第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程

第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程1.混凝土的物理力學(xué)性能；

2.鋼筋的物理力學(xué)性能；

3.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計要點(diǎn)。

1.了解預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)和適用性；

2.熟悉預(yù)應(yīng)力鋼筋的基本形式和適用性；

3.熟悉錨具、夾具和連接器的種類和使用；

4.熟悉張拉機(jī)械的原理和適用性；

5.掌握預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具、張拉機(jī)械配套使用。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以定義為：在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先對其在外荷載作用下的受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，以改善結(jié)構(gòu)使用性能的這種結(jié)構(gòu)形式稱之為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有如下的一些特點(diǎn)：改善結(jié)構(gòu)的使用性能，提高結(jié)構(gòu)的耐久性；減小構(gòu)件截面高度，減輕自重；充分利用高強(qiáng)鋼材；具有良好的裂縫閉合性能與變形恢復(fù)性能；提高抗剪承載力；提高抗疲勞強(qiáng)度，此外，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程一.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念混凝土的抗拉強(qiáng)度只有其抗壓強(qiáng)度的1/10-1/15，而且很不可靠。其抗拉變形能力也很小，破壞前沒有明顯預(yù)兆。為彌補(bǔ)混凝土抗拉強(qiáng)度太低的缺點(diǎn)，對混凝土預(yù)期出現(xiàn)拉力的部位用鋼筋來加強(qiáng)，但在某些情況下還是存在難以克服的本質(zhì)缺陷-開裂。因此，所有的鋼筋混凝土構(gòu)件在使用狀態(tài)下都存在開裂。而在外荷載作用前，在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受拉區(qū)域通過對鋼筋的張拉、錨固、放松來預(yù)先建立起有內(nèi)應(yīng)力的混凝土，就可抵消拉力，消除開裂。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（一）預(yù)應(yīng)力混凝土的材料預(yù)應(yīng)力混凝土抗裂性能的高低，取決于鋼筋的預(yù)拉應(yīng)力值。1.對鋼材的要求（1）高強(qiáng)度鋼筋張拉過程中會出現(xiàn)各種應(yīng)力損失，鋼材強(qiáng)度越高，損失率越小，經(jīng)濟(jì)效果也越高，因此，應(yīng)盡量采用強(qiáng)度高的鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋。（2）具有一定的塑性要求鋼筋切斷時具有一定的延伸率。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（3）與混凝土有較好的粘結(jié)度先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力以及后張法構(gòu)件在使用中的預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋和混凝土的粘接力完成的。（4）有良好的加工性能加工后不影響原來的物理力學(xué)性能。2.對混凝土的要求（1）高強(qiáng)度高強(qiáng)混凝土與高強(qiáng)鋼筋結(jié)合共同承受外力，可以減少構(gòu)件的截面尺寸，減輕構(gòu)件自重并節(jié)約原材料用量。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（2）收縮、徐變小彈性模量高，有利于減少預(yù)應(yīng)力損失。（3）盡可能做到快硬、早強(qiáng)快硬、早強(qiáng)才能盡早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺座、錨具使用率，減少預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度損失。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C50-C60的高強(qiáng)混凝土，最高混凝土強(qiáng)度等級已達(dá)到C80，并逐步向更高強(qiáng)度等級的混凝土發(fā)展。國外混凝土的平均抗壓強(qiáng)度每10年提高5-10MPa，現(xiàn)已出現(xiàn)抗壓強(qiáng)度高達(dá)200MPa的混凝土。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（二）預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼筋混凝土的比較提高了混凝土的抗裂度和剛度。增加了構(gòu)件的耐久性。節(jié)約材料。減輕構(gòu)件自重。擴(kuò)大了高、大、重型結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配化程度?？蛊谛阅軆?yōu)于鋼筋混凝土。另一方面，制作預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時增加了張拉工序，灌漿錨具以及錨固裝置等專用設(shè)備，制作技術(shù)也比鋼筋混凝土復(fù)雜得多。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（三）預(yù)應(yīng)力混凝土的分類預(yù)應(yīng)力混凝土機(jī)械張拉電熱張拉先張法后張法第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程二.先張法施工（一）先張法的基本概念在構(gòu)件澆筑混凝土之前張拉預(yù)應(yīng)力筋，并將張拉的預(yù)應(yīng)力筋臨時錨固在臺座或鋼模上，然后澆筑混凝土，待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到不低于混凝土設(shè)計強(qiáng)度值的75%，保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有足夠粘結(jié)時，放松預(yù)應(yīng)力筋，借助于預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的粘結(jié)，對混凝土施加預(yù)應(yīng)力。適用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件，多在工廠預(yù)制，也可在現(xiàn)場生產(chǎn)。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程1.臺座先張法施工中主要的承力構(gòu)件，必須具有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性。（1）鐓式臺座由承力臺墩、臺面、橫梁組成。張拉一次可生產(chǎn)多根構(gòu)件，可以減少因為鋼筋滑動引起的預(yù)應(yīng)力損失。（2）槽式臺座由鋼筋混凝土壓桿、上下橫梁及臺面組成。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程2.張拉機(jī)具和夾具先張法生產(chǎn)的構(gòu)件之中，常用的預(yù)應(yīng)力筋有鋼筋和鋼絲。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲時，一般直接采用卷揚(yáng)機(jī)或電動螺桿張拉機(jī)；張拉預(yù)應(yīng)力筋時，在槽式臺座中常采用四橫梁式成組張拉裝置，用千斤頂張拉。（二）先張法特點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力筋在澆筑混凝土前張拉，預(yù)應(yīng)力的傳遞靠預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間的粘結(jié)力。1.預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)2.預(yù)應(yīng)力筋張拉施工工藝第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程3.預(yù)應(yīng)力筋放張放張要求：符合設(shè)計要求，設(shè)計無要求時不得低于混凝土設(shè)計強(qiáng)度的75%，放張時應(yīng)使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自由壓縮。放張方法：鋼絲數(shù)量不多時可采用剪切、鋸割或氧-乙炔焰熔斷；鋼絲多時不允許逐根放張。放張順序：軸心預(yù)壓力構(gòu)件同時放張；偏心預(yù)壓力構(gòu)件先同時放張預(yù)應(yīng)力較小區(qū)域，在同時放張預(yù)應(yīng)力較大區(qū)域。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程三.后張法施工后張法指在制作構(gòu)件或塊體時，在放置預(yù)應(yīng)力筋的部位留設(shè)孔道，待混凝土達(dá)到設(shè)計規(guī)定的強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入預(yù)留孔道內(nèi)，用張拉機(jī)具將預(yù)應(yīng)力筋拉到規(guī)定的控制應(yīng)力，然后借助錨具把預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件端部，最后進(jìn)行孔道灌漿（也有不灌漿的）預(yù)加應(yīng)力的方法。適用于在施工現(xiàn)場制作大型構(gòu)件（屋架等）。由于后張法可分件制作預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，運(yùn)到現(xiàn)場利用預(yù)應(yīng)力鋼筋連成整體，因此靈活性大，現(xiàn)已逐漸從單個預(yù)應(yīng)力構(gòu)件發(fā)展到整體預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。（一）預(yù)應(yīng)力筋及錨具

錨具是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中或結(jié)構(gòu)中為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到混凝土上所用的永久性錨固裝置；而夾具是先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工時為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其固定在臺座上的臨時錨固裝置。后張法拉用的錨具又稱為工具錨，是將千斤頂?shù)鹊膹埨鬟f到預(yù)應(yīng)力筋上的裝置。后張法錨固體系包括錨具、鋪墊板、螺旋筋等。1.單根預(yù)應(yīng)力筋的錨具及制作主要采用直徑Φ12~Φ40的冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋或精軋螺紋鋼筋，以及配套錨具組成。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（1）錨具螺絲端桿錨具（兩端張拉）、幫條錨具、鐓頭錨具（固定一端）。（2）預(yù)應(yīng)力筋的制作單根預(yù)應(yīng)力筋：配料、對焊、冷拉等工序。2.鋼筋束、鋼絞線預(yù)應(yīng)力筋及錨具鋼筋束：3-6根鋼筋組成；鋼絞線：3-7根Φj15.2-Φj12.7鋼絞線組成。（1）錨具（2）預(yù)應(yīng)力筋制作第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程3.鋼絲束預(yù)應(yīng)力筋及錨具預(yù)應(yīng)力鋼絲為碳素鋼絲：冷拉鋼絲、消除應(yīng)力鋼絲、刻痕鋼絲、低松弛鋼絲、鍍鋅鋼絲。（1）錨具鋼質(zhì)錐形錨具、鐓頭錨具、錐形螺桿錨具。（2）鋼絲束的制作主要有下料、編束、組裝錨具等工序。（二）張拉機(jī)具和設(shè)備后張法用的張拉設(shè)備主要由液壓千斤頂、高壓油泵和外接油管等組成。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程1.千斤頂（1）穿心式千斤頂具有穿心孔，利用雙液缸張拉預(yù)應(yīng)力筋和頂壓錨具。YC60型千斤頂（2）錐錨式Y(jié)Z型千斤頂具有張拉、頂錨、退楔功能的三作用千斤頂，僅用于帶鋼質(zhì)錐形錨具的鋼絲束。錐錨式千斤頂（3）拉桿式千斤頂只適用于張拉力不大（≤600KN）的支承式錨具2.高壓油泵第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程3.千斤頂校驗4.后張法施工工藝施工過程可分為孔道的留設(shè)、預(yù)應(yīng)力筋穿入孔道、預(yù)應(yīng)力筋張拉和孔道灌漿等主要工序。流程（1）孔道的留設(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12m留一個直徑20mm的灌漿孔，并在構(gòu)件兩端各設(shè)一個排氣孔。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程鋼管抽芯法

預(yù)先將鋼管埋設(shè)在模板內(nèi)孔道位置處，在混凝土澆筑過程中和澆筑之后，每間隔一定時間慢慢轉(zhuǎn)動鋼管，使之不與混凝土粘結(jié)，待混凝土初凝后、終凝前抽出鋼管，即形成孔道。該法只可留設(shè)直線孔道。

鋼管要平直，表面要光滑，安放位置要準(zhǔn)確。一般用間距不大于1m的鋼筋井字架固定鋼管位置。每根鋼管的長度最好不超過15m，以便于旋轉(zhuǎn)和抽管，較長構(gòu)件則用兩根鋼管，中間用套管連接。鋼管的旋轉(zhuǎn)方向兩端要相反。

恰當(dāng)掌握抽管時間很重要，過早會坍孔，太晚則抽管困難。一般在初凝后、終凝前，以手指按壓混凝土不粘漿又無明顯印痕時則可抽管。為保證順利抽管，混凝土的澆筑順序要密切配合。

第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程膠管抽芯法

膠管有布膠管和鋼絲網(wǎng)膠管兩種。用間距不大于0.5m的鋼筋井字架固定位置，澆筑混凝土前，膠管內(nèi)充入壓力為0.6~0.8N/mm2的壓縮空氣或壓力水，此時膠管直徑增大3mm左右，待澆筑的混凝土初凝后，放出壓縮空氣或壓力水，管徑縮小而與混凝土脫離，便于抽出。后者質(zhì)硬、具有一定彈性，留孔方法與鋼管一樣，只是澆筑混凝土后不需轉(zhuǎn)動，由于其有一定彈性，抽管時在拉力作用下斷面縮小易于拔出。采用膠管抽芯留孔，不僅可留直線孔道，而且可留曲線孔道。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程預(yù)埋波紋管法

波紋管為特制的帶波紋的金屬管，它與混凝土有良好的粘結(jié)力。波紋管預(yù)埋在構(gòu)件中，澆筑混凝土后不再抽出，預(yù)埋時用間距不宜大于0.8m的鋼筋井字架固定。

塑料波紋管是前幾年國外發(fā)展起來的一種新型制孔器。它采用的塑料為聚丙烯或高密度聚乙烯。管道外表面的螺旋肋與周圍的混凝土具有較高的粘結(jié)力，從而能將預(yù)應(yīng)力傳遞到管道外的混凝土。塑料波紋管具有耐腐蝕性能好、孔道摩擦損失小、可提高后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（2）預(yù)應(yīng)力筋穿入孔道（穿筋）先穿筋法：澆筑混凝土之前穿筋。穿筋簡便，但穿筋占用工期，預(yù)應(yīng)力筋的自重引起波紋管擺動會增大摩擦損失，預(yù)應(yīng)力筋端部保護(hù)不當(dāng)易生銹。后穿筋法：澆筑混凝土之后穿筋，可在混凝土養(yǎng)護(hù)期內(nèi)進(jìn)行，不占工期，便于用通孔器或高壓水通孔，穿筋后即張拉，易于防銹，但穿筋費(fèi)力。（3）預(yù)應(yīng)力筋張拉設(shè)計要求或不低于設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級的75%。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（4）孔道灌漿作用：保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋，防止銹蝕；預(yù)應(yīng)力筋與構(gòu)件能有效粘結(jié)，以控制超載時的裂縫間距與寬度并減輕梁端錨具的負(fù)荷狀況。5.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的主要施工工序為：將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋準(zhǔn)確定位（涂防腐油脂并包覆塑料套管），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(dá)到預(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)。

例圖第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程（1）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的制作預(yù)應(yīng)力鋼材、涂料層、外包層、錨具組成。（2）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)（3）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的張拉宜采用單根張拉。第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程l—混凝土墩；2—鋼橫梁；3—局部加厚的臺面；4—預(yù)應(yīng)力筋

第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程槽式臺座

壓桿磚墻上橫梁下橫梁磚墻壓桿第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程1—預(yù)應(yīng)力筋；2—混凝土構(gòu)件；3—臺座；4—夾具動畫第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程臺座準(zhǔn)備刷隔離劑鋪放預(yù)應(yīng)力筋張拉安側(cè)模扎橫向筋澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)制作試塊放張預(yù)應(yīng)力筋脫模出槽堆放試塊試壓先張法工藝流程圖第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程螺母精軋螺紋鋼筋精軋螺紋鋼筋體系第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程鐓頭錨具YX錨具第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程LD-10（20）型鐓頭器第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程預(yù)應(yīng)力鋼絞線圖(a)1×7鋼絞線；(b)1×2鋼絞線；(c)l×3鋼絞線；d一鋼絞線公稱直徑第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程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—錨具動畫第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程安裝底模安裝鋼筋骨架、支模埋管制孔澆搗混凝土制作混凝土試塊張拉預(yù)應(yīng)力筋校驗張拉機(jī)具錨具制作清理孔道抽管養(yǎng)護(hù)拆?？椎拦酀{起吊運(yùn)輸壓混凝土試塊制水泥漿試塊壓水泥漿試塊灌漿機(jī)具準(zhǔn)備后張法工藝流程圖第五章預(yù)應(yīng)力混凝土工程千斤頂張拉第五章預(yù)應(yīng)力混凝