第五章預應力混凝土工程了解預應力混凝土的概念和分類；先張法施工臺座、夾具、張拉機械；后張法張拉機械。掌握先張法施工工藝；后張法施工錨具、施工工藝、預應力筋的制作；無粘結預應力技術。一教學目標1、預應力混泥土及其分類2、預應力夾具和錨具3、先張法施工4、后張法施工二教學內(nèi)容第一節(jié)預應力混凝土及其分類一、預應力混凝土簡介預應力混凝土是在使用荷載作用前預先建立內(nèi)應力的混凝土。預應力混泥土能有效地利用高強度鋼材，提高結構的抗裂度和剛度，減小結構的截面尺寸，節(jié)省材料，提高結構的耐久性。但預應力混泥土增加了施工難度，需要專用的施工設備和機具，操作要求嚴格，技術水平高。預應力混泥土適用于大柱網(wǎng)和大跨度結構。二、預應力混凝土分類1.先張法先張法是先張拉預應力筋、后澆筑混凝土的預應力混凝土生產(chǎn)方法。適用于預制廠生產(chǎn)中小型預應力混泥土構件。2.后張法后張法是先澆筑混凝土后張拉預應力筋的預應力混凝土生產(chǎn)方法。適用于施工現(xiàn)場生產(chǎn)大型預應力混泥土構件與結構。第二節(jié)預應力夾具和錨具一、夾具預應力筋用夾具是張拉并臨時固定在臺座上保持預應力筋張拉力的工具。夾具根據(jù)工作特點分為張拉夾具和錨固夾具。夾具性能由夾具效率系數(shù)ηg

：

式中：Fgpu——預應力筋錨具組裝件的實測極限拉力；

Fgpu0——預應力筋錨具組裝件中各根預應力鋼材計算極限拉力之和；

ηp——預應力筋的效率系數(shù),ηp=0.97。二、錨具

預應力筋用錨具是張拉并永久固定在預應力混凝土結構上傳遞預應力的工具。錨具根據(jù)工作特點分為張拉端錨具和固定端錨具。（一）錨具的選用1.直徑≥18mm的熱軋冷拉鋼筋，張拉端選用夾片錨具，固定端選用螺絲端桿錨具或鐓頭錨具；2.精軋螺紋鋼筋，張拉端和固定端都選用螺帽錨具；3.直徑12mm的熱軋冷拉鋼筋束，張拉端選用夾片錨具，固定端選用夾片錨具或鐓頭錨具；4.高強鋼絲，張拉端和固定端都選用夾片錨具或鐓頭錨具；5.高強鋼絲束，張拉端選用夾片錨具、鐓頭錨具或錐塞錨具，固定端選用夾片錨具或鐓頭錨具，埋入端選用鐓頭錨具或擠壓錨具；6.鋼絞線及鋼絞線束，張拉端選用夾片錨具，固定端選用夾片錨具，埋入端選用擠壓錨具。（二）錨具的性能要求錨具性能由預應力筋錨具的錨具效率系數(shù)ηa和總應變εapu

確定。錨具分為Ⅰ類和Ⅱ類 Ⅰ類：ηa≥0.95，εapu≥2%； Ⅱ類：ηa≥0.9，εapu≥1.7%。1、錨具率系數(shù)ηa計算公式：式中：Fapu——預應力錨具組裝件的實測極限拉力；

Fgpuc——預應力筋錨具組裝件中各根預應力筋計算極限拉力之和；2.預應力筋錨具組裝件中各根預應力筋計算極限拉力之和的計算公式：式中：fptm——由預應力鋼筋中抽取試件的極限抗拉強度平均值；

Ap——預應力筋錨具組裝件中各根預應力筋總截截面積；3.預應力筋的效率系數(shù)ηp的計算公式：式中：λm—預應力的平均壓強比；

εpym—預應力筋抽樣試件在應力達到屈服強度時的應變平均值； εptm—預應力筋抽樣試件的極限應變平均值； δε--預應力筋抽樣試件極限應變的變異系數(shù)。（三）錨具進場驗收外觀檢查硬度檢查靜載錨固性能試驗三、靜載錨固性能試驗

靜載錨固性能試驗用的預應力筋錨具或夾具組裝件，應由錨具或夾具的全部零件與預應力筋組裝而成。試驗用的測力系統(tǒng)不確定度不得大于2.0%。測量總應變的量具，其標距的不確定度不得大于標距的2.0%。指示應變的不確定度不得大于標距的1.0%。第三節(jié)先張法施工

先張法施工是在澆筑混泥土前先張拉預應力筋并將張拉的預應力筋臨時固定在臺座或鋼模上，然后澆筑混泥土，待其達到一定強度(約75%)，保證預應力筋與混泥土有足夠的粘結力時，放松預應力筋，借助混泥土與預應力筋的粘結，使混泥土產(chǎn)生預壓應力。先張法施工示意圖1—臺座承力結構；2—橫梁；3—臺面；4—預應力筋；5—錨固定夾具；6—混泥土構件一、臺座臺座是先張法施工的主要設備之一，它承受預應力筋的全部張拉力。因此，臺座應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。臺座按構造形式分墩式臺座和槽式臺座兩類。選用時根據(jù)構件種類、張拉力大小和施工條件而定。（一）墩式臺座墩式臺座的長度通常為100~150m，故又稱長線臺座。墩式臺座由臺墩、臺面與橫梁等組成。墩式臺座的抗傾覆安全系數(shù)K1≥1.5，抗滑動安全系數(shù)K2≥1.3。墩式臺座構造示意圖（一）槽式臺座槽式臺座由鋼筋混泥土壓桿和上、下橫梁及磚墻組成。槽式臺座長度一般為45~76m。槽式臺座

1一鋼筋混凝土壓桿；2一磚墻；3一下橫梁；4—上橫梁二、夾具（一）張拉夾具1.偏心式夾具 偏心式夾具構造簡單，使用方便，用作鋼絲的張拉。2.壓銷式夾具 壓銷式夾具由銷片和楔形壓銷組成，用作直徑12~16mm的HPB235~RRB400級鋼筋的張拉夾具。1一鋼筋；2--銷片(楔形)；3--銷片；4--楔形壓銷（二）錨固夾具1、圓錐齒板式夾具 圓錐齒板式夾具由套筒和齒板組成，適用夾持3~5mm的碳素鋼絲。2、圓套筒三片式夾具 圓套筒三片式夾具由中間開圓錐套筒和三個夾片組成，適用夾持12～14mm的單根冷拉HRB335~RRB400級鋼筋。3、鐓頭錨具 鋼絲的鐓頭是采用液壓冷鐓機進行的，鋼筋直徑小于22mm采用熱鐓方法，鋼筋直徑等于或大于22mm采用熱鍛成型方法。三、張拉機械（一）電動螺桿張拉機電動螺桿張拉機由張拉螺桿、電動機、變速箱、測力裝置，拉力架、承力架和張拉夾具等組成。最大張拉力為300~600kN。張拉行程為800mm。張拉速度2m／mim。自重400Kg。（二）液壓張拉機液壓張拉機由液壓千斤頂、壓力表和油泵組成。常用的液壓張拉機：拉桿式千斤頂、穿心式千斤頂、錐錨式千斤頂。四、施工工藝施工工藝流程：（一）預應力筋的張拉1.張拉控制應力 預應力筋的張拉控制應力按《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定取值。鋼筋種類張拉方法先張法后張法碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞絲熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲冷拉鋼筋0.80fptk

0.75fptk0.95fptk0.75fptk0.70fptk0.90fptk表5-1張拉控制應力限值

2.張拉程序（1）0→1.05%σcon（持荷2分鐘）→σcon

超張拉5%并持荷2分鐘的目的：減少預應力筋的松弛損失。（2）0→1.03%σcon超張拉3%目的：彌補鋼筋松弛引起的預應力損失。3.預應力筋伸長值的驗算預應力筋伸長值ΔL： 式中：FP—預應力筋平均張拉力，kN；L—預應力筋的長度，mm；AP—預應力筋的截面面積，mm2；

ES—預應力筋的彈性模量，kN/mm2。4.預應力筋張拉力計算式中：m—超張拉系數(shù)；δcon—預應力筋張拉控制力；AP—預應力筋的截面面積。（二）混凝土澆筑和養(yǎng)護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7.5N／mm2(粗鋼筋配筋)或10N／mm2(鋼絲、鋼絞線配筋)以上時，則可不受設計規(guī)定的溫差限制。（三）預應力筋的放張1.放張要求當設計無要求時，不得低于設計的混凝土強度標準值的75％。對于重疊生產(chǎn)的構件，要求最上一層構件的混凝土強度不低于設計強度標準值的75％時方可進行預應力筋的放張。2.放張順序⑴軸心受預壓構件，所有預應力筋應同時放張⑵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；⑶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。(4)放張后預應力筋的切斷順序，宜由放張端開始，逐次切向另一端。3.放張方法⑴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。⑵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。⑶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。第四節(jié)后張法施工

后張法施工是在澆筑混凝土構件時，在放置預應力筋的位置預留孔道，將預應力筋穿入孔道中并進行張拉，然后用錨具將預應力筋錨固在構件上，最后進行孔道灌漿。后張法施工示意圖（a）制作混泥土構件；（b）張拉預應力筋；（c）錨固和孔道灌漿1—混泥土構件；2—預留孔道；3—預應力筋；4—千斤頂；5—錨具一、錨具（一）單根鋼筋錨具1.螺絲端桿錨具 螺絲端桿錨具由螺絲端桿、螺母和墊板組成，適用于錨固直徑不大于36mm的冷拉HRB335級與HRB400級鋼筋。2.幫條錨具 幫條錨具由幫條和和襯板組成，可作為冷拉HRB335級與HRB400級鋼筋及冷拉5號鋼鋼筋固定端錨具用。3.鐓頭錨具 鐓頭錨具由鐓頭和墊板組成。（二）鋼筋束錨具 1.JM12型錨具

JM12型錨具由錨環(huán)和夾片組成。 2.鐓頭錨具

鐓頭錨具由固定板和帶鐓頭的預應力筋組成。（二）錨具性能要求 1.預應力筋錨具組裝件達到實測極限拉力時，除錨具設計允許的現(xiàn)象，零件不得出現(xiàn)肉眼可見的裂縫和破壞； 2.除能滿足分級張拉及補張工藝外，宜具有放松預應力筋的性能； 3.錨具或附件上宜設置灌漿孔道，灌漿孔道應有保證漿液通暢的截面面積。二、張拉機械（一）拉桿式千斤頂（YL型）

拉桿式千斤頂由缸體、活塞桿、撐腳和連接器組成，主要用于張拉帶有螺絲端桿錨具的粗鋼筋、錐形螺桿錨具的鋼絲束及墩頭錨具的鋼絲束。（二）穿心式千斤頂（YC型）

穿心式千斤頂由張拉油缸、頂壓油缸、頂壓活塞和回程彈簧組成。（三）錐錨式千斤頂（YZ型）

錐錨式千斤頂由主缸、副缸、退契塊、錐形卡環(huán)、退楔翼片和楔塊組成。三、施工工藝施工工藝流程圖：安裝底模綁扎鋼筋，安裝埋管，預留孔道澆筑混泥土抽管養(yǎng)護，拆模穿預應力筋張拉預應力筋孔道灌漿起吊運輸預應力筋制作制作混泥土試塊壓混泥土試塊（一）孔道留設鋼管抽芯法—用于直線孔道。膠管抽芯法可—用于直線或曲線孔道。預留波紋管法

抽管：先上后下，先曲后直。（二）預應力筋張拉一般規(guī)定：≥75%；張拉控制力 張拉程序、預應力筋伸長值的驗算、預應力筋張拉力的計算與先張法相同。張拉方法 抽芯成形孔道、預埋波紋管孔道張拉順序

張拉順序的確定原則：①不使混泥土產(chǎn)生超應力;②構件不扭轉(zhuǎn)與側(cè)彎、結構不變位。所以張拉宜對稱進行。

影響增加值：（三）孔道灌漿目的：一是防止預應力筋銹蝕，二是增加結構的整體性和耐久性。

材料要求：水泥≥42.5MPa水泥漿及砂漿≥20MPa水灰比＜0.45，攪拌后3h泌水率不宜大于2%，且不應大于3%。灌漿順序：先下后上吊裝運輸：≥15MPa四、預應力筋的制作（一）單根鋼筋的制作 單根鋼筋的制作一般包括配料、對焊、冷拉等工序。 1.預應力筋兩端采用螺絲端桿錨具的下料長度： 2.預應力筋一端采用螺絲端桿錨具，另一端采用幫條錨具或鐓頭錨具的下料長度：或 l3：幫條錨具長度；l4：鐓頭錨具長度（二）鋼筋束的制作

1.預應力筋兩端同時張拉的下料長度：L=l+2a; 2.預應力筋一端張拉的下料長度：L=l+a+b

式中：l：構件的孔道長度；a：張拉端留量；b：固定端留量。五、無粘結預應力技術

特點：無需留孔灌漿，施工簡便，摩擦損失小，可彎曲成多跨曲線形狀，對錨固定能力要求較高。（一）無粘結預應力筋無粘結預應力筋由無粘結筋、涂料層和外包層三部分組成。制作材料： 無粘結筋：7Φs4或7Φs5； 涂料層：防腐油脂和防腐瀝青； 外包層：高壓聚乙烯料帶或塑料管。（二）無粘結筋的制作