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1、2020/7/3,1,5预应力混凝土工程主讲人：刘建兵,2020/7/3,2,本章提要：本章内容包括预应力混凝土先张法、后张法和无粘结预应力混凝土施工等三部分，主要对工艺及特点、预应力值的建立和传递原理、质量控制及技术措施。学习要求：1、了解预应力混凝土的概念及特点；2、了解先张法台座的类型、预应力值的建立和传递原理，掌握张拉程序、张拉应力控制和放张方法；3、了解后张法的施工工艺、锚具类型及张拉设备，掌握预应力筋的制作、张拉方法、张拉程序、张拉预应力的控制；4、了解无粘结预应力筋的制作和铺设要求，掌握张拉锚固工艺。,5预应力混凝土工程,2020/7/3,3,1、概述（1）预应力混凝土概念由于普
2、通混凝土构件抗裂性能差，为了解决混凝土的极限抗拉应变太小而造成容易开裂这一矛盾，在混凝土构件受拉区先施加预压应力，当构件在荷载作用下，产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后，随着荷载的不断增加，混凝土才受拉开裂，从而推迟裂缝的出现时间和限制裂缝的发展，达到提高构件抗裂度和刚度的目的。,5预应力混凝土工程,2020/7/3,4,预应力混凝土构件与普通混凝土构件相比，除能提高构件的抗裂度和刚度外，还具有能增加构件的耐久性，节约材料，减少自重等优点。但是在制作预应力混凝土构件时，增加了张拉工作，相应增添了张拉机具和锚固装置，制作工艺也较复杂。（2）分类按预应力大小分：全预应力混凝土和部分预应
3、力混凝土。按施加预应力方式分：先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土和自预应力混凝土。按预应力粘结状态分：有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。按施工方法分：预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土。,2020/7/3,6,3、有粘结所谓有粘结预应力混凝土是指预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。先张法的预应力筋直接浇筑在混凝土内，预应力筋和混凝土是有粘结的；后张法的预应力筋通过孔道灌浆与混凝土形成粘结力，这种方法生产的预应力混凝土也是有粘结的。4、无粘结无粘结预应力混凝土的预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑动，为防止预应力筋腐蚀和与周围混凝土粘结，采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措
4、施。,2020/7/3,7,第二节预应力夹具和锚具,一、夹具Grip在先张法预应力混凝土构件施工时，为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；在后张法预应力混凝土结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。,2020/7/3,8,第二节预应力夹具和锚具,夹具必须工作可靠，构造简单，使用方便，能多次重复使用。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。张拉夹具:将预应力筋和张拉机械相连，进行预应力筋张拉；锚固夹具:是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。,2020/7/3,9,第二节预应力夹具和锚具,二、锚具Anchorage在后张法预应力混凝土结
5、构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。三、连接器Coupler用于连接预应力筋的装置。四、锚具、夹具性能要求1、预应力筋用锚具、夹具和连接器的性能均应符合现行国家标准预应力筋用锚具、夹具和连接器GBT14370的规定。,2020/7/3,10,第二节预应力夹具和锚具,2、在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数(a)等于或大于095和预应力筋总应变(apu)等于或大于20两项要求。锚具的静载锚固性能，应由预应力筋锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数(a)和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变(ap
6、u)确定。锚具效率系数(a)应按下式计算：,2020/7/3,11,第二节预应力夹具和锚具,Fapua=p.Fpm式中Fapu预应力筋锚具组装件的实测极限拉力；Fpm预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力钢材试件实测破断荷载平均值计算得出；p预应力筋的效率系数。p应按下列规定取用：预应力筋锚具组装件中预应力钢材为1至5根时，p=1；6至12根时，p=099；13至19根时，p=0.98；20根以上时，p=097。,2020/7/3,12,第二节预应力夹具和锚具,当预应力筋锚具(或连接器)组装件达到实测极限拉力(Fapu)时，应由预应力筋的断裂，而不应由锚具(或连接器)的破坏导致试验的终结。预应
7、力筋拉应力未超过08fptk时，锚具主要受力零件应在弹性阶段工作，脆性零件不得断裂。3、用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验要求。,2020/7/3,13,第二节预应力夹具和锚具,疲劳应力上限应为预应力钢丝或钢绞线抗拉强度标准值。(fptk)的65(当为精轧螺纹钢筋时，疲劳应力上限为屈服强度的80)，应力幅度不应小于80MPa。对于主要承受较大动荷载的预应力混凝土结构，要求所选锚具能承受的应力幅度可适当增加，具体数值可由工程设计单位根据需要确定。,2020/7/3,14,第二节预应力夹具和锚具,4、在
8、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。组装件用钢丝或钢绞线时，试验应力上限应为08fptk；用精轧螺纹钢筋时，应力上限应为其屈服强度的90。应力下限均应为相应强度的40。,2020/7/3,15,第二节预应力夹具和锚具,5、锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，尚宜具有单根张拉的可能性。Fgpug=Fpm式中：Fgpu预应力筋夹具组装件的实测极限拉力。试验结果应满足夹具效率系数(g)等于或大于092的要求。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
9、。,2020/7/3,16,第二节预应力夹具和锚具,7、夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。主要锚固零件宜采取镀膜防锈。8、永久留在混凝土结构或构件中的预应力筋连接器，应符合锚具的性能要求；用于先张法施工且在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的性能要求。,2020/7/3,17,第二节预应力夹具和锚具,四、锚具、夹具和连接器的选用1、预应力筋用锚具、夹具和连接器按锚固方式不同，可分为夹片式(单孔和多孔夹片锚具)：JM12（图51）支承式(镦头锚具、螺母锚具等)：镦头锚具（图52）、螺丝端杆锚具（图53）、帮条锚具（图54）锥塞式：钢质锥形锚具（图55）握裹式(挤压锚具
10、、压花锚具等)：锥形螺杆锚具（图56）、压花锚具（图57）。工程设计单位应根据结构要求、产品技术性能和张拉施工方法，按表51选用锚具。,2020/7/3,18,第二节预应力夹具和锚具,2020/7/3,19,第二节预应力夹具和锚具,2020/7/3,20,第二节预应力夹具和锚具,2020/7/3,21,第二节预应力夹具和锚具,图5-4帮条锚具1衬板；2帮条；3主筋,图5-5钢质锥形锚具1锚环；2锚塞,2020/7/3,22,第二节预应力夹具和锚具,2020/7/3,23,第二节预应力夹具和锚具,表51锚具选用,2020/7/3,24,第二节预应力夹具和锚具,2、预应力混凝土结构工程用锚具在锚固
11、部位的布置，应根据锚具型号、预应力筋数量、混凝土强度等级等条件，进行局部承压验算。锚具间距应满足最小间距的要求。当锚具下的锚垫板要求采用喇叭管时，宜选用钢制或铸铁的产品，锚垫板下应设置足够的螺旋钢筋或网状分布钢筋。锚垫板与预应力筋(或孔道)在锚固区及其附近应相互垂直。锚垫板上宜设灌浆孔，此孔还可用于排气或安设水泥浆泌水补偿器。选用锚具时，应根据张拉设备的要求，使现场有足够的操作空间。,2020/7/3,25,第二节预应力夹具和锚具,3、工程设计选定的锚具或连接器，应在设计图纸上注明型式、规格及性能要求，不得指定生产厂名或以独家产品型号间接指定生产厂名。能够适用于高强度预应力钢材的锚具(或连接器
12、)，也可用于较低强度的预应力钢材；仅适用于低强度预应力钢材的锚具(或连接器)，则不得用于高强度的预应力钢材。在施工中，锚具需要代换时，应经工程设计责任方审核同意。4、夹具和先张法预应力筋连接器的选用，应根据预应力筋的品种、规格、张拉设备型式以及工艺操作要求，由构件的生产单位或生产线的设计单位确定。,2020/7/3,26,第二节预应力夹具和锚具,五、进场验收（一）锚具进场验收时，需方应按合同核对产品质量证明书中所列的型号、数量及适用于何种强度等级的预应力钢材，确认无误后应按下列三项规定进行检验。检验合格后方可在工程中应用。1、外观检查：从每批中抽10的锚具且不应少于10套，检查其外观质量和外形
13、尺寸；并按产品技术条件确定是否合格。所抽全部样品均不得有裂纹出现，当有二套表面有裂纹时，则本批应逐套检查，合格者方可进入后续检验组批；,2020/7/3,27,第二节预应力夹具和锚具,2、硬度检验：对硬度有严格要求的锚具零件，应进行硬度检验。应从每批中抽取5的样品且不应少于5套，按产品设计规定的表面位置和硬度范围(该表面位置和硬度范围是品质保证条件，由供货方在供货合同中注明)做硬度检验。有一个零件不合格时，则应另取双倍数量的零件重做检验；仍有一件不合格时，则应对本批产品逐个检验，合格者方可进入后续检验组批；,2020/7/3,28,第二节预应力夹具和锚具,3、静载锚固性能试验在通过外观检查和硬
14、度检验的锚具中抽取6套样品，与符合试验要求的预应力筋组装成3个预应力筋锚具组装件，并应由国家或省级质量技术监督部门授权的专业质量检测机构进行静载锚固性能试验。试验结果应单独评定，每个组装件试件都必须符合本节四、2条的要求。有一个试件不符合要求时，则应取双倍数量的锚具重做试验；仍有一个试件不符合要求时，则该批锚具应视为不合格品。,2020/7/3,29,第二节预应力夹具和锚具,在试验过程中，当试验数据已满足本节四、2条的要求而组装件仍未拉断，此时，在能证明锚具的负载能力大于或等于Fpm，可终止试验，并判定试验结果合格。注：1、对于锚具用量不多的工程，如由供货方提供有效试验合格证明文件，经工程负责
15、单位审议认可并正式备案，可不必进行静载验收试验；2、用于主要承受动荷载的锚具，可按本节四、4条确定的疲劳应力幅度进行疲劳荷载试验。,2020/7/3,30,第二节预应力夹具和锚具,2020/7/3,31,第二节预应力夹具和锚具,2020/7/3,32,第二节预应力夹具和锚具,（二）夹具进场验收时，应进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验。检验和试验方法与锚具相同；但静载试验结果应符合本节四、7条的规定。（三）后张法连接器的进场验收规定应与锚具相同。先张法连接器的进场验收规定应与夹具相同。（四）划分进场验收批时，只有在同种材料和同一生产工艺条件下生产的产品，才可列为同一批量。锚固多根预应力钢材
16、的锚具或夹具应以不超过1000套为一个验收批；锚固单根预应力钢材的锚具或夹具，每个验收批可扩大为2000套。连接器的每个验收批不宜超过500套。每个工程或标段不宜使用两个生产厂家提供的产品。（五）预应力筋用锚具、夹具和连接器的锚固性能试验方法，应符合有关规定。,2020/7/3,33,先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋，并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后进行非预应力钢筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土，养护混凝土至设计强度等级的75%以上，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹力作用下，通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应力，使得钢筋混凝土构件受拉区的混凝土承受预压应力。图511为预应力混凝土构件先张法施工示意图。,5.1先张法施工,2020/7/3,34,5.1先张法施工,2020/7/3,35,由于先张法施工预应力筋张拉、锚固、混凝土的浇筑、养护、放松，均在台座上进行，预应力筋放松前，其拉力都是由台座承受的。由于台座或钢模承受预应力筋的张拉能力受到限制，并考虑到构件的运输条件，因此先张法施工适于生产中小型预应力混凝土构件，如预应力
