预应力空心板梁台座的设计
摘要：结合中石油广西钦州1000万吨/年炼油项目配套10万吨码头工程实例，介绍预应力空心板张拉台座计算，为类似工程提供借鉴。
关键词：预应力；空心板；张拉台座；
1、概述
先张法施工前得先建立临时张拉台座。
而台座是生产先张法预应力混凝土梁板的主要构件，用于承受张拉预应力钢筋时的反力。
台座的稳定性、可靠性、安全性、经济性直接影响到先张法预制场正常顺利的运转。
中石油广西钦州1000万吨/年炼油项目配套10万吨码头工程为重力墩式梁板结构，先张法预应力空心板梁共计280片，规格见下表，现就该先张法预制场台座的设计作介绍。
2、台座设计
本工程空心板的宽度宽，达到2.7米，张拉应力大，达到787.8吨。
每槽的宽度为3.5米.跨度大。
为了减小张拉受力钢梁的跨度,将传力柱断面在张拉端部局部加大,使张拉钢梁净跨为2.7米。
并在传力柱端头底部增设一道钢筋砼横梁，使整个受力结构为框架受力结构。
并减小传力柱的偏心受压应力。
钢梁采用30mm和20mm厚钢板加工焊接而成。
由于本工程预制空心板的型号种类较多。
每种板的钢筋间距都不相同。
为了确保钢梁对所有空心板均可以施工，在钢梁中间留有一条40mm宽的缝，
供张拉钢筋用。
为了确保在张拉过程中张拉台座的砼受压能均匀受压，在张拉台座上预埋钢板来搁置张拉钢横梁。
钢横梁设计成一根通长的整体钢梁,并和梁端预埋件焊接成一整体,使钢梁成为一根
三跨连续钢梁。
减小张拉时对传力柱的偏心压力。
本工程张拉方案为;选用一端为固定端,另一端为张拉端的施工方案。
张拉端分为单根张拉和多根张拉二种。
单根张拉设备较为简单，张拉速度较慢，但费用较低。
多根同时张拉时，由于张拉线长，钢筋伸长量较大，千斤顶在单端一次无法张拉到位，需进行二端用4台5000kn的千斤顶同时张拉才能满足伸长量要求，而且在张拉前还需用单顶对每根钢筋先施加一定的拉力，确保在同时张拉时每根钢筋受力状态相同。
张拉端需要一根张拉横梁和一根固定横梁。
这样需要投入的机械设备较多。
综合考虑本工程方案选用单根张拉的施工方案。
张拉钢筋直径为32mm，常规施工是采用对焊机先将钢筋按施工所需的长度对焊接长，然后对钢筋进行张拉，确保钢筋焊接没有问题后运到施工现场进行施工。
由于钢筋直径大，对焊质量难以保证。
钢筋接长采用钢筋连接器连接。
由于钢筋粗，单根钢筋张拉应力大，张拉应力大于单根钢绞线的张拉应力，张拉采用钢绞线张拉不可行。
本工程将采用直径为32mm的精钆螺纹钢进行张拉。
精钆螺纹钢和张拉钢筋间采用特制的连接器进行连接。
后方固定和固定端用精钆螺纹钢螺母进行固定。
因空心板重量在40~61吨不等，重量重，空心板吊运出槽采用
汽车吊等起重机械施工比较困难，采用门式吊机进行砼浇注和空心板的出槽。
门式起重机二支腿间距为15米，空心板最宽的为2.7米，传力柱设计为；边柱为宽500mm×800mm和中柱宽度为800mm ×900mm二种，槽宽设计为3.5米宽。
根据实际宽度进行布置，设置四条空心板预制生产线。
3、台座计算
3.1 台座长度计算
台座长度按下式计算（按槽数量最多的计算）：
l=l×n+(n一1)×1.5+2k=15.44×5+(4—1) ×1.5+2×
2=87.2(m)。
式中: l-台座长度(m)，
l-构件长度(m)；
n-一条生产线内生产的预制梁数(片)；
k-台座横梁到第一根构件端头的距离，这里取0.8m。
台座结构如下所示：
3.2 台座稳定性验算
台座传力柱承受张拉力为轴心受压,不作稳定性验算，24根钢绞线空心板的控制张拉力：n=400mpa×32×3.14×28mm2/ 4根
=7878kn；考虑3%超张拉，最大控制应力：nmax=n×103%=8114kn。
中间台座按最大张拉应力设计,边上的二个台座按最大应力的50%为4057设计.
3.3.1、断面计算：
现与nmax =8114kn 进行中间传力柱的断面计算，现与nmax
=4057kn 进行边上的传力柱的断面计算.设传力柱横截面为矩形，中间的为;高h=800mm；宽b=900mm。
两边的为;高h=800mm；宽
b=500mm。
砼标号c30,抗压强度为fc=14.3mpa。
中间的传力柱横截面面积a=b×h×2=900×800×2 =720000mm2。
两边的传力柱横截面面积a=b×h×2=500×800×2 =400000mm2。
其中间的正截面受压承载力应符合下列规定：
nmax≤0.9φ(fca+f’ya’s)
nd=0.9φ(fca+f’ya’s)=0.9×0.95×14.3×720000=8803kn nd> nmax=8114kn,符合要求。
两边的传力柱为;nmax≤0.9φ(fca+f’ya’s)
nd=0.9φ(fca+f’ya’s)=0.9×0.95×14.3×400000=4891kn nd> nmax=4057kn,符合要求。
由于取φ=0.95，以小的两边控制.查表1得，l0／b=12
lo=12×b=12×0.5=6m
查构件纵向弯曲时的计算长度表2,传力柱是直杆，两端按铰接，因此取lo=1.0l，l=lo／1=6／1=6m
根据以上计算得出，两个传力柱的自由长度为6m。
即，两传力柱之间沿长度方向最长6m就要设一道横向联系梁，才能保证传力柱稳定。
两边的传力柱按构造配筋，配筋率在0.5～1.5%，取配筋率1%，即as=500×800×1%=4000mm2，用13根φ20钢筋，箍筋采φ8钢筋，间距为200mm。
中间的传力柱按构造配筋，配筋率在0.5～1.5%，取配筋率1%，即as=900×800×1%=7200mm2，用23根φ20钢筋，箍筋采φ8钢筋，间距为200mm。
3.4 张拉横梁计算
因钢梁是三跨连续钢梁，设计时接净跨3.5米进行设计.
横梁按局部承受均布荷载计算：q=8114/2.46=3298kn/m。
跨中最大弯距：m=ql(2l-l’)/8=
3202 kn×2.46m× (2*3.5-2.46)/8=4470kn·m
钢梁的剪力为：v = nmax /2=8114kn/2=4057kn
⑴强度计算
钢梁所需截面抵抗矩：wu=m/f=4470kn·m /215mpa=20719cm3 采用钢板焊接组合梁：
钢组合梁的断面抵抗矩：w2=bh2/6- b1h12/6=60×952/6-48×892/6=26882 cm3；
w/ wu=26882/20719=1.3,满足强度要求。
⑵抗剪计算：
钢梁的剪应力为：
τ=v／f=4057kn／(60*6+89*12cm2)=28.4n/mm2<fv=125 n/mm2，满足抗剪要求。
⑶刚度计算：
钢梁变形值计算（只取热轧工字钢惯性矩，挠度计算值偏大）：ωmax=5ql4／(384ei)
=5*3298*3504／(384×2060000×26882*95/2)
=2.45(mm)<l／500=3500／500=7mm(可满足要求).
4结语
台座进行设计时，由于传力柱是细长的受力杆件，对传力柱的计算长度的取值，要充分考虑到实际的约束条件。
否则当计算长度取值较大时，将会影响到传力柱的混凝土截面面积和钢筋的用量，造成不必要的浪费。
参考文献：
[1] 叶见曙,袁国干编著.结构设计原理[m].北京:人民交通出版社,1997,4.
[2] jtj041-2000,公路桥涵施工技术规范[s].
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。