1、建筑施工技术（第六建筑施工技术（第六版）版）教学单元5 预应力混凝土工程施工 主编：姚 谨 英 目录目录 5.1 先张法预应力混凝土施工 5.2 后张法预应力混凝土施工 5.3 无粘结预应力混凝土施工 5.4 预应力混凝土施工质量检查与安全措施 知识目标：掌握预应力混凝土的施工工艺及质量控制方法；掌握预应力混凝土的施工质量验收标准及检测方法；掌握预应力混凝土结构施工的安全技术。能力目标：能编制预应力混凝土施工先张法、后张法、无粘结预应力工程施工专项方案；能进行施工技术交底；能进行预应力混凝土工程施工质量检查。教学目标：教学目标：预应力混凝：预应力混凝：在结构受拉区预先施加压力产生预压应力，从而
2、使结构在使用在结构受拉区预先施加压力产生预压应力，从而使结构在使用阶段产生的拉应力首先抵消预压应力，从而推迟了裂缝的出现和限阶段产生的拉应力首先抵消预压应力，从而推迟了裂缝的出现和限制裂缝的开展，提高了结构的抗裂度和刚度。制裂缝的开展，提高了结构的抗裂度和刚度。分类：1.按施工方法不同分为：先张法和后张法两大类 2.按钢筋张拉方式不同分：为机械张拉、电热张拉与自应力张拉法等。特点：预应力混凝土可提高构件的抗裂度和刚度，还可减轻自重、增加构件的耐久性、降低造价等优点。先张法：在浇筑混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力筋临时固定在台座或钢模上，待混凝土达到一定强度，放松预应力筋，使混凝土在预应
3、力筋的反弹力作用下，使构件受拉区的混凝土承受预压应力。5.1 先张法预应力混凝土工程施工先张法预应力混凝土工程施工 先张法分类：生产方法可采用台座法和机组流水法预应力混凝土构件先张法（台座）生产过程见图5-1。图5-1 先张法台座示意图（a）预应力筋张拉；（b）混凝土灌筑与养护；（c）放松预应力筋 1台座承力结构；2横梁；3台面；4预应力筋；5锚固夹具；6混凝土构件 适用范围：先张法适用于生产定型的中小型构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。台座是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构，它承受预应力筋的全部张拉力。台座分类：台座按构造型式分为墩式台座和槽式台座 墩式台座由承力台墩、台面和
4、 横梁组成(图5-2)。台座的长度和宽度由场地大小、构件类型和产量而定，一般长度宜为100150m，宽度为24m。5.1.1 台座台座 夹具是预应力筋张拉和临时固定的锚固装置，用在先张法施工中。分类：按其用途不同，可分 为锚固夹具和张拉夹具。5.1.2 夹具夹具 1、夹具的要求 夹具的静载锚固性能应满足:s0.95。夹具除满足上述要求外，尚应具有下列性能：1.当预应力夹具组装件达到实际极限拉力时，全部零件不应出现肉眼可见的裂缝和破坏；2.有良好的自锚性能；3.有良好的松锚性能；4.能多次重复使用。（1）钢质锥形夹具 钢质锥形夹具主要用来锚固直径为35的单根钢丝夹具，如图5-6.（2）墩头夹具
5、墩头夹具适用于预应力钢丝固定端的锚固，如图5-7。张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来进行预应力张拉的工具，常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔形夹具等，如图5-8。2、锚固夹具 3、张拉夹具 图5-6 钢质锥形夹具 图5-7 墩头夹具 图5-8 张拉夹具 常用的张拉设备有油压千斤顶(见图5-9)、卷扬机(见图5-11)、电动螺杆张拉机(见图5-12)等。5.1.3张拉设备张拉设备 图5-11 用卷扬机张拉预应力筋 图5-12 电动螺杆张拉机 图5-9 20千斤顶 先张法施工工艺流程如图5-13。图5-13 先张法施工工艺流台座准备 刷隔离剂 铺放预应力筋 安侧模、扎横向筋 灌筑混凝土
6、 养 护 放松预应力筋 张 拉 制作试块 试块试压 脱模 出槽 堆放 5.1.4先张法施工工艺 1.预应力筋铺设前先做好台面的隔离层，隔离剂应选用非油质类模板隔离剂，不得使预应力筋受污，以免影响预应力筋与混凝土的粘结。2.钢丝接长可借助钢丝拼接器用2022号铁丝密排绑扎 comcomcomcom?50.10203.10分钟）（持荷预应力筋的铺设、张拉预应力筋的铺设、张拉 3.预应力筋张拉应力的确定：预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工如采用超张拉，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表5-1的规定。4.张拉程序：预应力筋的张拉程序可按下列程序之一进行：5.预应力筋伸长值与
7、应力的测定 预应力筋的伸长值L按下式计算：预应力筋的弹性模量。预应力筋长度；预应力筋张拉力；.式中 E 预应力筋截面面 积；A LFEAlFLsppPPP?预应力筋的位置不允许有过大偏差，对设计位置的偏差不得大于5，也不得大于构件截面最短边长的4%。为了减少预应力损失，在设计配合比时应考虑减少混凝土的收缩和徐变。1.混凝土的浇筑 混凝土浇筑与养护混凝土浇筑与养护 2.混凝土的养护 预应力混凝土可采用自然养护和湿热养护。当采用湿热养护时应采取正确的养护制度，以减少由于温差引起的预应力损失。振捣混凝土时，振动器不得碰撞预应力钢筋。混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞和踩动预应力筋，以保证预应力筋与混
8、凝土有良好的粘结力。1.放张要求 放张预应力筋时，混凝土应达到设计要求的强度。如设计无要求时，应不得低于设计混凝土强度等级的75%。放张预应力筋前应拆除构件的侧模。预应力筋的放张预应力筋的放张 2.放张方法 配筋不多的中小型构件，钢丝可用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时放张。?消除应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。?预应力钢筋数量较多时，可用千斤顶、砂箱、楔块等装置应同时放张，见图5-15。图5-15 预应力筋放张装置 （a）千斤顶放张装置；（b）砂箱放张装置；（c）楔块放张装置 1-横梁；2-千斤顶；3-承力架；4-夹具；5-钢丝
9、；6-构件；7-活塞；8-套箱；9-套箱底板；10-砂；11-进砂口；12-出砂口；13-台座；14、15-固定楔块；16-滑动楔块；17螺杆；18-承力板；19螺母 3.放张顺序 预应力筋的放张顺序，应满足设计要求，如设计无要求时应满足下列规定：（1）宜采取缓慢放张工艺进行逐根或整体放张；（2）对轴心受预压构件所有预应力筋应同时放张。（3）对偏心受预压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。（4）如不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错的放张。（5）放张后，预应力筋的切断顺序，宜从张拉端开始依次切向另一端。后张法：先制作构件，并预留孔道，待构件混
10、凝土强度达到设计规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉，并用锚具在构件端部将预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。靠构件端部的锚具将预应力筋的张拉力传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。预应力混凝土后张法生产示意图见5-16。5.2 后张法预应力混凝土工程施工后张法预应力混凝土工程施工 图5-16 后张法施工顺序 (a)制作构件，预留孔道；(b)穿入预应力钢筋进行张拉并锚固；(c)孔道灌浆 1混凝土构件；2预留孔道；3预应力筋；4千斤顶；5锚具 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。分类：按锚固性能不同，可分为类锚具和类锚具。类锚具适用于承受动载、静载的预应力混凝土
11、结构；类锚具仅适用于有粘结预应力混凝土结构，且锚具只能处于预应力筋应力变化不大的部位。5.2.1锚具及张拉设备锚具及张拉设备 锚具应满足静载锚固性能的要求。锚具还应满足下列规定：1.当预应力筋锚具组装件达到实测极限拉力时，除锚具设计允许的现象外，全部零件均不得出 现肉眼可见的裂缝或破坏。2.除能满足分级张拉及补张拉工艺外，宜具有能放松预应力筋的性能。3.锚具或其附件上宜设置灌浆孔道，灌浆孔道应有使浆液通畅的截面积。1.按锚固原理和构造型式不同分：螺杆锚具、夹片锚具、锥销式锚具和镦头锚具四种体系；锚具的种类锚具的种类 2.按张拉过程中锚具所在位置与作用不同分：张拉端锚具和固定端锚具；3.按锚具锚
12、固预应力筋的类型和数量分：单根粗钢筋锚具、钢丝锚具和钢筋束、钢绞线束锚具。图5-17 单根粗钢筋锚具 （a）螺丝端杆锚具；（b）帮条锚具 1-钢筋；2-螺丝端杆；3-螺母；4-焊接接头；5-衬板；6-帮条（1）单根粗钢筋锚具 常用的单根粗钢筋锚具有螺丝端杆锚具和帮条锚具两种，见图5-17。（2）钢筋束、钢绞线束锚具 1）型锚具：构造见图5-18.图5-18 型锚具（a）型锚具；（b）型锚具的夹片；（c）型锚具的锚环 1-锚环；2-夹片；3-圆锚环；4-方锚环 2）型锚 型锚具由锚环和锚塞组成，见图5-19 所示，图5-19 型锚具 1-锚环；2-锚塞 3）型锚具 型锚具由锚环和夹片组成，其构造
13、见图5-20所示。图5-20 型锚具 1-喇叭管；2-锚环；3-灌浆孔；4-圆锥孔；5-夹片；6-钢绞线；7-波纹管 （3）钢丝束锚具 钢丝束所用锚具常用的有钢质锥形锚具，锥形螺杆锚具，钢丝束镦头锚具，型锚具和型锚具等。1）钢质锥形锚具 由锚环和锚塞组成，见图5-23所示。2）锥形螺杆锚具。由锥形螺杆，套筒、螺母、垫板组成，见图5-24。5-23 钢质锥形锚具 1-锚环；2-锚塞 图5-24 锥形螺杆锚具 1-钢丝；2-套筒；3-锥形螺杆；4-垫板 后张法主要张拉设备有千斤顶和高压油泵。1.拉杆式千斤顶（型）拉杆式千斤顶主要用于张拉带有螺丝端杆锚具的粗钢筋，锥形螺杆锚具钢丝束及镦头锚具钢丝束，
14、见图5-26。张拉设备张拉设备 图5-26 拉伸机构造示意图 1-主缸；2-主缸活塞；3-主缸油嘴；4-副缸；5-副缸活塞；6-副缸油嘴；7-连接器；8-顶杆；9-拉杆；10-螺母；11-预应力筋；12-混凝土构件；13-预埋钢板；14-螺线端杆 2.锥锚式千斤顶（型）锥锚式千斤顶主要用于张拉型锚具锚固的钢筋束或钢绞线束和使用锥形锚具的预应力钢丝束，见图5-26。3.穿心式千斤顶（型）穿心式千斤顶适用性很强，它适用于张拉采用12型、型、型的预应力钢丝束，钢筋束和钢绞线束。图5-27锥锚式千斤顶构造图 1-主缸；2-副缸；3-退楔缸；4-楔块（张拉时位置）；5-楔块（退出时位置）；6-锥形卡环；
15、7-退楔翼片；8-预应力筋 图5-27锥锚式千斤顶构造图 1-主缸；2-副缸；3-退楔缸；4-楔块（张拉时位置）；5-楔块（退出时位置）；6-锥形卡环；7-退楔翼片；8-预应力筋 4.千斤顶的校正 采用千斤顶张拉预应力筋，预应力的大小是通过油压表的读数表达，油压表读数表示千斤顶活塞单位面积的油压力。千斤顶校正的方法主要有：标准测力计校正、压力机校正及用两台千斤顶互相校正等方法。5.高压油泵 高压油泵与液压千斤顶配套使用，它的作用是向液压千斤顶各个油缸供油，使其活塞按照一定速度，伸出或回缩。1.单根预应力筋制作 单根粗预应力钢筋制作过程有：配料、对焊、冷拉等工序。为保证质量，宜采用控制应力的方法
16、进行冷拉；钢筋配料时应根据钢筋的品种测定冷拉率。钢筋对焊接长在钢筋冷拉前进行。钢筋的下料长度由计算确定。当构件两端均采用螺丝端杆锚具时（图5-29）预应力筋下料长度为：?nlllL?12212?nlllL?12212 一端为螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具或镦头锚具时，预应力筋下料长度为：图5-29 预应力筋下料长度计算示意图 2.钢筋束及钢绞线束制作 预应力筋制作过程包括:开盘冷拉、下料和编束等工序。下料是在钢筋冷拉后进行。钢绞线下料前应在切割口两侧各50处用铁丝绑扎，切割后对切割口应立即焊牢，以免松散。钢筋束由直径10的热处理钢筋编束而成，钢绞线束由直径为12或15的钢绞线编束而成，每束3
17、6根。编束时一般把预应力筋理顺后，用18-22号铁丝，每隔1m左右绑扎一道，形成束状。3.钢丝束制作 钢丝束制作随锚具的不同而异，一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。?预应力钢丝束的制作和下料长度计算基本与预应力钢筋束、钢绞线束相同。?为了保证张拉时各钢丝应力均匀，下料长度相对误差要控制在500以内且不大于5。?因此下料时应在应力状态下切断下料，下料的控制应力为300。?为了保证钢丝不发生扭结，必须进行编束。?编束前应对钢丝直径进行测量，直径相对误差不得超过0.1，以保证成束钢丝与锚具可靠连接。?编束工作在平整的场地上把钢丝理顺放平，用22号铁丝将钢丝每隔1m编成帘子状，然后每隔1m放置
18、1个螺旋衬圈，再将编好的钢丝帘绕衬圈围成圆束，用铁丝绑扎牢固，如图5-31所示。图5-31 钢丝束的编束 1-钢丝；2-铅丝；3-衬圈 后张法施工工艺与预应力施工有关的主要是孔道留设，预应力筋张拉和孔道灌浆三部分，图5-32为后张法工艺流程图。图5-32 后张法施工工艺流程图 孔道留设方法：有钢管抽芯法，胶管抽芯法，预埋管法。预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种。钢管抽芯法只用于直线孔道，胶管抽芯法和预埋管法则适用于直线、曲线和折线孔道。孔道留设孔道留设 1.钢管抽芯法施工要点（1）钢管要平直，表面光滑，安放位置准确。钢管的位置固定一般用钢筋井字架，井字架间距一般为12m左右。（2）钢管每
19、根长度最好不超过15m，以便旋转和抽管。（3）恰当地掌握抽管时间。（4）抽管顺序宜先上后下进行，抽管时速度要均匀，边抽边转，并与孔道保持在一直线上。（5）灌浆孔和排气孔的留设。2.胶管抽芯法施工要点 留设孔道用的胶管一般有五层或七层夹布管和供预应力混凝土专用的钢丝网橡皮管两种。胶管的固定用钢筋井字架，间距不宜大于0.5m，并与钢筋骨架绑扎牢。然后充水（或充气）加压到0.50.82，此时胶管直径可增大约3。（1）胶管必须有良好的密封装置，勿使漏水、漏气（2）做好胶管接头处理，见图5-34。（3）抽管时间比钢管略迟，一般可参照气温和浇筑后的小时数的乘积达200度小时左右。（4）抽管顺序一般为先上后
20、下，先曲后直。3.预埋管法 预埋管法是利用与孔道直径相同的金属波纹管埋在构件中，无需抽出即可成孔。波纹管的固定，采用钢筋井字架，间距不宜大于0.8m，曲线孔道时应加密，并用铁丝绑扎牢。波纹管的连接，可采用大一号同型波纹管，接头管长度应大于200,用密封胶带或塑料热塑管封口。后张法张拉预应力筋时，混凝土强度应符合设计要求，设计无规定时，不应低于设计强度等级的75%。1.张拉控制应力 张拉控制应力越高，建立的预应力值就越大，构件抗裂性越好。但是张拉控制应力过高时构件破坏前没有明显警示，且构件混凝土预压应力过大而导致混凝土的徐变应力损失增加。预应力筋张拉预应力筋张拉 施工中预应力筋需要超张拉时，可比
21、设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表5-1的规定。为了减少预应力筋的松驰损失，预应力筋的张拉程序为:comcomcom?50.10 03.10持荷2分钟?2.张拉顺序?张拉顺序应符合设计要求。?张拉时应使构件不扭转与侧弯，不产生过大偏心力，预应力筋一般应对称张拉。?对配有多根预应力筋构件，不可能同时张拉时，应分批、分阶段对称张拉。?分批张拉的应力损失可以采取对先批预应力筋逐根复位补足的办法处理。3.叠层构件的张拉 为了减少和弥补上层构件产生的水平摩阻力会阻止下层构件预应力筋张拉时产生的预应力损失，可自上而下逐层加大张拉力，底层张拉力不宜比顶层张拉力大5%，且不得超过表5-1规定。4
22、.张拉端的设置 (1)抽芯成形孔道:曲线预应力筋和长度24m的直线预应力筋，应在两端张拉；对长度24m的直线预应力筋，可在一端张拉；(2)预埋波纹管孔道:对于曲线预应力筋和长度30m的直线预应力筋，宜在两端张拉；对于长度30m的直线预应力筋可在一端张拉。(3)当同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设在构件的两端，以免构件受力不均匀。5.预应力值的校核和伸长值的测定 检验应力损失办法：在预应力筋张拉24h后孔道灌浆前重拉一次，测读前后两次应力值之差，即为钢筋预应力损失。?预应力筋张拉锚固后，实际预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为5%。?在测定预应力筋伸长值时，须先建立10
23、%的初应力，预应力筋的伸长值，也应从建立初应力后开始测量，但须加上初应力的推算伸长值，推算伸长值可根据预应力弹性变形呈直线变化的规律求得。1.灌浆目的 为了防止钢筋锈蚀，增加结构的整体性和耐久性，提高结构抗裂性和承载力。预应力筋张拉完毕后既应进行孔道灌浆。2.对材料的要求 灌浆用的材料应符合要求。孔道灌浆孔道灌浆 3.施工要点(1)灌浆用的水泥浆或砂浆应过筛；(2)灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道；(3)用电动或手动灰浆泵进行灌浆；灌浆工作应连续进行，不得中断；(4)应防止空气压入孔道而影响灌浆质量；(5)灌浆压力以0.50.7为宜；(6)灌浆顺序应先下后上；(7)当灰浆强度达到152时,方能移
24、动构件，灰浆强度达到100%设计强度时，才允许吊装。无粘结预应力：指预应力构件中的预应力筋与混凝土没有粘结力，预应力筋张拉力完全靠构件两端的锚具传递给构件。施工时预应力筋表面刷涂料并包塑料布（管）后，将其铺设在支好的构件模板内，并浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度后进行张拉锚固。特点：无粘结预应力具有不需要预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工序，施工速度快。摩擦力小，易弯成多跨曲线型。适用范围：适用于大跨度的单、双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖。5.3 无粘结预应力混凝土工程施工无粘结预应力混凝土工程施工 无粘结预应力筋主要有预应力钢材、涂料层，外包层和锚具组成，如图5-35。5.3.1无粘结预应力筋
25、制作无粘结预应力筋制作 1、无粘结预应力筋的组成及要求 图5-35 无粘结筋横截面示意图 (a)无粘结钢绞线束；(b)无粘结钢绞线束或单根钢绞线 1-钢绞线；2-沥青涂料；3-塑料布外包层 4-钢丝；5-油脂涂料；6-塑料管、外包层 无粘结预应力构件中，预应力筋的张拉力主要是靠锚具传递给混凝土的。无粘结筋的锚具性能应符合类锚具的规定。2、锚具 3、成型工艺 1.涂包成型工艺 涂包成型工艺可以采用手工操作完成内涂刷防腐沥青或防腐油脂，外包塑料布。也可以在缠纸机上连续作业。2.挤压涂塑工艺 挤压涂塑工艺主要是钢丝通过涂油装置涂油，涂油钢丝束通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜，再经冷却筒模成型
26、塑料套管。挤压涂塑流水工艺如图5-37所示：图5-37 挤压涂层工艺流水线图 1-放线盘；2-钢丝；3-梳子板；4-给油装置；5-塑料挤压机机头 6-风冷装置；7-水冷装置；8-牵引机；9-定位支架；10-收线盘 1.预应力筋的检查 无粘结预应力筋铺设前应检查外包层完好程度，对有轻微破损者，用塑料带补包好，对破损严重者应予以报废。预应力筋的铺设预应力筋的铺设 2.铺设顺序 双向预应力筋铺设时，应先铺设下面的预应力筋，再铺设上面的预应力筋。以免预应力筋相互穿插。3.曲线筋形状的固定 无粘结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状就位固定牢固。1.强度要求：预应力筋张拉时，混凝土强度应符合设计要求，当设
27、计无要求时，混凝土的强度应达到设计强度的75%方可开始张拉。2.张拉程序：一般采用 0103%3.张拉顺序：应根据预应力筋的铺设顺序进行，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。com?预应力筋的张拉预应力筋的张拉 4.张拉端的设置：当预应力筋的长度小于25m时，宜采用一端张拉；若长度大于25m时，宜采用两端张拉；长度超过50m时，宜采取分段张拉。5.减少摩阻损失值的措施：降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。6.张拉过程中，严防钢丝被拉断，要控制同一截面的断裂根数不得大于3%。7.预应力筋的张拉伸长值应按设计要求进行控制。1.张拉端处理 预应力筋端部处理取决于无粘结筋和锚具种类。锚具的位置通常从混
28、凝土的端面缩进一定的距离，待预应力筋张拉锚固后，将外伸在锚具外的钢铰线切割到规定的长度，即要求露出夹片锚具外长度不小于30，然后在槽内壁涂以环氧树脂类粘结剂，再用后浇膨胀混凝土或低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。在对凹槽填砂浆或混凝土前，应预先对无粘结筋端部和锚具夹持部分进行防潮、防腐封闭处理。预应力筋端部处理预应力筋端部处理 2.固定端处理 无粘结筋的固定端可设置在构件内。采用无粘结钢丝束时固定端可采用扩大的镦头锚板，并用螺旋筋加强，见图5-40（a）。采用无粘结钢绞线时，锚固端可采用压花成型埋置在设计部位，见图5-40（b）。图5-40 无粘结筋固定构造 （a）无粘结钢丝束固定端；（b）钢绞线
29、固定端 1-锚板；2-钢丝；3-螺旋筋；4-软塑料管；5-无粘结钢丝束 按混凝土结构工程施工质量验收规范（50204-2002）（2011版）规定进行验收 预应力混凝土工程的施工质量检验应按主控项目、一般项目按规定的检验方法进行检验。5.4 预应力混凝土施工质量检查与安全措施预应力混凝土施工质量检查与安全措施 1.所用张拉设备仪表，应由专人负责使用与管理，并定期进行维护与检验，设备的测定期不超过半年，否则必须时及时重新测定。2.先张法施工中，张拉机具与预应力筋应在一条直线上；顶紧锚塞时，用力不要过猛，以防钢丝折断。台座法生产，其两端应设有防护设施，并在张拉预应力筋时，沿台座长度方向每隔45m 设置一个防护架，两端严禁站人，更不准进入台座。3.操作千斤顶的人员应严格遵守操作规程，应站在千斤顶侧面工作。5.4.2 安全措施安全措施 ThanksThanks
