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1、土木工程施工精选课件 第5章 预应力混凝土工程 土木建筑学院2 120 教学要求 了解预应力砼的特点和工作原理 了解先张法台座的 类型 预应力值建立和传递原理 掌握张拉程序 张拉力控制和放 张方法 了解后张法的施工工艺 锚夹具类型及张拉设备 了解无 粘结预应力筋的施工工艺 熟悉预应力工程质量检验和质量控制的 主要方法 教学重点 先张法和后张法的施工工艺过程 质量控制与技术措先张法和后张法的施工工艺过程 质量控制与技术措 施施 教学难点 锚锚 夹夹 具 张拉机具的构造及使用方法 施工过程中具 张拉机具的构造及使用方法 施工过程中 可能产生的应力损失及弥补的方法 可能产生的应力损失及弥补的方法 时
2、间安排 本章共1 2讲 2 4学时 土木建筑学院3 120 0 提纲 1 预应力混凝土分类和材料 2 预应力张拉锚固体系 3 预应力张拉设备 4 先张法施工 5 后张法施工 土木建筑学院4 120 概述 n预应力结构 在结构承受外荷载之前 预先对其 在外荷载作用下的受拉区施加压应力 以改善结构 使用性能的这种结构形式称之为预应力结构 n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 土木建筑学院5 120 预应力混凝土结构的优缺点 n优点 1 减小构件截面高度 减轻自重 2 提高构件的抗裂度及刚度 3 改善结构的使用性能 提高结构的耐久性
3、 4 提高抗疲劳强度 提高抗剪承载力 5 充分利用高强钢材 6 具有良好的经济性 n缺点 施工难度加大 需专用的施工设备和机具 操作要求严格 技术水平高 土木建筑学院6 120 预应力混凝土结构分类 1 按施工方法分 先张法和后张法 2 按施加预应力的手段分 机械张拉和电热张拉 3 按预应力筋与砼的粘结状态分 q有粘结预应力砼 q无粘结预应力砼 4 按施加预应力大小程度分 q全预应力砼 q部分预应力砼 土木建筑学院7 120 5 1 预应力混凝土分类和材料 5 1 1 预应力混凝土分类 1 先张法和后张法预应力混凝土 1 先张法 n先张拉预应力筋 并将张拉的预应力筋临时固定在台座 或钢模上 然
4、后浇筑混凝土 待混凝土达到一定强度 一般不低于设计强度的75 预应力筋和砼之间有足够 的粘结力时 放松预应力筋 借助粘结力 对砼施加预应 力的施工方法 土木建筑学院8 120 1 先张法 夹具 横梁 台座 预应力筋 台面 A 张拉预应力筋 混凝土构 件 B 浇筑混凝土构件 C 放张施加预应力 土木建筑学院9 120 先张法的应用 n先张法主要应用于房屋建筑中的空心板 多孔板 槽 形板 双T板 V形折板 托梁 檩条 槽瓦 屋面 梁等 道路桥梁工程中的轨枕 桥面空心板 简支梁 等 在基础工程中应用的预应力方桩及管桩等 预应力双T板 桥面预应力空心板 预应力方桩 土木建筑学院10 120 2 后张法
5、 n概念 先制作砼构件 再在构件上张拉预应力筋的施 工方法 n应用 后张法不但用于房屋建筑中的吊车梁 屋面梁 屋架 桥梁中的T形梁 箱形梁等构件 且在大跨 度的现浇结构及空间结构中的应用也日趋成熟 在特 种结构如塔体的竖向预应力 筒体的环向预应力也有 突破 尤其为桥梁工程的悬索结构 斜拉结构提供了 丰富的发展空间 预应力箱梁 竖向预应力 斜拉索张拉 土木建筑学院11 120 土木建筑学院12 120 5 1 1 预应力混凝土分类 2 有粘结和无粘结预应力混凝土 1 有粘结 n指预应力筋张拉后 直接与混凝土粘结或通过 灌浆使之与混凝土粘结的结构 n先张法 直接浇筑 n后张法 灌浆 土木建筑学院1
6、3 120 5 1 1 预应力混凝土分类 2 有粘结和无粘结预应力混凝土 2 无粘结 n指预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑 动 n采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措施生产的混凝 土为无粘结预应力混凝土 土木建筑学院14 120 5 1 1 预应力混凝土分类 3 全预应力和部分预应力混凝土 1 全预应力 n在全部荷载作用下 受拉区边缘不允许出现拉应力 2 部分预应力 n在全部荷载作用下 受拉区边缘允许出现一定拉应力 或裂缝 优点 综合性能好 费用低 适用面广 土木建筑学院15 120 5 1 1 预应力混凝土分类 4 预制 现浇 组合预应力混凝土 1 预制预应力混凝土 n在预制厂或施工现场制作
7、经运输吊装到设计工作位置 优点 大批量生产 质量容易控制 成本低 2 现浇预应力混凝土 n在设计工作位置支设模板进行制作 用于大型和整体预应力结构 3 组合预应力混凝土 n预制和现浇相结合进行制作 预制部分为预应力 土木建筑学院16 120 5 1 2 预应力混凝土材料 1 预应力混凝土钢材 n包括 钢丝 钢绞线或钢筋 1 预应力筋 n预应力钢筋是指在预应力结构中用于建立预加应力的 单根或成束的预应力钢丝 钢绞线或钢筋等 n预应力钢筋宜采用螺旋肋钢丝 刻痕钢丝和低松驰钢 铰线 也可采用热处理钢筋 土木建筑学院17 120 钢绞线 n钢绞线是由多根碳素钢丝在绞线机上成螺旋形 纹合 并经低温回火消
8、除应力制成 n钢绞线的整根破断力大 柔性好 施工方便 具有广阔的发展前景 但价格比钢丝贵 土木建筑学院18 120 高强钢丝 n螺旋肋钢丝 螺旋肋钢丝是通过专用拔丝模冷 拔使钢丝表面沿长度方向产生规则间隔肋条的 钢丝 直径为4 9mm 标准抗拉强度1570 1770MPa 螺旋肋能增加与砼的握裹力 可用 于先张法构件 螺旋肋钢丝外形 螺旋肋钢丝近照 土木建筑学院19 120 高强钢丝 n刻痕钢丝 用冷轧或冷拔方法使钢丝表面产生周期性 变化的凹痕或凸纹的钢丝 直径为5 7 mm 标准抗 拉强度1570 MPa 钢丝表面的凹痕或凸纹能增加与砼 的握裹力 可用于先张法构件 三面刻痕钢丝外形 刻痕钢丝
9、近照 土木建筑学院20 120 热处理钢筋 n是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火调质热处理 制成 具有高强度 高韧性和高粘结力等优点 直径 为6 10mm 成品钢筋为直径2m的弹性盘卷 开盘 后自行伸直 每盘长度为l00 120m 热处理钢筋的 螺纹外形 有带纵肋和无纵肋两种 有纵肋热处理钢筋 无纵肋热处理钢筋 土木建筑学院21 120 2 涂层预应力筋 镀锌钢丝和钢绞线 热镀的方法 抗腐蚀能力强 缆 索 体外索和环境条件恶劣的工程结构 环氧涂层钢绞线 经典喷涂 用于腐蚀环境下 缓粘结钢绞线 用缓慢凝固的特种树脂涂料 张拉摩 阻力小 施工方便 无粘结钢绞线 用防滑润滑油脂 用于后张法无粘结
10、预应力筋 可用在腐蚀环境下 土木建筑学院22 120 2 预应力混凝土 n预应力混凝土采用高强度登记混凝土 n预应力混凝土必须保证混凝土强度和匀质性的要求 n 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 规定 q预应力混凝土结构的混凝土强度 C30 q采用钢绞线钢绞线 钢丝钢丝 热处热处 理钢钢筋做预应预应 力钢钢筋时时 混凝土强度 C40 土木建筑学院23 120 5 2 预应力张拉锚固体系 n预应力锚固体系包括锚具 夹具和连接器 锚固体 系的种类很多 且配套化 系列化 工厂化生产 主要有QM系列 中国建科院 OVM系列 柳州建机 厂 HVM系列 柳州海威姆 VLM系列等 土木建筑学院24
11、 120 5 2 预应力张拉锚固体系 n锚具 夹具和连接器的标记由产品代号 预应力钢 筋直径 预应力钢材根数三部份组成 生产企业的体 系代号只在需要时加注 表示为锚固12根直径为15 2mm预应力砼用钢绞线的 园形夹片式群锚锚具 土木建筑学院25 120 5 2 预应力张拉锚固体系 5 2 1 夹具 J n在先张法构件施工时 用于保持预应力筋的拉 力并将其固定在生产台座 或设备 上的临时性 锚固装置 在后张法结构或构件施工时 在张 拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固 装置 又称工具锚 土木建筑学院26 120 5 2 1 夹具 1 性能要求 1 静载锚固性能 n应由预应力筋 夹具组装件静
12、载试验测定的夹具效率系数确定 nFgpu 组装件的实测极限拉力 nFpm 预应力筋的时间平均极限抗拉力 n当预应力筋 夹具组装件达到实测极限拉力时 应由预应力筋 的断裂 而不应由夹具的破坏导致试验终结 土木建筑学院27 120 5 2 1 夹具 1 性能要求 2 工艺性能 应具有良好的自锚性能 松锚性能 和安全的重复使用性能 钢丝张拉夹具 偏心式夹具 压销式夹具 JXM型先张夹具 土木建筑学院28 120 5 2 1 夹具 2 进场验收 外观检查 每批中抽取10 且不少于10套 表面无油 污 锈蚀 机械损伤和裂纹 硬度检查 对硬度有要求的夹具 新型夹具每批中抽 取5 且不少于5套 常用夹具抽取
13、2 且不少于3套 静载锚固性能试验 同一批抽取6套 符合公式 5 1 土木建筑学院29 120 5 2 2 锚具 M n在后张法结构或构件中 用于保持预应力筋的 拉力并将其传递到砼 或钢结构 上所用的夹持 预应力筋的永久性锚固装置 后张法锚固体系 包括锚具 锚垫板和螺旋筋 n根据工作特点分为 张拉端锚具和固定端锚具 土木建筑学院30 120 5 2 2 锚具 M 1 性能要求 应符合国家标准 预应力筋用锚具 夹具和 连接器 GB T14370 2007 1 静载锚固性能 锚具应同时满足锚固效率系数 a 0 95 总应变 apu 2 0 锚具静载试验机 模拟钢绞线张拉 锚具静载试验 土木建筑学院
14、31 120 5 2 2 锚具 M 2 动载锚固性能 满足循环次数为200万次的疲劳试验要求 n抗震结构中 预应力筋 锚具组装件还应满足循环次数为50次 的周期荷载试验 3 工艺性能 n分级张拉 补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求 n锚固多根预应力筋用的锚具 除具有整束张拉 的性能外 宜 具有单根张拉 的可能性 n锚具或其附件上宜设置灌浆孔道 土木建筑学院32 120 5 2 2 锚具 M 2 进场验收 n外观检查 硬度检查 静载锚固 性能试验 洛氏硬度检测 磁粉探伤无损检验 内孔精确角度检验 韦氏硬度检测 土木建筑学院33 120 5 2 2 锚具 M 3 预应力筋用锚具 n夹片式锚具分为单孔
15、夹片锚具和多孔夹片锚具 由工作 锚板 工作夹片 锚垫板 螺旋筋组成 可锚固预应力 钢绞线 也可锚固7 5 7 7的预应力钢丝束 主要用 作张拉端锚具 具有自动跟进 放张后自动锚固 锚固 效率系数高 锚固性能好 安全可靠等特点 QM夹片式锚具 夹片式锚具的组装 土木建筑学院34 120 5 2 2 锚具 M 3 预应力筋用锚具 夹片式锚具 VLM15 13 多孔夹片式锚具 适用于后张法施工中的预应力砼构件 岩土锚固等结构之中 土木建筑学院35 120 夹片式锚具 VLM单孔夹片式锚具 工具锚 工作夹片 锚具与千斤顶安装示意图 张拉端锚具构造图 土木建筑学院36 120 夹片式锚具 扁形张拉端锚具
16、 扁形张拉端锚具由扁形工作锚板 工 作夹片 扁形锚垫板 扁形螺旋筋组成 扁锚的张拉端口扁小 钢铰线可逐根张拉 亦可整体张拉 适用于楼板 低高度箱梁 及桥面横向预应力张拉 张拉好的扁形锚具 扁锚的工作 锚板与夹片 土木建筑学院37 120 镦头锚具 镦头锚体系可张拉 P 5 P 7高强钢丝束 常用镦头 锚分为A型和B型 A型由锚杯和螺母组成 用于张拉端 B型为锚板 用于固定端 预应力筋采用钢丝镦头器镦头 成型 配套张拉使用YDC系列穿心式千斤顶 主要用于后 张法施工中 DM型镦头锚具 镦头锚具与预应力钢丝束 A型 B型 高强钢丝束 土木建筑学院38 120 精轧螺纹钢锚具 n由螺母和垫板组成 可锚固 25 32高强精轧 螺纹钢筋 主要用于先张法 后张法施工的预应 力箱梁 纵向预应力及大型预应力屋架 连接器 主要用于螺纹钢筋的接长 连接器 预应力筋 螺母垫板 土木建筑学院39 120 螺丝端杆锚具 n由螺丝端杆 螺母和垫板组成 可锚固冷拉 级钢筋 主要用于后张法施工的预应力板 梁及大型屋架 n螺丝端杆锚具 目前已较少使用 螺母 螺丝端杆 垫板 土木建筑学院40 120 挤压式锚具 P型 P
