預制梁臺座及存梁枕設計技術研究

俞嵩 YU Song

（中交一公局第二工程有限公司，蘇州 215000）

0 引言

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用構件和配件。預制梁場就是路橋中裝配式建筑的工廠，裝配作業(yè)將比現(xiàn)澆作業(yè)大大減少工作量，能夠使得設計標準化、管理信息化。這將是未來的一種很大的趨勢。臺座和存梁在預制的時候極大影響著預制構件的質量。提高預制梁的質量，能夠提高橋的整體質量。而預制梁的附屬工程——臺座和存梁枕影響著整體質量。下面以某高速TJ二標預制梁場為例，分析臺座的技術要點。

1 工程概況

①預制場總占地面積約30畝，預制場共設置2條生產線，2條龍門跨度15m，起重量30t/10t，負責橋面板預制和存放，2條龍門跨度35m，起重量120t/50t，負責T梁及箱梁的預制和存放。（圖1）

圖1 某高速TJ二標梁場地址勘察報告

②預制梁場施工方案。本項目預制梁廠結合實際工程及路線，經(jīng)研究決定，選址于主線K34+700左側約10m處，毗鄰鋼筋加工廠及拌和站。

本工程預制梁的類型有預制橋面板（長10.125m，寬2.17m）、預制T梁（長16m、13m，寬1m）、預制箱梁（25m、26m，寬2.85）。項目根據(jù)總體的施工計劃結合實際的施工將預制梁場的臺座布置如下：箱梁預制臺座12個，T梁預制臺座27個，橋面板預制臺座30個。

2 預制臺座的計算

2.1 基本參數(shù)

本項目的預制T梁的長度主要是13m、16m，箱梁的長度主要是由20m、25m。

臺座選用最不利荷載工況進行計算，本工程最不利荷載工況為16mT梁預制臺座和26m箱梁臺座。

2.2 地基承載力計算

2.2.1 地基承載力計算公式

P—梁及基礎自重重量kN；

A—基礎作用于地基上有效面積mm2；

σ—土基受到的壓應力MPa；

σ0—土基容許的應力MPa。

通過地質觸探并經(jīng)過計算得出土基容許的應力σ0=140kPa。

2.2.2 16mT梁預制臺座地基承載力計算

16mT梁重18.58t，臺座的有效受力面積P=0.4*16=6.4m2。臺座的厚度為30cm。P/A=（18.58+0.4*0.3*16*2.5）*10/6.4=36.53kPa≤σ0=220kPa

2.2.3 26m箱梁預制臺座地基承載力計算

26m箱梁重78t，臺座有效受力面積為P=1*26=26m2。

P/A=（78+1*0.3*26*2.5）*10/26=37.5kPa≤σ0=220kPa。

2.3 存梁枕地基承載力

2.3.1 說明

本工程預制梁場存梁枕采用C25混凝土，分兩種類型，一種為箱梁枕（與T梁共用），一種為橋面板枕。箱梁枕設置60cm寬、高40cm、長94m，枕梁下設置寬200cm、厚50cm的混凝土基礎；箱梁最大存放量52片，總重量p=52*78=4056t。預制T梁枕與箱梁相同，T梁最大存放量為30片，總重量p=30*18.58=557.4t。預制橋面板單個重量為8.1*2.5=20.25t，按6層存放考慮，預制橋面板單處有效承壓面積為1*（2+0.5），橋面板存放在寬1m，高40cm的混凝土枕上面，枕梁下部設置200cm寬、高50cm的混凝土基礎。

2.3.2 地基承載力計算公式

P/A=≤σ0

P—梁及存梁枕的重量kN；

A—基礎作用于地基施工前先對地基進行換填處理，處理后現(xiàn)場檢測，測得的地基承載力超過；

σ—土基受到的壓應力MPa；

σ0—土基容許的應力MPa。

通過地質觸探并經(jīng)過計算得出土基容許的應力σ0=244kPa

2.3.3 箱梁枕地基承載力計算

P/A=≤σ0

P=40560/2+（0.6*0.4*94+0.5*2*94）*2.5*10=23194kN

A=2*94=188m2

P/A=23194（/2*94）=123.37kPa

2.3.4 T梁地基承載力計算

P/A=≤σ0

P=5574/2+（0.6*0.4+0.3*1）*22*2.5*10=3084kN

A=1*22=22m2

P/A=3084/22=140.18kPa

2.3.5 橋面板存梁枕的地基承載力計算

P/A=≤σ0

P=6*20.25*10/2+（1*0.4+2*0.5）*2.5*2.5*10=695kN

A=2*2.5=5m2

P/A=695/5=139kPa。

3 存梁枕計算

3.1 T梁布置（圖2）

圖2 T梁布置圖

每片16mT梁間隔1.8m，選取長28m存梁枕作為計算。為滿足經(jīng)濟效益，T梁存梁時宜堆放使用，不能超過兩片。（圖3）

圖3 T梁堆放示意圖

3.2 存梁枕的內力計算方案（倒梁法）

倒梁法是把基礎梁板看成倒置的梁或樓蓋，而各個立柱是梁板的支點，假設反力為均勻分布而求出基礎的彎矩和剪力的一種簡化方法。這種方法求得的剪力與柱荷載之間不完全能夠滿足靜力平衡條件。改進的方法在于根據(jù)反力的實測資料對反力分布作適當調整，以提高計算精度。（圖4）

圖4 計算簡圖

計算基礎沿縱向的地基凈反力：

將存梁枕內力分解為兩個圖解（圖5、圖7）。

圖5 存梁枕內力分解圖（a）

采用力矩分配法求彎矩。

對于AB，BC相當于一段鉸接一段固定。

截面A的彎矩

M=1/2*ql^2=0.5*115*1*1=-57.5kN·m

用彎矩分配法得出：（圖6）

圖6 彎矩圖

同理：（圖7）

圖7 存梁枕內力分解圖（b）

M12=-1/8*q*l^2=32.343kN·m

M21=1/12*q*l^2=1/12*115*1.5^2=21.56kN·m

表1 彎矩表

將兩個圖相互疊加（表2）。

由表2可知最大彎矩發(fā)生在1號支座為129（kN·m）。

表2 疊加圖彎矩

3.3 正截面配筋計算

基礎梁截面尺寸為1*0.6m；有效高度為h0=h-a=1-0.04=0.96m，混凝土強度等級為C25；鋼筋未HPB400。（表3）

表3 配筋計算表

由表3可以看出存梁枕僅需滿足構造配筋即可。

4 結束語

臺座和存梁枕作為預制梁場的附屬工程極大的影響預制梁的質量，長期以來國內的設計和施工更關注的預制梁本身的施工與控制，在設計圖紙中也不會出現(xiàn)預制臺座和存梁枕的圖紙。而施工單位的人員良莠不齊；多數(shù)臺座和存梁枕根據(jù)現(xiàn)場實際施工，質量難以把控。梁的標準化設計的出現(xiàn)，存梁枕與預制臺座也能根據(jù)不同地區(qū)的狀況進行標準化設計與施工，進一步加強質量把控。