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1、第六章预应力砼工程 建筑施工技术 1 2011 9 1 先张法施工工艺 2 后张法施工工艺 3 现浇结构无粘结预应力施工技术 内容提要 1 先张法施工设备 施工工艺 2 后张法预应力筋 锚具 张拉机具 施工工艺 3 无粘结预应力筋制作 锚具 施工工艺 主要内容 学习重点 1 2011 9 章节内容 概述 预应力钢筋 预应力施工工艺 2 3 1 1 2011 9 6 1概述 1 2011 9 一 预应力混凝土的概念 预应力混凝土是在外荷载作用于构件之前 利用钢筋张拉后的弹性回缩 对构件受拉区的混凝土预先施加压力 产生预压应力 当构件在荷载作用下产生拉应力时 首先抵消预应力 然后随着荷载不断增加
2、受拉区混凝土才受拉开裂 从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展 提高了构件的抗裂度和刚度 1 2011 9 1 2011 9 二 预应力混凝土的特点 1 构件截面小 自重轻 质量好 材料省 可节约钢材40 50 混凝土20 40 在跨度较大的结构中 其综合经济效益较好 并能扩大预制装配化程度 2 预应力混凝土的施工 需要专门的机械设备 工艺比较复杂 操作要求较高 3 一般要求混凝土的强度等级不低于C30 目前 我国在一些重要的预应力混凝土结构中 已开始采用C50 C60的高强混凝土 最高混凝土强度等级已达到C80 并逐步向更高强度等级的混凝土发展 国外混凝土的平均抗压强度每10年提高5 1
3、0MPa 现已出现抗压强度高达200MPa的混凝土 1 2011 9 三 预应力混凝土的分类 1 预应力混凝土按预应力度大小分 全预应力混凝土部分预应力混凝土 2 预应力混凝土按施工方式分 预制预应力混凝土现浇预应力混凝土叠合预应力混凝土等 3 按预加应力的方法分 先张法预应力混凝土后张法预应力混凝土 1 2011 9 6 2预应力钢筋 1 2011 9 一 预应力钢筋的种类 1 钢丝1 冷拔低碳钢丝 直径 3 5 2 碳素钢丝 直径 3 8 2 钢绞线 由7根碳素钢丝缠绕而成 3 热处理钢筋 直径 6 10 4 精轧螺纹钢筋 直径 25 32 1 2011 9 二 预应力钢筋的特性 1 应力
4、 应变曲线 0 oa 总变形 ba 弹性变形99 8 ob 塑性变形0 2 条件屈服 1 2011 9 1 初期发展快 2 初应力大 松弛损失也大 3 松弛损失率随温度的升高急剧增加 2 应力松弛 钢筋受到一定的张拉力后 在长度保持不变的条件下 钢筋的应力随着时间的增长而降低的现象 其降低的值就是应力松弛损失 应力松弛的特点 1 2011 9 6 3先张法预应力 1 2011 9 一 先张法 1 什么是先张法 在浇筑混凝土之前 先张拉预应力钢筋 并将预应力筋临时固定在台座或钢模上 待混凝土达到一定强度 一般不低于混凝土设计强度标准值的75 混凝土与预应力筋具有一定的粘结力时 放松预应力筋 使混
5、凝土在预应力的反弹力作用下 使构件受拉区的混凝土承受预压应力 适用于 构件厂生产中 小型构件 楼板 屋面板 吊车梁 薄腹梁 1 2011 9 二 先张法施工设备 组成 台面 横梁 承力结构 分类 墩式台座 槽式台座 桩式台座等 1 台座 适用 生产中 小型构件 1 墩式台座 有足够的强度 刚度和稳定性 满足生产工艺 要求 1 2011 9 1 2011 9 墩式台座的验算 抗倾覆验算 M T eM G1 l1 G2 l2 抗滑移能力验算 1 2011 9 2 槽式台座 组成 端柱 传力柱 横梁和台面 适用 张拉吨位较高的大型构件 如屋架 吊车梁等 要求 槽式台座设计需进行强度和稳定性计算 1
6、2011 9 2 夹具 1 钢丝锚固夹具 先张法构件施工时保持预应力筋拉力 并将其固定在张拉台座 或设备 上的临时性锚固装置 按其工作用途不同分为 锚固夹具和张拉夹具 锥形夹具 1 2011 9 锥形夹具可分为 圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具 1 2011 9 如图所示 采用镦头夹具时 将预应力筋端部热镦或冷镦 通过承力分孔板锚固 镦头夹具 1 2011 9 2 钢筋锚固夹具 用圆套筒三片式夹具 由套筒和夹片组成 1 2011 9 张拉夹具的形式 偏心式 钳式 楔形 3 张拉夹具 夹持住预应力筋后 与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具 1 2011 9 卷扬机张拉电动螺杆张拉机张拉 构造简单
7、 体积小 重量轻 操作灵活 移动方便 液压张拉千斤顶 4 钢丝张拉设备 1 要求 简易可靠 准确控制钢丝的拉力 稳速增大拉力 2 种类 1 2011 9 三 先张法施工工艺 张拉固定钢筋 浇混凝土 养护 至75 强度 放张钢筋 1 2011 9 1 预应力筋的铺设 下料采用砂轮切割机台座台面涂刷隔离剂 1 2011 9 2 预应力筋的张拉 在张拉中要严格控制张拉应力 张拉程序 计算张拉力和进行预应力值校核 先张法预应力筋的张拉有单根张拉和多根成组张拉 一般预制厂选用多根成组张拉 施工现场常用单根张拉 预应力筋的张拉是预应力混凝土施工中的关键工序 1 2011 9 1 张拉控制力 预应力钢丝的张
8、拉程序 0 1 03 1 05 con预应力钢筋的张拉程序 张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力 按设计规定采用 2 张拉程序 超张拉程序 弥补预应力筋的松弛损失 加速钢筋松弛的早期发展 减少松弛引起的预应力损失 1 2011 9 3 混凝土的浇筑与养护 自然养护 湿热养护 1 浇筑要求 同一生产线的构件应一次浇筑完毕 不留施工缝 构件应避开温度缝 振捣时不应碰撞钢丝 叠层生产时 下层混凝土强度达5MPa 方可浇筑上层构件 混凝土的水灰比与水泥用量应严格控制 振捣应密实 混凝土强度等级C30 2 养护方法 1 2011 9 4 预应力筋的放张 放张过程中 应使预应力构件自由伸缩 避
9、免过大的冲击与偏心 同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小 保证预应力筋与混凝土之间的粘结可靠 1 放张要求 混凝土强度应大于75 的设计强度 获得良好质量的重要过程 1 2011 9 2 放张顺序 预应力筋放张顺序应符合设计要求 当设计未规定时 可按下列要求进行 承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张 承受偏心预压力构件 应先同时放张预压力较小区域的预应力筋 再同时放张预压力较大区域的预应力筋 不能按上述规定放张时 应分阶段 对称 相互交错地放张 1 2011 9 3 放张方法 对于中小型预应力混凝土构件 预应力丝的放张宜从生产线中间处开始向两侧逐根放张 对于配筋较多的构件应从外向内对
10、称 交错逐根放张 放张单根预应力筋 一般采用千斤顶放张 如下页图所示 构件预应力筋较多时 整批同时放张可采用砂箱 楔块等放松装置 1 2011 9 1 2011 9 6 4后张法预应力 1 2011 9 一 后张法 1 混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响 2 锚具不能重复使用 成本高 3 工艺比较复杂 构件制作 留孔 穿筋 张拉 灌浆 可拼装预制构件 现场拼装 1 后张法 先制作留有孔道的混凝土构件 混凝土达到设计规定强度后 穿筋 借助锚具把预应力筋锚固在构件端部 并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值 最后孔道灌浆 张拉力由锚具传给混凝土构件 并使之产生预应力 特点 1 2011 9
11、1 锚具 尺寸准确 有可靠的锚固能力不致产生预应力筋的滑移 有足够刚度和强度 部件的互换性好 二 后张法设备 1 分类 单根钢筋锚具钢筋束锚具预应力钢丝束锚具钢绞线锚具 2 对锚具的要求 后张法结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到砼的永久性锚固装置 1 2011 9 张拉端 螺丝端杆锚具 固定端 帮条锚具或墩头锚具 单根钢筋锚具 1 2011 9 1 2011 9 1 2011 9 钢筋束锚具 XM型 可锚固钢绞线束 钢丝束 单根预应力筋 多根预应力筋 QM型锚具 可锚固钢绞线束 BS型 可锚固钢绞线束 钢筋束采用的锚具有 XM型 QM型 BS型和固定端镦头锚具 1 2011 9 1
12、2011 9 1 2011 9 预应力钢丝束锚具 锥形螺杆锚具 用于锚固14 16 20 24或28根直径为5mm的碳素钢丝 钢丝束镦头锚具 适用于12 54根直径为5mm的碳素钢丝 钢质锥形锚具 用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束 适用于锚固6 12 18或24根直径5mm的钢丝束 固定端采用钢丝束镦头锚具 张拉端锚具可采用钢质锥形锚具 锥形螺杆锚具 XM型锚具 1 2011 9 1 2011 9 1 2011 9 1 2011 9 三 后张法的施工工艺 1 2011 9 1 2011 9 1 孔道留设 构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋 束 及张拉锚固后灌浆用 1 目的 2 孔道留设的
13、基本要求 孔道直径应保证预应力筋 束 能顺利穿过 孔道应按设计要求的位置 尺寸埋设准确 牢固 浇筑混凝土时不应出现移位和变形 在设计规定位置上留设灌浆孔 关键工序 1 2011 9 钢管抽芯法胶管抽芯法预埋管法 2 孔道留设方法 在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管 必要时可在最低点设置排水管 灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通 预埋金属波纹管预埋塑料波纹管 1 2011 9 1 钢管抽芯法 在需留设孔道处预埋钢管 在混凝土浇筑 养护中定期慢转钢管 以防粘结 待混凝土初凝后 终凝前抽出钢管 形成孔道 适用于留设直线孔道 钢管长度不宜超过15m 施工方法 1 2011 9 1 钢管预埋前
14、应除锈 刷油 保证平直 光滑 位置正确 每根长度小于15米 以便于旋转 抽管 2 恰当掌握抽管时间 早 坍孔 晚 抽管难 抽不出来 一般在初凝后终凝前 手指按压混凝土不粘浆又无明显印痕时 则可抽管 常温下 一般3 6小时即可抽管 3 抽管顺序和方法 先上后下 边抽边转 速度均匀 与孔道保持在同一直线 施工要点 1 2011 9 1 2011 9 2 胶管抽芯法 在孔道留设处 安放胶管 内充气或水 钢丝网胶管 浇筑混凝土 养护 初凝后 通过放气 水 或直接拉 形成孔道 适用于直线 曲线或折线孔道成型 施工方法 长度20 30米以内整根管 一端抽出 较长时在中间接长 接头处应防漏气 漏水 抽管顺序
15、 先上后下 先曲后直 施工要点 1 2011 9 1 2011 9 3 预埋波纹管法 使用前应作灌水试验 检查有无渗漏 连接用大一号波纹管 接长时 固定 用钢筋卡子 并用铁丝绑牢 避免反复弯曲 适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋设 施工方法 波纹管直接埋设在需留设孔道处 不再抽出 施工要点 1 2011 9 1 2011 9 1 2011 9 2 预应力筋制作 预应力钢筋制作 包括配料 对焊 冷拉等工艺过程 下料长度计算锚具特点 螺丝端杆外露在孔道外的长度为120 150mm 帮条 镦头视锚具尺寸而定 对焊接头 每个对焊接头的压缩量约等于钢筋直径 钢筋冷拉率 实际测定作为下料依据 弹性回
16、缩率 冷拉后的回缩值与冷拉完成时的长度的比值 一般为0 3 左右 1 2011 9 3 预应力筋的穿束 先穿束后装管 先装管后穿束 二者组装放入 人工穿束 卷扬机穿束 穿束机穿束 2 穿束方法 1 穿束顺序 1 2011 9 4 预应力筋的张拉 2 张拉控制应力 1 张拉条件 结构的混凝土强度符合设计要求或达75 强度标准值 1 2011 9 3 张拉的方式 一端张拉方式两端张拉方式分批张拉方式分段张拉方式分阶段张拉方式补偿张拉方式 1 2011 9 4 张拉顺序 预应力筋张拉顺序应按设计规定进行 如设计无规定时 应采取分批分阶段对称地进行 如图所示是预应力混凝土吊车梁预应力筋采用两台千斤顶的张拉顺序 1 2011 9 预应力混凝土屋架下弦预应力筋张拉顺序 1 2011 9 5 张拉程序 1 设计时松弛按一次张拉程序取值 0 con锚固 2 设计时松弛损失按超张拉程序取值 3 设计时松弛损失按超张拉程序取值 但采用锥销锚具或夹片 预应力筋的张拉程序 主要根据构件类型 张锚体系 松弛损失取值等因素来确定 1 2011 9 主要是为了加速钢筋松弛的早发展 超张拉5 目的 主要是减少钢筋松弛
