1、第五章 預應力混凝土工程,概述 先張拉法施工 后張拉法施工 電熱張拉法施工,第一節(jié) 概述,一、預應力混凝土的特點和應用 1.特點： 普通砼構(gòu)件當裂縫寬度限制在0.20.3mm時受拉鋼筋的應力也只能達到150250 N/mm2，不能充分發(fā)揮鋼筋作用。通過對鋼筋進行張拉 、錨固（放松），使砼獲得預壓應力。當構(gòu)件受力時，首先與壓縮變形抵消，然后才被拉伸，這就延緩了裂縫的出現(xiàn)和開展。提高了構(gòu)件的剛度、抗裂性和耐久性。 2.應用： 單廠的預制構(gòu)件、多層廠房、高層建筑、大型橋梁、核電站、電視塔和大跨度薄壁結(jié)構(gòu)等。,二、預應力筋的種類 1.冷拔低碳鋼絲：一般直徑35mm，適用于小型構(gòu)件的預應力筋。 2.冷拉

2、鋼筋：可直接做預應力鋼筋。 3.碳素鋼絲 ：鋼絲直徑一般為38mm，最大12mm； 直徑34mm主要用于先張法，直徑58mm主要用于后張法。 4.鋼絞線：一般由7根鋼絲絞合而成，直徑一般為915mm。施工方便但價格較貴。 5.熱處理鋼筋：普通中碳鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理制成，直徑612mm，屈 、強點1325、1470M Pa。 6.精軋螺紋鋼筋：接長用連接器，端頭錨固直接用螺母。連接可靠、施工方便。,三、對混凝土的要求： 預應力砼結(jié)構(gòu)中，一般要求砼的強度等級不低于C30；當采用碳素鋼絲、鋼絞線、級熱處理鋼筋作預應力筋時，砼的強度等級不低于C40。 目前一些重要的預應力結(jié)構(gòu)中，已開始用C50C60高強砼。

3、 預應力砼中，不宜摻用對鋼筋有銹蝕作用的氯鹽。,第二節(jié) 先張法施工,一、先張法原理 1.原理（附圖） 2.先張法施工可采用臺座法或機組流水法（臺模法）。,二、先張法施工設(shè)備 （一）臺座 臺座是預應力張拉時的承力結(jié)構(gòu)，必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。臺座分墩式臺座和槽式臺座。 1.墩式臺座 其構(gòu)造如圖，一般用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。臺座一般長度為100150m，可一次生產(chǎn)多根構(gòu)件。墩式臺座由臺墩、臺面與橫梁等組成。 （1）臺墩 一般由現(xiàn)澆鋼筋砼構(gòu)成。臺墩除應具有足夠的強度和剛度外，還應進行抗傾覆與抗滑移等穩(wěn)定性驗算。 1）抗傾覆驗算 2）抗滑移驗算,（2）臺面 （3）橫梁：按承受均布荷載的簡支梁計算。

4、 2.槽式臺座 由端柱、傳力柱、柱墊、橫梁和臺面組成。設(shè)計時也應進行強度和抗傾覆穩(wěn)定性驗算。多用于生產(chǎn)較大型構(gòu)件。,（二）張拉設(shè)備與夾具 1.夾具 （1）墩頭式夾具：分單根墩頭夾具和墩頭梳筋板夾具，適用于有墩粗頭的、級螺紋鋼筋和鋼絲。 （2）錐銷式夾具：適用于夾持直徑的冷拔低碳鋼絲和碳素鋼絲。 （3）夾片式夾具：分圓套筒三片式（12、14單根冷拉鋼筋）；方套筒二片式（8.2熱處理鋼筋）；單根鋼絞線夾具（12和15鋼絞線）。,墩頭式夾具,夾片式夾具,2.張拉設(shè)備 （1）鋼絲張拉設(shè)備： 1）單根張拉可用小型卷揚機或電動螺桿張拉機（附圖） ，用彈簧測力計控制張拉力。 2）多根同時張拉可用臺座式千斤頂

5、（YT1200)。 （2）鋼筋張拉設(shè)備：鋼筋張拉多采用穿心式千斤頂（YC200） （附圖） ，也可張拉單根鋼絞線或小型鋼絲束；成組張拉粗鋼筋多用臺座式千斤頂。,電動螺桿張拉機,三、先張法施工工藝 先張法工藝流程： （一）預應力筋的鋪設(shè) （二）預應力筋張拉 1.張拉方法 （1）單根預應力筋張拉 1）冷拔低碳鋼絲用10kN電動卷揚張拉機張拉，錐銷式夾具錨固。 2）高強刻痕鋼絲用20kN電動卷揚張拉機張拉，優(yōu)質(zhì)錐銷式夾具或墩頭螺桿夾具錨固。 3）冷拉鋼筋、熱處理鋼筋和鋼絞線用穿心式千斤頂張拉，夾片式夾具錨固。,（2）多根預應力筋成組張拉 1）用梳筋板夾具張拉 2）用多橫梁裝置張拉,2.預應力筋張拉

6、（1）張拉控制應力 1）張拉控制應力的確定 張拉控制應力con設(shè)計最大值,2）與最大張拉控制應力允許值的關(guān)系,（2）張拉程序 1）預應力鋼絲采用一次張拉程序： 01.03con錨固 2）粗鋼筋張拉程序： 01.05 con 持荷2min con錨固 超張拉的目的是為減少應力松弛損失。 成組張拉時應預先調(diào)整初應力。 （3）張拉 張拉力 N j=m con A p 張拉順序 （4）預應力值校核 預應力鋼筋的張拉力，一般用伸長值校核。 預應力鋼絲用鋼絲內(nèi)力測定儀測內(nèi)力校核。 （三）混凝土的澆筑與養(yǎng)護 多層疊澆時，下層構(gòu)件強度達到810N/mm2 后，方可澆筑上層構(gòu)件砼。 蒸氣養(yǎng)護時注意問題。,（四）

7、預應力筋的放張 1.放張預應力筋時，對砼強度的要求。 放張時混凝土的強度不得低于設(shè)計強度標準值的75。 2.放張順序 放張順序應符合設(shè)計要求，若無專門要求，應符合下列規(guī)定： （1）對承受軸心預壓應力的構(gòu)件，應同時放張。 （2）對承受偏心預壓應力的構(gòu)件，應先放張預應力較小的預應力筋。 （3）不能按上述規(guī)定放張時，應分階段、對稱、相互交錯地放張。 3.放張方法 （1）預應力筋為鋼絲或細鋼筋可用鋼絲鉗或氧炔焰切割。 （2）預應力筋為數(shù)量較少的粗鋼筋可用氧炔焰放張。 （3）多根鋼絲或鋼筋的同時放張，可用千斤頂、砂箱、楔塊等方法放張。,4.放張的檢驗 測定鋼絲的回縮情況。,第三節(jié) 后張法施工,一、預應力

8、錨、夾具標準及其檢驗方法 錨具按錨固性能分成兩類：類錨具和類錨具。 1.靜載錨固性能 由錨具效率系數(shù)a和總應變apu.tot確定。 2.動載錨固性能 （1）疲勞荷載性能 （2）周期荷載性能 3.其它要求 （1）滿足工藝要求 （2）滿足灌漿的要求 （3）連接器 4.錨具的質(zhì)量檢驗,二、錨具 （一）常用錨具,按使用錨具常分為 ： 1.單根鋼筋的錨具 （1）螺絲端桿錨具 由螺絲端桿螺母及墊板組成（附圖） 。也可用作先張法夾具。適用于1836、級鋼筋。 （2）幫條錨具 由襯板和三根幫條焊接而成（附圖） ，是單根粗鋼筋非張拉端用錨具。 （3）精軋螺紋鋼筋錨具 由螺母和墊板組成（附圖） ，適用于錨固25、

9、32mm高強精軋螺紋鋼筋。 （4）單根鋼絞線錨具 由錨環(huán)與夾片組成（附圖） ，適用于錨固12和15鋼絞線。,2.預應力鋼筋束、鋼絞線束錨具 （1）KT-Z型錨具 由錨環(huán)與錨塞組成（附圖） ，適用于錨固36根12的冷拉螺紋鋼筋與鋼絞線束。 （2）JM型錨具 由錨環(huán)與夾片組成（附圖） ，用于錨固36根12冷拉級鋼筋束和鋼絞線束。 （3）XM型錨具 由錨板和夾片組成（附圖） ，適用于錨固單根至多根15鋼絞線束和鋼絲束。 （4）QM型錨具 由錨板和夾片組成，適用于錨固單根至多根鋼絞線束。,JM錨具,3.預應力鋼絲束錨具 （1）錐形螺桿錨具 由錐形螺桿、套筒、螺母、墊板組成（附圖） 。適用于錨固1428

10、s5鋼絲束。 （2）鋼絲束墩頭錨具（附圖） 適用于錨固任意根數(shù)s5鋼絲束。 （3）鋼質(zhì)錐形錨具 由錨環(huán)和錨塞組成（附圖） 。適用于錨固6、12、18與24 s5鋼絲束。,錐形螺桿錨具,墩頭錨具,鋼質(zhì)錐形錨,錨具的自鎖與自錨 1.錐銷式錨具的自鎖與自錨 （1）錨具的自鎖(不會反彈而脫出能力) 1NQ0cosNQ0sin 以1= tg1代入，得： 1 （2）錨具的自錨(不被從夾具中拉出的能力) P= 2N+S= 2N+N tg 2.夾片式錨具的自鎖與自錨 3.頂壓力對錨具錨固性能的影響,三、張拉設(shè)備 主要根據(jù)錨具型式和總張拉力的大小進行選擇。 常用的有拉桿式千斤頂、穿心式千斤頂和錐錨式千斤頂?shù)取?

11、1.拉桿式千斤頂(YL) （附圖） 2.穿心式千斤頂(YC) （附圖） 3.錐錨式千斤頂(YZ) （附圖）,穿心式千斤頂YC-600,四、后張法施工原理和工藝流程 （一）后張法施工原理（錄像） （二）工藝流程（附圖）,（三）預應力筋的制作 主要根據(jù)所用預應力鋼材品種、錨具形式及生產(chǎn)工藝等確定。 1.下料 計算時考慮結(jié)構(gòu)的孔道長度、錨夾具厚度、千斤頂長度、焊接接頭或墩頭的預留量、冷拉伸長率、彈性回縮值、張拉伸長值、臺座長度等。 （1）單根預應力粗鋼筋下料長度 1）預應力筋兩端采用螺絲端桿錨具 成品全長L1=l+2l2 張拉端：l2=2H+h+5mm 錨固端：l2=H+h+10mm 鋼筋部分的成品

12、長度:L0=L1-2l1 預應力鋼筋的下料長度L=L0/(1+-)+n l0 2）預應力筋一端用螺絲端桿，另一端采用幫條錨具 （2）預應力鋼絲束下料長度 （3）鋼筋束或鋼絞線束的下料長度 2.編束,五、后張法施工工藝 后張法施工的順序：做構(gòu)件預留孔道穿預應力筋預應力筋張拉并錨固孔道灌漿。 （一）孔道留設(shè) 1.鋼管抽芯法 2.膠管抽芯法 3.預埋管法,（二）預應力筋張拉 張拉時砼的強度應符合要求，不低于設(shè)計強度的75%；塊體拼裝立縫強度的要求。 1.張拉控制應力 2.張拉程序 （1）01.05 con 持荷2min con （2）0 con （3）01.03 con,3.張拉方法 張拉方法有一端

13、張拉和兩端張拉。 對曲線預應力筋、抽芯成孔的長度大于24m直線預應力筋、預埋波紋管成孔長度大于30m直線預應力筋應在兩端張拉。 4.張拉順序 張拉順序應符合設(shè)計要求，采用分批、分階段、對稱張拉。 （1）分批張拉時應考慮分批張拉的預應力損失值。EC=ES/EC(con-SI)AP/An （2）采用同一張拉值，逐根復位補足。 （3）對重要結(jié)構(gòu)采用二次張拉。 （4）設(shè)計要求的其它張拉順序。 5.張拉伸長值校核 6.張拉要求,（三）孔道灌漿 1.灌漿材料要求：水泥采用不低于425#普硅水泥；強度不小于20N/mm2；水灰比0.4左右；可摻外加劑，流動度為120170mm。 2.灌漿施工,六、無粘結(jié)預應

14、力混凝土 特點：施工簡單，摩阻力小，易彎成曲線，適用于雙向連續(xù)平板、密肋板和多跨連續(xù)梁。 1.無粘結(jié)預應力束的制作 由專用防腐潤滑脂作涂料層，由塑料作外包層的鋼絞線或碳素鋼絲束制作而成。 （1）預應力筋：j12、j15的鋼絞線和7S5的碳素鋼絲束。 （2）防腐潤滑脂涂層和塑料外包層無粘結(jié)預應力施工工藝 2. （1）無粘結(jié)預應力束的鋪設(shè) 根據(jù)交叉處兩預應力束的標高確定鋪設(shè)順序，波峰用鐵馬凳架設(shè)。 （2）無粘結(jié)預應力束的張拉 與普通后張法預應力鋼絲束張拉方法相似，張拉程序一般采用01.03 con ，采用兩端同時張拉。,某工程預應力筋采用低松弛預應力鋼絞線s15，直15.24mm，由七根鋼絲擰成，

15、預應力錨具采用BS錨具。,預應力筋的板內(nèi)張拉端,樓板鋼筋中預埋的預應力鋼筋板邊張拉端,（3）錨具及端部處理 1）錨具 無粘結(jié)筋錨具的性能，應符合一類錨具的規(guī)定。常用鋼絲束墩頭錨具和夾片式錨具。 2）采用墩頭錨具時其端部處理如下： 3）對無粘結(jié)鋼絞線采用夾片式錨具，其端部處理為：,第四節(jié) 電熱張拉法,一、電熱張拉法原理與特點 二、鋼筋伸長值計算 L=(con +30)/ESL 三、鋼筋電張時的溫度計算 溫升值T= L/L 鋼筋電張后的溫度T=To+ T 四、電熱設(shè)備的選擇 五、電熱張拉工藝,本章習題： 1.先張法生產(chǎn)某種預應力混凝土空心板，混凝土強度等級為C40，預應力鋼絲采用s5，其極限抗拉強度fptk=1570N/mm2，單根張拉。 （1）試確定張拉程序及張拉控制應力； （2）計算張拉力并選擇張拉機具； （3）計算預應力放張時，混凝土應達到的強度值。 2.某24m屋架，采用后張法施工，下弦預應力筋采用2l25 ，fpyk=500N/mm2，冷拉率為4%，彈性回縮率為0.5%。每根預應力筋用3根鋼筋對焊，每個對焊接頭的壓縮長度為25mm，試計算： （1）兩端用螺絲端桿錨具時，預應力筋的下料長度（螺絲端桿長320mm，外露長120mm）； （2）一端為螺絲端桿錨具，另一端為幫條錨具時，預應力筋的下料長度（幫條長50mm，襯板厚15 mm）。,3.一預應力筋為l25，fpyk=500