預應力混凝土工程

1、主要內容：主要內容：預應力混凝土工程的先張法、后張法的施工工預應力混凝土工程的先張法、后張法的施工工藝，機具設備和施工方法。藝，機具設備和施工方法。學習要求：學習要求：v了解預應力混凝土的概念及工程應用中的優(yōu)點了解預應力混凝土的概念及工程應用中的優(yōu)點; ;v掌握先張法施工工藝、預應力筋的控制應力、張拉程序掌握先張法施工工藝、預應力筋的控制應力、張拉程序和放張順序的確定及注意事項；和放張順序的確定及注意事項；v掌握后張法施工工藝、孔道留設、預應力筋的張拉順序掌握后張法施工工藝、孔道留設、預應力筋的張拉順序及孔道灌漿等施工方法及注意事項。及孔道灌漿等施工方法及注意事項。 5.1 5.1 先張法先張

2、法 5. 5.3 3 無粘結預應力混凝土施工無粘結預應力混凝土施工 本本 章章 內內 容容5.2 5.2 后張法后張法 先張法：先張法：在澆筑混凝土構件之前將預應力筋張拉到設計在澆筑混凝土構件之前將預應力筋張拉到設計控制應力，用夾具將其臨時固定在臺座或鋼模上，進行控制應力，用夾具將其臨時固定在臺座或鋼模上，進行綁扎鋼筋，安裝鐵件，支設模板，然后澆筑混凝土；待綁扎鋼筋，安裝鐵件，支設模板，然后澆筑混凝土；待混凝土達到規(guī)定的強度，保證預應力筋與混凝土有足夠混凝土達到規(guī)定的強度，保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結力時，放松預應力筋，借助于它們之間的粘結力，的粘結力時，放松預應力筋，借助于它們之間的粘結

3、力，在預應力筋彈性回縮時，使混凝土構件受拉區(qū)的混凝在預應力筋彈性回縮時，使混凝土構件受拉區(qū)的混凝土土獲得預壓應力，獲得預壓應力，如圖所示如圖所示。先張法施工工藝先張法施工工藝5 5.1.1 .1.1 先張法施工準備先張法施工準備 臺座由臺座由臺面臺面、橫梁橫梁和和承力結構承力結構等組成，是先張法生產等組成，是先張法生產的主要設備。預應力筋張拉、錨固，混凝土澆筑、振搗和的主要設備。預應力筋張拉、錨固，混凝土澆筑、振搗和養(yǎng)護及預應力筋放張等全部施工過程都在臺座上完成；預養(yǎng)護及預應力筋放張等全部施工過程都在臺座上完成；預應力筋放松前，應力筋放松前，臺座承受全部預應力筋的拉力。因此，臺臺座承受全部預應

4、力筋的拉力。因此，臺座應有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。座應有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。（1 1） 墩式臺座墩式臺座 墩式臺座由臺墩、臺面與橫梁等組成。臺墩和臺面共墩式臺座由臺墩、臺面與橫梁等組成。臺墩和臺面共同承受拉力。同承受拉力。墩式臺座用以生產各種形式的中小型構件。墩式臺座用以生產各種形式的中小型構件。1 1、臺座、臺座 臺墩臺墩 臺墩是承力結構，由鋼筋混凝土澆筑而成。臺墩是承力結構，由鋼筋混凝土澆筑而成。承力臺墩設計時，應進行穩(wěn)定性和強度驗算。承力臺墩設計時，應進行穩(wěn)定性和強度驗算。穩(wěn)定性穩(wěn)定性驗算驗算一般包括一般包括抗傾覆驗算抗傾覆驗算與與抗滑移驗算抗滑移驗算?？箖A覆系數(shù)?？箖A覆系數(shù)不得

5、小于不得小于1.51.5，抗滑移系數(shù)不得小于抗滑移系數(shù)不得小于1.31.3。 抗傾覆驗算的計算簡圖如抗傾覆驗算的計算簡圖如圖圖5.35.3所示。所示。 臺面臺面 臺面是預應力構件成型的胎模，要求地基堅實平整，它臺面是預應力構件成型的胎模，要求地基堅實平整，它是在厚是在厚150150mmmm夯實碎石墊層上，澆筑夯實碎石墊層上，澆筑60608080mmmm厚厚C20C20混凝土面混凝土面層，原漿壓實抹光而成。臺面要求堅硬、平整、光滑，沿其層，原漿壓實抹光而成。臺面要求堅硬、平整、光滑，沿其縱向有縱向有3%3%的排水坡度。的排水坡度。 橫梁橫梁 橫梁以墩座牛腿為支承點安裝其上，是錨固夾具臨時固橫梁以

6、墩座牛腿為支承點安裝其上，是錨固夾具臨時固定預應力筋的支承點，也是張拉機械定預應力筋的支承點，也是張拉機械張拉預應力筋的支座。張拉預應力筋的支座。橫梁常采用型鋼或鋼筋混凝土制作。橫梁常采用型鋼或鋼筋混凝土制作。 （2 2） 槽式臺座槽式臺座槽式臺座由槽式臺座由端柱端柱、傳力柱傳力柱、橫梁橫梁和和臺面臺面組成。組成。槽式臺座既可承受拉力，又可作蒸汽養(yǎng)護槽，適用于張拉槽式臺座既可承受拉力，又可作蒸汽養(yǎng)護槽，適用于張拉噸位較高的大型構件，如屋架、吊車梁等。噸位較高的大型構件，如屋架、吊車梁等。槽式臺座構造槽式臺座構造如如圖圖5.45.4所示。所示。 槽式臺座需進行槽式臺座需進行強度和穩(wěn)定性計算強度和

7、穩(wěn)定性計算。端柱和傳力柱的強度。端柱和傳力柱的強度按鋼筋混凝土結構偏心受壓構件計按鋼筋混凝土結構偏心受壓構件計算。槽式臺座端柱抗傾算。槽式臺座端柱抗傾覆力矩由端柱、橫梁自重力矩及部分張拉力矩組成。覆力矩由端柱、橫梁自重力矩及部分張拉力矩組成。 夾具夾具是先張法構件施工時保持預應力筋拉力，并將其固定在張拉是先張法構件施工時保持預應力筋拉力，并將其固定在張拉臺座（或設備）上的臨時性錨固裝置。臺座（或設備）上的臨時性錨固裝置。按其工作用途不同分為按其工作用途不同分為錨固夾具錨固夾具和和張拉夾具張拉夾具。 （1 1）鋼絲錨固夾具）鋼絲錨固夾具 v圓錐齒板式夾具（錐銷夾具），圓錐齒板式夾具（錐銷夾具），

8、如如圖圖5.55.5所示。所示。 v鐓頭夾具，如鐓頭夾具，如圖圖5.65.6所示所示。（2 2）鋼筋錨固夾具）鋼筋錨固夾具v圓套筒三片式夾具，如圓套筒三片式夾具，如圖圖5.75.7所示。所示。（3 3）張拉夾具）張拉夾具v有月牙形夾具、偏心式夾具、楔形夾具，如有月牙形夾具、偏心式夾具、楔形夾具，如圖圖5.85.8。 2 2、夾具、夾具 (1) (1) 鋼絲張拉設備鋼絲張拉設備 鋼絲張拉分鋼絲張拉分單根張拉單根張拉和和成組張拉成組張拉。 用鋼模以機組流水法或傳送帶法生產構件時，常采用成組用鋼模以機組流水法或傳送帶法生產構件時，常采用成組鋼鋼絲張拉。絲張拉。在臺座上生產構件一般采用單根鋼絲張在臺座

9、上生產構件一般采用單根鋼絲張拉，可采用電動卷揚拉，可采用電動卷揚機（如機（如圖圖5.105.10）、電動螺桿張拉機（如）、電動螺桿張拉機（如圖圖5.115.11）進行張拉。）進行張拉。（2 2）鋼筋長拉設備）鋼筋長拉設備常用的是常用的是YC-20YC-20型穿心式千斤頂，如型穿心式千斤頂，如圖圖5.125.12所示。所示。3 3、張拉設備、張拉設備 5 5.1.2 .1.2 先張法施工工藝先張法施工工藝 張拉控制應力張拉控制應力是指在張拉預應力筋時所達到的規(guī)定應力，是指在張拉預應力筋時所達到的規(guī)定應力，應按設計規(guī)定采用。應按設計規(guī)定采用?？刂茟Φ臄?shù)值直接影響預應力的效果?？刂茟Φ臄?shù)值直接影

10、響預應力的效果。施工中采用施工中采用超張超張拉工藝拉工藝，使超張拉應力比控制應力提高，使超張拉應力比控制應力提高3%3%5%5%。 預應力筋的張拉控制應力，應符合設計要求。預應力筋的張拉控制應力，應符合設計要求。施工中預應施工中預應力筋需要超張拉時，可比設計要求力筋需要超張拉時，可比設計要求提高提高3%3%5%5%，但其最大，但其最大張拉控制應力不得超過規(guī)范規(guī)定。張拉控制應力不得超過規(guī)范規(guī)定。 1 1、張拉控制應力、張拉控制應力 預應力鋼筋的張拉力，一般用伸長值校核。預應力鋼筋的張拉力，一般用伸長值校核。預應力筋理論伸長值預應力筋理論伸長值LL按下式計算：按下式計算： 預應力筋的實際伸長值，宜

11、在初應力約為預應力筋的實際伸長值，宜在初應力約為10% con時測時測量，并加初應力以內的推算伸長值。量，并加初應力以內的推算伸長值。2 2、預應力值的校核、預應力值的校核 ppsF LA EL（1 1）鋼筋的接長與冷拉）鋼筋的接長與冷拉 鋼絲的接長鋼絲的接長 一般用鋼絲拼接器用一般用鋼絲拼接器用20202222號鐵絲密排綁扎號鐵絲密排綁扎( (圖圖5.145.14) )。綁扎長度的規(guī)定：冷拔低碳鋼絲不得小于。綁扎長度的規(guī)定：冷拔低碳鋼絲不得小于4040倍倍鋼絲直徑；高強度鋼絲不得小于鋼絲直徑；高強度鋼絲不得小于8080倍鋼絲直徑。倍鋼絲直徑。3 3、張拉前的準備、張拉前的準備 預應力鋼筋的接

12、長與冷拉預應力鋼筋的接長與冷拉 預應力鋼筋一般采用冷拉預應力鋼筋一般采用冷拉HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400熱軋鋼筋。預應力鋼筋的接長及預應力鋼筋與螺絲端桿熱軋鋼筋。預應力鋼筋的接長及預應力鋼筋與螺絲端桿的連接，宜采用對焊連接，且應先焊接后冷拉的連接，宜采用對焊連接，且應先焊接后冷拉，以免焊，以免焊接而降低冷拉后的強度。預應力鋼筋的制作，一般有接而降低冷拉后的強度。預應力鋼筋的制作，一般有對對焊焊和和冷拉冷拉兩道工序。兩道工序。 預應力鋼筋鋪設時，鋼筋與鋼筋、鋼筋與螺絲端桿的連預應力鋼筋鋪設時，鋼筋與鋼筋、鋼筋與螺絲端桿的連接可采用套筒雙拼式連接。

13、接可采用套筒雙拼式連接。（2 2）鋼筋（絲）的鐓頭）鋼筋（絲）的鐓頭 預應力筋（絲）固定端采用鐓頭夾具錨固時，鋼筋（絲）預應力筋（絲）固定端采用鐓頭夾具錨固時，鋼筋（絲）端頭要鐓粗形成鐓粗頭。端頭要鐓粗形成鐓粗頭。 鐓頭一般有鐓頭一般有熱鐓和冷鐓兩種工藝。熱鐓和冷鐓兩種工藝。 熱鐓在手動電焊機上進行，鋼筋（絲）端部在喇叭口紫熱鐓在手動電焊機上進行，鋼筋（絲）端部在喇叭口紫銅模具內，進行銅模具內，進行多次脈沖式通電加熱、加壓形成鐓粗頭多次脈沖式通電加熱、加壓形成鐓粗頭（圖圖5.155.15）。）。 （3 3）預應力筋的張拉力和伸長值的計算）預應力筋的張拉力和伸長值的計算 控制張拉力：控制張拉力：

14、FP=conAPn超張拉力：超張拉力：F= =（103103105105）% %conAPn伸長值：伸長值：consLLE 張拉程序可按下列之一進行：張拉程序可按下列之一進行：或或其中其中con為預應力筋的張拉控制應力為預應力筋的張拉控制應力為了減少應力松弛損失，預應力鋼筋宜采用為了減少應力松弛損失，預應力鋼筋宜采用的張力程序。的張力程序。預應力鋼絲張拉工作量大時，宜采用一次張拉程序預應力鋼絲張拉工作量大時，宜采用一次張拉程序0103%con。 2minconcon0105% 持荷con0103%2minconcon0105% 持荷4 4、預應力筋的張拉、預應力筋的張拉 為了減少混凝土的收縮和

15、徐變引起的預應力損失，在確定為了減少混凝土的收縮和徐變引起的預應力損失，在確定混凝土配合比時，應優(yōu)先選用干縮性小的水泥，采用低混凝土配合比時，應優(yōu)先選用干縮性小的水泥，采用低水水灰比，控制水泥用量，對骨料采取良好的級配等技術措施?；冶龋刂扑嘤昧?，對骨料采取良好的級配等技術措施。預應力鋼絲張拉、綁扎鋼筋、預埋鐵件安裝及立模工作完預應力鋼絲張拉、綁扎鋼筋、預埋鐵件安裝及立模工作完成后，應立即澆筑混凝土，每條生產線應一次連續(xù)澆筑完成后，應立即澆筑混凝土，每條生產線應一次連續(xù)澆筑完成。成。5 5、混凝土的澆筑與養(yǎng)護、混凝土的澆筑與養(yǎng)護 預應力混凝土可采用預應力混凝土可采用自然養(yǎng)護自然養(yǎng)護或或濕熱養(yǎng)

16、護濕熱養(yǎng)護，自然養(yǎng)護不得少，自然養(yǎng)護不得少于于1414d d。干硬性混凝土澆筑完畢干硬性混凝土澆筑完畢后，應立即覆蓋進行養(yǎng)護。后，應立即覆蓋進行養(yǎng)護。當預應力混凝土采用濕熱養(yǎng)護時，要盡量減少由于溫度升高當預應力混凝土采用濕熱養(yǎng)護時，要盡量減少由于溫度升高而引而引起的預應力損失。起的預應力損失。為了減少溫差造成的應力損失，采用濕熱養(yǎng)護時，在混凝土為了減少溫差造成的應力損失，采用濕熱養(yǎng)護時，在混凝土未達到未達到一定強度前，溫差不要太大，一般不超過一定強度前，溫差不要太大，一般不超過2020C C。 放張預應力筋時，混凝土強度必須符合設計要求。如設計放張預應力筋時，混凝土強度必須符合設計要求。如設計

17、無要求時，不得低于設計混凝土強度標準值的無要求時，不得低于設計混凝土強度標準值的75%75%。（1 1）放張順序放張順序 預應力筋放預應力筋放張順序應符合設計要求，當設計未規(guī)定時，可按張順序應符合設計要求，當設計未規(guī)定時，可按下列要求進行：下列要求進行：v承受軸心預應力構件的所有預應力筋應同時放張；承受偏承受軸心預應力構件的所有預應力筋應同時放張；承受偏心預壓力構件，應先同時放張預壓力較小區(qū)域的預應力筋，心預壓力構件，應先同時放張預壓力較小區(qū)域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區(qū)域的預應力筋。再同時放張預壓力較大區(qū)域的預應力筋。v疊層生產的預應力構件，宜按自上疊層生產的預應力構件，宜按自上而下的

18、順序進行放松；而下的順序進行放松；板類構件放松時，從兩邊逐漸向中心進行。板類構件放松時，從兩邊逐漸向中心進行。v如不能滿足上述要求時，應分階段、對稱、交錯進行。如不能滿足上述要求時，應分階段、對稱、交錯進行。 6 6、預應力筋放張、預應力筋放張 （2 2）放張方法）放張方法 放張單根預應力筋，可用千斤頂放張，如放張單根預應力筋，可用千斤頂放張，如圖圖5.16(5.16(a)a)。 構件預應力筋較多時，整批同時放張可采用砂箱、楔塊等構件預應力筋較多時，整批同時放張可采用砂箱、楔塊等放松裝置。放松裝置。v砂箱裝置如砂箱裝置如圖圖5 5. .1616（b b）。v楔塊放張裝置如楔塊放張裝置如圖圖5.

19、165.16（c c）。 原理：原理：后張法是后張法是先制作混凝土構件，并在預應力筋的位先制作混凝土構件，并在預應力筋的位置預留出相應孔道，待混凝土強度達到設計規(guī)定的數(shù)值后置預留出相應孔道，待混凝土強度達到設計規(guī)定的數(shù)值后（一般不超過混凝土設計強度標準值的（一般不超過混凝土設計強度標準值的75%75%），穿入預應），穿入預應力筋進行張拉，并利用錨具把預應力筋錨固，最后進行孔力筋進行張拉，并利用錨具把預應力筋錨固，最后進行孔道灌漿。道灌漿。預應力混凝土預應力混凝土后張法生產工藝后張法生產工藝見見圖圖5 5. .1717所示。所示。后張法施工工藝流程，如后張法施工工藝流程，如圖圖5.185.18所

20、示所示 傳力途徑：傳力途徑：預應力筋的張拉力主要是靠構件端部的預應力筋的張拉力主要是靠構件端部的錨具傳遞給混凝土，使混凝土產生預壓應力。錨具傳遞給混凝土，使混凝土產生預壓應力。使用條件：使用條件：后張法施工由于直接在鋼筋混凝土構件后張法施工由于直接在鋼筋混凝土構件上進行預應力筋的張拉，所以不需要固定臺座設備，上進行預應力筋的張拉，所以不需要固定臺座設備，不受地點限制，不受地點限制，它既適用于預制構件生產，也適用于它既適用于預制構件生產，也適用于現(xiàn)場施工大型預應力構件，而且后張法現(xiàn)場施工大型預應力構件，而且后張法又是預制構件又是預制構件拼裝的手段。拼裝的手段。 5 5.2.1 .2.1 施工設備

21、施工設備 1 1、錨具、錨具 作用：作用：錨具是預應力筋張拉和永久固定在預應力錨具是預應力筋張拉和永久固定在預應力混凝土構件上的傳遞預應力的工具。混凝土構件上的傳遞預應力的工具。要求：要求：錨具必須具備可靠的錨固性能，具有足夠錨具必須具備可靠的錨固性能，具有足夠的強度儲備，而且錨具是永久固定在構件上，因此的強度儲備，而且錨具是永久固定在構件上，因此成本應低廉。成本應低廉。 錨具種類錨具種類 1 1、單根粗鋼筋：、單根粗鋼筋：如果采用一端張拉，則在張拉端用螺絲如果采用一端張拉，則在張拉端用螺絲端桿錨具，固定端用幫條錨端桿錨具，固定端用幫條錨具或鐓頭錨具；如果采用兩端具或鐓頭錨具；如果采用兩端張拉

22、，則兩端均用螺絲端桿錨具。張拉，則兩端均用螺絲端桿錨具。v螺絲端桿錨具如螺絲端桿錨具如圖圖5 5. .1919所示。所示。 v幫條錨具如幫條錨具如圖圖5 5. .2020所示。所示。 v鐓頭錨具由鐓頭和墊板組成。鐓頭錨具由鐓頭和墊板組成。 2 2、鋼筋束、鋼絞線：、鋼筋束、鋼絞線：錨具有錨具有JMJM型（如型（如圖圖5.235.23），可用于），可用于張拉端或固定端錨具；張拉端或固定端錨具；XMXM型（如型（如圖圖5.245.24）；）；QMQM型（與型（與XMXM型的不同）；鐓頭錨具一般用于固定端。型的不同）；鐓頭錨具一般用于固定端。3 3、鋼絲束：、鋼絲束：錐形螺桿錨具（如錐形螺桿錨具（如

23、圖圖5.265.26）鋼絲束墩頭錨具（如鋼絲束墩頭錨具（如圖圖5.275.27）鋼制錐形錨具（如圖鋼制錐形錨具（如圖5.285.28）2 2、張拉設備、張拉設備 主要是千斤頂和高壓油泵主要是千斤頂和高壓油泵拉桿式千斤頂（拉桿式千斤頂（YLYL型型）：主要用于張拉帶有螺絲端桿錨）：主要用于張拉帶有螺絲端桿錨具的粗鋼筋、錐形螺桿錨具的鋼絲束及墩頭錨具的鋼絲具的粗鋼筋、錐形螺桿錨具的鋼絲束及墩頭錨具的鋼絲束，如束，如圖圖5.215.21。錐錨式雙作用千斤頂（錐錨式雙作用千斤頂（YZYZ型型）：如）：如圖圖5.305.30。穿心式千斤頂（穿心式千斤頂（YCYC型型）：如）：如圖圖5.295.29。 3

24、 3、預應力筋的制作、預應力筋的制作 單根預應力筋單根預應力筋：基本程序有：配料、對焊、冷拉等。：基本程序有：配料、對焊、冷拉等。鋼筋束及鋼絞線束鋼筋束及鋼絞線束：基本程序有：開盤冷拉、下料：基本程序有：開盤冷拉、下料及編束等。及編束等。鋼絲束鋼絲束：基本程序有：調直、下料、編束及安裝錨：基本程序有：調直、下料、編束及安裝錨具等。具等。 5 5.2.2 .2.2 施工工藝施工工藝 1 1、孔道留設、孔道留設 留設方法：留設方法：鋼管抽心法、膠管抽心法、預埋管法。鋼管抽心法、膠管抽心法、預埋管法。留設形式：留設形式：直線、曲線、折線直線、曲線、折線2 2、預應力筋的張拉、預應力筋的張拉 張拉要求

25、張拉要求張拉程序張拉程序張拉順序張拉順序3 3、孔道灌漿、孔道灌漿 目的：目的：防止鋼筋銹蝕，增加結構的整體耐久性，提高結防止鋼筋銹蝕，增加結構的整體耐久性，提高結構的抗裂性和承載力。構的抗裂性和承載力。要求：要求：水泥漿標號水泥漿標號水灰比水灰比灌漿前先清洗潤濕孔道，先下后上進行灌漿前先清洗潤濕孔道，先下后上進行當灰漿強度達到當灰漿強度達到15N/mm15N/mm2 2時，方能移動構件，灰漿強時，方能移動構件，灰漿強度達到度達到100%100%設計強度時，才允許吊裝。設計強度時，才允許吊裝。后張法后張法無需預留管道與灌漿，而是將無粘結預應力筋同普無需預留管道與灌漿，而是將無粘結預應力筋同普通鋼筋一樣鋪設在結構模板設計位置上，用通鋼筋一樣鋪設在結構模板設計位置上，用20202222號元絲號元絲與非預應力鋼絲綁扎牢靠后澆筑混凝土；待混凝土達到設與非預應力鋼絲綁扎牢靠后澆筑混凝土；待混凝土達到設計強度后，對無粘結預應力筋進行張拉和錨固，借助于構計強度后，對無粘結預應力筋進行張拉和錨固，借助于構件兩端錨具傳遞預壓應力。件兩端錨具傳遞預壓應力。 5 5.4.1 .4.1 無粘結預應力筋無粘結預應力筋 無粘結預應力筋是由無粘結預應力筋是由7 7根根5mm5mm高強鋼絲組成的鋼絲束或高強鋼絲組成的鋼絲束或扭結成的鋼絞線，通過專門設備涂包涂料層和包裹