1、第5章 預應力混凝土工程,5.1 概述,5.1.1 預應力砼的原理、特點、適用范圍：,2特點：能提高鋼筋砼構件的剛度、抗裂性、耐久性，能有效的利用高強 度鋼筋和高強度等級的砼。減小構件的截面尺寸、自重輕、節(jié)省 材料，并能擴大預制裝配化程度。,5.1.2 預應力砼分類：,2按預應力筋與砼的粘結狀態(tài)分：,3按施加預應力的方法分：,先張法、后張法,有粘結、無粘結,機械張拉、電熱張拉,1原理：是在外荷載作用前，在結構或構件受拉區(qū)域，來預先建立起內應 力的砼。內應力的大小與分布應能抵消或減少使用荷載作用所產 生的內力。,3適用范圍：大柱網和大跨度結構。,1按施加預應力的方式分：,5按施工方法分：,全預應

2、力、部分預應力,預制、現(xiàn)澆、組合預應力砼,5.1.3 預應力砼材料：,預應力鋼筋：精軋級鋼筋，鋼絞線、高強鋼絲、熱處理鋼筋。 預應力砼：C30,5.1.4 預應力夾具和錨具：,夾具：是張拉并臨時固定在臺座上保持預應力筋張拉的工具。,5.1.5 預應力張拉機械：,電動張拉機、液壓張拉機,4按施加預應力大小的程度分：,錨具：是張拉并永久固定在預應力砼結構上傳遞預應力的工具。,支承式時錨（夾）具、楔緊式錨（夾）具,5.2 先張法施工,先張法：是在澆筑砼前張拉預應力筋并將預應力筋臨時固定 在臺座或鋼模上，然后澆筑砼，待砼達到一定強度 后放松預應力筋，借助砼與預應力筋的粘結，使砼 產生預壓應力。,5.2

3、.1 臺座：,墩式、槽式,5.2.2 夾具：,張拉端、錨固端,5.2.3 施工工藝：,臺座準備 刷隔離劑 鋪放預應力筋 張拉 安側模綁橫向筋 澆砼 養(yǎng)護 放松預應力筋 脫模,1鐓式臺座：,具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。 穩(wěn)定性驗算：抗傾覆 K1=M1/M1.5 抗滑移 K2=T1/T1.3,2張拉夾具：偏心式、壓銷式,錨固夾具：圓錐齒板式、圓套筒三片式、鐓頭錨具,錨具的錨固性能按使用要求分：,類錨具：適用于承受動載、靜載的預應力砼結構；,類錨具：僅適用于有粘結預應力砼結構中預應力筋應力變 化不大的部位。,錨具效率系數(shù)a：指預應力筋與錨具組裝件的實際拉斷力 與預應力筋的理論拉斷力之比。它表示

4、錨具的靜載錨固性能。,類a0.95；類a0.90,錐銷夾具,圓套筒三片式夾具,方套筒二片式夾具,圓套筒二片式夾具,固定端鐓頭夾具,單根鐓頭鋼筋螺桿夾具,最大張拉控制應力允許值,張拉程序：,超張拉法：,0 1.05con（持荷2min）con,超張拉：就是指張拉應力超過規(guī)范規(guī)定的控制應力值。,3預應力筋張拉： 張拉控制應力的確定：,目的：為了減少應力松弛損失。,持荷2min：鋼材在常溫、高應力下由于塑性變形而使應力隨時間的延續(xù)而 降低?？蓽p少50%以上的松弛應力損失。,適用：粗鋼筋,是指預應力筋由初始應力達到控制應力的加載過程和方法。,張拉力：,4砼澆筑、養(yǎng)護:,一次張拉法：,0 1.03con

5、,適用：鋼絲,預應力值校核：6%,用伸長值校核,混凝土一次澆完，混凝土C30。,防止較大徐變和收縮：選收縮變形小的水泥，水灰比0.5，級配良好， 振搗密實（特別是端部）。,防止碰撞、踩踏鋼絲。,減少應力損失：非鋼模臺座生產，采取二次升溫養(yǎng)護，(開始溫差20， 達10MPa后按正常速度升溫）。,條件：混凝土達到設計規(guī)定且75%強度值后。,5預應力筋放張：,要點：,方法：,軸心受壓構件同時放；,偏心受壓構件先同時放預壓應力小的區(qū)域的，再同時放大的區(qū)域的；,其它構件，應分階段、對稱、相互交錯放張。,粗鋼筋放張應緩慢（砂箱法、楔塊法、千斤頂）。,鋸斷，剪斷，熔斷（僅限于級冷拉筋）。,放張順序：,5.3

6、 后張法施工,后張法：是在澆筑砼構件時，在放置預應力筋的位置處預留孔 道，待砼達到一定強度（75%），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。將預應力筋承受的張拉力 通過錨具傳遞給砼構件，使砼產生預壓應力。,預應力筋的種類：,單根粗鋼筋：1240mm，HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋,鋼筋束（鋼絞線束）：直徑12mm，36根,鋼絲束：由10余根或幾十根鋼絲組成一束,適用于：大構件及結構的現(xiàn)場施工預制拼裝，結構張拉。,特點：不需臺座；但工序多、工藝復雜，錨具不能重復利用。,自鎖：指錨具錨固時，將錨塞（或夾片）頂壓塞緊在錨環(huán)內而不致自行

7、回 彈脫出的能力。,5.3.1 錨具和張拉機械：,自錨：指錨具錨固后，使預應力筋在拉力作用下回縮時能帶動錨塞（或夾 片）在錨環(huán)中自動楔緊而達到可靠錨固預應力筋的能力。,螺絲端桿錨具,幫條錨具,JM12型錨具,錐形螺桿錨具,鋼質錐形錨具,鐓頭錨具,5.3.2預應力筋制作：,1單根粗鋼筋：,式中：l構件孔道長度，mm；,工序： 配料、對焊、張拉,下料長度：,當兩端用螺絲端桿錨具時：,l1螺絲端桿長度，mm；（320mm、370mm）,l2螺絲端桿外露長度，mm；（120mm150mm）,n焊接接頭個數(shù)；,d預應力筋直徑；,伸長率；,1回彈率。,當一端用螺絲端桿錨具、一端用綁條錨具時:,當一端用螺絲

8、端桿錨具、一端用鐓頭錨具時:,【解】,兩端用螺絲端桿錨具錨固時：,一端用螺絲端桿，另一端為幫條錨具時：,預應力筋的張拉力：,2鋼筋束（鋼絞線束）制作：,3鋼絲束制作：,工序：張拉、下料、編束,編束：為了保證穿入構件孔道中的預應力筋束不發(fā)生扭結。,下料長度：,兩端張拉：,一端張拉：,a張拉端留；a=850mm,b固定端留量；b=80mm,工序：調直、應力下料、編束、安裝錨具,下料原則：必須等長下料,下料方法：,應力下料法300MPa,鋼管限位法,下料長度：,用鋼質錐形錨具時，同鋼筋束；用錐形螺桿錨具時P242,5.3.3 施工工藝：,P244,安裝底模,綁扎鋼筋、安側模,埋管、預留孔道,澆砼,抽

9、管,養(yǎng)護、拆模,穿預應力筋,張拉,孔道灌漿,起吊運輸,1孔道留設：,鋼管抽心法、膠管抽心法、預埋（波紋）管法,2預應力筋張拉：,一般規(guī)定：75%,張拉控制應力：,張拉方法：,L 24m，兩端張拉。,同一截面有多根筋時，張拉端宜分別設置。,張拉程序：,張拉順序：,0 1.05con（持荷2min）con,0 1.03con,對稱張拉；盡量減少張拉機械的移動次數(shù)。,目的：使砼不產生超應力，構件不扭轉、側彎，結構不變位。,影響增加值：,當分兩批對稱張拉時：,第二批預應力筋的張拉力FN2:,第一批預應力筋的張拉力FN1:,3孔道灌漿：,材料要求：水泥：42.5 MPa；水泥漿或水泥砂漿：20MPa 水

10、灰比：0.4左右；摻入木質磺酸鈣或其他減水劑。,目的：防止預應力銹蝕，增加結構的整體性和耐久性。,吊裝運輸：15MPa,灌漿順序：先下后上,疊澆構件：,框架梁預應力鋼筋,5.3.4 無粘結預應力技術：,無粘結筋、涂料層、外包層,無粘結筋：74或75鋼絞線,2無粘結預應筋的制作：,擠壓涂層工藝、涂包成型工藝,1無粘結預應力筋的組成：,涂料層：防腐油脂或防腐瀝青,作用：隔離、減少摩擦損失、防止銹蝕,外包層：塑料帶或塑料管,作用：防止發(fā)生不可修復的破壞（運輸、儲存、鋪設、澆筑）,特點：無需留孔與灌漿，施工簡單；張拉摩阻力小，預應力筋受力 均勻；可做成多跨曲線狀；錨固要求高。,3錨具：,單孔夾片式錨具

11、,XM型夾片式錨具,擠壓錨具,無粘結預應力梁,4無粘結預應力施工：,鋪設：,張拉：,無粘結預應力混凝土樓蓋結構的張拉順序，宜先張拉樓板，后張拉樓面 梁。板中的無粘結筋，可依次張拉。梁中的無粘結筋宜對稱張拉。 無粘結曲線預應力筋的長度超過35m時，宜采取兩端張拉。 當筋長超過70m時，宜采取分段張拉。 無粘結預應力筋張拉伸長值校核與有粘結預應力筋相同。,懸垂曲線、鋪設順序,端部錨頭處理：,總結,預應力砼工程,先張法,后張法,施工工藝,超張拉,張拉程序,施工工藝,錨具、機械,無粘結工藝,下料長度,5.1先張法與后張法的最大控制張拉應力如何確定？ 5.2什么叫超張拉？為什么要超張拉并持荷2min？采

12、用超張拉 時為什么要規(guī)定最大限值？ 5.3預應力鋼筋的張拉與鋼筋的冷拉有何本質區(qū)別？ 5.4預應力錨具分為哪兩類？錨具的效率系數(shù)的含義是什么？ 5.5什么是錨具的自鎖與自錨？如何評價錨具錨固的可靠性？ 5.6分批張拉預應力筋時，如何彌補混凝土彈性壓縮應力損失？ 5.7為什么要進行孔道灌漿？怎樣進行孔道灌漿？ 5.8無粘結預應力的施工工藝如何？其錨頭端部應如何處理？ 5.9先張法與后張法的施工工藝。 5.10后張法施工分批對稱張拉，后批預應力筋張拉時，對前批 張拉并錨固好的預應力筋應力筋的影響？,名詞解釋：,1自錨： 2自鎖： 3錨具的效率系數(shù)： 4超張法： 5預應力筋張拉控制應力： 6鋼絲束應

13、力下料法：,1DM5型錨具用于錨固的預應力筋是（ ）。 A單根粗鋼筋 鋼筋束 鋼絲束 鋼絞線束,2預應力筋張拉時，應校核其伸長值，當實際伸長值比計算伸長值（ ），則 應暫停張拉，查明原因并采取措施后方可繼續(xù)張拉。 大于10% 小于5% 大于10%或小于5% 大于5%,3預留孔道時的抽管順序應（ ）。 先下后上、先直后曲 先下后上、先曲后直 先上后下、先直后曲 先上后下、先曲后直,4錨固鋼絞線的較為可靠的錨具應為（ ）。 DM5型鐓頭錨具 JM12型夾片錨具 XM型多孔夾片錨具 擠壓錨具,選擇題：,5孔道較長的構件進行后張法施工，一般在兩端張拉，其目的是（ ）。 防止構件開裂 提高控制精度 減少

14、伸長值檢測誤差 減少孔道摩擦損失 6預應力筋張拉時，應使鋼筋中的應力（ ）。 小于屈服強度 大于張拉前鋼筋的屈服強度 等于張拉前鋼筋的屈服強度 接近抗拉強度 7有6根直徑為12mm的冷拉光圓鋼筋組成的預應力鋼筋束應用（ ）。 螺絲端桿錨具 綁條錨具 鐓頭錨具 JM12-6錨具,8預應力鋼筋張拉程序中的持荷2min的作用是（ ）。 降低鋼筋的塑性變形 提高鋼筋的強度 減少鋼筋預應力損失 保證張拉施工安全 9某構件采用機械張拉后張法施工，孔道長度為29.8m，預應力筋為單根粗 鋼筋，每根長8米，兩端均用螺絲端桿錨具，則對焊接頭數(shù)量為（ ）個。 3 4 5 6,1臺座應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。

15、穩(wěn)定性驗算包括（ ）驗算和 （ ）驗算兩個方面。 2后張法留設孔道的抽管時間應待混凝土（ ）后，（ ）前進行。 3后張法留設孔道的常用方法有：（ ）、（ ）和（ ）三種。 4用預埋波紋管留設孔道時，對（ ）預應力筋，應采用兩端張拉，這是為了（ ）。 5用單根粗鋼筋作為預應力筋，固定端宜用錨具為（ ）， 張拉端宜 用（ ）錨具。 6先張法預應力混凝土施工中，依靠（ ）來傳遞預應力。 7后張法施工中，預應力是依靠（ ）傳遞的。 8先張法施工配筋多的構件，預應力筋放張應（ ）。,填空題：,填空題： 9先張法施工，粗鋼筋放張應緩慢進行，常采用的方法有（ ）、 （ ）、（ ）。 10先張法預應力鋼筋張拉

16、程序可采用（ ） 或（ ）兩種，持荷2分鐘是為了（ ）。 11預應力筋的張拉方法有：（ ）、（ ）。 12設計鋼質錐形錨具時，必須使錨具本身滿足（ ）和（ ）的條件。 13無粘結預應力筋的生產工藝有：（ ）和（ ）。 14后張法預應力鋼絲束的下料方法有（ ）和（ ）。,計算題： 1某18m跨預應力屋架下弦孔道長度17.8m，設置直徑25mm的 冷拉HRB335預應力鋼筋（冷拉率4.0%，彈性回縮率0.4%）; 采用一端張拉，張拉端采用長320mm的LM25螺絲端桿錨具， 外伸120mm，固定端采用總長70mm的幫條錨具；現(xiàn)場鋼筋 每根長6m，張拉程序為0 1.03con（con取0.90fpy

17、k）。 試計算：鋼筋的下料長度； 預應力筋張拉時的最大張拉力； （fpyk=450N/mm2） 冷拉和張拉時的計算伸長值。,【解】,鋼筋的下料長度：,預應力筋張拉時的最大張拉力：,冷拉和張拉時的計算伸長值：,冷拉：,張拉：,2預應力砼屋架，采用機械張拉后張法施工，孔道長29.80m， 預應力筋為直徑20mm的冷拉25MnSi，長度8m。 試選擇張拉機械； 計算預應力筋的下料長度和預應力筋張拉力。,【解】,因孔道長度24米，采用兩端同時張拉的方法，錨具為螺絲端桿錨具，張拉機械為拉桿式千斤頂。,下料長度：,張拉力：,324m預應力屋架下弦，有四根預應力筋，HRB400直徑20mm, 沿對角線分二批張拉，第二批鋼筋張拉時對第一批鋼筋所造成 的預應力損失Ec=12MPa。 求：第一、二批的鋼筋張拉力？（張拉程序為0 1.03con）,【解】,4某構件長度為16m，預應力筋為4 15.24mm的鋼絞線，抗 拉強度標準值為fptk=1860MPa，單預應力鋼筋的截面面積為 140.00mm2，Ep=1.95105MPa，控制張拉應