先張法施工工藝

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先張法施工是在澆筑混凝土前在臺(tái)座上或鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力筋，并用夾具將張拉完畢的預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座的衡量上或鋼模上，然后進(jìn)行非預(yù)應(yīng)力筋的綁扎，支設(shè)模板，澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)混凝土至規(guī)定強(qiáng)度（一般不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75％），保證預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力時(shí)，放張或切斷預(yù)應(yīng)力筋，使預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮，通過(guò)混凝土和預(yù)應(yīng)力筋之間的粘結(jié)力傳遞預(yù)應(yīng)力，使之對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。

先張法（臺(tái)座法）施工主要工藝流程是：清理臺(tái)座、刷隔離劑→預(yù)應(yīng)力筋制作、非預(yù)應(yīng)力筋骨架制作→穿預(yù)應(yīng)力筋及安放非預(yù)應(yīng)力鋼筋骨架→安放預(yù)埋鐵件→調(diào)整初應(yīng)力→張拉預(yù)應(yīng)力筋→安裝模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)混凝土→拆除模板→放張、切斷預(yù)應(yīng)力筋→構(gòu)件起吊堆放→接著養(yǎng)護(hù)。

先張法可采納臺(tái)座法、機(jī)組流水法和傳送帶法。采納臺(tái)座法生產(chǎn)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的張拉、錨固，混凝土構(gòu)件的澆筑、養(yǎng)護(hù)和預(yù)應(yīng)力筋的放張等工序皆在臺(tái)座上進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力筋的張拉力由臺(tái)座承受。用機(jī)組流水法和傳送帶法生產(chǎn)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的張拉力由鋼模承受。先張法施工時(shí)，由于臺(tái)座或鋼模承受預(yù)應(yīng)力筋張拉力的實(shí)力受到限制，并考慮到構(gòu)件的運(yùn)輸條件，所以一般適用于生產(chǎn)中小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，如預(yù)應(yīng)力空心板、預(yù)應(yīng)力屋面板、中小型預(yù)應(yīng)力吊車(chē)梁等構(gòu)件。

下面著重介紹用臺(tái)座法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。

2.1

先張法施工的設(shè)備和機(jī)具

臺(tái)座

臺(tái)座是先張法生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，它承受預(yù)應(yīng)力筋的全部張拉力，因而要求臺(tái)座必需具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，同時(shí)要滿意生產(chǎn)工藝要求。臺(tái)座法一般用于以鋼絲作預(yù)應(yīng)力筋的中小型構(gòu)件的生產(chǎn)。

臺(tái)座構(gòu)造形式有墩式臺(tái)座、槽式臺(tái)座和構(gòu)架式臺(tái)座，選用時(shí)依據(jù)構(gòu)件種類(lèi)、張拉噸位和施工條件而定。

墩式臺(tái)座

墩式臺(tái)座由臺(tái)墩、臺(tái)面和橫梁等組成（圖5－2）。目前常用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土制成的、由臺(tái)座和臺(tái)面共同受力的臺(tái)座，橫梁用于錨固預(yù)應(yīng)力筋。臺(tái)座的長(zhǎng)度和寬度由場(chǎng)地大小、構(gòu)件類(lèi)型和產(chǎn)量而定，一般長(zhǎng)度100～150m，這樣既可利用鋼絲長(zhǎng)的特點(diǎn)，張拉一次可生產(chǎn)多根構(gòu)件，又可削減因鋼絲滑動(dòng)或臺(tái)座橫梁變形引起的預(yù)應(yīng)力損失。

臺(tái)座稍有變形、滑移或傾角，均會(huì)引起較大的應(yīng)力損失。所以臺(tái)座設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性和強(qiáng)度驗(yàn)算，穩(wěn)定性是指臺(tái)座的抗傾覆實(shí)力和抗滑移實(shí)力。

臺(tái)座的抗傾覆驗(yàn)算可按下式進(jìn)行（圖5－3）

K=M1/M=(GL+Ep×e2)/Ne1≥1.5

(1)

式中

K―抗傾覆平安系數(shù)；

M―傾覆力矩，是由預(yù)應(yīng)力筋的張拉力產(chǎn)生的；

N―預(yù)應(yīng)力筋的張拉力；

e1―張拉力合力作用點(diǎn)至傾覆點(diǎn)的力臂；

M1―抗傾覆力矩，由臺(tái)座自重力和土壓力等產(chǎn)生；

G―臺(tái)座的自重力；

L―臺(tái)墩重心至傾覆點(diǎn)的力臂；

Ep―臺(tái)座后面的被動(dòng)土壓力合力，當(dāng)臺(tái)墩埋置深度較淺時(shí)，可忽視不計(jì)；

e1―被動(dòng)土壓力合力至傾覆點(diǎn)的力臂。

臺(tái)墩傾覆點(diǎn)位置，對(duì)臺(tái)墩和臺(tái)面共同工作的臺(tái)墩，按理論計(jì)算，傾覆點(diǎn)應(yīng)在混凝土臺(tái)面表面處，但考慮到臺(tái)墩的傾覆趨勢(shì)使臺(tái)面端部頂點(diǎn)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，傾覆點(diǎn)應(yīng)在混凝土臺(tái)面面層下4cm～5cm處。

臺(tái)座抗滑移驗(yàn)算可按下式進(jìn)行：

K0=N1/N≥1.30

(2)

式中

K0－抗滑移平安系數(shù)；

N－張拉力合力；

N1－抗滑移的力。對(duì)獨(dú)立的臺(tái)墩，由側(cè)壁土壓力和底部摩阻力等產(chǎn)生。

對(duì)和臺(tái)面共同工作的臺(tái)墩，因臺(tái)面混凝土的彈性模量（C20混凝土為2.6×104N/mm2）和土的壓縮模量（低壓縮土為20N/mm2）相差極大，二者不行能共同工作，而底部摩阻力也較?。s占5％），事實(shí)上臺(tái)墩的水平推力幾乎全部傳遞給臺(tái)面，不存在滑移問(wèn)題，因此，臺(tái)墩和臺(tái)面共同工作時(shí)，可不作抗滑移計(jì)算，而應(yīng)驗(yàn)算臺(tái)面強(qiáng)度，即臺(tái)面承載力。

臺(tái)座強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，支承橫梁的牛腿按柱子牛腿計(jì)算方法計(jì)算其配筋；

臺(tái)墩和臺(tái)面接觸的外伸部分，按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；

臺(tái)面按軸心受壓桿件計(jì)算，臺(tái)面承載力按下式計(jì)算：

P=ψAfc/K1K2

（3）

式中

ψ－軸心受壓中心彎曲系數(shù)；

A－臺(tái)面截面面積；

Fc－混凝土軸心抗壓強(qiáng)度計(jì)算值；

K1－超載系數(shù),取1.25；

K2－考慮臺(tái)面截面不勻稱(chēng)和其他影響因素的附加平安系數(shù)，取1.5.

臺(tái)面一般是在夯實(shí)的碎石墊層上澆筑一層6cm～10cm的C15～C20混凝土而成，臺(tái)面還要求平整、光滑，沿其縱向設(shè)3％的排水坡度。臺(tái)面伸縮縫可依據(jù)當(dāng)?shù)販夭詈烷啔v設(shè)置，一般大約10m設(shè)置一條伸縮縫。

橫梁是錨固夾具臨時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋的支點(diǎn)，也是張拉機(jī)械張拉預(yù)應(yīng)力筋的支座，常采納型鋼或鋼筋混凝土制作，橫梁需有足夠的剛度，受力后撓度不應(yīng)大于2mm，并不得產(chǎn)生翹曲。橫梁按承受均布荷載的簡(jiǎn)支梁計(jì)算。預(yù)應(yīng)力筋的定位板必需安裝精確，受力后其撓度不應(yīng)大于1mm

槽式臺(tái)座

槽式臺(tái)座由鋼筋混凝土壓桿、上下橫梁和磚墻等組成，既可承受張拉力，又可作蒸氣養(yǎng)護(hù)槽，適用于張拉噸位較高的大型構(gòu)件，如吊車(chē)梁、屋架、薄腹梁等（圖5－4）。槽式臺(tái)座長(zhǎng)度一般為45m（可生產(chǎn)6根6m吊車(chē)梁）或76m（可生產(chǎn)10根6m吊車(chē)梁）。為便于混凝土運(yùn)輸和蒸氣養(yǎng)護(hù)，臺(tái)座宜低于地面。

槽式臺(tái)座也需進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。

夾具

夾具是先張法施工時(shí)為保持預(yù)應(yīng)力筋拉力并將其固定在臺(tái)座上的臨時(shí)性錨固裝置，構(gòu)件制作完畢可取下重復(fù)運(yùn)用。對(duì)夾具的要求是應(yīng)具有良好的自錨性能、松錨性能和重復(fù)運(yùn)用性能，需敲擊才能松開(kāi)的夾具，必需保證其對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的錨固沒(méi)有影響，且對(duì)操作人員的平安不造成危急。夾具應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力筋錨具、夾具和連接器》（GB/T14370）的要求。夾具按作用可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是將預(yù)應(yīng)力筋固定在臺(tái)座上的錨固夾具，另一類(lèi)是張拉時(shí)夾持預(yù)應(yīng)力筋用的張拉夾具。

錨固夾具

常用的錨固夾具有：（1）錐形夾具：錐形夾具是用來(lái)錨固預(yù)應(yīng)力鋼絲的（圖5－5），是常用的單根鋼絲夾具，適用于錨固直徑3～5mm的冷拔低碳鋼絲和碳素（刻痕）鋼絲。既可用于固定端，也可用于張拉端。

（2）圓套筒三片式夾具：圓套筒三片式夾具是用于錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋的，由中間開(kāi)有圓錐形孔的套筒和三片夾片組成（圖6）。套筒的內(nèi)孔成圓錐形，三個(gè)夾片互成120°，鋼筋?yuàn)A持在三片夾片中心，夾片內(nèi)槽上有齒紋，以保證鋼筋的錨固。這種夾具適用于夾持直徑12mm和14mm的單根冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)鋼筋。

（3）鐓頭夾具：鐓頭夾具用于預(yù)應(yīng)力筋固定端錨固（圖5－7）。冷拔低碳鋼絲可采納冷沖鐓粗的方法制作鐓頭，碳素鋼絲宜采納液壓冷鐓的方法制作鐓頭，直徑小于22mm的鋼筋可在焊機(jī)上采納電熱鐓粗的方法制作鐓頭，大直徑的鋼筋只能采納熱鍛方法鍛制鐓頭。

張拉機(jī)具

張拉機(jī)具是將預(yù)應(yīng)力筋和張拉機(jī)具連接起來(lái)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的工具。常用的夾具有月牙形夾具、偏心式夾具和楔型夾具等（圖5－8）。

張拉設(shè)備

張拉設(shè)備要求簡(jiǎn)易牢靠，限制應(yīng)力精確，能以穩(wěn)定的速率增加拉力。先張法施工中預(yù)應(yīng)力筋可單根進(jìn)行張拉或多根成組張拉，常用的張拉機(jī)具有油壓千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)、張拉千斤頂?shù)龋瑧?yīng)力限制方面有彈簧測(cè)力計(jì)、杠桿測(cè)力器、荷重限制及油壓表等不同方法。張拉機(jī)具設(shè)備應(yīng)和錨具配套運(yùn)用，且張拉機(jī)具及儀表應(yīng)定期維護(hù)和校驗(yàn)。千斤頂和壓力表應(yīng)配套校驗(yàn)，以確定張拉力和壓力表之間的關(guān)系曲線，校驗(yàn)應(yīng)在經(jīng)主管部門(mén)授權(quán)的法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行。對(duì)長(zhǎng)期不運(yùn)用的張拉機(jī)具設(shè)備，應(yīng)在運(yùn)用前進(jìn)行全面校驗(yàn)。運(yùn)用期間的校驗(yàn)期限應(yīng)視機(jī)具設(shè)備的狀況確定，當(dāng)千斤頂運(yùn)用超過(guò)6個(gè)月或200次或運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象以及在檢修以后應(yīng)重新校驗(yàn)。彈簧測(cè)力計(jì)的校驗(yàn)期限不宜超過(guò)2個(gè)月。

千斤頂一般張拉力較大，適于預(yù)應(yīng)力筋成組張拉，用彈簧測(cè)力計(jì)或杠桿測(cè)力計(jì)限制應(yīng)力。目前，隨著電阻應(yīng)變技術(shù)的日益廣泛的應(yīng)用，有些預(yù)制廠已采納電阻應(yīng)變式傳感器限制張拉力，可達(dá)到很高的精度。（圖5－10）。

選擇張拉機(jī)具時(shí)，為了保證設(shè)備、人身平安和張拉力精確，張拉機(jī)具的張拉力應(yīng)不小于預(yù)應(yīng)力筋張拉力的1.5倍，張拉機(jī)具的張拉行程應(yīng)不小于預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值的1.1～1.3倍。

2.2

先張法施工工藝

預(yù)應(yīng)力筋的鋪放

臺(tái)座表面在鋪放預(yù)應(yīng)力筋前應(yīng)涂刷隔離劑，應(yīng)選用非油質(zhì)類(lèi)模板隔離劑，隔離劑不得污染預(yù)應(yīng)力筋，以免影響預(yù)應(yīng)力筋和混凝土的粘結(jié)。假如預(yù)應(yīng)力筋受到污染，應(yīng)運(yùn)用適當(dāng)?shù)娜軇┘右郧逑础Ｔ谏a(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)防止雨水沖刷掉臺(tái)面上的隔離劑。

預(yù)應(yīng)力筋的張拉

張拉前，應(yīng)對(duì)臺(tái)座、橫梁及各項(xiàng)張拉設(shè)備進(jìn)行具體檢查，符合要求后方可進(jìn)行操作。

張拉限制應(yīng)力值

預(yù)應(yīng)力筋的張拉限制應(yīng)力，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。張拉限制應(yīng)力的數(shù)值干脆影響預(yù)應(yīng)力的效果，限制應(yīng)力越高，建立的預(yù)應(yīng)力則越大。但限制應(yīng)力過(guò)高，預(yù)應(yīng)力筋處于高應(yīng)力狀態(tài)，使構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的荷載和破壞荷載接近，破