1、5.1 5.1 先张法先张法 5.5.3 3 无粘结预应力混凝土施工无粘结预应力混凝土施工 本本 章章 内内 容容5.2 5.2 后张法后张法 先张法：先张法：在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，的粘结力时，放松预应力
2、筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力，获得预压应力，如图所示如图所示。先张法施工工艺先张法施工工艺5 5.1.1 .1.1 先张法施工准备先张法施工准备 台座由台座由台面台面、横梁横梁和和承力结构承力结构等组成，是先张法生产等组成，是先张法生产的主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和的主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预应力筋放松前，应力筋放松前，台座承受全部预应力筋的拉力。
3、因此，台台座承受全部预应力筋的拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。座应有足够的强度、刚度和稳定性。（1 1）墩式台座墩式台座 墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。同承受拉力。墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。1 1、台座、台座 台墩台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。稳定性稳定性验算验算一般包括一般包括抗倾覆验算抗倾覆验算与与抗滑移验算抗滑移验算。抗倾
4、覆系数。抗倾覆系数不得小于不得小于1.51.5，抗滑移系数不得小于，抗滑移系数不得小于1.31.3。抗倾覆验算的计算简图如抗倾覆验算的计算简图如图图5.35.3所示。所示。台面台面 台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它是在厚是在厚150150mmmm夯实碎石垫层上，浇筑夯实碎石垫层上，浇筑60608080mmmm厚厚C20C20混凝土面混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其纵向有纵向有3%3%的排水坡度。的排水坡度。横梁横梁 横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚
5、固夹具临时固横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。张拉预应力筋的支座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。（2 2）槽式台座槽式台座槽式台座由槽式台座由端柱端柱、传力柱传力柱、横梁横梁和和台面台面组成。组成。槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。槽式台座构造槽式台座构造如如图图5.45.4所示。所示。槽式台座需进行槽式台座需进行强度和稳定
6、性计算强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。夹具夹具是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座（或设备）上的临时性锚固装置。台座（或设备）上的临时性锚固装置。按其工作用途不同分为按其工作用途不同分为锚固夹具锚固夹具和和张拉夹具张拉夹具。（1 1）钢丝锚固夹具）钢丝锚固夹具 v圆锥齿板式夹具（锥销夹具），如圆锥齿板式夹具（锥
7、销夹具），如图图5.55.5所示。所示。v镦头夹具，如镦头夹具，如图图5.65.6所示。所示。（2 2）钢筋锚固夹具）钢筋锚固夹具v圆套筒三片式夹具，如圆套筒三片式夹具，如图图5.75.7所示。所示。（3 3）张拉夹具）张拉夹具v有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具，如有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具，如图图5.85.8。2 2、夹具、夹具 (1)(1)钢丝张拉设备钢丝张拉设备 钢丝张拉分钢丝张拉分单根张拉单根张拉和和成组张拉成组张拉。用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，常采用成组钢用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，常采用成组钢丝张拉。丝张拉。在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉，可
8、采用电动卷扬在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉，可采用电动卷扬机（如机（如图图5.105.10）、电动螺杆张拉机（如）、电动螺杆张拉机（如图图5.115.11）进行张拉。）进行张拉。（2 2）钢筋长拉设备）钢筋长拉设备常用的是常用的是YC-20YC-20型穿心式千斤顶，如型穿心式千斤顶，如图图5.125.12所示。所示。3 3、张拉设备、张拉设备 5 5.1.2 .1.2 先张法施工工艺先张法施工工艺 张拉控制应力张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，应按设计规定采用。应按设计规定采用。控制应力的数值直接影响预应力的效果。施工中采用控制应力的
9、数值直接影响预应力的效果。施工中采用超张超张拉工艺拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高，使超张拉应力比控制应力提高3%3%5%5%。预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高力筋需要超张拉时，可比设计要求提高3%3%5%5%，但其最大，但其最大张拉控制应力不得超过规范规定。张拉控制应力不得超过规范规定。1 1、张拉控制应力、张拉控制应力 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力筋理论伸长值预应力筋理论伸长值LL按下式计算：按下式计算：预应力筋的实际伸长值，宜在初应
10、力约为预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为10%con时测时测量，并加初应力以内的推算伸长值。量，并加初应力以内的推算伸长值。2 2、预应力值的校核、预应力值的校核 ppsF LA EL（1 1）钢筋的接长与冷拉）钢筋的接长与冷拉 钢丝的接长钢丝的接长 一般用钢丝拼接器用一般用钢丝拼接器用20202222号铁丝密排绑扎号铁丝密排绑扎(图图5.145.14)。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于4040倍倍钢丝直径；高强度钢丝不得小于钢丝直径；高强度钢丝不得小于8080倍钢丝直径。倍钢丝直径。3 3、张拉前的准备、张拉前的准备 预应力钢筋的接长与冷拉预应力钢
11、筋的接长与冷拉 预应力钢筋一般采用冷拉预应力钢筋一般采用冷拉HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400热轧钢筋。预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆热轧钢筋。预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊接而降低冷拉后的强度。预应力钢筋的制作，一般有接而降低冷拉后的强度。预应力钢筋的制作，一般有对对焊焊和和冷拉冷拉两道工序。两道工序。预应力钢筋铺设时，钢筋与钢筋、钢筋与螺丝端杆的连预应力钢筋铺设时，钢筋与钢筋、钢筋与螺丝端杆的连接可采用套筒双拼式连接。接可采用套筒双拼式
12、连接。（2 2）钢筋（丝）的镦头）钢筋（丝）的镦头 预应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）预应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）端头要镦粗形成镦粗头。端头要镦粗形成镦粗头。镦头一般有镦头一般有热镦和冷镦两种工艺。热镦和冷镦两种工艺。热镦在手动电焊机上进行，钢筋（丝）端部在喇叭口紫热镦在手动电焊机上进行，钢筋（丝）端部在喇叭口紫铜模具内，进行多次脉冲式通电加热、加压形成镦粗头铜模具内，进行多次脉冲式通电加热、加压形成镦粗头（图图5.155.15）。）。（3 3）预应力筋的张拉力和伸长值的计算）预应力筋的张拉力和伸长值的计算 控制张拉力：控制张拉力：FP=conAPn超张拉
13、力：超张拉力：F=（103103105105）%conAPn伸长值：伸长值：consLLE 张拉程序可按下列之一进行：张拉程序可按下列之一进行：或或其中其中con为预应力筋的张拉控制应力为预应力筋的张拉控制应力为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用的张力程序。的张力程序。预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序0103%con。2minconcon0105%持荷con0103%2minconcon0105%持荷4 4、预应力筋的张拉、预应力筋的张拉 为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在确定为了减少混
14、凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥，采用低水混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥，采用低水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。预应力钢丝张拉、绑扎钢筋、预埋铁件安装及立模工作完预应力钢丝张拉、绑扎钢筋、预埋铁件安装及立模工作完成后，应立即浇筑混凝土，每条生产线应一次连续浇筑完成后，应立即浇筑混凝土，每条生产线应一次连续浇筑完成。成。5 5、混凝土的浇筑与养护、混凝土的浇筑与养护 预应力混凝土可采用预应力混凝土可采用自然养护自然养护或或湿热养护湿热养护，自然养护不得少，自然养护不
15、得少于于1414d d。干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高而引起的预应力损失。而引起的预应力损失。为了减少温差造成的应力损失，采用湿热养护时，在混凝土为了减少温差造成的应力损失，采用湿热养护时，在混凝土未达到一定强度前，温差不要太大，一般不超过未达到一定强度前，温差不要太大，一般不超过2020C C。放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。如设计放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。如设计无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的
16、无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的75%75%。（1 1）放张顺序）放张顺序 预应力筋放预应力筋放张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按下列要求进行：下列要求进行：v承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张；承受偏承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张；承受偏心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。再同时放张预压力较大区域的预应力筋。v叠层生产的预应力构件，宜按自上而下的顺序进行放松；叠层生产的预应力构件，宜按自上而下的顺序进行放松；板类
17、构件放松时，从两边逐渐向中心进行。板类构件放松时，从两边逐渐向中心进行。v如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错进行。如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错进行。6 6、预应力筋放张、预应力筋放张 （2 2）放张方法）放张方法 放张单根预应力筋，可用千斤顶放张，如放张单根预应力筋，可用千斤顶放张，如图图5.16(5.16(a)a)。构件预应力筋较多时，整批同时放张可采用砂箱、楔块等构件预应力筋较多时，整批同时放张可采用砂箱、楔块等放松装置。放松装置。v砂箱装置如砂箱装置如图图5.165.16（b b）。v楔块放张装置如楔块放张装置如图图5.165.16（c c）。原理：原理：后张法是先
18、制作混凝土构件，并在预应力筋的位后张法是先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后（一般不超过混凝土设计强度标准值的（一般不超过混凝土设计强度标准值的75%75%），穿入预应），穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。道灌浆。预应力混凝土预应力混凝土后张法生产工艺后张法生产工艺见见图图5 5.17.17所示。所示。后张法施工工艺流程，如后张法施工工艺流程，如图图5.185.18所示所示 传力途径：传力途径：预应力筋的张拉力主要是
19、靠构件端部的预应力筋的张拉力主要是靠构件端部的锚具传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。锚具传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。使用条件：使用条件：后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备，上进行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备，不受地点限制，它既适用于预制构件生产，也适用于不受地点限制，它既适用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法又是预制构件现场施工大型预应力构件，而且后张法又是预制构件拼装的手段。拼装的手段。5 5.2.1 .2.1 施工设备施工设备 1 1、锚具、锚具 作用：作用：锚具是预应
20、力筋张拉和永久固定在预应力锚具是预应力筋张拉和永久固定在预应力混凝土构件上的传递预应力的工具。混凝土构件上的传递预应力的工具。要求：要求：锚具必须具备可靠的锚固性能，具有足够锚具必须具备可靠的锚固性能，具有足够的强度储备，而且锚具是永久固定在构件上，因此的强度储备，而且锚具是永久固定在构件上，因此成本应低廉。成本应低廉。锚具种类锚具种类 1 1、单根粗钢筋：单根粗钢筋：如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚端杆锚具，固定端用帮条锚具或镦头锚具；如果采用两端具或镦头锚具；如果采用两端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。
21、v螺丝端杆锚具如螺丝端杆锚具如图图5.195.19所示。所示。v帮条锚具如帮条锚具如图图5.205.20所示。所示。v镦头锚具由镦头和垫板组成。镦头锚具由镦头和垫板组成。2 2、钢筋束、钢绞线：、钢筋束、钢绞线：锚具有锚具有JMJM型（如型（如图图5.235.23），可用于），可用于张拉端或固定端锚具；张拉端或固定端锚具；XMXM型（如型（如图图5.245.24）；）；QMQM型（与型（与XMXM型的不同）；镦头锚具一般用于固定端。型的不同）；镦头锚具一般用于固定端。3 3、钢丝束：、钢丝束：锥形螺杆锚具（如锥形螺杆锚具（如图图5.265.26）钢丝束墩头锚具（如钢丝束墩头锚具（如图图5.27
22、5.27）钢制锥形锚具（如图钢制锥形锚具（如图5.285.28）2 2、张拉设备、张拉设备 主要是千斤顶和高压油泵主要是千斤顶和高压油泵拉杆式千斤顶（拉杆式千斤顶（YLYL型型）：主要用于张拉带有螺丝端杆锚）：主要用于张拉带有螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及墩头锚具的钢丝具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及墩头锚具的钢丝束，如束，如图图5.215.21。锥锚式双作用千斤顶（锥锚式双作用千斤顶（YZYZ型型）：如）：如图图5.305.30。穿心式千斤顶（穿心式千斤顶（YCYC型型）：如）：如图图5.295.29。3 3、预应力筋的制作、预应力筋的制作 单根预应力筋单根预应力筋：基本程序
23、有：配料、对焊、冷拉等。：基本程序有：配料、对焊、冷拉等。钢筋束及钢绞线束钢筋束及钢绞线束：基本程序有：开盘冷拉、下料：基本程序有：开盘冷拉、下料及编束等。及编束等。钢丝束钢丝束：基本程序有：调直、下料、编束及安装锚：基本程序有：调直、下料、编束及安装锚具等。具等。5 5.2.2 .2.2 施工工艺施工工艺 1 1、孔道留设、孔道留设 留设方法：留设方法：钢管抽心法、胶管抽心法、预埋管法。钢管抽心法、胶管抽心法、预埋管法。留设形式：留设形式：直线、曲线、折线直线、曲线、折线2 2、预应力筋的张拉、预应力筋的张拉 张拉要求张拉要求张拉程序张拉程序张拉顺序张拉顺序3 3、孔道灌浆、孔道灌浆 目的：
24、目的：防止钢筋锈蚀，增加结构的整体耐久性，提高结防止钢筋锈蚀，增加结构的整体耐久性，提高结构的抗裂性和承载力。构的抗裂性和承载力。要求：要求：水泥浆标号水泥浆标号水灰比水灰比灌浆前先清洗润湿孔道，先下后上进行灌浆前先清洗润湿孔道，先下后上进行当灰浆强度达到当灰浆强度达到15N/mm15N/mm2 2时，方能移动构件，灰浆强时，方能移动构件，灰浆强度达到度达到100%100%设计强度时，才允许吊装。设计强度时，才允许吊装。后张法后张法无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计位置上，用通钢筋一样铺设在结构模板设计位置上，用
25、20202222号元丝号元丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土；待混凝土达到设与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土；待混凝土达到设计强度后，对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构计强度后，对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力。件两端锚具传递预压应力。5 5.4.1.4.1 无粘结预应力筋无粘结预应力筋 无粘结预应力筋是由无粘结预应力筋是由7 7根根5mm5mm高强钢丝组成的钢丝束或高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线，通过专门设备涂包涂料层和包裹外包扭结成的钢绞线，通过专门设备涂包涂料层和包裹外包层构成的。层构成的。涂料层一般采用防腐沥青。涂料层一般采用防腐沥青。无粘
26、结预应力混凝土中，锚具必须具有可靠的锚固能力，无粘结预应力混凝土中，锚具必须具有可靠的锚固能力，要求不低于无粘结预应力筋抗拉强度的要求不低于无粘结预应力筋抗拉强度的95%95%。5 5.4.2.4.2 无粘结预应力混凝土施工工艺无粘结预应力混凝土施工工艺 铺设双向配筋的无粘结预应力筋时，应先铺设标高低的铺设双向配筋的无粘结预应力筋时，应先铺设标高低的钢丝束，再铺设标高较高的钢丝束，以避免两个方向钢钢丝束，再铺设标高较高的钢丝束，以避免两个方向钢丝束相互穿插。丝束相互穿插。无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。无粘结预应力筋应铺放在电线管下面。无粘结
27、预应力筋应铺放在电线管下面。1 1、无粘结预应力筋的铺放与定位、无粘结预应力筋的铺放与定位 （1 1）无粘结钢丝束镦头锚具）无粘结钢丝束镦头锚具 张拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。张拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。（2 2）无粘结钢绞线夹片式锚具）无粘结钢绞线夹片式锚具 无粘结钢绞线夹片式锚具常采用无粘结钢绞线夹片式锚具常采用XMXM型锚具，其固定端采型锚具，其固定端采用压花成型埋置在用压花成型埋置在设计部位，待混凝土强度等级达到设计强设计部位，待混凝土强度等级达到设计强度后，方能形成可靠的粘结式锚头。度后，方能形成可靠的粘结式锚头。2 2、端部锚具节点安装、端部锚具节点安装 混凝土强度达到设计强度时才能进行张拉。张拉程序采混凝土强度达到设计强度时才能进行张拉。张拉程序采用用0103%0103%concon。张拉顺序应根据设计顺序，先铺设的先张拉，张拉顺序应根据设计顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后铺设的后张拉。后张拉。锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁。锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁。3 3、无粘结预应力筋的张拉及锚头处理、无粘结预应力筋的张拉及锚头处理
