第5章鋼筋混凝土工程第4節(jié)

預(yù)應(yīng)力混凝土工程

1.預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)：在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受設(shè)計(jì)荷載前，利用受拉筋的彈性預(yù)先對(duì)其施加壓應(yīng)力，以改善使用性能的結(jié)構(gòu)形式。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)跨度大、自重輕，構(gòu)件截面小、材料省，結(jié)構(gòu)變形小、抗裂度高、耐久性好，有較高的綜合經(jīng)濟(jì)效益。2.施加預(yù)應(yīng)力的目的：

①提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度、抗裂性和耐久性（減少砼的拉應(yīng)力）；②增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

(中央電視塔、阿布扎比斜塔豎向預(yù)應(yīng)力)；③充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的作用（混凝土開(kāi)裂時(shí)僅Ⅰ鋼級(jí)筋屈服）;④把散件拼成整體（如大跨度屋架、橋梁懸臂施工）。概述：概述：3.預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的種類(lèi)：

預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)。體內(nèi)預(yù)應(yīng)力、體外預(yù)應(yīng)力。4.預(yù)應(yīng)力混凝土的施工方法：

按施工順序分：先張法、后張法。按張拉方法分：機(jī)械張拉（液壓或電動(dòng)螺桿）、電熱張拉。專(zhuān)題一先張法施工工藝過(guò)程：張拉固定鋼筋→澆砼→養(yǎng)護(hù)（至≥75%強(qiáng)度）→放松鋼筋適用于：構(gòu)件廠生產(chǎn)中、小型構(gòu)件（管樁、軌枕、樓板、屋面板、吊車(chē)梁、薄腹梁……）夾具橫梁臺(tái)座預(yù)應(yīng)力筋臺(tái)面A、張拉預(yù)應(yīng)力筋混凝土構(gòu)件B、澆筑構(gòu)件混凝土C、放張施加預(yù)應(yīng)力一、材料、設(shè)備與機(jī)具

2.預(yù)應(yīng)力筋

（1）鋼材類(lèi)：

1）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋：鋼絞線精軋螺紋鋼筋2）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋3）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋（一）材料1.混凝土——不低于C30（宜C40以上）鋼絲（碳素、冷拔；光圓、螺旋肋）種類(lèi)外觀直徑屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度精軋螺紋鋼筋螺紋18、25、32、40、50785~1080980~1230中強(qiáng)度鋼絲光面、螺旋肋5、7、9620~980800~1270消除應(yīng)力鋼絲光面、螺旋肋5、7、9—1470~1860鋼絞線3股，7股8.6~12.9，9.5~21.6—1570~1960（2）纖維增強(qiáng)復(fù)合類(lèi)

纖維增強(qiáng)樹(shù)脂筋(FRP筋)、碳纖維筋1.要求：有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；

滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。2.形式：①墩式（傳力墩、臺(tái)面、橫梁）

長(zhǎng)度100～150m，適于中、小型構(gòu)件。②槽式（傳力柱、上下橫梁、磚墻）

長(zhǎng)45～76m，

可適于雙向預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，易于蒸汽養(yǎng)護(hù)。③鋼模臺(tái)座（二）臺(tái)座(1)墩式臺(tái)座的幾種形式壓桿磚墻上橫梁下橫梁磚墻壓桿(2)槽式臺(tái)座構(gòu)造重力式構(gòu)架式樁基構(gòu)架式與臺(tái)面共同作用式2.臺(tái)座的形式：某構(gòu)件廠的墩式臺(tái)座與預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制作現(xiàn)場(chǎng)與臺(tái)面共同作用的墩式臺(tái)座臺(tái)座橫梁及張拉設(shè)備槽式臺(tái)座及張拉設(shè)備槽式臺(tái)座及整體張拉布置張拉夾具錨固夾具臺(tái)座式千斤頂活動(dòng)橫梁臺(tái)座固定橫梁傳力柱（壓桿）預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制作預(yù)應(yīng)力屋面板的鋼模板（臺(tái)座）

拉桿式千斤頂張拉鋼筋原理圖1-主缸；2-主缸活塞；3-主缸進(jìn)油孔；4-副缸；5-副缸活塞；6-副缸進(jìn)油孔；7-連接器；8-傳力架；9-拉桿；10-螺母；11-預(yù)應(yīng)力筋；12-臺(tái)座橫梁；13-鋼板；14-螺紋鋼筋（三）張拉機(jī)具與夾具1.單根鋼筋張拉

（1）常用張拉機(jī)械

——拉桿式千斤頂

（2）錨固夾具——螺母錨具拉桿式千斤頂——用于螺紋鋼筋螺母夾具及接長(zhǎng)套筒螺母墊板連接套筒

（1）常用張拉機(jī)械

——臺(tái)座式千斤頂+橫梁裝置

（2）錨固夾具

螺紋筋——用螺母錨具非螺紋筋—用套筒夾片式錨具臺(tái)座式千斤頂三橫梁張拉裝置示意圖（張拉中）1-張拉端錨固夾具；2-張拉橫梁；3-臺(tái)座式千斤頂；4-待鎖緊錨固夾；5-前橫梁；6-臺(tái)座傳力柱；7-預(yù)應(yīng)力筋；8-后橫梁；9-固定錨端錨固夾具346812759

2.多根鋼筋成組張拉無(wú)活動(dòng)橫梁，使用前卡式千斤頂逐根張拉圓套筒二片式夾具鋼模上張拉用的梳子板夾具鋼絲鋼絲鐓頭梳子板鋼模橫梁固定螺母張拉支撐爪鉤孔單根鋼絲夾片夾具1-鋼絲；2-套筒；3-夾片；4-鋼絲圈；5-彈簧圈；6-頂桿；7-頂蓋

（1）常用張拉機(jī)械——抓鉤式千斤頂+橫梁裝置

（2）錨固夾具：

鋼筋鐓頭+梳筋板

要求：鐓頭強(qiáng)度不低于母材的98%，鋼絲長(zhǎng)度差≯L/5000、≯5mm。

非鐓頭筋——用套筒夾片式錨具

3.鋼絲張拉

（一）預(yù)應(yīng)力筋張拉：

1.張拉程序常用：0→1.05σcon（持荷2分鐘）→σcon

或0→1.03σcon

超張拉——減少由于鋼筋松弛變形造成的預(yù)應(yīng)力損失。

2.控制應(yīng)力及最大應(yīng)力

二、先張法施工工藝預(yù)應(yīng)力筋種類(lèi)控制應(yīng)力最大應(yīng)力

鋼絲、鋼絞線0.75fptk

0.80fptk預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋0.85fpyk

0.90fpyk

fptk——極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

fpyk——屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 3.張拉要點(diǎn)：（1）做好材料、設(shè)備檢查，并做好預(yù)應(yīng)力筋張拉記錄。（2）鋼筋（絲）張拉后進(jìn)行其他作業(yè)時(shí)，要防止踩踏、敲擊或碰

撞預(yù)應(yīng)力筋。（3）單根張拉，應(yīng)從臺(tái)座中間向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行（防偏心損壞臺(tái)座)；

多根成組張拉，初應(yīng)力應(yīng)一致(測(cè)力計(jì)抽查)。（4）拉速平穩(wěn)，錨固松緊一致，設(shè)備緩慢放松。（5）拉完的筋位置偏差≯5mm，且≯構(gòu)件截面短邊的4%。（6）冬施張拉時(shí)，溫度≮－15℃。（7）注意安全：兩端嚴(yán)禁站人，敲擊楔塊不得過(guò)猛。預(yù)應(yīng)力圓孔板制作（二）砼澆筑與養(yǎng)護(hù)1.張拉后及時(shí)澆筑，并一次澆完。2.防止較大徐變和收縮：選收縮變形小的水泥，水膠比≯0.5，級(jí)配良好，振搗密實(shí)（特別是端部）。3.防止碰撞、踩踏鋼絲。4.減少應(yīng)力損失：非鋼模臺(tái)座生產(chǎn)、蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)采取二次升溫養(yǎng)護(hù)，(開(kāi)始溫差≯20℃，達(dá)10MPa后按正常速度升溫）。1.條件：砼達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定，且≮75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度值；2.方法：鋸斷、剪斷、擰松螺母、取出夾片。3.要點(diǎn)：（1）放張順序應(yīng)防止損壞構(gòu)件及臺(tái)座：

軸心受壓構(gòu)件同時(shí)放；

偏心受壓構(gòu)件先放預(yù)壓應(yīng)力小的區(qū)域的，再放大的區(qū)域的；

其它構(gòu)件，應(yīng)分階段、對(duì)稱(chēng)、交錯(cuò)放張。（2）粗筋應(yīng)緩慢放張(常用千斤頂法)(三)預(yù)應(yīng)力筋放張專(zhuān)題二后張法施工工藝過(guò)程：

澆筑砼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件（留孔）→養(yǎng)護(hù)、拆側(cè)模→（達(dá)75%強(qiáng)度后）

張拉→固定→（孔道灌漿）→封端處理特點(diǎn)：

不需臺(tái)座；但工序多、工藝復(fù)雜，錨具不能重復(fù)利用。適于：

大構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)施工——預(yù)制拼裝，結(jié)構(gòu)張拉。方法種類(lèi)：

有粘結(jié)、無(wú)粘結(jié)、緩粘結(jié)一、錨具、張拉機(jī)具及預(yù)應(yīng)力筋的制作錨具的性能要求：錨固效率系數(shù)≮0.95，總應(yīng)變≮2%。進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)：質(zhì)保書(shū)、檢驗(yàn)報(bào)告；外觀、硬度檢驗(yàn)，錨固性能試驗(yàn)。常用錨具的種類(lèi)及選用預(yù)應(yīng)力筋品種張拉端固定端安裝在結(jié)構(gòu)外部安裝在結(jié)構(gòu)內(nèi)部精軋螺紋鋼筋螺母錨具螺母錨具螺母錨具鋼絞線夾片錨具壓接錨具夾片錨具擠壓錨具壓接錨具壓花錨具擠壓錨具鋼絲束鐓頭錨具冷（熱）鑄錨冷（熱）鑄錨鐓頭錨具

（一）螺紋鋼筋

1.錨具——螺母錨具（螺母、墊板）、

螺紋接長(zhǎng)套筒螺母墊板接長(zhǎng)套筒2.張拉設(shè)備：拉桿式千斤頂（YL型、YDC型、YGB型…）穿心式千斤頂YDC型拉桿千斤頂拉力180~5000KN

①拉桿式豎向預(yù)應(yīng)力筋的張拉水平預(yù)應(yīng)力筋的張拉②穿心式千斤頂（二）鋼絞線

1.錨具：張拉端——

單孔夾片式錨具：二片式、三夾片（直、斜開(kāi)縫）;

多孔夾片式錨具：YJM型、XM型、QM型、LVM型、BS型…非張拉端——擠壓錨具、壓花錨具擠壓錨具壓花錨具單孔夾片錨具多孔夾片錨固體系張拉端張拉端

多孔夾片錨固體系

（VLM15B扁型張拉端錨具）2.張拉設(shè)備：穿心式千斤頂（YC60、YC120）――用于JM－12、JM－15錨具

大孔徑穿心式千斤頂（YCD、YCQ、YCW型）－－用于大噸位鋼絞線束（群錨）

大噸位前卡式千斤頂

－－用于大噸位鋼絞線束①

穿心式千斤頂工作原理圖②大孔徑穿心式千斤頂1—工具夾片；2—工具錨環(huán)；3—過(guò)度套；4—千斤頂；5—限位板；6—工作夾片；7—工作錨環(huán)；8—錨墊板；9—螺旋筋；10—波紋管YCQ型千斤頂?shù)牟僮黜樞騼啥藦埨篖

＝l+2（l1

+l2

+l3

+100）

l——孔道長(zhǎng)度。拋物線形孔長(zhǎng)lp=

l1——夾片式工作錨厚度；

l2——穿心式千斤頂長(zhǎng)度；前卡式僅算至其體內(nèi)工具錨處；l3——夾片式工具錨厚度；h——預(yù)應(yīng)力筋拋物線的矢高。

3.筋的制作：下料長(zhǎng)度

L

：砼構(gòu)件孔道預(yù)應(yīng)力筋工作錨千斤頂工具錨一端張拉：L

＝l+2（l1

+100）+l2

+l3砼構(gòu)件孔道預(yù)應(yīng)力筋工作錨千斤頂工具錨3.筋的制作：（三）鋼絲束：

1.錨具：

張拉端——

鋼質(zhì)錐形錨具

（由錨環(huán)、錨塞組成，GZ型，可錨12~36根Φ5鋼絲）；

鐓頭錨具（DM5A，錨12～54根Φ5鋼絲）。

非張拉端——

用鐓頭錨具（錨板），DM5B①鋼質(zhì)錐形錨具鋼質(zhì)錐形錨具的安裝錨塞錨環(huán)鋼絲安裝好的張拉端鐓頭錨具組成A張拉端B固定端②鐓頭錨具液壓鐓頭器

2.張拉設(shè)備：

錐錨式雙作用千斤頂（主缸張拉，副缸頂緊）——用于鋼制錐形錨具；

拉桿式千斤頂——用于鐓頭錨具。錐錨式千斤頂

3.鋼絲束制作：下料→編束→安錨具。

（1）下料長(zhǎng)度：用鋼質(zhì)錐形錨具時(shí)，同鋼筋束;用鐓頭錨具時(shí)：砼構(gòu)件孔道鋼絲束錨板螺母錨杯

l——構(gòu)件的孔道長(zhǎng)度；h——錨杯底部厚度或錨板厚度;s——鋼絲墩頭留量，對(duì)ΦP5取10mm；K——系數(shù)，一端張拉時(shí)取0.5，兩端張拉時(shí)取1.0；H——錨杯高度；H1——螺母高度；ΔL——鋼絲束張拉伸長(zhǎng)值；

c——張拉時(shí)構(gòu)件混凝土的彈性壓縮值。

（2）下料方法：采取應(yīng)力下料，控制應(yīng)力取300N/mm2。（3）編束：

測(cè)量直徑，同束誤差≯0.1mm；

每隔1米編一道成簾子狀；

每隔1米放一與螺桿直徑一致的彈簧襯圈，繞襯圈成束、扎牢。鋼絲束的編束3.鋼絲束制作：二、后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工1.要求：位置準(zhǔn)確；內(nèi)壁光滑；

端部預(yù)埋鋼板垂直于孔道軸線（中心線）；

直徑、長(zhǎng)度、形狀滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（內(nèi)徑比筋（或束）、連接器

外徑大6～15mm，截面積為筋的3~4倍）；

曲孔峰谷差＞300時(shí)，留排氣孔(兼灌漿、泌水)，間距≯30m。2.方法：①鋼管抽芯法（直孔）——鋼管應(yīng)平直、光滑，用前刷油；每根長(zhǎng)≯15米，每端伸出500mm；兩根接長(zhǎng)，中間用木塞及套管連接；用鋼筋井字架固定，@≯1米；澆砼后每10～15分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)一次；砼初凝后、終凝前抽管；抽管先上后下，邊轉(zhuǎn)邊拔。②膠管抽芯法－－用于長(zhǎng)孔或曲線孔。有一定剛度或充壓；鋼筋井字架@≯0.5米；抽管時(shí)間較鋼管略遲（可200h·℃后）。③埋管法－－預(yù)埋波紋（螺旋）管。接頭嚴(yán)密，有一定剛度；

定位筋間距≯1.2m。（一）孔道留設(shè)：鋼管的埋設(shè)抽管張拉用鋼管抽芯法制作預(yù)應(yīng)力屋架兩根鋼管的連接（施工后，從兩端分別抽出）用膠管抽芯法制作箱梁（北京亦莊地鐵高架線工程預(yù)制場(chǎng)）澆筑后，膠管由拖拉機(jī)拉出穿筋，待張拉鋼筋安裝與膠管固定張拉張拉后，封閉錨具，24h后注漿波紋管（螺旋管）金屬波紋管波紋管及錨座安裝塑料波紋管現(xiàn)場(chǎng)施工預(yù)制公路橋梁構(gòu)件預(yù)埋的波紋管構(gòu)件預(yù)制波紋（螺旋）管的連接留灌漿孔管的固定3.張拉力計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋張拉力

σcon——預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力；

Ap——預(yù)應(yīng)力筋的截面面積。(二)預(yù)應(yīng)力筋張拉

1.張拉條件①砼強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，且同養(yǎng)試塊≮75%強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；②梁、板混凝土的齡期分別不少于7d和5d。2.張拉控制應(yīng)力與張拉程序

同先張法。

4.張拉順序：

張拉順序應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及操作安全，同時(shí)要考慮均勻、對(duì)稱(chēng)的原則來(lái)確定。預(yù)應(yīng)力樓蓋——板→次梁→主梁；疊澆構(gòu)件——自上而下逐層張拉，逐層加大拉應(yīng)力，但頂?shù)紫嗖睢?%。如不能滿(mǎn)足，應(yīng)在移開(kāi)上部構(gòu)件后，進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)。

5.張拉要求

①校核最大張拉力下預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值，實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與計(jì)算伸長(zhǎng)值的偏差應(yīng)在±6%以?xún)?nèi)。②張拉方式

較短構(gòu)件——一端張拉；長(zhǎng)度＞20m曲孔、35m直孔——兩端張拉。③配有多根鋼筋或多束鋼絲的構(gòu)件－－分批對(duì)稱(chēng)張拉(應(yīng)注意后批對(duì)先

批產(chǎn)生應(yīng)力影響)；(二)預(yù)應(yīng)力筋張拉張拉現(xiàn)場(chǎng)哪個(gè)更好？用穿心式液壓千斤頂進(jìn)行對(duì)稱(chēng)張拉預(yù)應(yīng)力張拉和控制張拉完成，等待注漿、封端和拆除底模（張拉前拆除側(cè)模，但保留底模及支撐）（三）孔道灌漿：1.目的與要求防止生銹，實(shí)現(xiàn)黏結(jié)，利于整體性和耐久性。盡早進(jìn)行，飽滿(mǎn)、密實(shí)。2.材料要求①水泥≮42.5級(jí)的普硅水泥；②水泥漿強(qiáng)度≮30MPa，30min內(nèi)用完；③水灰比≯0.45；稠度：12s~20s，真空灌漿18s~25s；④3h自由泌水率≯1％，泌水應(yīng)在24h內(nèi)全部被吸收；⑤24h膨脹率：≯6％，真空灌漿≯3％。工藝順序：清孔→孔端封堵→灌漿→穩(wěn)壓→封閉。①孔道清理：抽芯孔道—水沖；埋管孔道—?dú)馇?。②用水泥漿或水泥砂漿封閉錨具縫隙，達(dá)10MPa后方可灌漿。

③灌漿順序：由下層孔到上層。直線孔，從一端到另一端；曲線孔，從最低處向兩端進(jìn)行。普通壓漿與真空輔助壓漿比較④灌滿(mǎn)孔道并封閉排氣孔后，加壓0.5～0.7MPa，穩(wěn)壓1～2min后封閉灌漿口；

⑤較長(zhǎng)孔道宜采用真空輔助注漿。截去多余鋼筋，封堵錨具縫隙，10MPa后灌漿3.灌漿施工壓漿泵(真空負(fù)壓0.08~0.1MPa)某橋梁錨頭端部處理（四）封錨1.預(yù)應(yīng)力筋在錨具外留≮1.5d和30mm，余者切除；填微脹混凝土或低縮防水砂漿封嚴(yán)。2.錨具的保護(hù)層厚度≮50mm。3.外露預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)層厚度：正常環(huán)境≮20mm；易受腐蝕的環(huán)境≮50mm。三、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼施工

特點(diǎn)：無(wú)需留孔與灌漿，占用空間小，施工簡(jiǎn)單；張拉摩

阻力小，預(yù)應(yīng)力筋受力均勻；可做成多跨曲線狀；

構(gòu)件整體性略差，錨固要求高。

適用：現(xiàn)場(chǎng)整澆結(jié)構(gòu)（梁板等）。1.無(wú)粘結(jié)筋的制作要求：鋼絲束、鋼絞線束外包涂料及包裹層

鋼絞線：常采用低松弛鋼絞線Φs15

涂料層：－20℃～＋70℃不變脆，穩(wěn)定性好，防腐、潤(rùn)滑。

包裹層：塑料管，壁厚0.8mm以上。2.存放：有明顯標(biāo)記，成盤(pán)立放，

不擠壓，不暴曬。3.鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋

條件——其它鋼筋安裝后。

順序——縱橫交叉者，先低后高。

就位固定——墊鐵、馬凳，或與其它筋固定。

避免兩向相互穿插，端頭與承壓板垂直、貼緊。

端部做法——①?gòu)埨耍哄^具外露式——固定承壓板于模板；

錨具凹入式——使用泡沫塊或塑料做穴模。（a）泡沫穴模（b）塑料穴模泡沫塊承壓板模板螺旋筋張拉端錨具凹入式作法