台座是先张法施工的主要设备之一,它承受预应力筋的全部张拉力。因此,台座应有足够的强度、刚度和稳定性,以免台座变形、滑移或倾斜而引起预应力损失。台座按构造形式分墩式和槽式两类;选用时根据构件种类、张拉力大小和施工条件而定。
(1)墩式台座
1)墩式台座的构造。墩式台座由台墩、台面和横梁等组成,如图5-46所示。
台墩是墩式台座的主要受力结构,台墩依靠其自重和土压力平衡张拉力产生的倾覆力矩,依靠土的反力和摩阻力平衡张拉力产生的水平滑移,因此台墩结构体形大、埋设较深、投资较大。为了改善台墩的受力状况,常采用台墩与台面共同工作的做法以减小台墩自重和埋深。
台面是预应力混凝土构件成形的胎模。它是由素土夯实后铺碎砖垫层,再浇筑50~80mm厚的C15~C20混凝土面层组成的。台面要求平整、光滑,沿其纵向设3‰的排水坡度,每隔10~20m设置宽30~50mm的温度缝。为防止台面出现裂缝,台面宜做成预应力混凝土的。横梁是锚固夹具临时固定预应力筋的支座,常采用型钢或钢筋混凝土制作而成。横梁的挠度要求小于2mm,并不得产生翘曲。
墩式台座的长度通常为100~150m,因此又称长线台座。墩式台座张拉一次可生产多根预应力混凝土构件,减少了张拉和临时固定的工作,同时也减少了由于预应力筋滑移和横梁变形引起的预应力损失。
图5-46 墩式台座
1—台墩 2—横梁 3—台面 4—预应力筋
2)墩式台座的稳定性验算。墩式台座一般埋置在地下,由现浇钢筋混凝土做成。台座应具有足够的强度、刚度和稳定性。稳定性验算包括抗倾覆验算和抗滑移验算两个方面,验算时,可按台面受力和台面不受力两种情况考虑。当不考虑台面受力时,如图5-47a所示,台墩借自重及土压力以平衡张拉力矩,借土压力和摩阻力以抵抗水平滑移,因此台墩自重大、埋设深;当考虑台面受力时,如图5-47b所示,由张拉力引起的水平滑移主要由混凝土台面抵抗,而土压力和摩阻力只抵抗少部分滑移力,因而可减小埋深。由张拉力引起的倾覆力矩靠台墩自重对台面O点的力矩来平衡,这时由于倾覆旋转点O上移,倾覆力矩减小,台墩自重可以减小。因此,为了减小台墩的自重和埋深,应采用台墩与台面共同工作的做法,充分利用台面受力。
图5-47 墩式台座稳定性验算简图
a)不考虑台面受力 b)考虑台面受力
墩式台座的抗倾覆验算,可按下式进行:
式中 K1——抗倾覆安全系数;
M1——抗倾覆力矩;(www.daowen.com)
M——倾覆力矩。
墩式台座的抗滑移验算,可按下式进行:
式中 K2——抗滑移安全系数;
T1——抗滑移力;
T——张拉力的合力。
如果台座的设计考虑台墩与台面共同工作,则可不作抗滑移验算,而应计算台面的承载力。
台座强度验算时,支承横梁的牛腿,按柱子牛腿计算方法计算其配筋;墩式台座与台面接触的外伸部分,按偏心受压构件计算;台面按轴心受压杆件计算;横梁按承受均布荷载的简支梁计算,其挠度应控制在2mm以内,并不得翘曲。
台面伸缩缝可根据当地温差和经验设置,一般约为10m设置一条。
(2)槽式台座 槽式台座由钢筋混凝土端柱、传力柱、柱垫、上下横梁、台面和砖墙等组成,既可承受张拉力,又可作蒸汽养护槽,适用于张拉吨位较高的大型构件,如吊车梁、屋架等。槽式台座构造如图5-48所示。
图5-48 槽式台座
1—钢筋混凝土端柱 2—砖墙 3—下横梁 4—上横梁
槽式台座的长度一般不大于76m,宽度随构件外形及制作方式而定,一般不小于1m。槽式台座一般与地面相平,以便运送混凝土和蒸汽养护,但需考虑地下水位和排水等问题。端柱、传力柱的端面必须平整,对接接头必须紧密。柱与柱垫连接必须牢靠。
槽式台座需进行强度和稳定性验算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力等组成。
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