1、第五章 预应力混凝土工程,先张法施工 后张法施工,第一节 概述： 1、预应力混凝土： 在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混凝土预先施加压应力, 以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。 2、施加预应力的目的： 提高结构或构件的抗裂度； 提高结构或构件的刚度； 充分发挥高强钢材的作用； 把散件拼成整体。,3、施加预应力的方法： 张拉结构或构件受拉区中的预应力钢筋，并锚固在其端部，将钢筋的弹性收缩力传递到混凝土构件上，即产生预应力。 4、预应力混凝土的施工方法： 按施工顺序分：先张法； 后张法。 按张拉方法分： 机械张拉（液压或电动螺杆） 电热张拉,5、预应力筋 （1）预应力高强钢丝 冷拔低碳
2、钢丝、碳素钢丝 、刻痕钢丝 （2）预应力钢绞线 1）标准型钢绞线：常用低松弛钢绞线（后张法中广泛应用）。 2）刻痕钢绞线：刻痕钢丝捻制而成 。 3）模拔钢绞线：密度提高约18% 。 （3）预应力粗钢筋 1）冷拉钢筋：是将HRB335、HRB400、HRB500冷拉而成，强度为400750MPa ，材料广泛。 2）热处理钢筋：直径为610mm，成盘。 3）精轧螺纹钢筋：可用螺纹套筒接长，端头用螺母锚固。,第二节 先张法施工,工艺过程：张拉固定钢筋浇混凝土养护（至75%强度）放松钢筋 适用于：构件厂生产中、小型构件（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁）,一、先张法施工工艺,（一）张拉预应力筋： 1、张拉
3、程序 01.05con（持荷2分钟）con 01.03con 超张拉减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失。,2、控制应力及最大应力：,预应力筋种类 先张法 后张法 最大限值 消除应力钢丝、钢绞线 0.75fptk 0.75fptk 0.80fptk 冷轧带肋钢筋 0.70fptk 0.75fptk 精轧螺纹钢筋 0.85fpyk 0.95fpyk fptk：极限抗拉强度标准值 fpyk：屈服强度标准值,超张拉可比设计要求提高5%，但最大张拉控制应力不得超过下列规定：,3、张拉要点：,（1）做好材料、设备检查，并做好预应力筋张拉记录； （2）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座) （3）多根成组
4、张拉，初应力应一致(测力计抽查) （4）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松 （5）拉完的筋位置偏差5mm，且构件截面短边的4% （6）注意安全：两端设防护、严禁站人，敲击楔块不得过猛。,（二）混凝土浇筑与养护：,1、混凝土一次浇完，混凝土C30。 2、防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的水泥，水灰比0.5，级配良好，振捣密实（特别是端部）。 3、防止碰撞、踩踏钢丝。 4、减少应力损失：非钢模台座生产，采取二次升温养护，(开始温差20，达10MPa后按正常速度升温）。,(三) 预应力筋放张：,1.条件：混凝土达到设计规定且75%强度值后。 2.放张顺序： 轴心受压构件同时放； 偏心受压构件先同时
5、放预压应力小的区域的，再同时放大的区域的； 其它构件，应分阶段、对称、相互交错放张. 3.方法： 锯断，剪断，熔断（仅限于级冷拉筋） 粗筋放张应缓慢（常用千斤顶法)。,二、先张法施工设备,（一）台座： 1、要求：有足够的强度、刚度和稳定性； 满足生产工艺的要求。 2、形式： 墩式（传力墩、台面、横梁） 长度100150m，适于中、小型构件。 槽式（传力柱、上下横梁、砖墙） 长4576m， 适于双向预应力构件， 易于蒸汽养护。 钢模板台座。管桩、楼板、屋面板等常用。,重力式,墩式台座的几种形式,与台面共同作用式,构架式,锚桩式台座,槽式台座,（二）夹具：,1、张拉夹具：偏心式、楔形。 2、锚固夹
6、具： 锥形（圆套筒三片式、二片式，圆锥齿板式） 锚固单根直径1214预应力筋； 镦头锚具带槽螺栓、梳子板。 用于：冷拉筋（热镦）， 冷拔丝（热、冷镦）， 碳素钢丝（冷镦）。 要求：镦头强度不低于材料强度的98%， 钢丝束长度差值L/5000、5mm。 成组张拉长度10m的钢丝，长度极差2mm,锥销夹具,圆套筒三片式夹具,方套筒二片式夹具,圆套筒二片式夹具,固定端镦头夹具,单根镦头钢筋螺杆夹具,镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）,（三）张拉机械,1、穿心式千斤顶： YC20型，最大拉力20t、行程200mm, 适于1220单根钢筋。 2、千斤顶、四横梁式 用于成组张拉,第三节 后张法施工,工艺
7、过程：浇筑混凝土结构或构件（留孔）养护拆模（达75%强度后）穿筋张拉固定孔道灌浆（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移动、吊装。 适于：大构件及结构的现场施工预制拼装，结构张拉。 特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。,一、预应力筋、锚具和张拉机具,锚具按锚固性能分两类： 锚具性能 类 类 锚具效率系数 a0.95 a0.9 锚具的总应变 u2.0% u1.7% 用途： 类承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土； 类有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。,（一）单根粗筋（直径1836mm）：,1、锚具： （1）螺丝端杆锚具 螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好; 螺母、垫板
8、用 Q235钢） 适于:直径1836mm筋。,（2）帮条锚具 （帮条与预应力筋同级， 互成120，E50焊条； 垫板用3#钢）， 适于:冷拉HRB335、HRB400级筋,（3）镦头锚具,螺丝端杆锚具,帮条锚具,2、预应力筋制作：,工序：下料对焊冷拉。 下料长度计算： 当两端用螺丝端杆锚具时,钢筋下料长度：,当一端用螺杆、一端用帮条时:,钢筋下料长度：,3、张拉设备：,拉杆式千斤顶（YL60）； 穿心式千斤顶（YC60、YC20、YC18）。,YL-60拉杆式千斤顶,配装撑脚和拉杆后的外貌图,（二）钢筋束、钢绞线束：,1、锚具： 张拉端 JM12型锚具：锚环、夹片用45#钢。 可锚36根直径1
9、2的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线; KTZ型锚具：可锚36根直径12的HRB400500级筋 单孔夹片式锚具：二片式、三夹片（直、斜开缝）； 多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型 非张拉端钢筋可用镦头锚具（固定板）； 钢绞线可用挤压锚具,JM126锚具,(b)锚环,(c)三夹片式夹片,单孔夹片式锚具,多孔夹片锚固体系,多孔锚固体系构造图,2、筋的制作： 工序：冷拉下料编束。 下料长度 l ： 两端张拉： l l02a 一端张拉： l l0ab a张拉端留量（600850mm，由机具定） b非张拉端外露长度（80100mm） 3、张拉设备： 锥锚式千斤顶（YZ60、YZ85） 用
10、于KTZ及钢制锥形锚具； 穿心式千斤顶（YC60、YC120） 用于KTZ及JM12、JM15锚具 大孔径穿心式千斤顶（YCD、YCQ、YCW型） 用于大吨位钢绞线束（群锚）,锥锚式千斤顶构造简图,YCD型千斤顶工作示意图,YCQ型千斤顶的操作顺序,二、后张法施工工艺 （一）孔道留设：,1、要求：位置准确；内壁光滑； 端部预埋钢板垂直于孔道轴线（中心线）； 直径、长度、形状满足设计要求（直径与锚具及筋有关）。 2、方法： 钢管抽芯法（直孔）钢管应平直、光滑，用前刷油；每根长15米，每端伸出500mm；两根接长，中间用木塞及套管连接；用钢筋井字架固定，1米；浇混凝土后每1015分钟转动一次；混凝
11、土初凝后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转边拔。（灌浆孔间距12米） 胶管抽芯法用于长孔或曲线孔。有一定刚度或充压；钢筋井字架0.5米；抽管时间较钢管略迟（可200h后）。 埋管法预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度；井字架0.8米；灌浆孔间距30米；波峰设排气泌水管.,胶管与阀门连接,钢管的连接,胶管的封端处理,金属螺旋管,螺旋管及锚座安装,螺旋管的连接,螺旋管上留灌浆孔,螺旋管的固定,(二)预应力筋张拉：,1.张拉条件： 结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强度标准值； 做好各种准备工作。 2.张拉控制应力和超张拉最大应力：（比先张法均低0.05f）,3、张拉顺序：,配有多根钢筋或多
12、束钢丝的构件 分批对称张拉（注意：后批对先批产生应力影响）； 叠浇构件 自上而下逐层张拉，逐层加大拉应力，但顶底相差 5%（钢丝、钢绞线、热处理筋） 9%（冷拉筋）。,4.张拉方式：,（1）对抽芯法： 长度24 m直孔一端张拉（多根筋时，张拉端设在结构两端）； 长度24 m直孔、曲线孔两端张拉（一端锚固后，另一端补足再锚固）。 （2）对埋螺旋管法： 长度30 m直孔一端张拉； 长度30 m直孔、曲线孔两端张拉。 5、张拉程序：同先张法。,（三）孔道灌浆：,1.目的：防止生锈；增加整体性。 2.基本要求：（尽早进行，饱满、密实） 水泥32.5级普硅； 水泥浆强度30MPa； 水灰比0.4左右，不
13、得大于0.45 ； 泌水率：拌后三小时宜2%，最大3% 可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重的0.51/万），木钙（0.25%），微膨胀剂； 孔道湿、洁净，由下层孔到上层； 灌满孔道并封闭排气孔后，加压0.50.6MPa，稍后再封闭灌浆孔； 不掺外加剂时，可用二次灌浆法。,（四）无粘结预应力混凝土施工：,特点：无需留孔与灌浆，施工简单；张拉摩阻力小，预应力筋受力均匀； 可做成多跨曲线状；构件整体性略差，锚固要求高。 适用：现场整浇结构（梁板等）。 1.无粘结筋的制作： 钢丝束、钢绞线束外包涂料层：2070不变脆，不侵蚀其它材料，稳定性好，防腐、润滑，不透水、不吸湿。 包裹层：塑料布或塑料管，0.81mm厚。 2.存放： 有明显标记，成盘立放，不挤压，不暴晒。,无粘结筋张拉端凹口作法,（b）塑料穴模,（a）泡沫穴模,非张拉端锚固方式,3.铺设：,条件其它钢筋安装后。 顺序纵横交叉者，先低后高。 就位固定垫铁、马凳，或与其它筋固定。 避免两向相互穿插，端头与承压板垂直、贴紧 4.张拉： 顺序符合设计要求 25m内一端张拉；2550m，一端张拉锚固后，另端补强。 先用千斤顶抽动12次； 滑脱、断裂数量2%（同一截面总量的）。 5、端部处理： 锚固后在锚具夹片外保留30mm切断； 分散、弯折后浇混凝土封闭，防止锈蚀。,张拉端凹入式构造,6混凝土圈梁,锚头端部处理方法,
