆力矩（忽略台座后面的土压力和牛腿自重）：M1 =G1L1＋G2L2 = 2×3×6.80×2.4×(3/2＋4.5)＋0.3×4.5×6.80×2.4×4.5/2 = 587.52＋49.57= 637.09 t （2）、倾覆力矩： M = Ne = 246.4×0.35= 86.24 t-m。 （3）、抗倾覆安全系数： K0 = M1 / M = 637.09 / 86.24 = 7.39 >1.50（安全）。 4、抗滑动验算 （1）、台面反力： N0 = Bμ = 6.80×28 = 190.40 t。 （2）、台座与土体间的摩擦力： F = F1＋F2 =（G1＋G2）×f =（2×3×6.80×2.4＋0.3×4.5×6.80×2.4）×0.4 =（97.92＋22.03）×0.4 = 47.98 t 。 （3）、台座后最大的土压力Ep：
后张法预应力张拉伸长 量计算与测定分析 一、理论伸长量计算 1、理论公式： （1）根据《公路桥涵施工技术规范》 （JTJ041—2000），钢绞线理论伸长量计算公式如下： P P P E A L P L =? ① ()()μθ μθ+-=+-kx e P P kx P 1 ② 式中：P P ——预应力筋的平均张拉力 （N ），直线筋取张拉端 的拉力，曲线筋计算方 法见②式； L ——预应力筋的长度； A P ——预应力筋的截面面积 （mm 2 ）； E P ——预应力筋的弹性模量 （N/mm 2 ）； P ——预应力筋张拉端的张拉 力（N ）； x ——从张拉端至计算截面的孔 道长度(m)； θ——从张拉端至计算截面的孔 道部分切线的夹角之和(rad)； k ——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数； μ——预应力筋与孔道壁的摩擦 系数。 （2）计算理论伸长值，要先确定预应 力筋的工作长度和线型段落的划分。 后张法钢绞线型既有直线又有曲线， 由于不同线型区间的平均应力会有很 大差异，因此需要分段计算伸长值， 然后累加。于是上式中： i L L L L ?+?+?=?Λ21 P P i p i E A L P L i =? P p 值不是定值，而是克服了从张拉端至 第i —1段的摩阻力后的剩余有效拉 力值，所以表示成“Pp i ”更为合适； （3）计算时也可采取应力计算方法， 各点应力公式如下：
()()()() 111--+--?=i i kx i i e μθσσ 各点平均应力公式为： ()()i i kx i pi kx e i i μθσσμθ+-= +-1 各点伸长值计算公式为： p i p i E x L i σ=? 2、根据规范中理论伸长值的公式，举例说明计算方法： 某后张预应力连续箱梁，其中4*25米联内既有单端张拉，也有两端 张拉。箱梁中预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线（Φ），极限抗拉强度f p =1860Mpa ，锚下控制应力б0==1395Mpa 。K 取m ，μ=。 （1）单端张拉预应力筋理论伸长值计算： 预应力筋分布图（1） 伸长值计算如下表：
先张法预应力空心板施 工方案 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
目录
先张法预应力空心板施工方案 一、编制依据 1、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)； 2、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004； 3、济鱼高速公路LQSG-5合同段两阶段施工图设计； 4、《济徐高速公路建设标准化管理手册》； 5、我单位同类工程的施工经验及现有人员、材料、机械设备等情况； 6、业主、总监办及驻地办各种相关文件精神。 二、工程概况 主线采用双向四车道的高速公路标准，路基宽度28m，设计速度采用120公里/小时；桥涵设计车辆荷载为公路-Ⅰ级；特大桥的设计洪水频率1/300，大、中、小桥、涵洞和路基设计洪水频率1/100。设计有预应力空心板梁的结构物共34座，其中10m板380片、13m板573片、16m板234片、20m板380片，共计1567片。
三、设计要点 1、预应力混凝土空心板按部分预应力混凝土A类构件设计。 设计计算采用平面杆系结构计算软件计算，桥面现浇层参与结构受力，荷载横向分配系数采用铰接板、刚接板法计算，并用梁格法进行检算。空心板顶板计算按单向板和悬臂板计算。并采用空间结构计算软件复核。 2、设计参数 （1）混凝土：C50混凝土重度γ=26.0KN/m3,弹性模量EC=3.45×104MPa。C40混凝土重度γ=25.0KN/m3,弹性模量EC=3.25×104MPa。 （2）预应力筋：采用抗拉强度标准值fpk =1860MPa，公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线，其力学性能指标应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）的规定。Ep=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系数ξ=0.3。 （3）竖向梯度温度效应：按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定取值： 竖向日照正温差T1=14℃，T2=5.5℃,A=300mm； 竖向日照反温差T1=-7.0℃，T2=-2.75℃,A=300mm。
先张法板梁预制场台座计算书 1）概述 因13米、16米这两种不同跨径空心板梁的角度、钢绞线位置及数量各不相同，张拉台座设计必须根据以上两种不同跨径的空心板梁总体施工计划进行设计，以满足施工进度的需要。按照总体施工工期及施工图纸的不同安排初步考虑先全部预制16米板，待16米板全部浇筑结束再行安排13米板的浇筑任务。预制场采用通长承压槽式台座结构，单个截面面为（60×80cm）的钢筋砼结构，全长70米（预制场整体布置图见后附图）。 2）台座结构形式与具体几何尺寸 张拉台座采用槽型结构，主要由底板、承压杆、横系梁和张拉横梁、定位板等组成。底板由20厘米厚C25砼铺设而成，台座面板右5cm厚C30混凝土浇筑而成，上铺8mm厚钢板作为梁板预制底模。承压杆按轴心受压构件计算，张拉端钢筋横梁按简支受弯构件计算。 具体几何尺寸初拟如下： 承压杆为钢筋砼构件，砼设计标号为C30，断面尺寸为： 40cm*60cm（宽*高）90cm*60cm 。承压杆配有4φ12螺纹钢，箍筋用φ8，间距为25厘米，两承压杆的间距为174cm。 张拉横梁用3.5厘米厚钢板采用特种焊接方法焊成如下图所示形状。图中阴影部分为钢材。张拉时，钢绞线位置与张拉横梁中心、中间支撑梁基本重合，误差控制在5mm内。
3）台座验算 I：承压杆强度验算 承压杆按轴心受压构件计算，计算长度L 取两联系梁之间的距离取10米。 杆件允许轴心荷载按下列公式计算。 N 允= ∮ r b (R a ·A/r C + K g ’·A g ’/r s ) 台座承压杆件断面：（40*60cm） N 允 =0.81*0.95(17.5*106*0.8*0.6/1.25+340*106*4.52*10-4/1.25) =5.27*103KN ∮——钢筋砼构件纵向弯曲系数，查表得0.81 r b ——构件工作条件系数，取r b =0.95 r c ——砼安全系数，取r c =1.25 R a ——砼抗压设计强度，查表R a =17.5MP? A——构件截面面积 r s ——钢筋安全系数取r s =1.25 K g ’——纵向钢筋抗压设计强度，查表R g ’=340 MP? A g ’——纵向钢筋截面面积，按4根φ12，A g ’=4.52cm2 N 允 ——计算纵向轴压力(已计入荷载安全系数)
预应力钢绞线参数及计算公式汇总 参数：钢绞线抗拉强度标准值fpk=1860Mpa，弹性模量：Ep=1.95*105Mpa，松弛率为2.5%，公称直径￠s=15.2mm，钢绞线面积A=140mm2，管道采用预埋金属波纹管成孔且壁厚不小于0.3mm。预应力筋平均张拉力按下式计算： p p=（p(1-e-（kx+μ?）)）/kx+μ? 式中：p p---预应力筋平均张力（N）。 p-----预应力筋张拉端的张拉力（N）。 X-----从张拉端至计算截面的孔道长度（m）。 ?-----从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）。 K-----孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，参见附表G-8。 μ-----预应力筋与孔道比壁的摩擦系数，参见附表G-8。 注：e=2.71828，当预应力筋为直线时p p= p。 预应力筋的理论伸长值△L（mm）可按下式计算； △L =（p p *L）/A p*Ep 式中：p p-----预应力筋的平均张拉力（N），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，计算方法见上式。 L-------预应力筋的长度（mm）。
A p-----预应力筋的截面面积（mm2）。 Ep------预应力筋的弹性模量（N/ mm2）。 附表G-8 系数K及μ值表 注意事项： 预应力筋张拉时，应先调整到初应力σ0该初应力宜为张拉控制应力σcom的10%~15%。伸长值应从初应力时开始量测。力筋的实际伸长值除量测的伸长值外，必须加上初应力以下的推算伸长值。对后张法构件，在张拉过程中产生的弹性压缩值一般可省略。 预应力张拉实际伸长值△L（mm）=△L1+△L2 式中：△L1-从预应力至最大张拉应力间的实测伸长值（mm）△L2-初应力以下的推算伸长值(MM)，可采用相邻级的伸长值。
箱梁预制及存放台座设置及验算 1、后张法预应力箱梁台座设置及其验算 1、1台座设置 （1）对台座基础的地基进行加强处理，使台座基底承载力≥150Kpa。 （2）台座基础两端范围下挖50cm台座基础,宽，中间基础部分宽，30cm厚，并布筋浇注C30混凝土；台座部分配置结构钢筋，浇筑20cm厚混凝土，台座顶面采用小石子混凝土调平，并用4x4cm角钢包边，防止边角破坏。底模采用1m宽8mm厚的大块钢板平铺，并且与台座连接成整体。用3m靠尺及塞尺检测平整度，偏差控制2mm以内，确保钢板接缝严密、光滑平顺。台座施工预留模板对拉螺栓孔间距50cm。 （3）箱梁采用两台50t龙门吊起吊。在梁底台座预留吊装孔，吊点位置距梁端1m。20m和25m预制箱梁共用台座设置4个吊装孔洞。 （4）为了保证桥梁平顺，在20m（25m）箱梁台座跨中设向下13mm的预拱度，从跨中向梁端按抛物线过渡设置。施工时可根据实际情况进行适当调整。 （5）预制台座间距为3m，以便吊装模板。 台座受力验算 按25m箱梁对台座受力进行验算。 单片箱梁重量=×=。 模板重量=12t， 小箱梁底面面积为：1×=， 则台座所受压强=（+12）×1000×10/=,小于台座强度30MPa。 张拉完毕后受力面积取2 m2，则台座所受压强=（+12）×10×1000/2=,小于台座强度30MPa。 台座两端地基承载力压强需达到MPa×1/（2×）=。施工时夯实地基并铺设碎石垫层使其满足要求。 2、箱梁存梁区台座设计及验算 箱梁存梁区台座设计 台座枕梁采用C30混凝土（计算中枕梁视为刚性构件），箱梁存梁用枕梁尺寸为××见下图：(验算以25米箱梁进行验算,其余20米箱梁的存梁用枕梁采用同25
先张法台座设计及施工 张拉台座是先张法施以预应力的主要设备，它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。张拉台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应≥1.5，抗移系数应≥1.3。同时固定横梁与活动横梁必须有足够的刚度，受力后挠度应不大于钢梁的最大挠度。先张法是在台座上张拉预应力钢材，然后浇筑水泥混凝土以形成预应力构件的施工方法。先张法台座按构造形式分为框架式、槽式、墩式，施工中以框架式台座应用最广。 工程概况。阜朝高速公路22标20米先张空心板梁，全部采用预应力1860MPa低松驰钢绞线，单根钢绞线张拉控制应力1395MPa，空心板梁设计规格普遍为19.96m(长)×1.49m(宽)×0.9m(高)，单块板梁配置18根钢绞线，其中顺治沟大桥有14片边梁为20根钢绞线。经方案选择采用框架式台座。 1 设计依据及设计要求 1.1 设计依据 (1)技术资料。该桥梁工程设计图纸及工程有关会议纪要及有关文件。 (2)规范、标准。 《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021－89)； 《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041－2000）。 1.2 设计要求 要求空心板梁预应力钢绞线强度标准值达到1860MPa，张拉控制应力1395MPa。 2 台座设计 2.1 台座形式 工程选用框架式台座，根据施工及进度要求，台座共设置10槽，设计纵向两排台座，台座设计长度为64.6m和62.2m，每排采用5线长线台座，宽度为14.65m。每线可同时生产3片空心板梁，台座需承受1800t的张拉力。先张法框架式台座见附图。
2.2 台座结构设计及验算 2.2.1 结构设计 台座设置6根通长纵梁（传力柱），台座两侧纵梁2根规格为400mm（宽）×500mm （高），中间4根纵梁规格为700mm（宽）×500mm（高），配8根Φ16螺纹钢筋和φ10＠200箍筋。两头设立端承台，规格1600mm（宽）×1500mm（高）。每4.5m设置一道500mm（宽）×1000mm（高）横向联系梁，共十三道，横系梁主筋为6根Φ12mm螺纹钢，箍筋为φ8@200。混凝土强度均为C30。张拉端采用钢梁，由2根56＃I字钢和钢板焊接而成。 2.2.2 结构验算 (1)先张梁台座验算。 此台座纵梁为压杆传力柱式结构，主要验算纵梁是否满足受压要求。 将混凝土纵梁设为轴心受压状态，1=10=4.5m，选取中纵梁计算。纵梁设8根Ф16主筋。轴心力N`=1395Mpa*140mm2*20根=3906000N=3906KN 由于10/b=4500/500=9，得Ф=0.99 现浇C30砼，f c=15Mpa，A c=500*700=350000mm2 8Ф16钢筋面积：A g=1608mm2，f g=310Mpa N＝Ф*(f g* A g+ f c* A c)=0.99*(310*1608+15*350000)=5690995N=5691KN>N`=3906KN 满足轴心受压要求。 (2)端横梁验算。 ①钢梁端均布荷载q=(1395*140*20)/2.19=1783.6KN/m ，且l=2.19m, f=310Mpa M max=ql2/24=1783.6*2.192/24=356.4KN·m 钢梁需要截面抵抗矩为：W= M max/f=356.4*106/310＝1150*103 mm3 设计中采用2根16Mn56工字钢，Wx=2416.68*103*2=4833.37*103>1150*103 mm3②钢梁剪力：V=0.5ql=0.5*1783.6*2.19=1953 KN 钢梁剪应力：τ=V/A=1953*103/(146.15*102*2)=66.8Mpa 专新建南宁至广州铁路站前工程 NGZQ-7标段 *****桥梁预应力 钢绞线张拉控制计算书 编制： 复核： 审核： 中铁二十三局集团有限公司 南广铁路NGZQ-7项目部 二零一零年五月 预应力钢绞线张拉控制计算书 第一章 工程概述 本合同段预应力钢绞线采用国标φs 15.24(GB/T5224-2003)，标准强度a 1860MP R b y , 低松驰。跨径30mT 梁和25m 箱梁均采用Φ s 15.24mm 钢绞线。 设计文件说明预应力筋张拉采用千斤顶油压标示张拉力和伸长 值双控施工。预应力钢绞线的张拉在预梁 预应力损失参数： 纵向预应力钢绞线波纹管摩阻系数ｕ=0.26，孔道偏差系数K=0.003，钢束松弛预应力损失根据张拉预应力为1302MPa 取为△=0.025，锚具变形与钢束回缩值（一端）为6mm ；横向预应力钢绞线波纹管摩阻系数ｕ=0.26，孔道偏差系数K=0.003，钢束松弛预应力损失为△=0.025，锚具变形与钢束回缩值（一端）为6mm ；竖向预应力钢绞线波纹管摩阻系数ｕ=0.35，孔道偏差系数K=0.003，钢束松弛预应力损失为△=0.05，锚具变形与钢束回缩值（一端）为1mm 。 梁体预应力材料： 纵横向预应力束：公称直径为Φ=15.24（7Φ5），抗拉标准强度f=1860MPa 的高强度低松弛钢绞线。 柔性吊杆：27根Φ15.2环氧喷涂钢绞线组成，fpk=1860MPa 。 竖向预应力采用Φ25高强精扎螺纹粗钢筋。 锚具：纵向预应力采用OVM15-9型锚具锚固，横向预应力束采用OVMBM15-3（BM15-3P ）、OVMBM15-4（BM15-4P ）型锚具，竖向预应力采用JLM-25型锚具锚固；吊杆采用GJ15-27型锚具。 第二章 设计伸长量复核 保沧高速C6合同段崔尔庄互通立交 先张法张拉台座设计及施工方案 1台座形式 张拉台是先张法施以预应力的主要设备,它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。张拉台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应≥1.5，抗移系数应≥1.3。同时固定横钢梁(锚箱)与活动横钢梁(锚箱)必须有足够的刚度，受力后挠度应不大于钢梁的最大挠度。 工程选用框架式台座，根据施工要求，现场设计采用六线长线台座，台座设计长度为91.4m，宽度15m，每线可同时生产6片13m 空心板或5片16m空心板。平面布置图见附图。空心板全部采用公称直径φj15.24预应力1860MPa低松驰钢绞线，单根钢绞线控制应力1395Mpa。因同时有13米和16米板，所以在13米板及6米板两端底胎下设横梁，以防钢绞线放张后空心板起拱把板两端底胎压坏，同时横梁减小了纵梁的长细比，大大提高了纵梁的稳定性。横梁主筋为8根(及11根)16mm螺绞钢筋,箍筋为φ，底胎为10 cmC30砼上覆钢板。在本工程中，在中心纵梁内预留了养护用的水管，每10m设置一丁字接头伸出纵梁外，在空心板养护时直接在其上接软管，省时省力，同时在每两个较近横梁中间埋设了横向排水管道，将养护时的流水排到台座一侧流回台座旁的养护水池内。 2台座结构设计及验算 台座纵梁为轴心受压状态。采用C30混凝土，f c=15Mpa A c=350× 600=210000mm2;纵筋为616螺纹钢筋,箍筋为φ8@200，616钢筋面积A g=1206mm2,f g=310MPa.钢绞线公称直径为140mm2。 ①设计荷载计算: P=nδA=12×1395MPa×140mm2 =2343.6KN ②强度验算: N=f g×A g+f c×A c =232.5×1206+15×210000 =3430.395KN N/P=1.5>1.3 故其结构满足轴心受压要求。 ③抗倾覆验算(设O点为旋转中心): 传力柱每m自重： q1=0.6×0.3×25KN/m3=4.5KN/m 台座: q2=0.85×0.6×0.5×25KN/m3=6.375KN/m q3 q3=0.5×1.5×0.6×25KN/m3=11.25KN/m q4=2.8×0.8×0.5×25kN/m3=28KN/m 锚箱: m1=700Kg×9.8N/Kg/1000×17.8m=122.108KNm 钢筋砼横梁: m2=1.5m×1.2m×0.3m×25KN/m×16.9m=228.15KNm 平衡力矩： M= q1×16×8+q2×17.8+q3×17.2+q4×15.5+m1+m2=1667.233KNm 倾覆力矩： M2=3053.622KN×0.3m=916.087KNm 抗倾覆覆安全系数： 一、控制张拉力 预应力钢绞线张拉控制力表 说明： 1．例如5φ指该钢绞线束由5根公称直径为的单根钢绞线组成；若使用OVM型锚具则通常表示为OVM15-5； 2．单根钢绞线的公称截面积一般为140mm2； 3．1t相当于10KN，张拉千斤顶的吨位可由控制张拉力换算出； 4．千斤顶驱动油泵的油表读数换算：钢绞线束的控制张拉力（N）/千斤顶油缸活塞面积（mm2）； 二、张拉伸长值计算 1．预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内，即︱（△L实－△L理）/△L理︱＜6% 2．理论伸长值的计算公式： 单端理论伸长值△L=（Pp×L）/（Ap×Ep） ①Pp——预应力筋的平均张拉力（N），直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋的平均张拉力计算如下： Pp= P（1－e-(κχ+μθ)）/（κχ+μθ）式中：Pp ——预应力筋的平均张拉力（N）； P——预应力筋张拉端的张拉力（N），在没有超张拉的情况下一般计算为：钢绞线--1395MPa×140mm2=195300N；若有超张拉则乘以其系数； x——从张拉端至计算截面的孔道长度（m），一般为单端长度；θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）； k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数，见下表；μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数，见下表；系数k及μ值表孔道成型方式 k μ钢丝束、钢绞线、光面钢筋带肋钢筋精轧螺纹钢筋预埋铁皮管道 --- 抽芯成型孔道 --- 预埋金属螺旋管道 ~ --- ②L——预应力筋的单端长度（mm），即总长的一半； ③Ap——预应力筋的截面面积（mm2），钢绞线为140 mm2； ④Ep——预应力筋的弹性模量（N/mm2），钢绞线为195×103N/mm2； 以上计算所得△L为单端理论伸长值，整束钢绞线的理论伸长值为：△L理=2△L 3．实测伸长值的计算： △L实=△L总－（△L初实－△L初理）－△L锚塞回缩 式中：△L总——张拉达到控制应力时测得的总伸长量； △L初实——张拉达到初应力（控制应力的10%~15%）时测得的实际伸长量； △L初理——初应力以下的推算理论伸长量（一般为△L理×10%）； 预应力混凝土先张法施工工艺标准 （QB-CNCEC J020113-2004） 1 适用范围 本工艺标准适用于一般工业与民用建筑先张法预应力砼结构工程的施工。 2 施工准备 2.1 材料 2.1.1 预应力筋：预应力筋常用的有冷扎带肋钢筋、刻痕钢丝、钢铰线、冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级粗钢筋等，其规格品种、数量应符合设计要求和有关国家标准，有产品合格证，出厂检验报告，并应按现行国家标准《预应力混凝土用钢铰线》GB/T5224等的规定抽取试件的力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。 2.1.2 预应力筋用夹具、连接器：常用的有锥销式锚具、夹片式锚具、螺丝端杆锚具等，其品种质量应符合设计及技术规程要求。并按规定进行外观质量、硬度检验。应有出厂质量证明书和进场复试报告。 2.1.3 砼用水泥应对其品种、级别、出厂日期等进行检查，并对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验。其质量必须符合国家标准的规定。 2.2 主要机具： 电动螺杆张拉机、张拉千斤顶、高压油泵、压力表、钢丝应力测力仪、卷扬机、钢板尺等。 2.3 作业条件 2.3.1 熟悉图纸，认真进行技术交底。 2.3.2 原材料已经过复试合格，台座表面已清理干净。 2.3.3 施加预应力的拉伸机已经过配 套校验并有记录。压力表已经过校验 并在校验周期内使用。张拉前试车检 查张拉机具与设备是否正常、可靠。 2.3.4 张拉的两端应有安全防护措施。 2.3.5 将预应力筋的张拉吨位与相应的压力表指针读数、钢筋计算伸长值写在牌上，并挂在明显位置处，以便操作时观察掌握。 2.3.6 砼配合比已经试验确定。 2.4 作业人员 钢筋工、木工、水泥工、架子工、测量工和机械工等，其中机械工、焊工应持证上岗，且合格证应在有效期限内。 预应力筋制作 张拉机具标定 放张和切断预应力筋 养护、拆模 支模，安设预埋件 制作试块 铺放预应力筋 张拉预应力筋 刷隔离剂 清理台座 浇注混凝土 试块试压脱模出槽试块试压 起吊堆放 非预应力筋制绑 先张法台座设计及检算 张拉台座是先张法施以预应力的主要设备，它承受预应力筋在构件制作时的全部张拉力。张拉台座必须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应≥1.5，抗移系数应≥1.3。同时固定横梁与活动横梁必须有足够的刚度，受力后挠度应不大于钢梁的最大挠度。先张法是在台座上张拉预应力钢材，然后浇筑水泥混凝土以形成预应力构件的施工方法。先张法台座按构造形式分为框架式、槽式、墩式，施工中以框架式台座应用最广。 我项目部共预制先张空心板梁314片，其中20米空心板梁72片、18.2米空心板梁42片、13米空心板梁120片、10米空心板梁80片。现以20米空心板梁的应力状态对先张台座进行验算。20米先张空心板梁，预应力筋采用1860Mpa低松弛钢绞线，单根钢绞线张拉控制应力1395Mpa，空心板梁设计规格普遍为19.96m（长）*1.49m（宽）*0.9m（高），单块中梁配置18根钢绞线、边梁配置20根钢绞线。经方案选择采用框架式台座。 1、设计依据及设计要求 1.1设计依据 （1）技术资料。该桥工程设计图纸及有关文件。 （2）规范、标准 《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89 《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000 1.2设计要求 要求空心板梁预应力钢绞线强度标准值达到1860Mpa，张拉控制应力1395Mpa。 2.台座设计 2.1台座形式 采用框架式台座，根据施工及进度要求，并排设7槽长线台座，台座设计长度为90m，宽度为18.76m。每线可同时生产4片空心板梁，台座需承受391t 的张拉力。先张法框架式台座见附图。 2.2台座结构设计及验算 2.2.1结构设计 台座设置6根通长纵梁（传力柱），台座纵梁规格均为400mm（宽）*800mm （高），配8根Φ25螺纹钢筋和φ10@200箍筋。两头设立端承台，规格5000mm （宽）*1500mm（高）。每4.5m设置一道300mm（宽）*500mm（高）横向连 后张法预应力张拉计算书 后张法预应力钢绞线在张拉过程中，主要受到以下两方面的因素影响：一是管道弯曲影响引起的摩擦力，二是管道偏差影响引起的摩擦力；两项因素导致钢绞线张拉时，锚下控制应力沿着管壁向跨中逐渐减小，因而每一段的钢绞线的伸长值也是不相同的。 1、计算公式 （1）预应筋伸长值ΔL的计算按照以下公式： ΔL＝ Pp×L Ap×Ep ΔL—各分段预应力筋的理论伸长值（mm）； Pp—各分段预应力筋的平均张拉力（N）； L—预应力筋的分段长度（mm）； Ap—预应力筋的截面面积（mm2）； Ep—预应力筋的弹性模量（Mpa）； （2）《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)附录G－8中规定了Pp的计算公式 Pp＝P×（1－e－（kx＋μθ）） kx＋μθ P—预应力筋张拉端的张拉力，将钢绞线分段计算后，为每分段的起点张 拉力，即为前段的终点张拉力（N）； θ—从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，对于圆曲线， 为该段的圆心角，如果孔道在竖直面和水平面同时弯曲时，则θ为 双向弯曲夹角之矢量和。设水平角为α，竖直角为β，则θ=Arccos （cosα×cosβ）。 x—从张拉端至计算截面的孔道长度，分段后为每个分段长度。 k—孔道每束局部偏差对摩擦的影响系数（1/m），管道内全长均应考虑 该影响； μ—预应力筋与孔道壁之间的磨擦系数，只在管道弯曲部分考虑该系数 的影响。 注： a、钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素，它的取值是否正确，对计算预应力筋伸长值的影响较大。所以钢绞线在使用前必须进行检测试验，计算时按实测值Ep’进行计算。 b、 k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数，其大小取决于多方面的因素：管道的成型方式、预应力筋的类型、表面特征是光滑的还是有波纹的、表面是否有锈斑，波纹管的布设是否正确，弯道位置及角度是否正确，成型管道内是否漏浆等，计算时根据设计图纸确定。 2、划分计算分段 2.1 工作长度：工具锚到工作锚之间的长度，Pp＝千斤顶张拉力； 预应力混凝土先张法空心板梁施工技术方案 一、工程概况 HN-E2标段起点位于镇江市丹阳互通式立交东侧，桩号为EKl82+000，沿途经过丹阳市开发区、练湖农场、河阳镇，终点桩号为EK196+180，全长14.18km。本标段有特大桥1座（京杭运河特大桥），中桥1座，涵洞34道，通道21道，分离式立交桥11座（其中支线上跨桥5座），互通式立交桥2座；路基土石方挖方383335立方，填方726444立方，湿喷桩软基处理长度为308717.9延米，预应力薄壁管桩27307.5延米。 二、工程规模 本标段采用了L=10m、L=16m和L=20m三种跨径的预应力砼先张法空心板，L=10m跨径的预制梁高为0.4m；L=16m跨径的预制梁高为0.7m；L=20m 跨径的预制梁高为0.85m。L=10m的梁共有64片，L=16m的梁共有16片，L=20m的梁共有64片。 三、施工准备 1、材料 （1）、水泥：江苏联合P.O.42.5号普通硅酸盐水泥。 （2）、砂：质量符合Ⅱ类砂的要求，采用赣江中砂，含泥量不大于2%，细度 模数不小于2.6。 （3）、石子：质量符合Ⅱ类碎石的要求，采用镇江船山碎石，粒径5~31.5mm，含泥量不大于1%。 （4）、钢筋：选用江苏永钢集团有限公司，品种和规格均符合设计规定，并有出厂合格证及试验报告。 （5）、外加剂采用南京建科院生产的JM-9型缓凝高效增强剂。 2、预制场布置及机具 先张法预制场位于EK185+000处北侧，负责本标段一、二分部预制梁的预制，本标段一、二分部共有48片混凝土实心板、144片先张法梁和106片后张法预制梁的预制工作，该预制场设长线形台座2个（见附图），每台座可同时预制20m梁4片；后张法台座8个，其中有32片8m的梁可在先张法台座内预制。沿预制场方向布置24m跨门吊两个（见附图），13m跨小门吊1个，大门吊用万能杆件拼装而成，用于梁的吊移；小门吊用于辅助砼的浇筑。 3、混凝土配比 空心板梁C40混凝土强度等级配比为：水：水泥：砂：石：外加剂=444：652：1159：173：4.44。材料加重误差：水泥不得超过% ±，砂、碎石不得超 1 过% 1 ±，出料混凝土塌落度控制在10~12cm（如需±，水、外加剂不得超过% 2 泵送可根据实际需要进行适当的调整）。其28天砼试块的抗压强度为55.1Mpa、 49.9Mpa和55.4Mpa。 四、空心板梁预制施工 1、先张法施工工艺流程 先张法施工流程图预应力张拉计算书(范本)
张拉台座设计及施工方案
预应力张拉应力计算
预应力混凝土先张法施工工艺标准
先张法台座设计及施工
后张法预应力张拉计算书
预制梁施工技术交底文件(先张法)
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