预应力拱板制作分项施工方案
第一章 编制说明
第二章 工程概况及工艺说明
第一节 概述
宁波市鄞州中心粮库工程位于宁波市鄞州区五乡镇永乐村天宝公路西侧，总建筑面积为：18962㎡。建设单位为：宁波市鄞州区贸易局
设计单位为：宁波海津建筑设计有限公司
监理单位为：浙江联达工程项目管理有限公司
施工单位为：浙江广宏建设有限公司
第二节 建筑说明
库区建筑单体项目较多，主要有粮库、烘干房、设备仓库、综合楼、库房、配电房等多项生活用房。其中粮库有11个，单体面积为1300.75㎡，总面积为14300.25㎡，一层；主体结构为排架，屋面采用预制预应力拱板拼装；拱板轴线跨度为21米，单块拱板预制外形尺寸为：23.1米×1.18米。每号仓库50块，共计550块；拱顶高度为2米；粮库最大高度为：10.7米，拱板搁置高度为：7.8米；
第三节 结构说明
根据施工及现场情况，拱板结构采用预制，在砼标准试块强度达到80%以上时方进行断筋，在达到100%后方进行吊装。21米跨预应力钢筋砼拱板，其上弦为二次抛物线，方程式为：Y=4fX(L-X)/L2。其中f为矢高=L/10.5，L为板跨。上、下弦砼设计强度等级采用C40，隔板砼设计强度等级采用C30，下弦主筋采用22根碳素钢丝Φs5预应力钢筋：强度等级fptk=1570N/m㎡，张拉控制应力σcon=1100N/m㎡；上弦主筋采用106圆钢；隔板主筋及上、下弦分布筋均采用Φb4、冷拔低碳钢丝甲级Ι组，调直后张拉应力为220N/mm。预应力拱板形状见下图：拱板轴线尺寸图
根据工程实际情况，拱板屋架的预制场地分别设在1#~11#仓库库内进行以减少翻运工作；预制场地的平面布置见附图一。
第四节 预制前的准备工作
拱板屋架在预制前必须具备以下几方面的条件：
1、±0.00以下工作量已全部完成；
2、室内回填、压实第一次地坪完成；
3、台墩、台面完成，台墩、台面砼强度等各项技术指标均达到相应预应力钢筋张拉应力指标；
4、对拱板结构中各类钢筋按标准进货，并进行现场抽样送检，及时取出送检结果；
5、组织施工经验丰富的操作工提前进场，并进行书面技术交底、安全交底等工作。
第五节 工法特点及工艺原理
一、特点
本工程屋面拱板采用预应力砼构件，同同类非预应力钢筋砼构件比较，具有构件截面积小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点；在大开间、大跨度与重荷载的结构中，采用预应力砼结构，可减少材料用量，扩大使用功能，综合经济效率好等特点。
二、原理
预应力是在外荷载作用前，预先建立有预压应力的砼，其预压应力的产生是通过张拉预应力筋来实现的。
预应力砼按预应力度的大小分为全预应力砼和部分预应力砼，本工程屋架拱板采用部分预应力砼制作。预应力砼按预加应力的方法分为先张法预应力和后张法预应力，本工程采用先张法预应力；先张法是在砼浇筑前张拉钢筋，预应力是靠钢筋与砼之间的粘接力传递给砼，同时产生预应力。预应力可以抵消荷载作用后在砼内产生的部分或全部拉应力，以提高砼构件的抗裂性和刚度。
三、拱板制作工艺流程
预应力构件是通过预先张拉构件中钢筋应力达到设计值，在砼强度达到要求后再张放钢筋，以达到预应力的效果。因此在构件制作前，必须要做好张拉钢筋的基础设施。
先张拉预应力筋的应力张拉是在墩式台坐上进行的，主要由传力墩、台面板、台面、钢梁和锚固板组成；主要受力部位是由传力墩、台座板、台面共同完成。
本工程预制场地分别设置在各号仓库内进行，拱板制作的开始时间将根据各号仓库基础完成的情况分别进行。拱板预制场地沿粮库长度方向设置，根据拱板的长度、数量，张拉台设置在粮库两头外面。
粮库轴线宽度为21米，轴线开间有7个，每开间为3米；场地设置时中间留2开间（8.4米宽），作为拱板吊装通道，紧靠通道北面一个开间作为隔板预制场地；沿南、北墙处2开间分别作为拱板预制场地，靠墙处留施工通道。每场地设置3付张拉台，每仓库内共有6个张拉台，每台张拉台一次性可制作3榀拱板屋架，一次性流水施工可制作18榀拱板屋架，可分三次主流水段制作而成。
拱板屋架中的隔板当提前单独预制，要控制好钢筋的制作、安装、砼浇筑、养护时间，以便合理的同拱板屋架进行组装制作。预制场地平面布置见附图：1#～11#仓库预制场地平面布置图
拱板屋架制作的施工工艺流程如下：
拱板屋架制作工艺流程图
第三章 台座施工设计及预应力筋张拉
第一节 台座施工设计
台座是先张法生产的主要设备之一，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。
本工程采用的是墩式台座。其主要由台墩、台面与横梁组成构造见下图：
本工程的台墩是由现浇钢筋砼制作而成。根据制作平面布置每仓库两头分别设置6米长和9米长两道传力台墩，台墩采用C25砼浇筑，台墩施工见下图：先张法预应力墩式台座图。
台面为100厚C20素砼浇筑。横梁采用20厚钢板焊接预埋。台墩增加外伸部分，以增大力臂而减少台墩自重。下面以一台张拉台为基数，分别对台座的强度、刚度和稳定性进行验算
一、稳定性验算理论计算方法
稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算，台墩的抗倾覆验算简图、计算式如下：
根据建筑力学手册，台座抗倾覆计算公式如下：
K=M1/M=（GL+Epe2）/Ne1≥1.50
式中：K—抗倾覆安全系数，一般不小于1.50；
M—倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生；
N—预应力筋的张拉力；
e1—张拉力合力作用点至倾覆点的力臂；
M1—抗倾覆力矩，由台座自重力和土压力等产生；
G—台墩的自重力；
L—台墩重心至倾覆点的力臂；
Ep—台墩后面的被动土压力的合力，当台墩埋置深度较浅时，可忽略不计；
e2—被动土压力合力至倾覆点的力臂。
台墩倾覆点的位置，对台墩与台面共同工作的台墩，按理论计算倾覆点应在砼台面的表面处；但考虑到台墩的倾覆趋势使得台面段部顶点出现局部应力集中和砼表面抹灰面的施工质量，因此倾覆点的位置宜取在砼台面下4~5cm处。
台墩的抗滑移验算，可按下式进行：
Kc=N1/N≥1.30
式中：Kc—抗滑移安全系数，一般不小于1.30；
N1—抗滑移的力，对独立的台墩，由侧壁土压力和底部摩阻力等产生。对与台面共同工作的台墩，以往在抗滑移验算中考虑台面的水平力、侧壁土压力和底部摩阻力共同工作。通过分析认为砼的弹性模量（C20砼Ec=2.8×104N/mm2）和土的压缩模量（低压缩模量Es=20N/mm2）相差极大，两者不可能共同工作；而底部摩阻力也较小（约占5%），可略去不计；实际上台墩的水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题。因此，台墩与台面共同工作时，可不作抗滑移计算，而应验算台面的承载力。
台墩的牛腿和延伸部分，分别按钢筋混凝土结构的牛腿和偏心受压构件计算。
台墩衡量的挠度不应大于2mm，并不的产生翘曲。预应力筋的定位板必须安装准确，其挠度不大于1mm。
2.台面
台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层厚度为6~10cm的混凝土而成。其水平承载力p可按下式计算：
式中φ—轴心受压纵向弯曲系数，取φ=1；
Α—台面截面面积；
fc―混凝土轴心抗压强度设计值；
K1—超载系数，取1.25；
K2―考虑台面截面不均匀和其他影响因素的附加安全系数，K2=1.5。
二、稳定性验算
台座的长度主要取决于构件的布筋宽度，张拉与浇筑砼是否方便，下面以3米长台座为例（两条生产线）对台座的稳定性进行理论验算，尺寸和构造见图：
本工程屋面拱板的宽度为1180，底部配置22根Φs5碳素钢，设计单根张拉控制应力为：σCOM=1100N/mm2；Φs5单根截面面积为19.63mm2；由此可以得知：
单根预应力钢筋的张拉力值：1100N/mm2×19.63mm2=21593N×0.001=21.59KN；
一条生产线张拉力总值为：P=21.59KN×22=475.05KN；其平面拉力分布见上图（墩式台座平面图）。
台座自重：G1=3×1.2×0.8×25KN/m3=72KN；
G2=3×1×0.2×25KN/m3=15KN；
台座总重：G=G1+G2=87KN。
1、抗倾覆验算
抗倾覆力矩：M1=72KN×( +1.0)=100.8KNM；
M2=15×0.5=7.50KNM；
M总=M1+M2=108.3KNM；
倾覆力矩：M=Pe=950.1KN×0.06M=57KNM；
抗倾覆安全系数：K= =1.90＞1.50安全；
2、台面的承载力验算
P= =1200KN＞950.10KN,符合要求。
三、台座配筋及钢横梁验算
预应力筋的预应力直接受力点是横梁，通过横梁传给台座。根据台座构造及受力情况分析，台座的外伸部分为偏心受压构件；台座梁为抗弯构件；钢横梁应验算挠度，查相关资料钢横梁的挠度不应大于2mm。
下面分别对台座梁、台座外伸部分配筋；横梁挠度进行验算。
1、台座梁配筋
忽略台墩后面的土压力及台墩自重影响，一条生产线上台座梁承受最大外荷载为：475.05KN；查力学规范可得钢筋最小配筋率为0.15%；主筋选用Ⅱ级钢筋，最大抗拉强度为：0.51KN/mm2；配筋面积为475.05/0.51=931.47mm2；
取台座梁的有效高度并扣除钢筋保护层，截面最小配筋面积为：
1150×750×0.15%=1293.75mm2
查钢筋截面积表，可选用14Φ12，截面积为：14根×113.1mm2/根=1583.4mm2＞1293.75 mm2；配筋图见：先张法预应力墩式台座图。
2、台面板配筋
主筋保护层为20mm、有效高度为180mm，一条生产线长度为1180.
单面配筋最小配筋率为：0.15%×1180×180=318.6mm2；
配筋截面为：475.05KN÷0.51KN/mm2=931.47mm2；按设计规范最小配筋率及主筋间距不大于200，主筋选用Φ14钢筋（单根截面积为153.9mm2/根）＠200,分布筋为Φ6＠200；配筋图见：先张法预应力墩式台座图。
3、横梁：
横梁为直接受力点，为点式集中荷载构造见下图：
根据图示受力情况，对钢板的受力集中点进行挠度验算。
挠度验算式为：Wmax=
Mmax为作用力产生的最大弯矩： mm
为钢板截面抗弯强度，这里钢板采用Q235碳素钢，抗弯强度为0.46KN/mm2；钢板截面按构件需要为100×厚20、最大抗弯强度为：100×20×0.46=920KN；
Wmax= mm