3-1-1預應力混凝土梁-2017.ppt

1、2020/10/8,1,Main line,一、預應力筋與預應力設備 Tendon and prestress device 二、先張法施工pre-tensioned construction 三、 后張法施工 post- tensioned construction,一、預應力混凝土的優(yōu)點Advantages(merits) of prestressed concrete,混凝土的抗拉極限應變值只有0.00010.00015,要保證混凝土不開裂，鋼筋的應力只能達到2030N/mm2；即使允許出現(xiàn)裂縫的構件，當裂縫寬度限制在0.20.3時，鋼筋應力也只能達到150250N/mm2,使高強鋼筋的

2、強度無法充分利用。,在構件承受外荷載前，預先在構件的受拉區(qū)對混凝土施加預壓應力抵消構件在使用階段時外荷載作用下產(chǎn)生的拉應力，這就推遲了混凝土裂縫的出現(xiàn)并限制了裂縫的開展，從而提高了構件的抗裂度和剛度。,一、預應力混凝土的優(yōu)點 Advantages(merits) of prestressed concrete,1.可以使用高強度鋼材和高標號混凝土，能節(jié)約鋼材20%40%； 2.正常使用條件下，梁截面不出現(xiàn)拉應力或拉應力小于混凝土的開裂強度，提高梁的抗裂性，增強了梁的剛度和耐久性； 3.使用高強度鋼材和高標號混凝土，可將梁的截面尺寸減到最小，以減輕梁體自重，并增大梁的跨越能力； 4.預應力梁在荷

3、載作用下截面不開裂或裂隙開展度較小，預應力鋼筋的應力變化幅度小，故可提高其耐疲勞性能。,二、預應力混凝土分類Classification of pre-stressed concrete,1.張拉鋼筋與混凝土澆筑的先后關系 ： 先張法：粘結力傳遞 后張法：錨具傳遞,2.施工方式不同分為： 預制預應力混凝土 現(xiàn)澆預應力混凝土 疊合預應力混凝土,預應力混凝土疊合板,三、預應力筋與預應力設備Tendon and prestress device,（一）預應力筋 tendon （1）基本要求：高強度、較好的塑性以及較好的粘結性能。 （2）主要種類：鋼鉸線、消除應力鋼絲、熱處理鋼筋。,1.鋼絞線 ste

4、el strand wire 一般由三股、七股3、4 或5 的高強鋼絲用鉸盤擰成螺旋狀，再經(jīng)低溫回火制成。直徑8.6 15.2； 1570 、 1720和1860 MPa；彈性模量1.95 105N/mm2 .,2.消除應力鋼絲 stress relieved steel wire 采用消除應力的矯直回火鋼絲，可消除鋼絲冷拔中產(chǎn)生的殘余應力，提高鋼絲的比例極限、屈服強度和彈性模量，并改善塑性。消除應力鋼絲按外形分為光面、刻痕和螺旋肋鋼絲。直徑4 9；1570 、 1670和1770MPa；彈性模量2.05 105N/mm2 。,3.熱處理鋼筋 某些熱軋鋼筋（中碳合金鋼）（如40Si2Mn、48

5、 Si2Mn、45 Si2Cr 等）經(jīng)調質處理而形成的高強度無明顯流幅的硬鋼。利用熱軋鋼筋的余熱進行淬火，然后再中溫回火等熱處理后形成的。 特點：高強度、高韌性 直徑6 、8.2 、10；1470MPa；彈性模量2.0 105N/mm2 。,heat treated steel bar,（二） 預應力設備Prestressed equipment(device),夾具 fixture 先張法預應力混凝土構件施工時，為保持預應力筋的拉力并將其固定在生產(chǎn)臺座（或設備）上的臨時性固定裝置。 特點：工作可靠，構造簡單，使用方便，能夠多次使用。 常見夾具：,夾片夾具,螺母夾具,錐銷夾具,墩頭夾具,2、錨

6、具（代號M）(Code M) anchorage krid,后張法預應力混凝土構件生產(chǎn)中，為保持預應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。,夾片錨具,墩頭錨具,擠壓錨具,常見錨具,特點：可靠的錨固性能，足夠的承載力，和剛度儲備。,（1）1000套為一個驗收批 （2）外觀檢查 ：10%的錨具且不少于10套 （裂紋和尺寸 ） （3）硬度檢驗：5%的錨具且不少于5套 （如夾片 ） （4）靜載錨固性能試驗：3個預應力筋錨具組裝件，測定預應力筋用夾片效率系數(shù)。,夾具、錨具的質量檢驗,Quality inspection of fixtures and anchorages,3.張拉設備st

7、retching equipment(apparatus),液壓張拉千斤頂和電動油泵 穿心式千斤頂：常用YCW千斤頂 ，10004000KN；適用于張拉FVM夾片群錨、DM型鐓頭錨等 拉桿式千斤頂：可張拉DM型螺絲端桿錨、JLM精軋螺絲鋼錨具，LZM冷鑄錨等。 錐錨式千斤頂:僅用于帶鋼質錐形錨具的鋼絲束。,拉桿式千斤頂,穿心式千斤頂,ZB4-500型電動油泵,3.1.2 先張法施工pre-tensioned construction,先張法是在砼構件澆筑前先張拉預應力筋，并用夾具將其臨時錨固在臺座或鋼模上，再澆筑構件砼，待其達到一定強度后(約75%)放松并切斷預應力筋，預應力筋產(chǎn)生彈性回縮，借

8、助砼與預應力筋間的粘結，對砼產(chǎn)生預壓應力。,先張法施工工藝示意圖,先張法生產(chǎn)有臺座法 和臺模法 兩種。,1. 臺座 jackingabutments、stretching bed,臺座承受全部預應力筋的拉力，故臺座應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以免因臺座變形、傾覆和滑移而引起預應力的損失。,臺座由臺面、橫梁和承力結構組成。按構造形式不同，可分為墩式臺座、槽形臺座和樁式臺座等。臺座可成批生產(chǎn)預應力構件。,墩式長線臺座,臺座,臺面,(1) 墩式臺座,墩式臺座由現(xiàn)澆鋼筋砼做成，臺座應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，臺座設計應進行抗傾覆驗算與抗滑移驗算。,墩式臺座近景 墩式臺座構造示意圖,臺座,鋼橫梁

9、,線桿連接器,預應力筋,抗傾覆驗算Anti- overturning checking ： 式中：N預應力筋的張拉力； e1張拉力合力作用點至傾覆點的力臂； G臺墩的自重力； L臺墩重心至傾覆點的力臂； Ep臺墩后面的被動土壓力合力； e2被動土壓力合力至傾覆點的力臂。,對于與臺面共同工作的臺墩，傾覆點的位置宜選在砼臺面下45cm處。,墩式臺座的計算簡圖,抗滑移驗算anti-sliding checking ： 式中：K抗滑移安全系數(shù)，不小于1.3； N1抗滑移的力，對于獨立臺墩，由側壁土壓力和底部摩阻力產(chǎn)生。,臺墩與臺面共同工作時，預應力筋的張拉力幾乎全部傳給了臺面，可不進行抗滑移驗算。,2

10、. 鋼模臺座steel formwork pedestal pedstl,鋼模臺座主要在工廠流水線上使用。它是將制作構件的模板作為預應力鋼筋錨固支座的一種臺座。模板具有相當?shù)膭偠?，可將預應力鋼筋放在模板上進行張拉。,箱梁鋼模組裝 箱梁端部模板作張拉臺座,3. 先張法施工工藝Pretensioned construction technology,張拉預應力筋,支側模、安設預埋件,預應力筋制作,支底模、安放鋼筋 骨架及預應力筋,壓 試 塊,制作砼試塊,澆 筑 砼,養(yǎng)護、拆模,放松預應力筋,構件起吊、堆放,張拉機具準備,調整初應力,（1）工藝流程technological process,先張法預

11、應力筋張拉,（2）預應力筋的張拉 the tension of prestressed steel tendon,單根鋼絲張拉：臺座法多進行單根張拉，由于張拉力較小，一般可采用1020kN電動螺桿張拉機或電動卷揚機單根張拉，彈簧測力計測力，優(yōu)質錐銷式夾具錨固。,整體鋼絲張拉：臺模法多進行整體張拉，可采用臺座式千斤頂設置在臺墩與鋼橫梁之間進行整體張拉，優(yōu)質夾片式夾具錨固。要求鋼絲的長度相等，事先調整初應力。,數(shù)控式預應力鋼絲張拉機,鐓頭梳筋板夾具 張拉千斤頂與張拉鉤,在預制廠生產(chǎn)預應力多孔板時，可在鋼模上用鐓頭梳筋板夾具進行整體張拉。 方法是：鋼絲兩端鐓粗，一端卡在固定梳筋板上，另一端卡在張拉端

12、的活動梳筋板上。用張拉鉤鉤住活動梳筋板，再通過連接套筒將張拉鉤和拉桿式千斤頂連接，即可張拉。,單根鋼絞線張拉：可采用前卡式千斤頂張拉，單孔夾片工具錨固定。, 整體鋼絞線張拉：一般在三橫梁式臺座上進行，臺座式千斤頂與活動橫梁組裝在一起，利用工具式螺桿與連接器將鋼絞線掛在活動橫梁上，張拉前，先用小型千斤頂在固定端逐根調整鋼絞線初應力。張拉時，臺座式千斤頂推動活動橫梁帶動鋼絞線整體張拉。,前卡式千斤頂 逐根張拉,活動橫梁,固定橫梁,工具錨,臺座式千斤頂,高壓油泵,墩式臺座,預應力筋,粗鋼筋的張拉：分單根張拉和多根成組張拉。由于在長線臺座上預應力筋的張拉伸長值較大，一般千斤頂行程多不能滿足，張拉較小直

13、徑鋼筋可用卷揚機。,張拉機具的張拉力應不小于預應力筋張拉力的 1.5倍；張拉行程應不小于預應力筋伸長值的 1.11.3倍。,鋼筋預應力張拉機1 鋼筋預應力張拉機2,(3) 預應力筋的張拉程序 Tensioning procedure for tendons, 預應力鋼絲：鋼絲的張拉工作量大，宜采用一次張拉程序：,01.031.05con 錨固, 低松馳鋼絞線：采用一次張拉程序：,對于單根張拉：0con 錨固,對于整體張拉：0初應力調整con 錨固,式中：con 預應力筋的張拉控制應力。,4、預應力值校核Prestress value checking,鋼絲張拉時，伸長值不作校核。張拉錨固后，用

14、鋼絲內(nèi)力測定儀反復測定4次，取后3次的平均值為鋼絲內(nèi)力。其允許偏差為設計規(guī)定預應力值的5%。 每工作班檢查預應力筋總數(shù)的1%，且不少于3根。,2CN-1型雙控鋼絲內(nèi)力測定儀,預應力鋼絲 內(nèi)力的檢測 ，一般在張 拉錨固后1h 進行,業(yè)內(nèi)俗稱 “單控”,鋼絞線張拉時，一般采用張拉力控制、伸長值校核。,業(yè)內(nèi)俗稱為“雙控”！,張拉過程中隨時測量伸長值 (量測千斤頂活塞行程 反算預應力筋伸長值),臺座式 千斤頂,固定橫梁,活動橫梁,工具錨,量千斤頂行程,張拉時預應力筋的實際伸長值與理論伸長值的允許偏差為6%。,5、先張法施工注意事項Precautions in construction of prete

15、nsioned method,臺座法張拉預應力筋時，應先張拉靠近臺座截面重心處的預應力筋，避免臺座承受過大的偏心壓力。張拉宜分批、對稱進行。, 采用應力控制法張拉時，應校核預應力筋的伸長值。當實際伸長值與計算伸長值的偏差大于6%時，應暫停張拉，查明原因并采取措施調整后，方可繼續(xù)張拉。, 多根預應力筋同時張拉時，須事先調整初應力，使相互間的應力一致。預應力筋張拉錨固后的實際預應力值與設計規(guī)定檢驗值的相對允許偏差為5%。, 先張法中的預應力筋不允許出現(xiàn)斷裂或滑脫。在澆筑砼前發(fā)生斷裂或滑脫的預應力筋必須予以更換。, 錨固時，張拉端預應力筋的回縮量應符合設計要求，設計無要求時不得大于施工規(guī)范規(guī)定。,

16、張拉錨固后，預應力筋對設計位置的偏差不得大于5mm，且不得大于構件截面短邊尺寸的4%。, 施工中必須注意安全，嚴禁正對鋼筋張拉的兩端站立人員，防止斷筋回彈傷人。,預應力筋張拉的安全防護,6、砼的澆筑與養(yǎng)護Concrete pouring and maintenance,預應力筋張拉完成后，應盡快進行鋼筋綁扎、模板拼裝和砼澆筑等工作。砼澆筑時，振動器不得碰撞預應力筋。砼未達到強度前，也不允許碰撞或踩動預應力筋。,當構件在臺座上進行濕熱養(yǎng)護時，應防止溫差引起的預應力損失。先張法在臺座上生產(chǎn)砼構件，其最高允許的養(yǎng)護溫度應根據(jù)設計規(guī)定的允許溫差(張拉與養(yǎng)護時的溫度之差)計算確定。當砼強度達到7.5Nm

17、m2(粗鋼筋配筋)或10Nmm2(鋼絲、鋼絞線配筋)以上時，則可不受設計規(guī)定的溫差限制。,7、預應力筋的放張Release of prestressing tendons, 軸心受預壓構件，所有預應力筋應同時放張；,7.1 放張順序, 偏心受預壓構件，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； 不能滿足上述要求時，應分階段、對稱、交錯地放張，防止構件在放張過程中產(chǎn)生彎曲、裂紋或預應力筋斷裂。,7.2 放張方法Releasing method, 當預應力筋采用鋼絲時，配筋不多的中小型鋼筋砼構件，鋼絲可用砂輪鋸或切斷機切斷等方法放松。,長線臺座上放松后預應力筋的切斷

18、順序，一般由放松端開始,逐次切向另一端。,長線法生產(chǎn)預應力空心板,配筋多的鋼筋砼構件，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，易使構件端部開裂。, 預應力筋為鋼筋時，對熱處理鋼筋及冷拉IV級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，可用油壓千斤頂放張、砂箱放張、楔塊放張等方法。,楔塊放張 砂箱放張, 采用濕熱養(yǎng)護的預應力砼構件，宜熱態(tài)放松預應力筋，而不宜降溫后再放松。,3.1.3 后張法施工Post tensioned method,后張法是先制作構件并預留孔道，待構件砼達到規(guī)定強度后，在孔道內(nèi)穿入預應力筋

19、，張拉并錨固，然后孔道灌漿。,后張法不需臺座，構件在張拉過程中完成砼的彈性壓縮。廣泛應用于現(xiàn)場生產(chǎn)的大型預應力構件和現(xiàn)澆砼結構中。,T梁預應力張拉,3.1.3-1 工藝流程technological process,澆 筑 砼,抽管，養(yǎng)護拆模,預應力筋制作,埋 管 制 孔,壓 試 塊,制作砼試塊,穿 筋,張拉預應力筋,孔 道 灌 漿,構件起吊、運輸,張拉機具準備,調整初應力,制作砂漿試塊,壓砂漿試塊,鋪底模，鋼筋及側模,錨 具 制 作,灌漿機具準備,3.1.3-2 預應力筋制作fabrication of prestressing tendon,鋼絞線是成盤狀供應，不需要對焊接長。制作工序是：

20、開盤下料編束。,1、 鋼絞線steel strand, 下料：鋼絞線下料宜用砂輪切割機切割，不得采用電弧切割。, 編束：鋼絞線編束宜用20號鐵絲綁扎，間距2-3m，編束前先將鋼絞線理順，使各根鋼絞線松緊一致。,鋼絞線加工, 鋼絞線下料長度： 采用夾片錨具、穿心式千斤頂張拉時，按下式計算： 兩端張拉：Ll +（l1 + l2 + l3 + 100） 一端張拉：Ll + 2（l1 + 100）+ l2 + l3,式中： l 構件的孔道長度； l1 夾片式工作錨厚度； l2 穿心式千斤頂長度； l3 夾片式工具錨厚度。,鋼絞線下料長度計算簡圖,2、鋼絲steel wire, 下料：消除應力鋼絲放開后

21、是直的,可直接下料。鋼絲在應力狀態(tài)下切斷下料，控制應力為300N/mm2。下料長度的誤差要控制在L5000以內(nèi)，且不大于5mm。, 編束：為保證鋼絲束兩端鋼絲排列順序一致，穿束與張拉不致紊亂，鋼絲必須編束。 鋼絲編束可分為空心束和實心束，都需用梳絲板理順鋼絲，在距鋼絲端部510cm處編扎一道。實心束工藝簡單，空心束孔道灌漿效果優(yōu)于實心束。, 下料長度：采用鋼質錐形錨具、錐錨式千斤頂張拉時，按下式計算： 兩端張拉：Ll +2（l1 + l2 +80） 一端張拉：Ll +2（l1 + 80）+ l2,式中： l 構件的孔道長度； l1 錨環(huán)厚度； l2 千斤頂分絲頭至 卡盤外端距離。,采用鋼質錐形

22、錨具時 鋼絲下料長度計算簡圖,3、孔道留設Reserved channel,預應力筋的孔道形狀有直線、曲線和折線三種，其直徑與布置根據(jù)構件的受力性能、張拉錨固體系特點及尺寸確定。,預制構件的孔道留設 現(xiàn)澆構件的孔道留設,3.2 孔道布置channel layout,孔道至構件邊緣的凈距不小于40mm，孔道之間的凈距不小于50mm；端部的預埋鋼板應垂直于孔道中心線；凡需起拱的構件，預留孔道應隨構件同時起拱。,3.1 孔道直徑channel diameter,粗鋼筋的孔道直徑應比對焊接頭外徑或需穿過孔道的錨具、連接器外徑大1015mm；鋼絲、鋼鉸線的孔道直徑應比預應力束外徑或錨具外徑大510mm，

23、且孔道面積宜為預應力筋凈面積的34倍。,孔道成形-預埋管法：預埋管法可采用薄鋼管、鍍鋅鋼管和金屬螺旋管、塑料波紋管，埋入后不再抽出，可用于各類形狀的孔道，是目前大力推廣的孔道留設方法。,波紋管要求：在1KN徑向力作用下不變形，使用前進行灌水試驗，檢查有無滲漏，防止水泥漿流入管內(nèi)堵塞孔道；安裝就位過程中避免反復彎曲，以防管壁開裂。,塑料波紋管 金屬螺旋管,2.3 孔道留設,構件中固定：用鋼筋井字架,間距不大于0.81.0m;螺旋管固定后，必須用鉛絲與鋼筋扎牢，防止?jié)仓艜r螺旋管上浮而造成嚴重事故。,曲線孔道的固定,3.4 預應力筋穿入孔道Prestressed tendon penetrat t

24、he channel,預應力筋穿入孔道按穿筋時機分有先穿束 和后穿束,按穿入數(shù)量分有整束穿和單根穿；按穿束方法分有人工穿束和機械穿束。,箱梁的人工后穿束 預應力筋穿插入孔道的箱梁,2 千斤頂定位安裝 3 張拉,1 準備工作,5 封 端,4 錨 固,3.5 預應力筋張拉Tensioned of prestressing tendon,共64頁 第41頁,2.5.1 準備工作preparation, 塊體拼裝：分段制作的構件在張拉前完成拼裝; 砼強度檢驗：砼強度應滿足設計要求，設計無要求時應不低于設計強度的75%，塊體拼裝立縫處的砼或砂漿強度不低于砼強度的40%，且不得低于15N/mm2;, 構件

25、端頭清理； 搭設張拉臺，安裝錨具與張拉設備。,張拉臺搭設,3.5.1 張拉方式Stretching mode, 一端張拉方式：張拉設備放在構件的一端進行張拉，適用于長度30m的直線預應力筋與錨固損失影響長度Lf 0.5L(L為預應力筋長度)的曲線預應力筋；, 兩端張拉方式：張拉設備放在構件的兩端進行張拉，適用于長度30m的直線預應力筋與錨固損失影響長度Lf0.5L的曲線預應力筋；, 分批張拉方式：對配有多束預應力筋的構件分批進行張拉，由于后批預應力筋張拉所產(chǎn)生的砼彈性壓縮對先批張拉的預應力筋造成預應力損失，所以先批張拉的預應力筋應加上該彈性壓縮損失值，使分批張拉的每根預應力筋的張拉力基本相等。

26、,預應力箱梁的分批、對稱張拉 預應力T梁的分批張拉,5.4 張拉程序Tensioning procedure(sequence),預應力筋張拉操作程序，根據(jù)構件類型、張拉錨固體系、松馳損失等因素確定： 采用低松馳鋼絲和鋼鉸線時，張拉程序為： 0Pj 錨固 Pj = conAP（預應力筋截面積）,錨具安裝 千斤頂安裝 夾片安裝 張拉施工, 采用普通松馳預應力鋼筋時，按超張拉程序，即： 對鐓頭錨具等可卸載錨具： 01.05Pj 持荷2min Pj 錨固 對夾片錨具等不可卸載錨具： 01.03Pj 錨固,壓力表讀數(shù),張拉控制,5.5 伸長值校核Check of elongation value,校核伸長值可綜合反映張拉力是否足夠、孔道摩阻損失是否偏大、預應力筋是否有異?，F(xiàn)象等。因此，張拉時應對伸長值進行校核，實際伸長值與計算伸長值的偏差大于6%時，應暫停張拉，在采取措施調整后，方可繼續(xù)張拉。,伸長值校核,伸長值校核,5.6 孔道灌漿Duct grouting,預應力筋張拉后，應盡快進行孔道灌漿。一可保護預應力筋以免銹蝕，二使預應力筋與砼有效粘結，控制超載時裂縫的間距與寬度，