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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
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，抗滑移系数应不小于。
横梁须有足够的刚度，受力后挠度应不小于2mm0
在台座上铺放预应力筋时，应采取措施防止沾污预应力筋。 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
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，压杆按素碇 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
NjW a ARjarm Nj—纵向力； a—纵向力偏心系数； A—构件截而而积aXb；
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RL-材料抗压强度； 心-材料安全系数。
设等式右边为R,当NjWR时强度满足要求；NpR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 NjW 4)a ARJa/rm
受压构件纵向弯曲系数
首先因压杆中心设置系梁，压杆侧向位移，因此压杆按一端 固结，一端较接计算。求出长细比S/h,查出4)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。 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，确定台座的设计荷载。
P = n o A
n—钢绞线根数； o —张拉控制应力； A—钢绞线截而积；
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。计算时超张拉系数考虑，每根张拉力为 205KN,则台座的设计荷载P=23x205=4715 (KN)。
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
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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，台座长度宜控制在48米以 内。
由于每个施工合同段有各种规格不一的空心板，在底宽相等、预 应力筋间距一致的情况下，可以采用其最小公倍数并兼顾最长的空心 板设置，这样可以生产各种规格的空心板，降低单片空心板造价，同 时增加了施工的灵活性。
台座长度(即张拉端与锚固端之间的距离)主要是根据空心板长 度、角度，连续排列的数量，地形条件，生产规模确定，再加上一定 的工作长度，并考虑千斤顶张拉行程的大小。计算时主要以胶囊长度 控制压杆的长度，并设胶囊端头距横梁为0.5米。
其长度可用下式计算： L=nL 1 + (n— 1 ) a+2b 式中：L—台座长度；
L 1 —胶囊长度； n—构件数量； a—两构件之间的距离； b—胶囊端头与横梁间的距离。
本算例中，空心板设计长度为25.94m,胶囊长度26.5m (板长 +0.5m预留)。设一组台座张拉两片空心板，空心板相邻端头间距 0.5m,并设胶囊端头距横梁0.5m,于是得到压杆的设计长度：
L=2x++2x=(m)
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宽度的确定
台座宽度主要决定于构件外形尺寸的大小，生产操作的方便程度 以及用料经济情况等。台座宽度太窄，会影响模板的安装与拆卸；太 宽则需用较大的横梁，用钢量就增多。一般每条生产线内部宽度为一 2.0m。并知设计净跨径
Lo=b（）+2c
Lo—台座内部净宽； bo—底模宽度；
c—压杆内侧面与底模间的距离；
本算例中，b（）= 1.00m, c=0.40m,贝lj Lo=+2xO.4Om= （m） 高度的确定
压杆式台座一般在地表以上，台座突岀地而的高度不宜太大（一 般取60cm左右）。高一些虽然对台座受力较有利（因能减少压杆长 细比和偏心距），但是对安放钢筋、支模和浇灌混凝土等则会带来不 便。
混凝土压杆的计算
压杆长度L=54.5m,压杆两端与中间分别固结在混凝土基础上， 如图1所示。
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压杆断面60X60cm2,系梁断面20x15cm2,混凝土设计标号均为 C258；基础断而150x80cm2,混凝土设计标号为C15%
2.6.1截面强度验算
AB段压杆长L=27.25m,因两端固结在地基基础上，故计算长 度为Lo =0.5L= 13.625m,于是得到组合构件纵向弯曲面的长细比 入二L。/h==,从《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》 (JTJ022-85)中查表3.0.3-2,可得中心受压构件纵向弯曲系数4)。
4)=
根据混凝土极限条件状态公式，验算组合构件的强度与稳定性
SWR
S—荷载效应不利组合的设计值； R—结构抗力效应的设计值； S = P=23x205=4715KN
R = Ra ・ A ・ 4)= x600x600x2x=5491 KN S=4715KN WR=5491 KN
满足①式要求；
式中：心一混凝土的设计强度；
A—构件的断面积；
2.6.2根据上式验算单肢的强度与稳定性
在AB与BC段的中间各设一根横系梁，如图1所示，这根横系 梁约束着压杆的侧向弯曲，假定AAi与A】B与横系梁三者固结，此 时AA*的计算长度
Lo =0.5L=6.8125m 压杆的横向宽度b=0.60m 于是长细比入=L。/b=/ =
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查表得，中心受压物件纵向弯曲系数©=
单肢压杆所受外力Pi=P/2= (KN) 根据SWR
s=
R=Ra ・ A ・ 4)=x600x600x=4385KN S=WR=4385KN,满足①式要求。
从以上验算可知，压杆式张拉台座的设计断而和结构形式能满足 外力所引起的效应。
对于整体式压杆，由于张拉力是依靠压杆本身来平衡，故不存在 倾覆和滑移的问题。
3. 横梁的设计
钢绞线通过夹具固定在横梁上。横梁可作为集中荷载作用下的简 支梁计算。张拉横梁的最大的承压力为4715KNo
截面强度验算
设横梁简支于两根压杆上，并知设计跨径L,求出如下图荷载分 布情况的跨中弯矩。
L=Lo+a
L°—台座内部净宽； a—压杆截面宽度
本算例中，Lo= 1.80m, a=0.60m, L=+0.60m= (m)
受力简图如下：
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RA=RB = P/2= (KN) 跨中弯距 M=RL/2-P S bi
Mmax = X —205X
(++++
+++) —205x++ =X—205x[++++
2x+++]
= x-205x =・m
横梁抗弯所需截面模量[Wx]
[Wx]=M/[ o ]根据求出的最大弯矩，即可求出所需要横梁的截面抵抗矩[Wx]=Mmax/[ o ]
=2275500x 1000/210= 10836(cm3)
组合截面模量Wx
组合构件惯性距lx
IX=2IXI+2IX2 IXI—【60惯性距
1x2—加焊钢板对X轴惯性距(IX2=bh3/12+y2A)
容许截面模量[Wx]
Wx =2Ix/h
组合构件截面模量Wx采用两根160按下图焊接，板的规格 为50x3cm,两槽钢间预留10cm间隙，160惯性距为75456cm4,
组合截而的惯性距
图形 A( cm2) a(cm) a2xA(cm4) Ix(cm4) Jx(cm4) I 150 148837 2x75456 1450 150912 II 7
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III 150 148837 1450 448812 I + II+III 组合图形对中性轴的惯性距
Ix = 2x (1450+150912) =448812 (cm3) 相应截而的抵抗弯距 Wx=448812/33 =13600 (cm3)
经验算知所需的截面抵抗弯距[Wx]小于实际组合图形的截而抵 抗矩，即
[Wx]= 10836cm3 < Wx= 13600cm3
所选断面满足要求。
o =Mmax/Wx = 2275500/13600= 167Mpa<210Mpa 横梁挠度验算
为便于验算，将作用在横梁上的集中荷载转化为均布荷载，于是 得到布荷载q：
q = 8M/L2 = 8x (x) =3160 (KN/m) 横梁挠度的计算
fc=5ql4/384EI
q—荷载集度q = 8M/L?； E—横梁弹性模量，xlOsMpa
当fc<[fc]=2mm时，横梁挠度满足要求。
fc=5ql4/384EI
= 5x3160x2404/384xxl 05x448812 =(mm) W2mm 满足设计要求。
横梁面板局部应力验算
如15 型夹具 D=50mm, d=24mm, H=45mm。
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夹具套筒环形而积 A= Ji/4 (D2~d2) = Ji/4 (502-242)
= 1511 (mm2)
o =P/ A = x 1000/1511 = 129MPa<200Mpa 受剪面积 A=30x ( JiD) =30x Jix50
=4712 (mm2)
T =P/ A = X1000/4712=41 MPa< 120Mpa
压应力、剪应力均满足要求。但在加工制做过程中，采取在工字 钢两翼缘间焊接内径2.0cm左右的钢管，既起到了对而板的支撑作 用，有起到了穿束的导向作用。
横梁尺寸及材质要求
通过计算可知，横梁加工长度L=Ll+a=+= (m) 160釆用A3钢，钢板采用16Mno 4. 配筋计算
压杆的受力状态为轴心受压，压杆内的纵向钢筋属于构造配筋。 配筋率控制在〜％范围内，钢筋直径可在16〜22mm范围内选用，钢 筋根数不得小于六根。篩筋采用巾8钢筋，间距为30cmo
5. 压杆式台座的施工控制 地基处理
用经纬仪和钢尺测放出台座中每条生产线和龙门吊轨道的确切
位置，打桩、定位。按照台座设计图纸施工放样后，压杆位置处下挖 15〜20cm深，台座基础位置处下挖120〜150cm深。控制好截而尺 寸及顺直度，尽量减小偏心距。浇筑台座基础混凝土(标号为C15#) 时，要按正确位置预埋钢筋网和钢垫板，待24小时后再浇筑压杆混 凝土和系梁混凝土(标号为C25#)o
台面的布置
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由测量放出台座中心位置，整平夯实基底，按空心板梁底宽度布 设纵向6X6cm木方两道，横向每隔1.4米布设一道6X6cm木方， 以便于钉3mm钢板。距模底端部〜3.5m处，浇筑厚度为10cmC25# 混凝土，并设置15x15cm 06钢筋网三片(防止钢绞线放松后，在应 力调整过程中，由于过大的剪应力而使台而遭到破坏）；模底中部浇 筑厚度为6cmC15#素混凝土。
横梁加工、制作与安装
将下好料的工字钢和加强板，按照规范要求焊接成型。在工字钢 和加强板连成一体后，按设计图纸要求的预应力筋位置，在横梁而板 上钻成直径2cm左右的孔道（直径一般比钢绞线直径大2毫米）。清 洗预埋锚固垫板，将成型的横梁移至压杆端头，使其纵轴线与底模中 心线对中，两工字钢对称轴线与压杆横轴线对中。尽量减少操作误差, 使横梁的受力情况符合假设条件。
为便于穿束，在工字钢两翼缘间焊接内径2.0cm左右的钢管（起 导向滑道作用）。
台座的安全性使用问题
张拉前应对台座、横梁进行检查；张拉现场要设立警示牌，并在 张拉横梁处设立防护网；张拉时沿台座每隔5米放一个防护架。台座 两端严禁站人，更不允许进入台座，防止钢绞线滑脱或拉断伤人。
当钢绞线张拉到控制应力时，要停3分钟再打紧夹具，此时操作 人员
要站在侧而。
6. 压杆式台座的放松方法
在预应力筋放松时，经常采用砂箱放松、千斤顶放松、松张机放 松等方法。主要是防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋 断折现象。这三种方式以砂箱放松法较为简单，而千斤顶放松法与松 张机放松法对机
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械设备要求较高，但操作起来很方便。采用千斤顶放 松法时，还必须在台座长度上增加一个活动横梁的工作长度，但可以 节省钢绞线。而另外两种方法则会对钢绞线造成一定的浪费。通过上 述分析，可以根据施工单位具体情况相应选用。
7. 压杆式台座的改进措施
通过工程实践运用、现场观测及经验总结，有如下几项改进措施。 在压杆上每隔5米设置一预埋吊环，便于完工后拆除。
为节省预制场面积，可使两组生产线共用一肢压杆，减少预制 场布
设的工作量。此时共用压杆为偏心受压构件，按偏心受压状态进 行设计即可。
采用装配式拼装台座(钢管、钢箱或格构式结构)。由于其具 有安装
工期短、投产快、可移动、可重复使用、造价低的优点，可以 任意安排张拉生产线，长短可调；根据需要及工程量大小，施工场地 条件可随意变化。
8结语
压杆式张拉台座有着不受地质条件、张拉承受力大、稳定性 好、安全性高、适应性广、便于蒸气养生的优点。基于上述优点，压 杆式张拉台座在预应力空心板施工中，有着很大的推广价值。
参考书目：
《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022-85)
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86) 《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)
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