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摘要：对延吴高速公路空心板梁台座施工方案进行详细介绍，对台座力学性能进行验算。
关键词：空心板梁，台座，力学计算
中图分类号： TS653.92+3文献标识码：A文章编号：
Abstract: to delay wu highway pedestal slabs construction scheme is introduced, the mechanical performance of pedestal checked.
Keywords: slabs, pedestal, mechanics calculation
一、工程概况：
延（安）—吴（起）高速公路LJ-2标位于延安市境内，标段距市区约20公里，起至桩号为EK1+383.088—K4+600，全长4.517KM。本标段先张法预应力空心板梁工程主要工程量工作量为C50砼18849M3,钢筋7000吨，预应力钢绞线620吨。
二、先张空心板台座施工总体方案
先张空心板台座施工总体方案为：先张法空心梁，采用集中预制，先张台座生产线两区每区6条共12条，线长139.2米，宽2.4米8条，宽2.9米3条，宽3.1米一条，每条线布置6块板，共计72个台座，利用32米跨的16吨门式起重机四台起吊空心板梁、模板及其它设备。
三、先张空心板梁场总体布置
制梁厂设置在标段起点延安市安塞县沿河湾镇碟子沟京延中学操场。先张法空心板梁生产区长360米，宽40米。梁厂内布置预应力空心板生产区、堆放区、钢筋加工区、生活办公区。
生产区建预应力生产线12条，长280米、宽15米、施工通道一条。设在梁厂中间，堆放区与生产区平行布置，设在通道一侧。钢筋加工区设在轨道外侧，预应力生产线中间。
四、机械设备及模板配置
1、建先张台座生产线两区每区6条共12条，线长139.2米，宽2.4米8条，宽2.9米3条，宽3.1米一条，每条线布置6块板，共计72个台座。
2、配备钢筋加工机械一套，预应力张拉设备二套，起重设备：16吨/32米跨门式起重机四台，其他小型机具：钢板自动切割机、插入式震动器、卷扬机、砂轮机、台式钻床、手提式冲击钻等设备。
3、模板配备：配备20米；中板模板12套、边板模板4套及挡头等配套小模板。。
五、先张空心板台座设计与验算
1）台座组成
本台座采用槽式台座，主要由锚固横梁、传力柱、张拉端柱、锚固端柱及台面等组成；张拉横梁由厚25mm钢板焊接而成，宽500mm，高400mm，每条线两根。传力柱由C40钢筋混凝土现浇，张拉、锚固端柱采用C40混凝土现浇，台面采用素混凝土。
2）槽式台座力学验算
由设计图纸可知：每根钢绞线控制张拉力为195.3KN，每块空心板根据预制长度不同，边跨、中跨、边板、中板类型不同，悬臂长度不同，钢绞线分为14根、15根、18根、19根几种类型，取最大值19根计算，总张拉力195.3×19=3710.7KN,超张拉控制张拉力为3710.7×105%=3896.235KN。
（1）、张拉端、锚固端抗倾覆稳定性验算
图1 槽式台座张拉端柱受力简图
取0点为倾覆旋转中心，得：
倾覆力矩：M倾=N*h1 = 3896.235×0.25=974KN·M
平衡力矩：M平=G1l1+ G2l2+ G3l3
其中：G1=20KN、G2=105KN、G3=1045KN、L1=69.125m、l2=69.1ml3=34.55m 。
M平=20×69.125+105×69.1+1045×34.55=44742.75 KN·M
抗傾覆安全K = M平/ M倾=44742.75/974=45.9＞1.5(满足条件)
式中： G1：锚固钢横梁的重力；
l1：G1点至O点的水平距离；
G2：台座部分的重力；
l2：G2点至O点的水平距离；
G3：传力柱和台面部分的重力；
L3：G3点至O点的水平距离；
N ：预应力钢筋的张拉力；
h1：N作用点至O点的垂直距离；
（2）张拉、锚固横梁的设计与验算
①横梁的选取
钢横梁承受的均布荷载为：
q=Fmax/Lman=3896.235/2.0=1948.2KN/m
M=1/8ql2=1/8×1948.2×2.02=974.1KN·m
式中，q—承力钢板传给每根钢横梁的均布荷载
—最大张拉力即等于超张拉力3896 .235KN
—横梁的跨度，取最小值2.0m
钢梁需要的截面抵抗矩为：
W=M/f=974.1×103/210=4638.6cm3
式中，W—钢梁的截面抵抗矩
f—钢材的抗弯强度，取210Mpa
选用16Mn钢，2I56b，
Wx=2446.5×2=4893cm3＞4638.6cm3
满足要求。
②剪应力验算：
钢梁的剪力为:
V=1/2ql=1/2×1948.2×2.0=1948.2KN
钢横梁的剪应力为:
て=V/A=1948.2×103/14658×2=66.5MPa＜fv=140MPa
式中，V—钢梁的剪力
て—钢横梁的剪应力
A—钢横梁的截面面积，取146.58cm²
fv—钢材拉剪强度设计值，取140MPa
满足要求。
③挠度验算
钢梁的变形值为：
fmax=5ql4/384EI=5×1948.2×20004/384×2×106×68503×104×2=1.48mm＜L/400=2000/400=5mm
式中，fmax—钢梁的挠度
E—钢材的弹性模量，取2×105MPa
I—钢梁的惯性矩，取68503cm4
满足要求。
由上计算可知，2根56b工字钢张拉和锚固横梁最大剪应力、压应力和挠度均能满足施工规范要求，图四、图五所示的组合钢梁更能满足施工规范的要求。
（3）传力柱的设计与验算
① 传力柱由钢筋混凝土现浇而成，其边柱断面尺寸为500mm×400mm，中间柱断面尺寸为800mm×500mm。每隔10米设置一道300mm×300mm钢筋混凝土系梁，与传力柱同时浇注。
②总长度计算
总长度主要由梁体长度L1(按6片21米长梁体考虑)、梁间预留工作长度L2、台膜中抽内模预留L3和两端横梁离梁体宽度L4组成，其计算如下：
L= L1+ L2+ L3 +L4 =6×21+4×0.8+6+2×2.05=139.2M
③传力柱轴向压力值
取两地锚间最长段传力柱，按两端固定轴心受压进行支撑梁钢筋
混凝土复核检算。按边板最大值确定。
N=Fmax=3896.235KN
④传力柱钢筋混凝土等级
传力柱混凝土等级设计为C40，则混凝土轴心抗压强度设计值
fc=19.5N/mm²,纵向受力钢筋采用Ⅱ级钢筋，纵向受拉钢筋的强度设计值
fy=210N/mm².
⑤计算长度
按两端受压结构计算，系梁中心间距10米，则计算长度为：
L0=L/2=5m
⑥稳定系数
传力柱边梁截面尺寸为：500mm×400mm，则
L0/b=5000/400=12.5
查钢筋混凝土结构设计，得稳定系数=0.9425
传力柱中梁截面尺寸为：800mm×500mm,则
L0/b=5000/500=10
查钢筋混凝土结构设计，得稳定系数=0.98
⑦纵向受压钢筋计算
边传力柱截面：
纵向受压钢筋面积：
As′=(N/φ-fcA)/fy=〔(3896.235/2×10³)/0.9425-19.5×500×400〕/210=-8728.723mm²
因计算值为负，按构造配筋。
As′=0.6%×800×500=1200mm²
纵向受力主筋确定，从钢筋混凝土设计查表采用6根φ16，其面积As′=6×201.1=1206.6mm²＞1200mm²,满足强度设计要求。
中传力柱截面：
纵向受压钢筋面积：
As′=(N/φ-fcA)/fy=〔(3896.235×10³)/0.98-19.5×500×800〕/210=-18210.71mm²
因计算值为负，按构造配筋。
As′=0.6%×800×500=2400mm²
纵向受力主筋确定，从钢筋混凝土设计查表采用15根φ16，
其面积As=15×201.1=3016.5mm²＞2400mm²,满足强度设计要求。
⑧系梁钢筋
系梁采用4根φ16钢筋。
⑨箍筋
采用φ8钢筋做箍筋，保护层厚度取5cm，间距20cm，两端6M范围内加密至间距10cm。
5）臺面
台面由一层厚度为50cm的C40混凝土浇筑而成，其水平承载力P
可按下式计算：
P=φ*A*fv/K1*K2
式中：
φ:轴心受压纵向弯曲系数，取φ=1
A:台面截面面积(500*400*2+1600*90)
Fv :混凝土轴心抗压强度设计值，取19.5MPa
K1：超载系数，取1.25
K2 ：考虑台面截面不均匀和其它影响因素的附加安全系数，取1.5
张拉超张力控制为3896.235KN。
得P=1×（500×800+1600×90）×19.5/1.25×1.5=5657.6KN＞3896.235KN
故台面承载力满足要求。
六、结语
本文介绍了延吴高速公路LJ-2标空心梁板台座的施工方案，对台座施工的总体方案、总体布置、设备及机械配置进行了详细阐述。并通过力学验算验证了台座设计满足要求。为其他工程的实践应用提供了可供借鉴的经验。
关键词：空心板梁，台座，力学计算
中图分类号： TS653.92+3文献标识码：A文章编号：
Abstract: to delay wu highway pedestal slabs construction scheme is introduced, the mechanical performance of pedestal checked.
Keywords: slabs, pedestal, mechanics calculation
一、工程概况：
延（安）—吴（起）高速公路LJ-2标位于延安市境内，标段距市区约20公里，起至桩号为EK1+383.088—K4+600，全长4.517KM。本标段先张法预应力空心板梁工程主要工程量工作量为C50砼18849M3,钢筋7000吨，预应力钢绞线620吨。
二、先张空心板台座施工总体方案
先张空心板台座施工总体方案为：先张法空心梁，采用集中预制，先张台座生产线两区每区6条共12条，线长139.2米，宽2.4米8条，宽2.9米3条，宽3.1米一条，每条线布置6块板，共计72个台座，利用32米跨的16吨门式起重机四台起吊空心板梁、模板及其它设备。
三、先张空心板梁场总体布置
制梁厂设置在标段起点延安市安塞县沿河湾镇碟子沟京延中学操场。先张法空心板梁生产区长360米，宽40米。梁厂内布置预应力空心板生产区、堆放区、钢筋加工区、生活办公区。
生产区建预应力生产线12条，长280米、宽15米、施工通道一条。设在梁厂中间，堆放区与生产区平行布置，设在通道一侧。钢筋加工区设在轨道外侧，预应力生产线中间。
四、机械设备及模板配置
1、建先张台座生产线两区每区6条共12条，线长139.2米，宽2.4米8条，宽2.9米3条，宽3.1米一条，每条线布置6块板，共计72个台座。
2、配备钢筋加工机械一套，预应力张拉设备二套，起重设备：16吨/32米跨门式起重机四台，其他小型机具：钢板自动切割机、插入式震动器、卷扬机、砂轮机、台式钻床、手提式冲击钻等设备。
3、模板配备：配备20米；中板模板12套、边板模板4套及挡头等配套小模板。。
五、先张空心板台座设计与验算
1）台座组成
本台座采用槽式台座，主要由锚固横梁、传力柱、张拉端柱、锚固端柱及台面等组成；张拉横梁由厚25mm钢板焊接而成，宽500mm，高400mm，每条线两根。传力柱由C40钢筋混凝土现浇，张拉、锚固端柱采用C40混凝土现浇，台面采用素混凝土。
2）槽式台座力学验算
由设计图纸可知：每根钢绞线控制张拉力为195.3KN，每块空心板根据预制长度不同，边跨、中跨、边板、中板类型不同，悬臂长度不同，钢绞线分为14根、15根、18根、19根几种类型，取最大值19根计算，总张拉力195.3×19=3710.7KN,超张拉控制张拉力为3710.7×105%=3896.235KN。
（1）、张拉端、锚固端抗倾覆稳定性验算
图1 槽式台座张拉端柱受力简图
取0点为倾覆旋转中心，得：
倾覆力矩：M倾=N*h1 = 3896.235×0.25=974KN·M
平衡力矩：M平=G1l1+ G2l2+ G3l3
其中：G1=20KN、G2=105KN、G3=1045KN、L1=69.125m、l2=69.1ml3=34.55m 。
M平=20×69.125+105×69.1+1045×34.55=44742.75 KN·M
抗傾覆安全K = M平/ M倾=44742.75/974=45.9＞1.5(满足条件)
式中： G1：锚固钢横梁的重力；
l1：G1点至O点的水平距离；
G2：台座部分的重力；
l2：G2点至O点的水平距离；
G3：传力柱和台面部分的重力；
L3：G3点至O点的水平距离；
N ：预应力钢筋的张拉力；
h1：N作用点至O点的垂直距离；
（2）张拉、锚固横梁的设计与验算
①横梁的选取
钢横梁承受的均布荷载为：
q=Fmax/Lman=3896.235/2.0=1948.2KN/m
M=1/8ql2=1/8×1948.2×2.02=974.1KN·m
式中，q—承力钢板传给每根钢横梁的均布荷载
—最大张拉力即等于超张拉力3896 .235KN
—横梁的跨度，取最小值2.0m
钢梁需要的截面抵抗矩为：
W=M/f=974.1×103/210=4638.6cm3
式中，W—钢梁的截面抵抗矩
f—钢材的抗弯强度，取210Mpa
选用16Mn钢，2I56b，
Wx=2446.5×2=4893cm3＞4638.6cm3
满足要求。
②剪应力验算：
钢梁的剪力为:
V=1/2ql=1/2×1948.2×2.0=1948.2KN
钢横梁的剪应力为:
て=V/A=1948.2×103/14658×2=66.5MPa＜fv=140MPa
式中，V—钢梁的剪力
て—钢横梁的剪应力
A—钢横梁的截面面积，取146.58cm²
fv—钢材拉剪强度设计值，取140MPa
满足要求。
③挠度验算
钢梁的变形值为：
fmax=5ql4/384EI=5×1948.2×20004/384×2×106×68503×104×2=1.48mm＜L/400=2000/400=5mm
式中，fmax—钢梁的挠度
E—钢材的弹性模量，取2×105MPa
I—钢梁的惯性矩，取68503cm4
满足要求。
由上计算可知，2根56b工字钢张拉和锚固横梁最大剪应力、压应力和挠度均能满足施工规范要求，图四、图五所示的组合钢梁更能满足施工规范的要求。
（3）传力柱的设计与验算
① 传力柱由钢筋混凝土现浇而成，其边柱断面尺寸为500mm×400mm，中间柱断面尺寸为800mm×500mm。每隔10米设置一道300mm×300mm钢筋混凝土系梁，与传力柱同时浇注。
②总长度计算
总长度主要由梁体长度L1(按6片21米长梁体考虑)、梁间预留工作长度L2、台膜中抽内模预留L3和两端横梁离梁体宽度L4组成，其计算如下：
L= L1+ L2+ L3 +L4 =6×21+4×0.8+6+2×2.05=139.2M
③传力柱轴向压力值
取两地锚间最长段传力柱，按两端固定轴心受压进行支撑梁钢筋
混凝土复核检算。按边板最大值确定。
N=Fmax=3896.235KN
④传力柱钢筋混凝土等级
传力柱混凝土等级设计为C40，则混凝土轴心抗压强度设计值
fc=19.5N/mm²,纵向受力钢筋采用Ⅱ级钢筋，纵向受拉钢筋的强度设计值
fy=210N/mm².
⑤计算长度
按两端受压结构计算，系梁中心间距10米，则计算长度为：
L0=L/2=5m
⑥稳定系数
传力柱边梁截面尺寸为：500mm×400mm，则
L0/b=5000/400=12.5
查钢筋混凝土结构设计，得稳定系数=0.9425
传力柱中梁截面尺寸为：800mm×500mm,则
L0/b=5000/500=10
查钢筋混凝土结构设计，得稳定系数=0.98
⑦纵向受压钢筋计算
边传力柱截面：
纵向受压钢筋面积：
As′=(N/φ-fcA)/fy=〔(3896.235/2×10³)/0.9425-19.5×500×400〕/210=-8728.723mm²
因计算值为负，按构造配筋。
As′=0.6%×800×500=1200mm²
纵向受力主筋确定，从钢筋混凝土设计查表采用6根φ16，其面积As′=6×201.1=1206.6mm²＞1200mm²,满足强度设计要求。
中传力柱截面：
纵向受压钢筋面积：
As′=(N/φ-fcA)/fy=〔(3896.235×10³)/0.98-19.5×500×800〕/210=-18210.71mm²
因计算值为负，按构造配筋。
As′=0.6%×800×500=2400mm²
纵向受力主筋确定，从钢筋混凝土设计查表采用15根φ16，
其面积As=15×201.1=3016.5mm²＞2400mm²,满足强度设计要求。
⑧系梁钢筋
系梁采用4根φ16钢筋。
⑨箍筋
采用φ8钢筋做箍筋，保护层厚度取5cm，间距20cm，两端6M范围内加密至间距10cm。
5）臺面
台面由一层厚度为50cm的C40混凝土浇筑而成，其水平承载力P
可按下式计算：
P=φ*A*fv/K1*K2
式中：
φ:轴心受压纵向弯曲系数，取φ=1
A:台面截面面积(500*400*2+1600*90)
Fv :混凝土轴心抗压强度设计值，取19.5MPa
K1：超载系数，取1.25
K2 ：考虑台面截面不均匀和其它影响因素的附加安全系数，取1.5
张拉超张力控制为3896.235KN。
得P=1×（500×800+1600×90）×19.5/1.25×1.5=5657.6KN＞3896.235KN
故台面承载力满足要求。
六、结语
本文介绍了延吴高速公路LJ-2标空心梁板台座的施工方案，对台座施工的总体方案、总体布置、设备及机械配置进行了详细阐述。并通过力学验算验证了台座设计满足要求。为其他工程的实践应用提供了可供借鉴的经验。