箱梁预制台座计算书.doc

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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2.0m范围下挖50cm台座基础,宽1.6m，中间基础部分宽1.6m，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。

1.2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=27.275×2.6=70.915t。

模板重量=12t，

小箱梁底面面积为：

1×24.84=24.84m2，

则台座所受压强=（70.915+12）×1000×10/24.84=0.0334MPa,小于台座强度30MPa。

张拉完毕后受力面积取2m2，则台座所受压强=（70.915+12）×10×1000/2=0.42MPa,小于台座强度30MPa。

台座两端地基承载力压强需达到0.42MPa×1/（2×1.6）=131.25Kpa。

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

2.1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0.8m×0.4m×7.5m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米箱梁存梁用枕梁相同的结构）,25米箱梁最大一片砼方量为27.275m3,钢筋砼比重取26KN/m3,最高放置两层,则存梁荷载F=27.275×26×2/2=709.15KN。

2.2地基承载力计算

地基承载力为：

fa=（P1+P2）/A

=（1418.3+（0.4×0.8×7.5+0.3×0.4×2）×26）/（0.8×7.5）

=247.82KPa

其中：

P1——25米箱梁重量；

P2——枕梁自重；

A——枕梁底面积；

处理地基，承载力达到300Kpa以后进行枕梁砼的浇筑。

2.3枕梁强度验算

（1）计算枕梁截面特性

①枕梁截面惯性矩

如图建立坐标系xoy，则矩形组合体的形心距地面距离y1为：

A1=80×40=3200cm2a1=20cm

A2=40×30=1200cm2a2=55cm

y1=（A1*a1+A2*a2）/（A1+A2）

=（1200*55+3200*20）/（1200+3200）=29.5cm

y2=70-29.5=41.5cm

距上图，则惯性矩为：

IX=（Be13-bh3+ae23）/3其中B=80cm，e1=y1=29.5cm，b=40cm，h=40-29.5=10.5cm，a=40cm，e2=y2=40.5cm

IX=（80×29.53-40×10.53+40×40.53）/3=1554896cm4=15.54896×10-3m4

截面抵抗距W=I/e2=15.54896×10-3m4/0.405=38.4×10-3m3

②枕梁的截面刚度

由路桥施工计算手册查询：

C30混凝土的弹性模量Ec=3×107KN/m2（详见路桥施工计算手册P781页）

截面抗弯刚度为EcI=3×107×15.54896×10-3

=466.46KN·m2

（2）按照“倒梁法”计算地基的净反力和基础梁的截面弯矩

倒梁法把基础梁即枕梁当成为固定支座的连续梁，按地面作用以均布反力，对受力进行简化，模型简化图如下：

由结构力学求解器求得如下：

剪力图

弯矩图

由以上计算结果知：

Mmax=223.04KN.m，Qmax=297.38KN

由《建筑工程施工实用计算手册》可以查得C30砼容许抗弯应力［σ］=10Mpa，剪切许用应力［τ］=0.8［σ］=8Mpa

σ=Mmax/w=223.04KN.m/38.4×10-3m3=5.81Mpa<[σw]=10Mpa

τ=Qmax/S=297.38KN/0.44m2=0.675Mpa<［τ］=8Mpa

以上计算可知，枕梁设计安全。

3、先张法预应力空心板张拉台座设置及验算

3.1空心板底模及张拉台座的设置

3.1.1空心板底模设置

空心板底模基础碾压密实，压实度达到要求后，在其上浇筑14.3cm厚C20混凝土，在底板范围内埋设2根5x5cm槽钢，槽钢间距1.24m。

待基础面收光后，铺设5mm厚钢板做空心板底模板。

模板与模板之间的连接使用电焊进行满焊，然后用磨光机磨平，测量人员利用全站仪对整个模板面进行整平，确保板底有较好的平整度。

3.1.2张拉台座的设置

预制台设框架式台座，有支撑梁、横梁、横系梁组成框架承受张拉力。

支撑梁采用0.4m×0.4m的砼梁，主筋为4Φ16的钢筋，箍筋为∅10的钢筋,间距30cm。

移动横梁和固定横梁使用组合型钢，砼采用C30砼浇筑成整体。

张拉台座具有足够的刚度和强度，抗倾覆安全系数不小于1.5，抗滑移系数不小于1.3，横梁具有足够的刚度，受力后挠度不大于2mm。

3.2张拉台座验算

3.2.1张拉台座抗倾覆验算

取台座绕0点的力矩，并忽略土压力的作用，则平衡力矩Mr＝G1L1＋G2L2。

倾覆力矩Mov＝NH1抗倾覆力矩安全系数K应满足以下条件：

K＝Mr／Mov＝（G1L1＋G2L2）／NH1≥1.5

式中G1—台座外伸部分的重力，混凝土容重取26KN/m3

G1＝3×3×2.85×26=666.9KN

L1—G1点至O点的水平距离，1.5m

G2—台座部分的重力

G2=（0.4×0.4×2+3×0.15）×1.5×26=30.03KN

L2—G2点至O点的水平距离,0.75m

N—预应力钢筋的张拉力

（n为钢绞线数量，本项目13m空心板中,边板13根钢绞线张拉时应力最大，A为钢绞线面积，根据图纸为140mm2）

N＝fpd×A×n=1260×140×13/1000=2293.2KN

H1—N作用点至O点的垂直距离,0.057m

则Mr=G1L1＋G2L2=666.9×1.5+30.03×0.75=1022.88KN.m

倾覆力矩Mov＝NH1＝2293.2×0.057=130.72KN.m

抗倾覆力矩安全系数

K＝Mr／Mov＝1022.88／130.72=7.8>1.5

满足条件,安全。

3.2.2张拉台座抗滑移验算

台座抗滑移力N1＝N`+F+E′p

式中N`—台面的抵抗力（KN/m），混凝土强度为15MPa时，台面厚度为400mm时，查《路桥施工计算手册》表10-23和10-24得

则N`＝1000KN/m×2.4m=2400KN

F—混凝土台座与碎石的摩阻力，则F=μ（G1＋G2），因台座底部为碎石,所以摩擦系数μ取0.45，F=0.45×（666.9+30.03）=313.62KN。

E′p—台座底部与座面上土压力的合力。

E′p＝（P‘＋P0）×（H-H2）B/2

其中B—台座的宽度,3m

H2—台座板厚度,0.4m

H—台座的埋设深度,H=3m

地基为中砂，故γ—中砂的重度,取γ=18KN/m3，内摩擦角ф取30о。

查《路桥施工计算手册》表10-23相关公式为

①台座后面的最大的土压力P’＝γH*tg²（45°+ф/2）-γH*tg²（45°-ф/2）

②台座板底部的土压力P′=H2×P‘/H

③台座底部和座面上土压力的合力E′p=（P‘＋P0）×（H-H2）B/2

④抗滑移安全系数K=N1/N=（N′+F+E′p）/N

带入数值得：

P‘=γHtg²（45°+30°/2）-γHtg²（45°-30°/2）

＝18×3×（tg²60°-tg²30°）=18×3×2.67=144.18KN/m2

P0=H2×P‘/H=0.4×136.97/3=19.22KN/m2

E′p=（P‘＋P0）×（H-H2）B/2

=（144.18+19.22）×3×3/2=735.3KN

则抗滑移安全系数K为：

K=N1/N=（N′+F+E′p）/N

=（2400+313.62+735.3）/2293.2=1.5>1.3

满足条件,安全。

4、空心板存梁区台座设计及验算

4.1枕梁设计

枕梁采用C25混凝土（计算中枕梁视为刚性构件），13米梁存梁用枕梁尺寸为0.3m×0.3m×10m见下图，13米空心板每片砼方量为6.24m3,钢筋砼比重取26KN/m3,最高放置三层,则存梁荷载F=6.24×26×3/2=243.36KN。

4.2地基承载力计算

地基承载力为：

fa=（P1+P2）/A

=（243.36×5+（0.6×0.3×10+0.3×0.3×1.24×5）×26）/（0.6×10）

=213.02KPa

其中：

P1——13米空心板重量；

P2——枕梁自重；

A——枕梁底面积；

处理地基，承载力达到300Kpa以后进行枕梁砼的浇筑。

4.3枕梁强度验算

（1）计算枕梁截面特性

①枕梁截面惯性矩

矩形组合体的型心距地面距离e1

A1=60×30=1800cm2a1=14cm

A2=30×30=900cm2a2=45cm

e1=（A1*a1+A2*a2）/（A1+A2）

=（1800×14+900×45）/（1800+900）

=24.33cm

所以h=5.67cm，e2=35.67cm

则惯性矩：

Ix=（Be1³-bh³+ae2³）/3

=（60×24.33³-30×5.67³+30×35.67³）/3

=740066=7.4×

截面抵抗距W=I/e2=7.4×/0.3567=20.75×

②枕梁的截面刚度

由路桥施工计算手册查询：

C25混凝土的弹性模量Ec=2.85×KN/m2详见路桥施工计算手册P781页

截面抗弯刚度为EcI=2.85××7.4×=211KN▪m2

按照“倒梁法”计算地基的净反力和基础梁的截面弯矩

按地面作用以均布反力，对受力进行简化，模型简化图如下：

由结构力学求解器求得如下：

剪力图

弯矩图

由以上计算结果知：

Mmax=64KN•m，Qmax=141.7KN

由《建筑工程施工实用计算手册》可以查得C25砼容许抗弯应力［σ］=8.5Mpa，剪切容许应力［τ］=0.8［σ］=6.8Mpa

σ=Mmax/w=64KN•m/20.75×m3=3.08Mpa<[σ]=8.5Mpa

τ=Qmax/S=141.7KN/0.27m2=0.525Mpa<［τ］=6.8Mpa

以上计算可知，枕梁设计比较安全。