建筑施工(預應力混凝土工程)

1、第五章 預應力混凝土精品資料網(wǎng)本章要求 1. 了解預應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應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. 了解預應力筋張拉的臺座、錨（夾）具、張拉機具的構(gòu)造及使用方法，正確計算預應力筋的下料長度 。 4. 粗講電張法設備、電熱伸長值的計算 。精品資料網(wǎng)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)生的應力損失及彌補的方法。本章難點 錨（夾）具、張拉機具的構(gòu)造及使用方法；施工過程中可能產(chǎn)生的應力損失及彌補的方法，質(zhì)量控制與技術(shù)措施。精品資料網(wǎng)5.1 預應力混凝

2、土分類和材料預應力混凝土分類 先張法和后張法預應力混凝土 有粘結(jié)和無粘結(jié)預應力混凝土 全預應力混凝土 預制、現(xiàn)澆、組合預應力混凝土精品資料網(wǎng)預應力混凝土材料 鋼材。鋼絞線是用冷拔鋼絲絞扭而成，其方法是在絞線機上以一種稍粗的直鋼絲為中心，其余鋼絲則圍繞其進行螺旋狀絞合，再經(jīng)低溫回火處理即可。高強鋼絲， 常用的高強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。常用的高強鋼絲的直徑（mm）有： 4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等幾種。 預應力鋼絞線的截面 D 鋼絞線直徑； d 0 中心鋼絲直徑； d 外層鋼絲直徑 精品資料網(wǎng)預應力混凝土 在預應力混凝土結(jié)構(gòu)中所采用的混凝

3、土應具有高強、輕質(zhì)和高耐久性的性質(zhì)。一般要求混凝土的強度等級不低于C30。目前，我國在一些重要的預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，已開始采用C50C60的高強混凝土，最高混凝土強度等級已達到C80，并逐步向更高強度等級的混凝土發(fā)展。國外混凝土的平均抗壓強度每10年提高510MPa，現(xiàn)已出現(xiàn)抗壓強度高達200MPa的混凝土。 精品資料網(wǎng)5.2 預應力夾具和錨具夾具 夾具 的靜載性能，應由預應力筋 - 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 預應力筋 - 夾具組裝件的實測極限拉力。 試驗結(jié)果應滿足夾具效率系數(shù)（ ）等于或大于 0.92 的要求。 當預應力筋夾具組裝件達到實

4、測極限拉力時，應由預應力筋的斷裂，而不應由夾具的破壞導致試驗終結(jié)。精品資料網(wǎng)錨具 在預應力筋強度等級已確定的條件下，預應力筋-錨具組裝件的靜載錨固性能試驗結(jié)果，應同時滿足錨具效率系數(shù)（ ）等于或大于0.95和預應力筋總應變（ ）等于或大于2.0%兩項要求。 錨具的靜載錨固性能，應由預應力筋-錨具組裝件靜載試驗測定的錨具效率系數(shù)（ ）和達到實測極限拉力時組裝件受力長度的總應變（ ）確定。錨具效率系數(shù)（ ）應按下式計算： 精品資料網(wǎng)式中 預應力筋-錨具組裝件的實測極限拉力； 預應力筋的實際平均極限抗拉力。由預應力 鋼材試件實測破斷荷載平均值計算得出； 預應力筋的效率系數(shù)，它指考慮預應力筋根數(shù) 等因

5、素影響的預應力筋應力不均勻的系數(shù)。 應按下列規(guī)定取用：預應力筋-錨具組裝件中預應力鋼材為 1至5根時， =1；6至12根時， =0.99；13至19根時， =0.98；20根以上時， =0.97。 當預應力筋-錨具（或連接器）組裝件達到實測極限拉力（ ）時，應由預應力筋的斷裂，而不應由錨具（或連接器）的破壞導致試驗的終結(jié)。預應力筋拉應力未超過0.8fptk時，錨具主要受力零件應在彈性階段工作，脆性零件不得斷裂。精品資料網(wǎng) 用于承受靜、動荷載的預應力混凝土結(jié)構(gòu)，其預應力筋-錨具組裝件，除應滿足靜載錨固性能要求外，尚應滿足循環(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，預應力筋-錨具組裝件還

6、應滿足循環(huán)次數(shù)為50次的周期荷載試驗。 錨具尚應滿足分級張拉、補張拉和放松拉力等張拉工藝的要求。錨固多根預應力筋的錨具，除應具有整束張拉的性能外，尚宜具有單根張拉的可能性。 精品資料網(wǎng)5.3 預應力張拉機械電動螺桿張拉機 在先張法臺座上生產(chǎn)構(gòu)件進行單根鋼筋張拉，一般用小型電動螺桿張拉機，以彈簧、杠桿等設備測力。用彈簧測力時宜設置行程開關(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；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計量標尺；9螺桿精品資料網(wǎng)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；3一進油孔；4一回油缸；5一回油活塞；6回油孔；

7、7連接器；8傳力架；9拉桿；10螺母；11一預應力筋；12一混凝土構(gòu)件；13預埋鐵板；14螺絲端桿 精品資料網(wǎng)錐錨式千斤頂 錐錨式千斤頂 1張拉油缸；2頂壓油缸（張拉活塞）；3頂壓活塞；4-彈簧；5預應力筋；6楔塊；7對中套；8錨塞；9錨環(huán)；10構(gòu)件 精品資料網(wǎng)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預應力筋束 精品資料網(wǎng)5.4 先張法施工5.4.1 臺座 用臺座法生產(chǎn)預應力混凝土構(gòu)件時，預應力筋錨固在臺座橫梁上，臺座承受全部預應力的拉力，故臺座應有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以避免臺座變形、傾覆和滑移。 臺座由臺面、橫梁和承力結(jié)構(gòu)等組成。

8、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。 精品資料網(wǎng)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)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預應力筋精品資料網(wǎng)鋼模臺座 鋼模臺座是將制作構(gòu)件的模板作為預應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預應力筋錨固孔精品資料網(wǎng)5.4.2施工工藝 先張法的主要施工工序為：在臺座上張拉預應力筋至預定長度后，將預應力筋固定在臺座的傳力架上；然后在張拉好的預應力筋周圍澆筑混凝土；待混凝土達到一定的強度后

9、（約為混凝土設計強度的70%左右）切斷預應力筋。由于預應力筋的彈性回縮，使得與預應力筋粘結(jié)在一起的混凝土受到預壓作用。因此，先張法是靠預應力筋與混凝土之間粘結(jié)力來傳遞預應力的。 精品資料網(wǎng)先張法施工工藝流程 1預應力筋；2混凝土構(gòu)件；3臺座；4夾具 精品資料網(wǎng)預應力筋張拉 張拉控制應力?；炷两Y(jié)構(gòu)設計規(guī)定，預應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 消除應力鋼絲、鋼絞線 熱處理鋼筋 精品資料網(wǎng) 張拉程序 超張拉：是指張拉應力超過規(guī)范規(guī)定的控制應力值，張拉程序是 如果在設計中鋼筋的應力松弛損失按一次張拉取值，則張拉程序是 精品資料網(wǎng) 預應力筋伸長驗算 如實際伸長值比

10、計算伸長值達或小6%，應暫停張拉，查明原因并采用措施予以調(diào)整后方可繼續(xù)張拉。預應力筋的計算伸長值 計算可參考下式 -預應力筋的平均張拉力，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均值。 - 預應力筋的長度,mm. -預應力筋的截面積，mm2 -預應力筋的彈性模量，KN/mm2 精品資料網(wǎng) 預應力筋張拉計算 預應力筋張拉力 的計算公式： -超張拉系數(shù)，取1.03或1.05。 -預應力筋張拉控制應力，N/mm2 -預應力筋截面面積，mm2 精品資料網(wǎng)混凝土施工 確定預應力混凝土的配合比時，應盡量減少混凝土的收縮和徐變，以減少預應力損失。收縮和徐變

11、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)。 預應力筋張拉完成后，鋼筋綁扎、模板拼裝和混凝土澆筑等工作應盡快跟上?；炷翍駬v密實?；炷翝仓r，振動器不得碰撞預應力筋。混凝土未達到強度前，也不允許碰撞或踩動預應力筋。 精品資料網(wǎng) 混凝土可采用自然養(yǎng)護或濕熱養(yǎng)護。但必須注意，當預應力混凝土構(gòu)件在臺座上進行濕熱養(yǎng)護時，由于預應力筋張拉后錨固在臺座上，溫度升高預應力筋膨脹伸長，使預應力筋的應力減小。在這種情況下混凝土逐漸硬結(jié)，而預應力筋由于預應力筋膨脹伸長引起的的應力損失不能恢復。因此，應采取正確的養(yǎng)護制度以減少由于溫差引起的預應力損失。一般可采用兩次升溫的措施：初次升溫應在混凝土尚未

12、結(jié)硬、未與預應力筋粘結(jié)時進行，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)件具備一定強度（7.510MPa），即混凝土與預應力筋的粘結(jié)力足以抵抗溫差變形后，再將溫度升到養(yǎng)護溫度進行養(yǎng)護，此時，預應力筋將和混凝土一起變形，預應力筋不再引起應力損失 . 精品資料網(wǎng)預應力筋放張 混凝土強度達到設計規(guī)定的數(shù)值（一般不小于混凝土標準強度的75%）后，才可放松預應力筋。這是因為放松過早會由于預應力筋回縮而引起較大的預應力損失。預應力筋放松應根據(jù)配筋情況和數(shù)量，選用正確的方法和順序，否則易引起構(gòu)件翹曲、開裂和斷筋等現(xiàn)象。 當預應力筋采用鋼絲時，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

13、切斷等放松。配筋多的鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼絲應同時放松，如逐根放松，則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應力筋的切斷順序，一般由放松端開始，逐次切向另一端。 精品資料網(wǎng) 預應力筋為鋼筋時，對熱處理鋼筋不得用電弧切割，宜用砂輪鋸或切斷機切斷。數(shù)量較多時，也應同時放松。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)護的預應力混凝土構(gòu)件，宜熱態(tài)放松預應力筋，而不宜降溫后再放松。 精品資料網(wǎng)5.5 后張法施工 后張法施工由于直接在混凝土構(gòu)件上進行張拉，故不需要固定的臺座設備，不受地點限制，適用于在施工現(xiàn)場生產(chǎn)大型預應力混凝土構(gòu)件，特別是大

14、跨度構(gòu)件。精品資料網(wǎng) 5.5.1工藝流程 有粘結(jié)后張法預應力的主要施工工序為：澆筑好混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預留孔道，待混凝土達到預期強度后（一般不低于混凝土設計強度的75%），將預應力鋼筋穿人孔道；利用構(gòu)件本身作為受力臺座進行張拉（一端錨固一端張拉或兩端同時張拉），在張拉預應力鋼筋的同時，使混凝土受到預壓。張拉完成后，在張拉端用錨具將預應力筋錨?。蛔詈笤诳椎纼?nèi)灌漿使預應力鋼筋和混凝土構(gòu)成一個整體，形成有粘結(jié)后張法預應力結(jié)構(gòu)。 精品資料網(wǎng) 有粘結(jié)后張法工藝流程 l混凝土構(gòu)件；2預留孔道；3預應力筋；4張拉千斤頂；5錨具 精品資料網(wǎng)構(gòu)件的孔道留設 孔道留設是有粘結(jié)預應力后張法構(gòu)件制作中的關(guān)鍵工作。

15、孔道留設方法有鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預埋波紋管法。預埋波紋管法只用于曲線形孔道。在留設孔道的同時還要在設計規(guī)定位置留設灌漿孔。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)件兩端各設一個排氣孔。預應力張拉 張拉預應力筋時，構(gòu)件混凝土的強度應按設計規(guī)定，如設計無規(guī)定則不宜低于混凝土標準強度的75% 。 精品資料網(wǎng)孔道灌漿 預應力筋張拉后，應隨即進行孔道灌漿，尤其是鋼絲束，張拉后應盡快進行灌漿，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行灌漿，水泥漿應均勻緩

16、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?？椎拦酀{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。 精品資料網(wǎng) 5.5.2無粘結(jié)預應力技術(shù) 工藝流程：無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)的主要施工工序為：將無粘結(jié)預應力筋準確定位，并與普通鋼筋一 起綁扎形成鋼筋骨架，然后澆筑混凝土；待混凝土達到預期強度后（一般不低于混凝土設計強度的75%）進行張拉（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應力筋錨住，形成無粘結(jié)預

17、應力結(jié)構(gòu)。精品資料網(wǎng) 無粘結(jié)后張法工藝流程 l混凝土構(gòu)件；2無粘結(jié)預應力筋；3張拉千斤頂；4錨具 精品資料網(wǎng)預應力筋鋪設 無粘結(jié)預應力筋在平板結(jié)構(gòu)中常常為雙向曲線配置，因此其鋪設順序很重要。如鋼絲束的鋪設一般根據(jù)雙向鋼絲束交點的標高差，繪制鋼絲束的鋪設順序圖，鋼絲束波峰低的底層鋼絲束先行鋪設，然后依次鋪設波峰高的上層鋼絲束，這樣可以避免鋼絲束之間的相互穿插。鋼絲束鋪設波峰的形成是用鋼筋制成的“馬凳”來架設。一般施工順序是依次放置鋼筋馬凳，然后按順序鋪設鋼絲束，鋼絲束就位后，進行調(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)預應力束與非預應力鋼筋綁扎牢固，防止鋼絲束在澆筑混凝土施工過程中位移。 精品資料網(wǎng)預應力張拉 無粘結(jié)預應力筋的張拉與普通后張法帶有螺母錨具的有粘結(jié)預應力鋼絲束張拉方法相似。張拉程序一般采用0 l03%con進行錨固。由于無粘結(jié)預應力筋多為曲線配筋，故應采用兩端同時張拉。無粘結(jié)預應力筋的張拉順序，應根據(jù)其鋪設順序，先鋪設的先張拉，后鋪設的后張拉。 無粘結(jié)預應力筋一般長度大，有時又呈曲線形布置，如何減少其摩阻損失值是一個重要的問題。施工時，為降低摩阻損失值，宜采用多次重復張拉工藝。 精品資料網(wǎng)錨頭端部處理 無粘結(jié)預應力筋由于一般采用鐓頭錨具，錨頭部位的外徑比較大，因此，鋼絲束兩端應在構(gòu)件上預留有一定長度的孔道，其直徑略大于錨具