預(yù)應(yīng)力混凝土分類和材料

1、預(yù)應(yīng)力混凝土分類和材料本章要求 1. 了解預(yù)應(yīng)力混凝土工程的特點和工作原理 。 2. 掌握先張法、后張法施工工藝及預(yù)應(yīng)力值的建立傳遞的原理，張拉力的計算和校驗 ，了解建立張拉程序的依據(jù)及放張要求 。 3. 了解預(yù)應(yīng)力筋張拉的臺座、錨夾具、張拉機(jī)具的構(gòu)造及使用方法，正確計算預(yù)應(yīng)力筋的下料長度 。 4. 粗講電張法設(shè)備、電熱伸長值的計算 。.本章重點 先張法和后張法的施工工藝過程，質(zhì)量控制與技術(shù)措施，施工過程中可能產(chǎn)生的應(yīng)力損失及彌補(bǔ)的方法。本章難點 錨夾具、張拉機(jī)具的構(gòu)造及使用方法；施工過程中可能產(chǎn)生的應(yīng)力損失及彌補(bǔ)的方法，質(zhì)量控制與技術(shù)措施。.5.1 預(yù)應(yīng)力混凝土分類和材料預(yù)應(yīng)力混凝土分類 先

2、張法和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土 有粘結(jié)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土 全預(yù)應(yīng)力混凝土 預(yù)制、現(xiàn)澆、組合預(yù)應(yīng)力混凝土.預(yù)應(yīng)力混凝土材料 鋼材。鋼絞線是用冷拔鋼絲絞扭而成，其方法是在絞線機(jī)上以一種稍粗的直鋼絲為中心，其余鋼絲那么圍繞其進(jìn)行螺旋狀絞合，再經(jīng)低溫回火處理即可。高強(qiáng)鋼絲， 常用的高強(qiáng)鋼絲分為冷拉和矯直回火兩種，按外形分為光面、刻痕和螺旋肋三種。常用的高強(qiáng)鋼絲的直徑mm有： 4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等幾種。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的截面 D 鋼絞線直徑； d 0 中心鋼絲直徑； d 外層鋼絲直徑 .預(yù)應(yīng)力混凝土 在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中所采用的混凝土應(yīng)具有高強(qiáng)、輕質(zhì)和高耐久性的性質(zhì)。一般要求混凝土

3、的強(qiáng)度等級不低于C30。目前，我國在一些重要的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，已開始采用C50C60的高強(qiáng)混凝土，最高混凝土強(qiáng)度等級已到達(dá)C80，并逐步向更高強(qiáng)度等級的混凝土開展。國外混凝土的平均抗壓強(qiáng)度每10年提高510MPa，現(xiàn)已出現(xiàn)抗壓強(qiáng)度高達(dá)200MPa的混凝土。 .5.2 預(yù)應(yīng)力夾具和錨具夾具 夾具 的靜載性能，應(yīng)由預(yù)應(yīng)力筋 - 夾具組裝件靜載試驗測定的夾具效率系數(shù) 確定。夾具效率系數(shù)按下式計算： 式中 預(yù)應(yīng)力筋 - 夾具組裝件的實測極限拉力。 試驗結(jié)果應(yīng)滿足夾具效率系數(shù) 等于或大于 0.92 的要求。 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋夾具組裝件到達(dá)實測極限拉力時，應(yīng)由預(yù)應(yīng)力筋的斷裂，而不應(yīng)由夾具的破壞導(dǎo)致試驗終結(jié)。

4、.錨具 在預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度等級已確定的條件下，預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件的靜載錨固性能試驗結(jié)果，應(yīng)同時滿足錨具效率系數(shù) 等于或大于0.95和預(yù)應(yīng)力筋總應(yīng)變 等于或大于2.0%兩項要求。 錨具的靜載錨固性能，應(yīng)由預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件靜載試驗測定的錨具效率系數(shù) 和到達(dá)實測極限拉力時組裝件受力長度的總應(yīng)變 確定。錨具效率系數(shù) 應(yīng)按下式計算： .式中 預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件的實測極限拉力； 預(yù)應(yīng)力筋的實際平均極限抗拉力。由預(yù)應(yīng)力 鋼材試件實測破斷荷載平均值計算得出； 預(yù)應(yīng)力筋的效率系數(shù)，它指考慮預(yù)應(yīng)力筋根數(shù) 等因素影響的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力不均勻的系數(shù)。 應(yīng)按以下規(guī)定取用：預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件中預(yù)應(yīng)力鋼材為 1至5根時，

5、 =1；6至12根時， =0.99；13至19根時， =0.98；20根以上時， =0.97。 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋-錨具或連接器組裝件到達(dá)實測極限拉力 時，應(yīng)由預(yù)應(yīng)力筋的斷裂，而不應(yīng)由錨具或連接器的破壞導(dǎo)致試驗的終結(jié)。預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力未超過0.8fptk時，錨具主要受力零件應(yīng)在彈性階段工作，脆性零件不得斷裂。. 用于承受靜、動荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件，除應(yīng)滿足靜載錨固性能要求外，尚應(yīng)滿足循環(huán)次數(shù)為200萬次的疲勞性能試驗要求。在抗震結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件還應(yīng)滿足循環(huán)次數(shù)為50次的周期荷載試驗。 錨具尚應(yīng)滿足分級張拉、補(bǔ)張拉和放松拉力等張拉工藝的要求。錨固多根預(yù)應(yīng)力筋的錨具，除

6、應(yīng)具有整束張拉的性能外，尚宜具有單根張拉的可能性。 .5.3 預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)械電動螺桿張拉機(jī) 在先張法臺座上生產(chǎn)構(gòu)件進(jìn)行單根鋼筋張拉，一般用小型電動螺桿張拉機(jī)，以彈簧、杠桿等設(shè)備測力。用彈簧測力時宜設(shè)置行程開關(guān)，以便張拉到規(guī)定的拉力時能自行停車。 電動螺桿張拉 1電動機(jī)；2手柄；3前限位開關(guān)；4后限位開關(guān)；5減速箱；6夾具；7測力器；8計量標(biāo)尺；9螺桿.拉桿式千斤頂 拉桿式千斤頂張拉原理 1一主油缸；2主缸活塞；3一進(jìn)油孔；4一回油缸；5一回油活塞；6回油孔；7連接器；8傳力架；9拉桿；10螺母；11一預(yù)應(yīng)力筋；12一混凝土構(gòu)件；13預(yù)埋鐵板；14螺絲端桿 .錐錨式千斤頂 錐錨式千斤頂 1張拉油

7、缸；2頂壓油缸張拉活塞；3頂壓活塞；4-彈簧；5預(yù)應(yīng)力筋；6楔塊；7對中套；8錨塞；9錨環(huán)；10構(gòu)件 .穿心式千斤頂 YC-60型千斤頂具和JM型錨的安裝 1工作錨；2YC-60型千斤頂；3工具錨；4預(yù)應(yīng)力筋束 .5.4 先張法施工5.4.1 臺座 用臺座法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，預(yù)應(yīng)力筋錨固在臺座橫梁上，臺座承受全部預(yù)應(yīng)力的拉力，故臺座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以防止臺座變形、傾覆和滑移。 臺座由臺面、橫梁和承力結(jié)構(gòu)等組成。根據(jù)承力結(jié)構(gòu)的不同，臺座分為墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。 .墩式臺座 以混凝土墩作承力結(jié)構(gòu)的臺座稱墩式臺座，一般用以生產(chǎn)中小型構(gòu)件。臺座長度較長，張拉一次可。生產(chǎn)

8、中型構(gòu)件或多層疊澆構(gòu)件可用圖4-33所示墩式臺座。墩式臺座l混凝土墩；2鋼橫梁；3局部加厚的臺面； 4預(yù)應(yīng)力筋.鋼模臺座 鋼模臺座是將制作構(gòu)件的模板作為預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固支座的一種臺座。鋼模臺座 l側(cè)模；2底模；3活動鉸；4預(yù)應(yīng)力筋錨固孔.施工工藝 先張法的主要施工工序為：在臺座上張拉預(yù)應(yīng)力筋至預(yù)定長度后，將預(yù)應(yīng)力筋固定在臺座的傳力架上；然后在張拉好的預(yù)應(yīng)力筋周圍澆筑混凝土；待混凝土到達(dá)一定的強(qiáng)度后約為混凝土設(shè)計強(qiáng)度的70%左右切斷預(yù)應(yīng)力筋。由于預(yù)應(yīng)力筋的彈性回縮，使得與預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)在一起的混凝土受到預(yù)壓作用。因此，先張法是靠預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間粘結(jié)力來傳遞預(yù)應(yīng)力的。 .先張法施工工藝流程 1預(yù)

9、應(yīng)力筋；2混凝土構(gòu)件；3臺座；4夾具 .預(yù)應(yīng)力筋張拉 張拉控制應(yīng)力。?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計?規(guī)定，預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制力不宜超過下表的數(shù)值 鋼筋種類 張拉法 先張法 后張法 消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線 熱處理鋼筋 . 張拉程序 超張拉：是指張拉應(yīng)力超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的控制應(yīng)力值，張拉程序是 如果在設(shè)計中鋼筋的應(yīng)力松弛損失按一次張拉取值，那么張拉程序是 . 預(yù)應(yīng)力筋伸長驗算 如實際伸長值比計算伸長值達(dá)或小6%，應(yīng)暫停張拉，查明原因并采用措施予以調(diào)整前方可繼續(xù)張拉。預(yù)應(yīng)力筋的計算伸長值 計算可參考下式 -預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力，KN。直線筋取張拉端的拉力，兩端張拉的曲線筋，取張拉端的拉力與跨中扣除孔道摩阻損失后拉力的平

10、均值。 - 預(yù)應(yīng)力筋的長度,mm. -預(yù)應(yīng)力筋的截面積，mm2 -預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，KN/mm2 . 預(yù)應(yīng)力筋張拉計算 預(yù)應(yīng)力筋張拉力 的計算公式： -超張拉系數(shù)，取1.03或1.05。 -預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力，N/mm2 -預(yù)應(yīng)力筋截面面積，mm2 .混凝土施工 確定預(yù)應(yīng)力混凝土的配合比時，應(yīng)盡量減少混凝土的收縮和徐變，以減少預(yù)應(yīng)力損失。收縮和徐變都與水泥品種和用量、水灰比、骨料孔隙率、振動成型等有關(guān)。 預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，鋼筋綁扎、模板拼裝和混凝土澆筑等工作應(yīng)盡快跟上。混凝土應(yīng)振搗密實?；炷翝仓r，振動器不得碰撞預(yù)應(yīng)力筋?；炷廖吹竭_(dá)強(qiáng)度前，也不允許碰撞或踩動預(yù)應(yīng)力筋。 . 混凝土可采

11、用自然養(yǎng)護(hù)或濕熱養(yǎng)護(hù)。但必須注意，當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在臺座上進(jìn)行濕熱養(yǎng)護(hù)時，由于預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固在臺座上，溫度升高預(yù)應(yīng)力筋膨脹伸長，使預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力減小。在這種情況下混凝土逐漸硬結(jié)，而預(yù)應(yīng)力筋由于預(yù)應(yīng)力筋膨脹伸長引起的的應(yīng)力損失不能恢復(fù)。因此，應(yīng)采取正確的養(yǎng)護(hù)制度以減少由于溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失。一般可采用兩次升溫的措施：初次升溫應(yīng)在混凝土尚未結(jié)硬、未與預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)時進(jìn)行，初次升溫的溫差一般控制在20以內(nèi)；第二次升溫在混凝土構(gòu)件具備一定強(qiáng)度7.510MPa，即混凝土與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)力足以抵抗溫差變形后，再將溫度升到養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，此時，預(yù)應(yīng)力筋將和混凝土一起變形，預(yù)應(yīng)力筋不再引起應(yīng)力損失 .

12、 .預(yù)應(yīng)力筋放張 混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計規(guī)定的數(shù)值一般不小于混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的75%后，才可放松預(yù)應(yīng)力筋。這是因為放松過早會由于預(yù)應(yīng)力筋回縮而引起較大的預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力筋放松應(yīng)根據(jù)配筋情況和數(shù)量，選用正確的方法和順序，否那么易引起構(gòu)件翹曲、開裂和斷筋等現(xiàn)象。 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絲時，配筋不多的中小型鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼絲可用砂輪鋸或切斷機(jī)切斷等放松。配筋多的鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼絲應(yīng)同時放松，如逐根放松，那么最后幾根鋼絲將由于承受過大的拉力而突然斷裂，易使構(gòu)件端部開裂。長線臺座上放松后預(yù)應(yīng)力筋的切斷順序，一般由放松端開始，逐次切向另一端。 . 預(yù)應(yīng)力筋為鋼筋時，對熱處理鋼筋不得用電弧切割，宜用砂輪鋸或切斷

13、機(jī)切斷。數(shù)量較多時，也應(yīng)同時放松。多根鋼絲或鋼筋的同時放松，可用油壓千斤頂、砂箱、楔塊等。 采用濕熱養(yǎng)護(hù)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，宜熱態(tài)放松預(yù)應(yīng)力筋，而不宜降溫后再放松。 .5.5 后張法施工 后張法施工由于直接在混凝土構(gòu)件上進(jìn)行張拉，故不需要固定的臺座設(shè)備，不受地點限制，適用于在施工現(xiàn)場生產(chǎn)大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，特別是大跨度構(gòu)件。.工藝流程 有粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力的主要施工工序為：澆筑好混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留孔道，待混凝土到達(dá)預(yù)期強(qiáng)度后一般不低于混凝土設(shè)計強(qiáng)度的75%，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿人孔道；利用構(gòu)件本身作為受力臺座進(jìn)行張拉一端錨固一端張拉或兩端同時張拉，在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的同時，使混凝土受到預(yù)壓。張

14、拉完成后，在張拉端用錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨?。蛔詈笤诳椎纼?nèi)灌漿使預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土構(gòu)成一個整體，形成有粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。 . 有粘結(jié)后張法工藝流程 l混凝土構(gòu)件；2預(yù)留孔道；3預(yù)應(yīng)力筋；4張拉千斤頂；5錨具 .構(gòu)件的孔道留設(shè) 孔道留設(shè)是有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力后張法構(gòu)件制作中的關(guān)鍵工作?？椎懒粼O(shè)方法有鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預(yù)埋波紋管法。預(yù)埋波紋管法只用于曲線形孔道。在留設(shè)孔道的同時還要在設(shè)計規(guī)定位置留設(shè)灌漿孔。一般在構(gòu)件兩端和中間每隔12 m留一個直徑20 mm的灌漿孔，并在構(gòu)件兩端各設(shè)一個排氣孔。預(yù)應(yīng)力張拉 張拉預(yù)應(yīng)力筋時，構(gòu)件混凝土的強(qiáng)度應(yīng)按設(shè)計規(guī)定，如設(shè)計無規(guī)定那么不宜低于混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的75% 。

15、 .孔道灌漿 預(yù)應(yīng)力筋張拉后，應(yīng)隨即進(jìn)行孔道灌漿，尤其是鋼絲束，張拉后應(yīng)盡快進(jìn)行灌漿，以防銹蝕與增加結(jié)構(gòu)的抗裂性和耐久性。在澆注混凝土之前需設(shè)置灌漿孔、排氣孔、排水孔與泌水管。 灌漿前，用壓力水沖洗和潤濕孔道。灌漿過程 中，可用電動或手動灰漿泵進(jìn)行灌漿，水泥漿應(yīng)均勻緩慢地注入， 不得中斷。 灌滿孔道并封閉氣孔后， 宜再繼續(xù)加注至 0.50.6 MPa， 并穩(wěn)定一段時間，以確保孔道灌漿的密實性。對不摻外加劑的水泥漿，可采用兩次灌漿法來提高灌漿的密實性。 灌漿順序應(yīng)先下后上。曲線孔道灌漿宜由最低點注入水泥漿，至最高點排氣孔排盡空氣并溢出濃漿為止。 .無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù) 工藝流程：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的主

16、要施工工序為：將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋準(zhǔn)確定位，并與普通鋼筋一 起綁扎形成鋼筋骨架，然后澆筑混凝土；待混凝土到達(dá)預(yù)期強(qiáng)度后一般不低于混凝土設(shè)計強(qiáng)度的75%進(jìn)行張拉一端錨固一端張拉或兩端同時張拉。張拉完成后，在張拉端用錨具將預(yù)應(yīng)力筋錨住，形成無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。. 無粘結(jié)后張法工藝流程 l混凝土構(gòu)件；2無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋；3張拉千斤頂；4錨具 .預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè) 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在平板結(jié)構(gòu)中常常為雙向曲線配置，因此其鋪設(shè)順序很重要。如鋼絲束的鋪設(shè)一般根據(jù)雙向鋼絲束交點的標(biāo)高差，繪制鋼絲束的鋪設(shè)順序圖，鋼絲束波峰低的底層鋼絲束先行鋪設(shè)，然后依次鋪設(shè)波峰高的上層鋼絲束，這樣可以防止鋼絲束之間的相互穿插。鋼絲束鋪設(shè)波峰的形成是用鋼筋制成的“馬凳來架設(shè)。一般施工順序是依次放置鋼筋馬凳，然后按順序鋪設(shè)鋼絲束，鋼絲束就位后，進(jìn)行調(diào)整波峰高度及其水平位置，經(jīng)檢查無誤后，用鉛絲將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束與非預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎牢固，防止鋼絲束在澆筑混凝土施工過程中位移。 .預(yù)應(yīng)力張拉 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的張拉與普通后張法帶有螺母錨具的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絲束張拉方法相似。張拉程序一般采用0 l03%con進(jìn)行錨固。由于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋多為曲線配筋，故應(yīng)采用兩端同時張拉。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序，應(yīng)根據(jù)其鋪設(shè)順序，先鋪設(shè)的先張拉，后鋪設(shè)的后張拉。 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋一般長度大，有時又呈曲線形布置，如何減少其摩阻損失值是一個重