1、第第7 7章章 预应力工程预应力工程定义定义 预应力混凝土预应力混凝土在外荷载作用前，预先建立起有内应力在外荷载作用前，预先建立起有内应力的混凝土，其内应力的大小与分布应能抵消或减少给定外荷的混凝土，其内应力的大小与分布应能抵消或减少给定外荷载所产生的应力。载所产生的应力。（注：注：混凝土中的预应力一般通过张拉预应力筋来实现。）混凝土中的预应力一般通过张拉预应力筋来实现。） 预应力钢结构预应力钢结构在设计、制造、安装、施工期间和使在设计、制造、安装、施工期间和使用过程中，采用人为方法引入预应力以提高结构承载力、刚用过程中，采用人为方法引入预应力以提高结构承载力、刚度、稳定性的各类钢结构。度、稳
2、定性的各类钢结构。 普通钢筋混凝土结构的特点普通钢筋混凝土结构的特点n(1)混凝土抗裂性差。 n混凝土抗拉强度和极限拉应变值都很小，其极限拉应变约为(1.01.5)10-4，此时钢筋应变仅为屈服应变的10%左右。若使构件在使用荷载下不出现裂缝，则需很大截面； n(2)钢筋和混凝土的强度不能得到充分发挥 n(3)结构自重大。 n钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。(1)预压应力作用下 截面下部受压，上受拉。(2)外荷载作用下 中和轴以下受拉，中和轴以上受压。(3)预压应力与外荷载共同作用下 可见混凝土受拉区的应力已大为减小，或受压。 与钢筋混凝土构件相比预应力混凝土
3、构件的优点： (1)可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂性和抗渗性，改善结构的耐久性； 2)可提高构件刚度大，减小变形；(3)充分发挥材料高强度性能，节约钢筋，减轻自重，降低造价；(4)提高构件的抗剪性能、受压构件的稳定性及抗疲劳性等。 缺点 构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性较差 预应力混凝土分类预应力混凝土分类 按预应力度大小按预应力度大小全预应力全预应力混凝土和部分预应力混凝混凝土和部分预应力混凝土。土。在荷载效应的标准组合作用下，构件截面受拉边缘上的在荷载效应的标准组合作用下，构件截面受拉边缘上的混凝土混凝土不产生拉应力不产生拉应力，即，即保持压应力或零应力工作状态保持压
4、应力或零应力工作状态。部分预应力部分预应力混凝土构件。在荷载效应的标准组合并考虑长期混凝土构件。在荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响下，构件截面受拉边缘上的混凝土作用影响下，构件截面受拉边缘上的混凝土允许产生拉应力允许产生拉应力或裂缝或裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值。，但最大裂缝宽度不超过允许值。 按施加预应力方式按施加预应力方式先张法、后张法和自应力。先张法、后张法和自应力。 按预应力筋粘结状态按预应力筋粘结状态有粘结、无粘结和缓粘结。有粘结、无粘结和缓粘结。 按施工方法按施工方法预制、现浇和叠合。预制、现浇和叠合。预应力施工知识要点预应力施工知识要点 预应力钢材、锚（夹）具、张拉设备、
5、预应力施工工艺预应力钢材、锚（夹）具、张拉设备、预应力施工工艺等。等。油泵油泵千斤顶千斤顶油压表油压表预应力筋预应力筋预应力混预应力混凝土构件凝土构件2 2）锚（夹）具）锚（夹）具 预应力筋用预应力筋用锚具锚具预应力结构或构件中为保持预应力筋的拉力并预应力结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到结构或构件上所用的将其传递到结构或构件上所用的永久性永久性锚固装置。锚固装置。预应力筋用预应力筋用夹具夹具预应力结构或构件施工时为保持预应力筋拉力预应力结构或构件施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在张拉台座（设备）上的并将其固定在张拉台座（设备）上的临时临时锚固装置。锚固装置。按锚固原理分类：按锚固
6、原理分类： 支承式支承式螺母锚具，镦头锚具；螺母锚具，镦头锚具； 楔紧式楔紧式锥销锚具，夹片式锚具等。锥销锚具，夹片式锚具等。基本要求：基本要求： 可靠的锚固能力，并不超过预期的滑移值；可靠的锚固能力，并不超过预期的滑移值； 构造简单、加工方便、体形小、价格低、全部零件互换性好；构造简单、加工方便、体形小、价格低、全部零件互换性好； 夹具和工具锚应具有多次重复使用的性能。夹具和工具锚应具有多次重复使用的性能。 u7.1 7.1 预应力钢材和锚（夹）具预应力钢材和锚（夹）具1 1）预应力筋）预应力筋预应力筋是使结构或构件产生预压应力的受力材料。预应力筋是使结构或构件产生预压应力的受力材料。 钢筋
7、钢筋精轧螺纹钢筋；精轧螺纹钢筋； 钢丝钢丝高强低合金钢丝、碳素钢丝高强低合金钢丝、碳素钢丝; ; 钢绞线钢绞线要求：高强、低松弛、耐腐蚀。要求：高强、低松弛、耐腐蚀。精轧螺纹钢筋外形为无纵肋而横精轧螺纹钢筋外形为无纵肋而横肋不相连的螺扣，螺母与连接器肋不相连的螺扣，螺母与连接器的内螺纹应与之匹配，防止钢筋的内螺纹应与之匹配，防止钢筋从中拉脱。从中拉脱。( (精轧螺纹钢筋的直径精轧螺纹钢筋的直径为为25mm和和32mm，强度为，强度为735 和和885N/mm2 )螺母分为平面和锥形两种。螺母分为平面和锥形两种。 锥形螺母可通过锥体与锥孔的配锥形螺母可通过锥体与锥孔的配合，保证预应力筋的正确对中
8、；合，保证预应力筋的正确对中；开缝的作用是增强螺母对预应力开缝的作用是增强螺母对预应力筋的夹持作用。筋的夹持作用。螺母材料采用螺母材料采用4545号钢，调质热处号钢，调质热处理。理。垫板也相应分为平面垫板和锥形垫板也相应分为平面垫板和锥形垫板。垫板。l7.1.1 7.1.1 高强螺纹钢筋体系高强螺纹钢筋体系精轧螺纹钢筋锚具与连接器图精轧螺纹钢筋锚具与连接器图(a) (a) 精轧螺纹钢筋外形；精轧螺纹钢筋外形；(b) (b) 连接器；连接器；(c) (c) 锥形螺母与垫板锥形螺母与垫板 精轧螺纹钢筋体系精轧螺纹钢筋体系螺母螺母精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋1 1）由优质由优质碳素结构钢、低合金高强度结
9、构钢等材料经热碳素结构钢、低合金高强度结构钢等材料经热处理后制成的光圆钢棒处理后制成的光圆钢棒直径为直径为20mm-100mm20mm-100mm抗拉强度抗拉强度375-850N/mm375-850N/mm2 2；延伸率；延伸率15%-21%15%-21%l 预应力钢棒预应力钢棒1 1）碳素钢丝碳素钢丝碳素钢丝又称高强钢丝，采用优质高碳钢盘条制成。碳素钢丝又称高强钢丝，采用优质高碳钢盘条制成。主要品种有：矫直回火钢丝和低松弛钢丝。主要品种有：矫直回火钢丝和低松弛钢丝。常用直径为常用直径为5mm5mm，最大达，最大达7mm7mm。5mm5mm钢丝的力学性能指标钢丝的力学性能指标为：抗拉强度常为为
10、：抗拉强度常为15701570、16701670、17701770和和1860N/mm1860N/mm2 2；伸长；伸长率不小于率不小于4%4%；反复弯曲次数不小于；反复弯曲次数不小于4 4次。其比例极限不小次。其比例极限不小于抗拉强度的于抗拉强度的75%75%，屈服强度不小于抗拉强度的，屈服强度不小于抗拉强度的85%85%。低松弛钢丝是冷拉钢丝在张力状态下（抗拉强度的低松弛钢丝是冷拉钢丝在张力状态下（抗拉强度的30%30%50%50%）经回火处理而成。）经回火处理而成。在先张法预应力混凝土构件中，为了增强钢丝与混凝土在先张法预应力混凝土构件中，为了增强钢丝与混凝土的握裹力，高强度钢丝的表面加
11、工成螺旋肋。的握裹力，高强度钢丝的表面加工成螺旋肋。l 7.1.2 7.1.2 钢丝体系钢丝体系钢丝的锚（夹）具：单根锥销夹具、钢质锥形锚具和镦头锚具。钢丝的锚（夹）具：单根锥销夹具、钢质锥形锚具和镦头锚具。2 2）单根锥销夹具单根锥销夹具用于先张法预应力混凝土用于先张法预应力混凝土单根锥销夹具由套筒与锥销组成。单根锥销夹具由套筒与锥销组成。套筒采用套筒采用4545号钢，调质热处理。号钢，调质热处理。适用于夹持直径为适用于夹持直径为3 35mm5mm的各类钢丝。的各类钢丝。单根锥销夹具图单根锥销夹具图1 1一定位板；一定位板；2 2一套筒一套筒；3 3一锥销；一锥销；4 4一钢丝一钢丝3 3）
12、钢质锥形锚具钢质锥形锚具由锚环和锚塞组成。由锚环和锚塞组成。锚环和锚塞采用锚环和锚塞采用4545号钢，调质热处理，锚塞表面有细齿。号钢，调质热处理，锚塞表面有细齿。钢质锥形锚具图钢质锥形锚具图(a) (a) 组装图；组装图；(b) (b) 锚环；锚环；(c) (c) 锚塞锚塞1 1一锚环；一锚环；2 2一锚塞；一锚塞；3 3一钢丝束一钢丝束为防止钢丝在锚具内卡伤或卡断为防止钢丝在锚具内卡伤或卡断，锚环两端出口处必须有倒角，锚，锚环两端出口处必须有倒角，锚塞小头还应有塞小头还应有5mm5mm无齿段。无齿段。适用于锚固适用于锚固1212245245钢丝束。钢丝束。使用时应保证锚环孔中心、预留使用时
13、应保证锚环孔中心、预留孔道中心和千斤顶轴线三者同心，孔道中心和千斤顶轴线三者同心，以防压伤钢丝或断丝。以防压伤钢丝或断丝。锚塞的预压力宜为张拉力的锚塞的预压力宜为张拉力的50506060。自锁和自锚自锁和自锚自锁自锁就是使锚塞在顶压后不致弹回脱出。就是使锚塞在顶压后不致弹回脱出。 自锁条件：自锁条件：NsinNsin1 1NcosNcos，即，即tgtg1 1。N N一正压力；一正压力；一锥角；一锥角；11一锚塞与钢丝间的摩擦系数；一锚塞与钢丝间的摩擦系数；22一钢丝与锚环间的摩擦系数一钢丝与锚环间的摩擦系数Ntana最大静磨擦力最大静磨擦力NN1 1锚塞与钢丝不滑动锚塞与钢丝不滑动静磨擦力静
14、磨擦力11一锚塞与钢丝间的摩擦系数；一锚塞与钢丝间的摩擦系数；22一钢丝与锚环间的摩擦系数一钢丝与锚环间的摩擦系数自锚自锚就是使钢丝在拉力作用下带着锚塞楔紧而又不发生滑移。就是使钢丝在拉力作用下带着锚塞楔紧而又不发生滑移。1221221maxtgNtgNNNPFK 注：注：当当、2 2值减小，值减小，1 1值越大时，则值越大时，则K K值越大，自锚性能越好。值越大，自锚性能越好。但但值也不宜过小，否则锚环承受的环向张力过大，易导致锚具失效。值也不宜过小，否则锚环承受的环向张力过大，易导致锚具失效。自锚条件自锚条件：4 4）镦头锚具镦头锚具镦头锚具利用钢丝两端的镦粗头来锚固预应力钢丝。镦头锚具利
15、用钢丝两端的镦粗头来锚固预应力钢丝。钢丝束镦头锚具图钢丝束镦头锚具图(a)(a)张拉端锚环与螺母；张拉端锚环与螺母；(b)(b)固定端锚板固定端锚板1 1一螺母；一螺母；2 2一锚杯；一锚杯；3 3一锚板；一锚板；4 4一排气孔；一排气孔；5 5一钢丝一钢丝常用镦头锚具：锚杯与螺母常用镦头锚具：锚杯与螺母( (张拉端用张拉端用) )、锚板、锚板( (固定端用固定端用) )。加工简单，锚具材料采用加工简单，锚具材料采用4545号钢，张拉方便，锚固可靠，成本较低，号钢，张拉方便，锚固可靠，成本较低，但但对钢丝束的等长要求较严。对钢丝束的等长要求较严。调质热处理。调质热处理。钢丝镦头，可采用液压冷镦
16、器。钢丝镦头，可采用液压冷镦器。镦头要求：镦头尺寸要足，头型圆整，不偏歪，颈部母材不受损伤，镦头要求：镦头尺寸要足，头型圆整，不偏歪，颈部母材不受损伤，钢丝的镦头强度不得低于钢丝强度标准值的钢丝的镦头强度不得低于钢丝强度标准值的9898。钢丝镦头图钢丝镦头图(a)(a)液压冷镦器；液压冷镦器；(b)(b)头型头型1 1一冷镦器；一冷镦器；2 2一钢丝；一钢丝；3 3一镦头一镦头 LD-10LD-10（2020）型镦头器）型镦头器1 1）冷铸锚冷铸锚锥度钢套筒、分丝板、镦头钢丝、充填环氧钢砂冷铸料锥度钢套筒、分丝板、镦头钢丝、充填环氧钢砂冷铸料l 冷热铸锚冷热铸锚2 2）热铸锚）热铸锚锥度钢套筒
17、、钢丝、锥度钢套筒、钢丝、460度以下浇铸锌铜合金度以下浇铸锌铜合金锥度钢套筒的锥度锥度钢套筒的锥度tan=1/8-1/12，冷铸锚锥度小，热铸锚锥，冷铸锚锥度小，热铸锚锥度大度大l 冷热铸锚冷热铸锚预应力钢绞线图预应力钢绞线图(a)1(a)17 7钢绞线；钢绞线；(b)1(b)12 2钢绞线；钢绞线；(c)l(c)l3 3钢绞线；钢绞线；d d一钢绞线公称直径一钢绞线公称直径1 1）钢绞线钢绞线钢绞线是用多根冷拔钢丝在绞线机上成钢绞线是用多根冷拔钢丝在绞线机上成螺旋形绞合，并经回火处理而成，捻距螺旋形绞合，并经回火处理而成，捻距为钢绞线公称直径的为钢绞线公称直径的12121616倍。倍。按构
18、造不同分为：按构造不同分为：1 17 7、1 13 3与与l l2 2钢钢绞线。绞线。按直径不同分为：按直径不同分为：12.7mm12.7mm、15.2mm15.2mm和和15.7mm15.7mm、21.6mm21.6mm。1 13 3与与1 12 2钢绞线仅用于先张法预应力钢绞线仅用于先张法预应力混凝土构件。混凝土构件。1 17 7钢绞线是由钢绞线是由6 6根外层钢丝围绕一根根外层钢丝围绕一根中心钢丝中心钢丝( (直径加大直径加大2.52.5) )绞成。绞成。1 177S S15.215.2钢绞线的截面积为钢绞线的截面积为140mm140mm2 2，线重，线重1.101kg/m1.101kg
19、/m。常用钢绞线抗拉强度级别为常用钢绞线抗拉强度级别为1860MPa1860MPa。l 7.1.3 7.1.3 钢绞线体系钢绞线体系钢绞线锚（夹）具：单孔夹片锚钢绞线锚（夹）具：单孔夹片锚( (夹夹) )具、多孔夹片锚具和挤压锚具。具、多孔夹片锚具和挤压锚具。2 2）单孔夹片锚）单孔夹片锚( (夹夹) )具具单孔夹片式锚具图单孔夹片式锚具图 (a)(a)组装图；组装图；(b)(b)三夹片；三夹片；(c)(c)二夹片二夹片1 1一钢绞线；一钢绞线；2 2一锚环；一锚环；3 3一夹片；一夹片；4 4一弹性槽一弹性槽 由锚环和夹片组成。锚环的锥角约为由锚环和夹片组成。锚环的锥角约为7 7，4545号
20、钢，调质热处理。号钢，调质热处理。夹片有三片式与二片式两种。三片式夹片按夹片有三片式与二片式两种。三片式夹片按120120铣分，二片式夹片铣分，二片式夹片的背面上有一条弹性槽，以提高锚固性能。的背面上有一条弹性槽，以提高锚固性能。主要用于无粘结预应力混凝土结构（后张法），也可用作先张法钢主要用于无粘结预应力混凝土结构（后张法），也可用作先张法钢绞线夹具。绞线夹具。夹片式锚具应具有连续反复张拉的功能，利用行程不大的千斤顶经夹片式锚具应具有连续反复张拉的功能，利用行程不大的千斤顶经倒缸后可张拉任意长度的预应力筋。倒缸后可张拉任意长度的预应力筋。夹片式锚具用于先张法夹具时，应在夹片与锚环之间垫塑料薄
21、膜或夹片式锚具用于先张法夹具时，应在夹片与锚环之间垫塑料薄膜或涂石墨、石腊等，张拉后容易松开锚具重复使用。涂石墨、石腊等，张拉后容易松开锚具重复使用。 3 3）多多孔夹片锚具孔夹片锚具多孔夹片锚具也称群锚，由多孔的锚板与夹片组成。多孔夹片锚具也称群锚，由多孔的锚板与夹片组成。在每个锥形孔在每个锥形孔内装一副夹片，夹持一根钢绞线。内装一副夹片，夹持一根钢绞线。每束钢绞线的根数不受限制；每束钢绞线的根数不受限制；任何一根钢绞线锚固失效，都不会引任何一根钢绞线锚固失效，都不会引起整束锚固失效。起整束锚固失效。 锚板的材料及锥形孔与单孔夹片锚具的锚环相同，且夹片通用。锚板的材料及锥形孔与单孔夹片锚具的
22、锚环相同，且夹片通用。对于多孔夹片锚具，如采用大吨位千斤顶整束张拉有困难的情况下，对于多孔夹片锚具，如采用大吨位千斤顶整束张拉有困难的情况下，也可采用小吨位千斤顶逐根张拉锚固。也可采用小吨位千斤顶逐根张拉锚固。7孔夹片锚具图孔夹片锚具图4 4）挤压锚）挤压锚挤压锚具是用液压挤压机将套筒挤紧在钢绞线端头上的一种锚具挤压锚具是用液压挤压机将套筒挤紧在钢绞线端头上的一种锚具。(a)(a)挤压锚具；挤压锚具；(b)(b)成型工艺成型工艺1 1一挤压套筒；一挤压套筒；2 2一垫板；一垫板；3 3一螺旋筋；一螺旋筋；4 4一钢绞线一钢绞线; ;5 5一硬钢丝衬圈；一硬钢丝衬圈；6 6一挤压机机架；一挤压机
23、机架；7 7一活塞杆；一活塞杆；8 8一挤压模一挤压模套筒采用套筒采用4545号钢（调质），套筒内衬有号钢（调质），套筒内衬有硬钢丝螺旋圈。硬钢丝螺旋圈。挤压锚具组装时，挤压机的活塞杆推动挤压锚具组装时，挤压机的活塞杆推动套筒通过喇叭形挤压模，使套筒变细，硬套筒通过喇叭形挤压模，使套筒变细，硬钢丝衬圈碎断，一半嵌入外钢套，一半压钢丝衬圈碎断，一半嵌入外钢套，一半压入钢绞线，从而增加钢套简与钢绞线之间入钢绞线，从而增加钢套简与钢绞线之间的摩阻力，形成挤压头。挤压后预应力筋的摩阻力，形成挤压头。挤压后预应力筋外端应露出挤压套筒外端应露出挤压套筒1 15mm5mm。宜用于内埋式固定端。宜用于内埋式固
24、定端。5 5）扁锚）扁锚 扁锚张拉端部组装件扁锚张拉端部组装件扁锚锚板、夹片扁锚锚板、夹片l 7.1.4 7.1.4 预应力筋一锚具组装件的锚固性能检验预应力筋一锚具组装件的锚固性能检验1 1）锚固性能要求）锚固性能要求静载锚固性能静载锚固性能锚具效率系数锚具效率系数a a和总应变和总应变apuapu。 apuapu22 式中：式中：F Fapuapu预应力筋预应力筋锚具组装件的实测极限拉力；锚具组装件的实测极限拉力；f fptmptm试验用预应力钢材的极限抗拉强度平均值；试验用预应力钢材的极限抗拉强度平均值；A Ap p预应力筋预应力筋锚具组装件中各根预应力钢材总截面面积；锚具组装件中各根预
25、应力钢材总截面面积；p p预应力筋的效率系数，预应力筋预应力筋的效率系数，预应力筋- -锚具组装件中钢绞线为锚具组装件中钢绞线为1 15 5根时，预应力筋的效率系数，根时，预应力筋的效率系数，p p=1=1；6 61212根时，根时，p p=0.99=0.99；13131919根时，根时，p p=0.98=0.98；2020根以上时，根以上时，p p=0.97=0.97。疲劳性能疲劳性能 须满足循环次数为须满足循环次数为200200万次的疲劳性能试验；抗震结构中，还应万次的疲劳性能试验；抗震结构中，还应满足循环次数为满足循环次数为5050次的低周荷载试验。次的低周荷载试验。95.0pmpapn
26、aFF2 2）锚固性能试验）锚固性能试验试件应由锚具的全部零件和预应力钢材组成，锚具各零件应合格试件应由锚具的全部零件和预应力钢材组成，锚具各零件应合格 。组装时不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质。组装时不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质。1张拉端试验锚具或夹具；张拉端试验锚具或夹具；2加载用千斤顶；加载用千斤顶；3承力台座；承力台座；4预应力筋；预应力筋；5测量总应变的量测量总应变的量具；具；6荷载传感器；荷载传感器；7固定端试验锚具或夹具固定端试验锚具或夹具各根预应力钢材应等长平行，其受力长度不应小于各根预应力钢材应等长平行，其受力长度不应小于3m(3m(单孔锚具不小于单孔锚具不小
27、于0.8m)0.8m)。试验工作应在无粘结状态下将试件置于专门的试验台上进行。试验工作应在无粘结状态下将试件置于专门的试验台上进行。试验时先用张拉设备分四级（每级试验时先用张拉设备分四级（每级2020）等速）等速( (每分钟约每分钟约100MPa)100MPa)张拉至张拉至预应力钢材强度标准值的预应力钢材强度标准值的8080，锚固持荷，锚固持荷1h1h后，再用试验设备逐步加载至后，再用试验设备逐步加载至破坏。对支承式锚具，也可先安装锚具，直接用试验设备加载。破坏。对支承式锚具，也可先安装锚具，直接用试验设备加载。试验过程中应观察和测量：试验过程中应观察和测量：预应力钢材与锚具之间以及锚预应力钢
28、材与锚具之间以及锚具各零件之间的相对位移；预具各零件之间的相对位移；预应力筋破坏时的伸长和荷载以应力筋破坏时的伸长和荷载以及破坏部位和形态等。及破坏部位和形态等。全部（一组为全部（一组为3 3束）试验结果束）试验结果均应做出记录，并据此计算锚均应做出记录，并据此计算锚具的效率系数具的效率系数a a和预应力筋极和预应力筋极限应变限应变apuapu。测力测力侧伸长侧伸长集成输出集成输出u 7.2 7.2 预应力张拉设备预应力张拉设备张拉设备张拉设备： 电动张拉机电动张拉机先张法单根钢丝张拉先张法单根钢丝张拉 液压张拉机液压张拉机先张法和后张法各类预应力筋张拉先张法和后张法各类预应力筋张拉 重点重点
29、l 7.2.1 7.2.1 电动张拉机电动张拉机 按传动方式可分为：电动螺杆张拉机和电动卷筒张拉机。按传动方式可分为：电动螺杆张拉机和电动卷筒张拉机。电动螺杆张拉机图电动螺杆张拉机图1 1一电动机；一电动机；2 2一皮带；一皮带；3 3一齿轮；一齿轮；4 4一齿轮螺母；一齿轮螺母；5 5一螺杆；一螺杆；6 6一顶杆；一顶杆；7 7一台座横梁；一台座横梁；8 8一钢丝；一钢丝；9 9一锚固夹具；一锚固夹具；1010一张拉夹具；一张拉夹具；1111一弹簧测力计；一弹簧测力计；1212一滑动架一滑动架 l7.2.2 7.2.2 液压张拉机液压张拉机 液压张拉机包括：液压张拉机包括：液压千斤顶、油泵与
30、压力表等液压千斤顶、油泵与压力表等。 液压千斤顶常用的有：穿心式和锥锚式千斤顶二类。液压千斤顶常用的有：穿心式和锥锚式千斤顶二类。（注：注：选用千斤顶型号与吨位时，应根据预应力筋的张拉力和所用的锚选用千斤顶型号与吨位时，应根据预应力筋的张拉力和所用的锚具形式确定。具形式确定。） YC-60YC-60型千斤顶构造图型千斤顶构造图1 1一大缸缸体；一大缸缸体；2 2一穿心套；一穿心套；3 3一顶压一顶压活塞；活塞；4 4一护套；一护套；5 5一回程弹簧；一回程弹簧；6 6一一连接套；连接套；7 7一顶压套；一顶压套；8 8一撑套；一撑套；9 9一一堵头；堵头；1010一密封圈；一密封圈；1111一
31、二缸缸体；一二缸缸体；1212一油嘴；一油嘴；1313一撑脚；一撑脚；1414一拉杆；一拉杆；1515一连接套一连接套 1 1）双作用穿心式千斤顶）双作用穿心式千斤顶双作用：张拉和顶压。双作用：张拉和顶压。由张拉油缸、顶压油缸由张拉油缸、顶压油缸( (即张即张拉活塞拉活塞) )、顶压活塞回程弹簧等、顶压活塞回程弹簧等组成，组成，常用型号常用型号YCYC一一6060，公称张拉力，公称张拉力为为600kN600kN，张拉行程为，张拉行程为150mm150mm，顶，顶压力为压力为300kN300kN，顶压行程为，顶压行程为50mm50mm。适用于张拉钢丝束或钢绞线束适用于张拉钢丝束或钢绞线束；配上撑
32、脚、拉杆等也可作为拉；配上撑脚、拉杆等也可作为拉杆式千斤顶使用。杆式千斤顶使用。2 2）锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶 三作用千斤顶：张拉、顶压与退楔三作用千斤顶：张拉、顶压与退楔。由主缸、副缸、退楔块、锥形卡环、由主缸、副缸、退楔块、锥形卡环、退楔翼片、楔块等组成。退楔翼片、楔块等组成。常用型号为常用型号为YZYZ一一8585，公称张拉力为，公称张拉力为850kN850kN，张拉行程为，张拉行程为250mm250mm，顶压行程为，顶压行程为60mm60mm，顶压力为，顶压力为415kN415kN，额定油压为，额定油压为51.5MPa51.5MPa。专门用于张拉带锥形锚具的钢丝束专门用于张拉带锥形锚
33、具的钢丝束。YZ-85YZ-85型千斤顶构造简图型千斤顶构造简图1 1一主缸；一主缸；2 2一副缸；一副缸；3 3一楔块；一楔块；4 4一锥形卡环；一锥形卡环；5 5一退楔翼片；一退楔翼片；6 6一钢丝；一钢丝；7 7一锥形锚头一锥形锚头YCQYCQ型千斤顶构造简图型千斤顶构造简图1 1一工具锚；一工具锚；2 2一千斤顶活塞；一千斤顶活塞；3 3一千斤顶缸体；一千斤顶缸体；4 4一限位板；一限位板；5 5一工作锚；一工作锚；6 6一钢绞线一钢绞线 3 3）大孔径穿心式千斤顶）大孔径穿心式千斤顶群锚千斤顶群锚千斤顶 具有大孔径的单液缸千斤顶。具有大孔径的单液缸千斤顶。千斤顶的前端安装顶压器千斤顶
34、的前端安装顶压器( (液压、弹簧液压、弹簧) )或或限位板，尾部安装工具锚。限位板，尾部安装工具锚。位限板位限板在钢绞线束张拉过程中限制工在钢绞线束张拉过程中限制工作锚夹片的外露长度，以保证在锚固时夹片作锚夹片的外露长度，以保证在锚固时夹片内缩一致，并不大于预期值。内缩一致，并不大于预期值。工具锚工具锚专用的，锚固后退夹片方便。专用的，锚固后退夹片方便。张拉力大张拉力大(1000(100010000kN)10000kN)、构造简单、构造简单、不不顶锚顶锚、操作方便，但要求锚具有良好的自锚、操作方便，但要求锚具有良好的自锚性能。性能。广泛用于张拉大吨位钢绞线束广泛用于张拉大吨位钢绞线束。工具锚工
35、具锚千斤顶千斤顶工具锚工具锚工作锚工作锚钢绞线钢绞线工具锚工具锚工作锚工作锚4 4）前卡式千斤顶前卡式千斤顶 前置内卡式千斤顶是一种小型千斤顶，前置内卡式千斤顶是一种小型千斤顶，由外缸、内缸、活塞、前后端盖、顶压器由外缸、内缸、活塞、前后端盖、顶压器、工具锚组成。、工具锚组成。张拉力为张拉力为180180250kN250kN，张拉行程为，张拉行程为160mm160mm，预应力筋的外露长度短，预应力筋的外露长度短(250mm)(250mm)。适用于张拉单根钢绞线和适用于张拉单根钢绞线和7575钢丝束。钢丝束。前置内卡式千斤顶构造简图前置内卡式千斤顶构造简图A A一进油；一进油；B-B-回油回油1
36、 1一工具锚；一工具锚；2 2一外缸；一外缸；4 4一活塞；一活塞；5 5一拉杆一拉杆l7.2.3 7.2.3 液压千斤顶标定液压千斤顶标定 由于活塞与油缸之间存在摩擦力，使得实际张拉力比理论计算（由于活塞与油缸之间存在摩擦力，使得实际张拉力比理论计算（千斤顶油缸活塞面积千斤顶油缸活塞面积油压）的张拉力要小。油压）的张拉力要小。标定标定直接直接测定千斤顶的实际张拉力与压力测定千斤顶的实际张拉力与压力表读数之间的关系，表读数之间的关系，绘制出绘制出N N与与P P的关系曲线，的关系曲线，供施工时使用。供施工时使用。立放与卧放时内摩阻力差异很小，立放与卧放时内摩阻力差异很小，可采用立放可采用立放标
37、定，卧放使用。标定，卧放使用。张拉设备（千斤顶和油压表）应配套标定张拉设备（千斤顶和油压表）应配套标定，以，以减少积累误差。减少积累误差。标定千斤顶时千斤顶活塞的标定千斤顶时千斤顶活塞的运动方向应与实际张拉工作状运动方向应与实际张拉工作状态一致。态一致。 千斤顶标定曲线图千斤顶标定曲线图(a)(a)主动状态；主动状态；(b)(b)被动状态被动状态在压力试验机上标定穿心式千斤顶图在压力试验机上标定穿心式千斤顶图(a)(a)千斤顶顶试验机；千斤顶顶试验机；(b)(b)试验机压千斤顶试验机压千斤顶主动标定：主动标定：N=PA-f被动标定：被动标定：N=PA+f千斤顶卧放对顶标定图千斤顶卧放对顶标定图
38、1 1一千斤顶一千斤顶A A；2 2一千斤顶一千斤顶B B；3 3一拉杆；一拉杆；4 4一测力计一测力计 用压力传感器标定千斤顶图用压力传感器标定千斤顶图1 1一压力传感器；一压力传感器；2 2一框架；一框架；3 3一千斤顶一千斤顶 u 7.3 7.3 预应力混凝土施工预应力混凝土施工 施工方法施工方法： 先张法先张法 后张法后张法有粘结和无粘结预应力施工有粘结和无粘结预应力施工 l7.3.1 7.3.1 后张法施工后张法施工后张法后张法是在构件混凝土达到一定强度之后，直接在构件或结是在构件混凝土达到一定强度之后，直接在构件或结构上张拉预应力筋的方法。构上张拉预应力筋的方法。后张法有粘结预应力
39、施工过程后张法有粘结预应力施工过程：混凝土构件制作时，在预应力筋的部位预先留出孔道，接着浇筑混混凝土构件制作时，在预应力筋的部位预先留出孔道，接着浇筑混凝土并进行养护；凝土并进行养护；将预应力筋穿入孔道；将预应力筋穿入孔道；待混凝土达到设计规定的强度后，利用张拉设备张拉预应力筋，并待混凝土达到设计规定的强度后，利用张拉设备张拉预应力筋，并用锚具将其锚固在构件端部，使混凝土产生预压应力；用锚具将其锚固在构件端部，使混凝土产生预压应力；最后进行孔道灌浆与封头。最后进行孔道灌浆与封头。 1 1）孔道留设孔道留设预应力筋孔道形状：直线、曲线和折线。预应力筋孔道形状：直线、曲线和折线。预应力筋孔道成型可
40、采用：预应力筋孔道成型可采用：钢管抽芯钢管抽芯只适用于直线孔道只适用于直线孔道胶管抽芯胶管抽芯适用于直线孔道或一般的折线适用于直线孔道或一般的折线 与曲线孔道与曲线孔道预埋波纹管法预埋波纹管法金属波纹管和塑料波纹管金属波纹管和塑料波纹管孔道内径应比预应力筋外径或需穿过孔道的锚具外径大孔道内径应比预应力筋外径或需穿过孔道的锚具外径大101015mm(15mm(粗钢筋粗钢筋) )或或8 8l2mm(l2mm(钢丝束或钢绞线束钢丝束或钢绞线束) )；且孔道面积应大于预应力；且孔道面积应大于预应力筋面积的筋面积的3 34 4倍。此外，在孔道的端部或中部应设置灌浆孔，其孔倍。此外，在孔道的端部或中部应设
41、置灌浆孔，其孔距不宜大于距不宜大于12m(12m(抽芯成形抽芯成形) )或或30m(30m(波纹管成形波纹管成形) )。孔道成型的基本要求：孔道成型的基本要求： 孔道的尺寸与位置应正确，孔道的线形应平顺，接头不漏孔道的尺寸与位置应正确，孔道的线形应平顺，接头不漏浆等。孔道端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线。浆等。孔道端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线。扁金属扁金属波纹管波纹管圆金属圆金属波纹管波纹管1 1）孔道留设孔道留设钢管抽芯法钢管抽芯法 钢管应平直光滑，预埋前应除锈、刷油。钢钢管应平直光滑，预埋前应除锈、刷油。钢筋支架间距不宜大于筋支架间距不宜大于1000mm，钢管的长度不宜，钢管的长度不宜
42、大于大于15m，以便转动与抽管。，以便转动与抽管。 一般在混凝土初凝后、终凝前，以手指按压一般在混凝土初凝后、终凝前，以手指按压混凝土不粘浆又无明显印痕时即可抽管混凝土不粘浆又无明显印痕时即可抽管(常温下常温下为为36h)。 抽管顺序宜先上后下进行。抽管方法可用人抽管顺序宜先上后下进行。抽管方法可用人工或卷扬机。抽要边抽边转，速度均匀，工或卷扬机。抽要边抽边转，速度均匀，1 1）孔道留设孔道留设胶管抽芯法胶管抽芯法 57层帆布夹层的普通橡胶管层帆布夹层的普通橡胶管 充气或充水，持续保持压力为充气或充水，持续保持压力为0.81.0MPa1 1）孔道留设孔道留设预埋波纹管法预埋波纹管法（1）金属波
43、纹管金属波纹管由厚由厚0.3mm薄钢带经压波后卷成薄钢带经压波后卷成形状：圆管和扁管形状：圆管和扁管咬合：单波纹和双波纹咬合：单波纹和双波纹特点：重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、特点：重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、摩阻系数较小、与混凝土粘结良好摩阻系数较小、与混凝土粘结良好技术参数：内径为技术参数：内径为40100mm，每，每5mm递增；递增；波纹高度：单波为波纹高度：单波为2.5mm，双波为，双波为3.5mm。波。波纹管长度一般每根为纹管长度一般每根为46m。金属波纹管金属波纹管钢带钢带施工现场卷制金属波纹管施工现场卷制金属波纹管金属金属波纹管波纹管预应力预应力筋孔道筋孔道n波纹管
44、连接采用大一号同型波纹管接头管的长度为200300mm用塑料热塑管或密封胶带封口n波纹管安装 根据预应力筋的曲线坐标在侧模或箍筋上划线，以波纹管底为准。 采用钢筋托架，间距不宜大于1.0m，钢筋托架应焊在箍筋上，箍筋下面要用垫块垫实。用铁丝将波纹管与钢筋托架扎牢，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起的质量事故。n灌浆孔与波纹管的连接 在波纹管上开洞，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧形压板，并用铁丝扎牢，再用增强塑料管插在嘴上，并将其引出梁顶面400500mm。端部锚垫板的安装端部锚垫板的安装（1 1）采用镦头锚具的钢丝束）采用镦头锚具的钢丝束钢丝束的制作一般包括：下料、编束、镦头等工序。钢丝束的制作
45、一般包括：下料、编束、镦头等工序。钢丝下料长度钢丝下料长度L L，按，按预应力张拉后螺母位于锚杯中部预应力张拉后螺母位于锚杯中部进行计算：进行计算：式中：式中： 钢丝镦头预留量，取钢丝镦头预留量，取10mm10mm； K K 系数，一端张拉时取系数，一端张拉时取0.50.5，两端张拉时取，两端张拉时取1.01.0； 钢丝束张拉伸长值钢丝束张拉伸长值(mm)(mm)； C C 张拉时构件混凝土弹性压缩值张拉时构件混凝土弹性压缩值(mm)(mm)。 同束钢丝应等长下料同束钢丝应等长下料，相对误差应，相对误差应L L50005000，且，且5mm5mm。当成。当成组张拉长度不大于组张拉长度不大于10
46、m10m的钢丝时，同组钢丝的极差不得大于的钢丝时，同组钢丝的极差不得大于2mm2mm。 钢丝下料长度计算简图钢丝下料长度计算简图 ClHHKhlL)1(22L2 2）预应力筋制作）预应力筋制作ClHHKhlL)1(22（2 2）钢绞线束）钢绞线束钢绞线下料长度，当一端张拉另一端固定时钢绞线下料长度，当一端张拉另一端固定时 ：式中：式中： 孔道的实际长度孔道的实际长度(mm)(mm)； 张拉端预应力筋外露的工作长度，应考虑工作锚厚度张拉端预应力筋外露的工作长度，应考虑工作锚厚度、千斤顶长度与工具锚厚度等，一般取、千斤顶长度与工具锚厚度等，一般取600600900mm900mm； 固定端预应力筋的
47、外露长度，一般取固定端预应力筋的外露长度，一般取150150200mm200mm。 钢绞线的切割，宜采用砂轮锯；不得采用电弧切割，以免影响钢绞线的切割，宜采用砂轮锯；不得采用电弧切割，以免影响材质。材质。21lllLl1l2l3 3）预应力筋张拉）预应力筋张拉 （1 1）预应力筋张拉对构件混凝土强度的要求：）预应力筋张拉对构件混凝土强度的要求：预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求；预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求；如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度等级的如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度等级的7575。（2 2）张拉力）张拉力pconjAPconptkf
48、pykfptkfpykf 张拉控制应力，应根据设计图纸确定张拉控制应力，应根据设计图纸确定( (对碳素钢丝与对碳素钢丝与钢绞线不大于钢绞线不大于0.700.700.75 0.75 ，对高强钢筋不大于，对高强钢筋不大于0.850.850.90 0.90 ；施工中如遇到超张拉，可将上述数值提高；施工中如遇到超张拉，可将上述数值提高0.05 0.05 或或0.05 (N0.05 (Nmmmm2 2) )。（3 3）张拉程序）张拉程序预应力筋采用低松弛钢绞线、钢丝或在设计中预应力筋的松弛损失预应力筋采用低松弛钢绞线、钢丝或在设计中预应力筋的松弛损失取大值时，则张拉程序为：取大值时，则张拉程序为： 0
49、0 或或 按设计要求采用按设计要求采用con预应力筋采用钢筋体系或普通松弛的钢丝时，采用超张拉方法预应力筋采用钢筋体系或普通松弛的钢丝时，采用超张拉方法减少预应力筋的应力松弛损失，其张拉程序为：减少预应力筋的应力松弛损失，其张拉程序为：con01.0501.05 （持荷（持荷2 2分钟）分钟） 或或 01.0301.03 con预应力筋张拉时，宜分级加载如下预应力筋张拉时，宜分级加载如下： 00.2 (00.2 (量伸长初读数量伸长初读数)0.6 1.0 )0.6 1.0 conconconcon支承式锚具支承式锚具楔紧式锚具楔紧式锚具（4 4）张拉顺序）张拉顺序 预应力筋的张拉顺序图预应力筋
50、的张拉顺序图(a) (a) 屋架下弦杆；屋架下弦杆；(b)(b)吊车梁吊车梁预应力筋张拉顺序的重要原则：预应力筋张拉顺序的重要原则：对称张拉。对称张拉。应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等。应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等。先批张拉预应力筋的预应力损失：先批张拉预应力筋的预应力损失：多根预应力筋采用分批张拉时，由于后批预应力筋张拉所产生的多根预应力筋采用分批张拉时，由于后批预应力筋张拉所产生的混凝土弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以混凝土弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以先批张先批张拉的预应力筋张拉力应加上该弹性压缩损失值或将
