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1、预应力砼工程,第1讲 预应力材料与机具第2讲 预应力施工,第5章 预应力砼工程,【教学要求】了解预应力砼的特点和工作原理；了解先张法台座的类型、预应力值建立和传递原理，掌握张拉程序、张拉力控制和放张方法；了解后张法的施工工艺、锚夹具类型及张拉设备。了解无粘结预应力筋的施工工艺；熟悉预应力工程质量检验和质量控制的主要方法。,【教学重点】先张法和后张法的施工工艺过程、质量控制与技术措施。,第1讲预应力材料及机具,第5章 预应力砼工程,1 概述 2 预应力钢筋 3 预应力锚固体系 4 张拉机具 5 一般规定,挤压器 墩头机,高压油泵 千斤顶,JPM夹片式锚具,挤压式锚具 螺母锚具,压花机,1 概述,
2、普通钢筋砼构件的抗拉极限应变只有0.1-0.1510-3。构件砼受拉开裂时，受拉钢筋的应力仅达1/4-1/3，钢筋的抗拉强度未能充分发挥。,1.1 预应力砼工作原理,预应力砼是在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区对砼施加预压应力。使用阶段的构件在外荷载作用下产生拉应力时，先要抵消预压应力，这就推迟了砼裂缝的出现并限制了裂缝的开展，从而提高构件的抗裂度和刚度。,第1讲 预应力材料与机具,1.2 建立预压应力的方法,是通过对受拉区的预应力钢筋进行张拉、锚固、放松，借助预应力钢筋的弹性回缩，使受拉区砼事先获得预压应力来实现的。,1 概述,砼箱梁中的预应力筋 T梁中的预应力钢丝束,预应力砼的种类,按
3、预应力大小分,按施加预应力方式分,按预应力筋的粘结状态分,按施工方式分,全预应力砼,先张法预应力砼,后张法预应力砼,自应力砼,有粘结预应力砼,无粘结预应力砼,预制预应力砼,部份预应力砼,现浇预应力砼,叠合预应力砼,1 概述,1.3 预应力工艺的应用,先张法的应用 先张法主要应用于房屋建筑中的空心板、多孔板、槽形板、双T板、V形折板、托梁、檩条、槽瓦、屋面梁等；道路桥梁工程中的轨枕、桥面空心板、简支梁等。在基础工程中应用的预应力方桩及管桩等。,1 概述,预应力双T板 桥面预应力空心板 预应力方桩,后张法的应用,后张法不但用于房屋建筑中的吊车梁、屋面梁、屋架，桥梁中的T形梁、箱形梁等构件，且在大跨
4、度的现浇结构及空间结构中的应用也日趋成熟；在特种结构如塔体的竖向预应力、筒体的环向预应力也有突破，尤其为桥梁工程的悬索结构、斜拉结构提供了丰富的发展空间。,1.3 预应力工艺的应用,预应力箱梁 竖向预应力 斜拉索张拉,2 预应力钢筋,预应力钢筋宜采用螺旋肋钢丝、刻痕钢丝和低松驰钢铰线，也可采用热处理钢筋。,预应力钢筋是指在预应力结构中用于建立预加应力的单根或成束的预应力钢丝、钢绞线或钢筋等。,第1讲 预应力材料与机具,2.1 预应力钢筋,2.2 应力松弛,应力松弛是钢材受到一定的张拉力后，在长度保持不变的条件下，钢材的应力随时间的增长而降低的现象，其降低值称为应力松弛损失。产生应力松弛的原因主
5、要是由于金属内部位错运动使一部分弹性变形转化为塑性变形引起的。减少应力松弛损失的措施 采取超张拉程序；采用低松弛钢绞线或钢丝，其松弛损失可减少7080%。,2.2 应力松弛,3 预应力锚固体系,预应力锚固体系包括锚具、夹具和连接器。锚固体系的种类很多，且配套化、系列化、工厂化生产，主要有QM系列(中国建科院)、OVM系列(柳州建机厂)、HVM系列(柳州海威姆)、VLM系列等。,预应力锚固体系总成图,张拉端锚具,锚固端锚具,连接器,波纹管及预应力筋,第1讲 预应力材料与机具,锚具在后张法结构或构件中，用于保持预应力筋的拉力并将其传递到砼(或钢结构)上所用的夹持预应力筋的永久性锚固装置。后张法锚固
6、体系包括锚具、锚垫板和螺旋筋。夹具在先张法构件施工时，用于保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置；在后张法结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置(又称工具锚)。连接器用于连接预应力筋的装置。,3 预应力锚固体系,3.1 种类及性能要求,锚具的种类,3 预应力锚固体系,3.2 锚具,夹片式锚具分为单孔夹片锚具和多孔夹片锚具，由工作锚板、工作夹片、锚垫板、螺旋筋组成。可锚固预应力钢绞线。也可锚固75、77的预应力钢丝束，主要用作张拉端锚具。具有自动跟进，放张后自动锚固，锚固效率系数高，锚固性能好，安全可靠等特点。,QM夹片式锚具 夹片式锚具的
7、组装,夹片式锚具,3 预应力锚固体系,工作锚板,工作夹片,锚垫板,螺旋筋,波纹管,预应力筋,VLM15(13)多孔夹片式锚具,3.2 锚具,(适用于后张法施工中的预应力砼构件，岩土锚固等结构之中),灌浆孔,VLM单孔夹片式锚具 工具锚、工作夹片,锚具与千斤顶安装示意图 张拉端锚具构造图,3.2 锚具,扁形张拉端锚具,扁形张拉端锚具由扁形工作锚板、工作夹片、扁形锚垫板、扁形螺旋筋组成。扁锚的张拉端口扁小，钢铰线可逐根张拉亦可整体张拉。适用于楼板、低高度箱梁及桥面横向预应力张拉。,张拉好的扁形锚具,扁锚的工作锚板与夹片,多孔夹片式扁锚,3.2 锚具,镦头锚具,镦头锚体系可张拉P 5、P 7高强钢丝
8、束，常用镦头锚分为A型和B型，A型由锚杯和螺母组成，用于张拉端；B型为锚板，用于固定端。预应力筋采用钢丝镦头器镦头成型，配套张拉使用YDC系列穿心式千斤顶。主要用于后张法施工中。,DM型镦头锚具 镦头锚具与预应力钢丝束,A型,B型,高强钢丝束,3.2 锚具,LD型系列镦头机构造示意图 1.油嘴 2.油缸 3.顺序阀 4.回油阀 5.镦头活塞 6.镦头活塞回程弹簧7.夹紧活塞回程弹簧 8.夹紧活塞9.镦头模 10.锚环 11.夹片12.夹片回程弹簧,已镦好的7钢丝,LD型系列镦头机,3.2 锚具,精轧螺纹钢锚具、连接器,由螺母和垫板组成，可锚固25、32高强精轧螺纹钢筋，主要用于先张法、后张法施
9、工的预应力箱梁、纵向预应力及大型预应力屋架。连接器主要用于螺纹钢筋的接长。,精轧螺纹钢锚具、连接器,螺母,螺母,垫板,连接器,连接器,3.2 锚具,用于锚固直径为25和32的高强精轧螺纹钢筋，主要应用于预应力箱梁纵向施工、大型建筑屋架和岩土锚固中。由锚具、连接器、垫板组成，配用YG-70穿心式千斤顶和专用连接头进行张拉,螺母,垫板,连接器,预应力筋,3.2 锚具,螺丝端杆锚具,螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母和垫板组成，可锚固冷拉、级钢筋，主要用于后张法施工的预应力板梁及大型屋架。,螺丝端杆锚具构造图,螺母,垫板,螺丝端杆,螺丝端杆锚具目前已较少使用!,3.2 锚具,挤压式锚具（P型）,P型锚具是
10、由挤压头、螺旋筋、P型锚板、约束圈组成，它是在钢铰线端部安装钢丝衬圈和挤压套，利用挤压机将挤压套挤过模孔，使其产生塑性变形而握紧钢铰线，形成可靠锚固。用于后张预应力构件的固定端对钢绞线的挤压锚固。,固定端P型锚具组件 单孔固定端锚具 VLM挤压套,3.2 锚具,螺旋筋,挤压头,P型锚板,预应力筋,波纹管,VLM固定端P型锚具,3.2 锚具,(应用于后张预应力构件的固定端，埋入构件中不作张拉用),P型固定端锚具构造图,GYJ挤压机 是制作P型固定端锚具的专用挤压设备。,挤压好的挤压头,3.2 锚具,JY型挤压机,压花式锚具（H型）,当需要把后张力传至砼时，可采用H型固定端锚具，它包括带梨形自锚头
11、的一段钢绞线、支托梨形自锚头用的钢筋支架、螺旋筋、约束圈等。钢绞线梨形自锚头采用专用的压花机挤压成型。,VLM15型固定端H型锚具,梨形自锚头,预应力筋,螺旋筋,约束圈,波纹管,3.2 锚具,压花机是制作H型固定端锚具的专用挤压设备。YH30型压花机具有体积小、重量轻、操作方便等特点。,H型固定端压花锚具构造图 梨形头结构示意图,YH30型压花机 压花机压花过程,3.2 锚具,钢质锥形锚具,钢质锥形锚具(又称弗氏锚具)由锚圈和锚塞组成，可锚固630P 5或1224P 7的高强钢丝束，常用于后张法预应力砼结构和构件中，配套YDZ系列专用千斤顶张拉。,GZ型钢质锥形锚具,张拉好的钢质锥形锚具,锚圈
12、,锚圈,锚塞,锚塞,砼构件,锥形锚具,高强钢丝束,3.2 锚具,3.3 夹具,先张法中钢丝的夹具分两类：一类是将预应力筋锚固在台座上的锚固夹具；另一类是张拉时夹持预应力筋用的夹具。锚固夹具与张拉夹具都是重复使用的工具。夹具的种类繁多，下图是传统的单根钢丝锚固夹具。,钢丝的夹具,钢丝用锚固夹具,园锥齿板式常用于冷拔钢丝，园锥槽式常用于消除应力钢丝。,3 预应力锚固体系,下图是常用的钢丝张拉夹具。,3.3 夹具,偏心式夹具 压销式夹具,QM预应力体系中的JXS、JXL、JXM型夹具是专为先张台座法预应力钢绞线张拉的需要而设计，可适应9.5、12.2、12.7、15.2mm，15.7、17.8mm等
13、规格钢绞线的先张台座张拉。,3.3.2 钢绞线的夹具,JXS型先张夹具,JXM型先张夹具,JXL型先张夹具,3.3 夹具,4 张拉设备,预应力张拉设备主要有电动张拉设备和液压张拉设备两大类。电动张拉设备仅用于先张法，液压张拉设备可用于先张法与后张法。液压张拉设备由液压千斤顶、高压油泵和外接油管组成。张拉设备应装有测力仪器，以准确建立预应力值。张拉设备应由专人使用和保管，并定期维护和校验。,第1讲 预应力材料与机具,前卡式千斤顶,高压油泵,穿心式千斤顶,4.1 电动张拉机械,常用的电动张拉机械主要有：电动螺杆张拉机、电动卷扬张拉机等，常用于先张法施工中。,电动螺杆张拉机构造图 电动螺杆张拉机,电
14、动卷扬张拉机,4 张拉设备,是一种利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。既可用于需要顶压的夹片锚的整体张拉，配上撑脚与拉杆后，还可张拉镦头锚和冷铸锚。广泛用于先张、后张法的预应力施工。,4.2.1 穿心式千斤顶,YDC型穿心式千斤顶构造示意图,千斤顶张拉中,4.2 液压张拉设备,4 张拉设备,YDC型穿心式千斤顶,点击穿心式千斤顶动画,拉杆式千斤顶为空心拉杆式千斤顶，选用不同的配件可组成几种不同的张拉形式。可张拉DM型螺丝端杆锚、JLM精轧螺丝钢锚具，LZM冷铸锚等。,4.2.2 拉杆式千斤顶,拉杆式千斤顶构造示意图,4.2 液压张拉设备,YCL拉杆式千斤顶,点击拉杆式千斤顶动画,
15、是一种具有张拉、顶锚和退楔功能的三作用千斤顶，专用于张拉及顶压锚固带钢质锥形(弗氏)锚的钢丝束。,4.2.3 锥锚式千斤顶,张拉GZ型锚具实例,4.2 液压张拉设备,YDZ850型千斤顶构造示意图,点击锥锚式千斤顶动画,5 一般规定,在预应力结构中，砼的强度等级不低于C30，当采用钢铰线、钢丝、热处理钢筋作预应力筋时不得低于C40；目前，在一些重要的预应力砼结构中，已开始采用C50C60的高强砼，并逐步向更高强度等级的砼发展。在预应力砼构件的施工中，不能掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐、氯化钠等，否则会发生严重的质量事故。,5.1 预应力砼的材料要求,第1讲 预应力材料与机具,5.2 预应力筋下料及
16、接头,5.2.1 预应力筋的下料 预应力筋下料应采用砂轮切割机切割，不得采用电弧焊切割；对需要镦头的钢丝，其切割面应与母材垂直；钢铰线切割前应用铅丝将切割处两端捆扎，防止端头松散。,预应力筋的接头 粗钢筋的接头必须使用闪光对焊工艺。高强钢丝和钢绞线严禁有接头，预应力筋的接长必须使用连接器。,5 一般规定,LB型整体对接式连接器 LB型连接器静载试验,L型周边悬挂式连接器,钢绞线束的接长,5.2 预应力钢筋下料及接头,VLM型单孔连接器 M2L15-1单孔连接器,VLM15(13)BL型扁锚连接器,5.2 预应力钢筋下料及接头,5.3 施加预应力时的砼强度要求,应遵守设计规定。设计无规定时应经计算确定，并不低于设计强度的75%。,5.4 张拉设备的校验,为保证预应力筋张拉应力的准确性，应定期、配套校验张拉机具设备及仪表，确定张拉力与油表读数的关系。校验期一般不超过6个月。校正后的千斤顶与油压表必须配套使用。当使用中出现异常或千斤顶维修后，应重新标定。,5 一般规定,
