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1、第五章 预应力混凝土工程,概述：1、预应力混凝土：在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混凝土预先施加压应力,以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。2、施加预应力的目的：提高结构或构件的抗裂度；提高结构或构件的刚度；充分发挥高强钢材的作用；把散件拼成整体。,3、施加预应力的方法：张拉结构或构件受拉区中的预应力钢筋，并锚固在其端部，将钢筋的弹性收缩力传递到混凝土构件上，即产生预应力。4、预应力混凝土的施工方法：按施工顺序分：先张法；后张法。按张拉方法分：机械张拉（液压或电动螺杆）电热张拉,第一节 先张法施工,工艺过程：张拉固定钢筋浇混凝土养护（至75%强度）放松钢筋适用于：构件厂生产中、小型构
2、件（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁）,一、先张法施工的设备,（一）台座：1、要求：有足够的强度、刚度和稳定性；满足生产工艺的要求。2、形式：墩式（传力墩、台面、横梁）长度100150m，适于中、小型构件。槽式（传力柱、上下横梁、砖墙）长4576m，适于双向预应力构件，易于蒸汽养护。钢模台座,重力式,墩式台座的几种形式,与台面共同作用式,构架式,锚桩式台座,槽式台座,（二）夹具：,1、锚固夹具：锥形（锥销式、二片式、三片式）锚固单根直径1214预应力筋；镦头锚具带槽螺栓、梳子板。用于：冷拉筋（热镦），冷拔丝（热、冷镦），碳素钢丝（冷镦）。要求：镦头强度不低于材料强度的98%，钢丝束长度差值L/50
3、00、5mm。成组张拉长度10m的钢丝，长度极差2mm2、张拉夹具：偏心式、楔形。,锥销夹具,圆套筒三片式夹具,方套筒二片式夹具,圆套筒二片式夹具,固定端镦头夹具,单根镦头钢筋螺杆夹具,镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）,（三）张拉机械,1、穿心式千斤顶：YC20型，最大拉力20t、行程200mm，适于1220单根钢筋。2、电动螺杆：拉力3060t、行程800mm，用于：钢筋、钢丝。3、卷扬机滑车组。,电动螺杆张拉机的工作原理图,二、先张法施工工艺,（一）张拉预应力筋：1、张拉程序 01.05con（持荷2分钟）con 01.03con 超张拉减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失。,2、控制
4、应力及最大应力：,预应力筋种类 先张法 后张法 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk 0.75fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.75fptk 0.7fptk冷拉钢筋 0.95fpyk 0.9fpyk fptk：极限抗拉强度标准值 fpyk：屈服强度标准值,超张拉可比设计要求提高5%，但最大张拉控制应力不得超过下列规定：,3、张拉要点：,（1）张拉时应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过6%，否则应停拉；（2）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座）（3）多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查)（4）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松（5）拉完的筋位置偏差5mm
5、，且构件截面短边的4%（6）冬施张拉时，温度15（7）注意安全：两端严禁站人，敲击楔块不得过猛。,（二）混凝土浇筑与养护：,1、混凝土一次浇完，混凝土C30。2、防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的水泥，水灰比0.5，级配良好，振捣密实（特别是端部）。3、防止碰撞、踩踏钢丝。4、减少应力损失：非钢模台座生产，采取二次升温养护，(开始温差20，达10MPa后按正常速度升温）。,(三)预应力筋放松：,1.条件：混凝土达到设计规定且75%强度值后。2.方法：锯断，剪断，熔断（仅限于级冷拉筋）。3.要点：放张顺序：轴心受压构件同时放；偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的，再同时放大的区域的；其它构件，
6、应分阶段、对称、相互交错放张。粗筋放张应缓慢（砂箱法、楔块法、千斤顶）。,第二节 后张法施工,工艺过程：浇筑混凝土结构或构件（留孔）养护拆模（达75%强度后）穿筋张拉固定孔道灌浆（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移动、吊装。适于：大构件及结构的现场施工预制拼装，结构张拉。特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。,一、预应力筋、锚具和张拉机具,锚具按锚固性能分两类：锚具性能 类 类锚具效率系数 a0.95 a0.9锚具的总应变 u2.0%u1.7%用途：类承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土；类有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。,（一）单根粗筋（直径1836mm）
7、：,1、锚具：（1）螺丝端杆锚具 螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好；螺母、垫板用 Q235钢）适于:直径1836mm筋。,（2）帮条锚具（帮条与预应力筋同级，互成120，E50焊条；垫板用3#钢），适于:冷拉HRB335、HRB400级筋；,（3）镦头锚具,螺丝端杆锚具,帮条锚具,2、预应力筋制作：,工序：下料对焊冷拉。下料长度计算：当两端用螺丝端杆锚具时,钢筋下料长度：,当一端用螺杆、一端用帮条时:,钢筋下料长度：,3、张拉设备：,拉杆式千斤顶（YL60）；穿心式千斤顶（YC60、YC20、YC18）。,YL-60拉杆式千斤顶,配装撑脚和拉杆后的外貌图,（二）钢筋束、钢绞线束：,1、锚具：张拉
8、端 JM12型锚具：锚环、夹片用45#钢。可锚36根直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线；KTZ型锚具：可锚36根直径12的HRB400500级筋 单孔夹片式锚具：二片式、三夹片（直、斜开缝）；多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型 非张拉端钢筋可用镦头锚具（固定板）；钢绞线可用挤压锚具,JM126锚具,(b)锚环,(c)三夹片式夹片,单孔夹片式锚具,多孔夹片锚固体系,多孔锚固体系构造图,2、筋的制作：工序：冷拉下料编束。下料长度 l：两端张拉：l l02a 一端张拉：l l0aba张拉端留量（600850mm，由机具定）b非张拉端外露长度（80100mm）3、张拉设备：锥锚式
9、千斤顶（YZ60、YZ85）用于KTZ及钢制锥形锚具；穿心式千斤顶（YC60、YC120）用于KTZ及JM12、JM15锚具 大孔径穿心式千斤顶（YCD、YCQ、YCW型）用于大吨位钢绞线束（群锚）,锥锚式千斤顶构造简图,YCD型千斤顶工作示意图,YCQ型千斤顶的操作顺序,（三）钢丝束：,1、锚具：张拉端 锥形螺杆锚具（由锥形螺杆、套筒、螺母组成，锚14、16、20、24、28根b5钢丝束等）；钢质锥形锚具（由锚环、锚塞组成，锚18根以下5钢丝）；镦头锚具（DM5A，锚1254根 5钢丝）。非张拉端用镦头锚具（锚板），DM5B,锥形螺杆锚具,钢质锥形锚具,镦头锚具,2、钢丝束制作：下料编束安锚
10、具。（1）下料长度：用钢质锥形锚具时，同钢筋束；用锥形螺杆锚具时（2）下料方法：采取应力下料，控制应力取300N/mm2。（3）编束：测量直径，同束误差0.1mm；3、张拉设备：锥锚式双作用千斤顶；拉杆式千斤顶；穿心式千斤顶。,钢丝束的编束,锥形螺杆锚具的预紧,锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图,二、后张法施工工艺（一）孔道留设：,1、要求：位置准确；内壁光滑；端部预埋钢板垂直于孔道轴线（中心线）；直径、长度、形状满足设计要求（直径与锚具及筋有关）。2、方法：钢管抽芯法（直孔）钢管应平直、光滑，用前刷油；每根长15米，每端伸出500mm；两根接长，中间用木塞及套管连接；用钢筋井字架固定，1
11、米；浇混凝土后每1015分钟转动一次；混凝土初凝后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转边拔。（灌浆孔间距12米）胶管抽芯法用于长孔或曲线孔。有一定刚度或充压；钢筋井字架0.5米；混凝土达一定强度后拔管。埋管法预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度；井字架0.8米；灌浆孔间距30米；波峰设排气泌水管。,胶管与阀门连接,钢管的连接,胶管的封端处理,金属螺旋管,螺旋管及锚座安装,螺旋管的连接,螺旋管上留灌浆孔,螺旋管的固定,(二)预应力筋张拉：,1.张拉条件：结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强度标准值；做好各种准备工作。2.张拉控制应力和超张拉最大应力：（比先张法均低0.05f）,3、张拉顺序
12、：,配有多根钢筋或多束钢丝的构件分批对称张拉（注意：后批对先批产生应力影响）；叠浇构件自上而下逐层张拉，逐层加大拉应力，但顶底相差 5%（钢丝、钢绞线、热处理筋）9%（冷拉筋）。,4.张拉方式：,（1）对抽芯法：长度24 m直孔一端张拉（多根筋时，张拉端设在结构两端）；长度24 m直孔、曲线孔两端张拉（一端锚固后，另一端补足再锚固）。（2）对埋螺旋管法：长度30 m直孔一端张拉；长度30 m直孔、曲线孔两端张拉。5、张拉程序：同先张法。,（三）孔道灌浆：,1.目的：防止生锈；增加整体性。2.基本要求：（尽早进行，饱满、密实）水泥32.5级普硅；水泥浆强度30MPa；水灰比0.4左右，不得大于0
13、.45；泌水率：拌后三小时宜2%，最大3%可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重的0.51/万），木钙（0.25%），微膨胀剂；孔道湿、洁净，由下层孔到上层；灌满孔道并封闭排气孔后，加压0.50.6MPa，稍后再封闭灌浆孔；不掺外加剂时，可用二次灌浆法。,（四）无粘结预应力混凝土施工：,特点：无需留孔与灌浆，施工简单；张拉摩阻力小，预应力筋受力均匀；可做成多跨曲线状；构件整体性略差，锚固要求高。适用：现场整浇结构（梁板等）。1.无粘结筋的制作：钢丝束、钢绞线束外包涂料层：2070不变脆，不侵蚀其它材料，稳定性好，防腐、润滑，不透水、不吸湿。包裹层：塑料布或塑料管，0.81mm厚。2.存放：有明显标记，成盘立放，不挤压，不暴晒。,无粘结筋张拉端凹口作法,（b）塑料穴模,（a）泡沫穴模,非张拉端锚固方式,3.铺设：,条件其它钢筋安装后。顺序纵横交叉者，先低后高。就位固定垫铁、马凳，或与其它筋固定。避免两向相互穿插，端头与承压板垂直、贴紧4.张拉：顺序符合设计要求25m内一端张拉；2550m，一端张拉锚固后，另端补强。先用千斤顶抽动12次；滑脱、断裂数量2%（同一截面总量的）。5、端部处理：锚固后在锚具夹片外保留30mm切断；分散、弯折后浇混凝土封闭，防止锈蚀。,锚头端部处理方法,张拉端凹入式构造,6混凝土圈梁,
