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1、第六章 预应力混凝土工程,概述 6-1 先张法 6-2 6-3 无粘结预应力混凝土施工,概 述 一、预应力混凝土原理： 在构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应 力，当构件在外荷载作用下产生拉应力时，首先要抵消 预压应力，然后随着荷载不断增加，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。使混凝土结构在荷载 作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力 强的特点，提高构件的承载能力，并使高强钢材在钢筋 混凝土构件中得到应用。,二、施加预应力的目的： 1、提高结构或构件的抗裂度； 2、提高结构或构件的刚度； 3、充分发挥高强钢材的作用；
2、 4、把散件拼成整体。 三、预应力混凝土的施工方法： 1、先张法 先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝 土之间的粘结力传递给混凝土。 2、后张法 后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到 一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。,6-1 先 张 法,一、概念： 在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。 二、适用： 构件厂生产
3、中小型构件（如空心板、屋面板、走道板、平板、天沟板、吊车梁、薄腹梁）,三、先张法施工的设备： （一）台座： 1、墩式台座 （1）组成：台墩、台面、横梁 （2）用途：用于以钢丝为预应力筋的中小型构件。 长度100150m。 （3）台座设计： A.抗倾覆稳定性验算 K=M / MK1=1.5 M 抗倾覆力矩 M倾覆力矩 K1 抗倾覆系数,B.抗滑移稳定性验算 K=（N+EP+F）/ TK2=1.3 N台面抗滑移 EP台座前被动土压力 F台座与土的摩阻力 T滑移力 K2 抗滑移系数 C.强度验算 横梁均布荷载的简支梁 牛腿按牛腿 台墩外伸部分偏心受压 台面轴心受压,重力式,墩式台座的几种形式,与台面
4、共同作用式,构架式,锚桩式台座,2、槽式台座 （1）组成：钢筋混凝土传力柱、上下横梁、台面、砖墙 （2）用途：用于张拉力和倾覆力矩都较大的中小型双向 预应力构件。 易于蒸汽养护，长度4576 m。 （3）台座设计： 横梁均布荷载的简支梁 端部传力柱偏心受压、抗倾覆稳验算 中间传力柱偏心受压,槽式台座,（二）夹具： 1、锚固夹具： （1）锥销夹具 （2）穿心式夹具（锚片夹具） 适用锚固单根直径1214预应力筋。 （2）镦头夹具带槽螺栓、梳子板。 适用：冷拉筋、冷拔丝、碳素钢丝。 （3）楔形夹具 2、张拉夹具： （1）偏心式夹具 （2）楔形张拉夹具 （3）偏心式夹具 （4）单根粗钢筋螺杆夹具,锥销
5、夹具,穿心式夹具（三片式锚片夹具）,方套筒二片式夹具,穿心式夹具 （二片式锚片夹具）,固定端镦头夹具,单根镦头钢筋螺杆夹具,镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）,（三）张拉设备 1、要求：简单可靠，能准确控制内力，能以稳定的速 率增大拉力。 2、设备： （1）卷扬机滑车组： 用弹簧测力计或杠杆测力计测定张拉力。 （2）电动螺杆张拉机： 用弹簧测力计或杠杆测力计测定张拉力。 拉力 3060t、行程800mm，用于钢筋、钢丝。 （3）千斤顶： 用油压表测定张拉力。 拉杆式（YL）粗钢筋或钢丝束 穿心式（YC）钢丝束、钢筋束和钢绞线束 锥锚式（YZ）钢丝束,电动螺杆张拉机的工作原理图,四、先张法施工
6、工艺 准备台座 刷隔离剂 安放预应力钢筋 张拉固定钢筋 立模板、安钢筋和预埋件 浇混凝土 养护 放松预应力钢筋 预留试块 试压 （一）预应力筋张拉： 1、张拉程序 （1）01.05con（持荷2分钟）con 超张拉5%并持荷2分钟的目的： 加速钢筋松弛的早期发展。 （2）01.03con 超张拉3%目的：弥补钢筋松弛引起的预应力损失。,fptk：极限抗拉强度标准值 fpyk：屈服强度标准值,2、控制应力及最大应力： 超张拉可比设计要求提高5%，但最大张拉控制应 力不得超过下列规定：,3、张拉要点： （1）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座）； （2）多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查)；
7、 （3）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松； （4）冬施张拉时，温度15； （5）注意安全：两端严禁站人，敲击楔块不得过猛。 4、张拉偏差： （1）位置：5mm且构件截面短边的4%； （2）应力： 5%预应力总值； （3）伸长值：重要结构（吊车梁、屋架） 设计计算 值的10%且设计计算值的5%。,(二) 预应力筋放张： 1.条件：混凝土达到设计规定且75%强度值后。 2.方法： （1）钢丝 A. 配筋不多：可逐根放张（自中间向两侧），可剪 断、锯断。 B. 配筋多：应同时放张，用放张横梁配合千斤顶、 楔块、砂箱等。 （2）钢筋 A. 配筋不多：可逐根放张（自中间向两侧），可熔 断、或用楔块、
8、砂箱（固定端）。 B. 配筋多：应同时放张，用放张横梁配合千斤顶、 楔块、砂箱等。 配筋多时，不得逐根放张，以防最后放张的钢丝（钢筋）应力增加过大而断裂或使构件端部开裂。,3. 放张顺序： （1）轴心受压构件：同时放张； （2）偏心受压构件：先同时放张预压应力较小区域的钢 筋，再同时放张预压应力较大区域的钢筋； （3）如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错 放张。,6-2 后 张 法,一、概念： 先制作构件，预留孔道，待构件混凝土达到规定强度后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉并加以锚固，最后进行孔道灌浆。借助构件两端的锚具将钢筋的张拉力传给混凝土，使混凝土产生预压应力。 二、适用： 大构件
9、及结构的现场施工，如屋架、现浇大梁等。,三、预应力筋、锚具和张拉机具 （一）单根粗钢筋（直径1836mm）： 1、锚具： （1）固定端 A. 螺丝端杆锚具 螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好； 螺母、垫板用 Q235钢。 B. 帮条锚具 帮条与预应力筋同级， 互成120，E50焊条； 垫板用3#钢。 C. 镦头锚具 （2）张拉端：螺丝端杆锚具,螺丝端杆锚具,帮条锚具,2、张拉千斤顶： （1）拉杆式千斤顶（YL60）； （2）穿心式千斤顶（YC60、YC20、YC18）。,YL-60拉杆式千斤顶,配装撑脚和拉杆后的外貌图,（二）钢筋束、钢绞线束： 1、锚具： （1）固定端 A. 镦头锚具（固定板）：
10、钢筋可用； B. 挤压锚具：钢绞线可用。 （2）张拉端 A. JM12型锚具：锚环、夹片用45#钢。可锚36根 直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线； B. KTZ型锚具：可锚36根直径12的HRB400500 级筋； C. 单孔夹片式锚具：二片式、三夹片（直、斜开缝） D. 多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型,JM126锚具,(b)锚环,(c)三夹片式夹片,单孔夹片式锚具,多孔夹片锚固体系,多孔锚固体系构造图,2、张拉千斤顶： （1）锥锚式千斤顶（YZ60、YZ85）： 用于KTZ、XM型及钢制锥形锚具。 （2）穿心式千斤顶（YC60、YC120）： 用于KTZ 、XM型
11、及JM12、JM15锚具。 （3）大孔径穿心式千斤顶（YCD、YCQ、YCW型）： 用于大吨位钢绞线束（群锚）。,锥锚式千斤顶构造简图,YCD型千斤顶工作示意图,YCQ型千斤顶的操作顺序,（三）钢丝束： 1、锚具： （1）固定端：用镦头锚具（锚板）（DM5B） （2）张拉端： A. 镦头锚具（DM5A）：锚1254根5钢丝； B. 锥形螺杆锚具： 由锥形螺杆、套筒、螺母组成，锚14、16、20、 24、28根b5钢丝束等； C. 钢质锥形锚具： 由锚环、锚塞组成，锚18根以下5钢丝。 D. XM型锚具（穿心式锚具）： 由锚环、夹片组成，锚钢筋、钢筋束、钢铰线束、 钢丝束。,锥形螺杆锚具,钢质锥
12、形锚具,镦头锚具,2、张拉千斤顶： （1）锥锚双作用千斤顶： 用于钢质锥形锚具、 XM型锚具； （2）拉杆式千斤顶： 用于镦头锚具、锥形螺杆锚具； （3）穿心式千斤顶： 用于镦头锚具、锥形螺杆锚具；,锥形螺杆锚具的预紧,锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图,四、预应力筋制作 （一）单根粗钢筋的配料： 工序：下料对焊冷拉。 1、当两端采用螺丝端杆锚具时,l4 钢筋下料长度：l = + n （1）（1 1） 式中 ： l4 冷拉后长度 l4 = L 2 l5 L 预应力筋全长 L = l 1 2 l 2 l 1孔道长度 l 2螺丝端杆在构件外的外露长度120150 l5螺丝端杆长度320或370
13、 钢筋冷拉 钢筋冷拉后弹性回缩率 n对焊接头总数 每个对焊接头的预留量，取1d,2、当一端用螺丝端杆锚具、一端用帮条锚具或镦头锚 具时： l4 钢筋下料长度：l = + n （1）（1 1） 式中 l4 = L l5 L = l1 l2 l3 l3 帮条锚具长度（7080）或镦头 锚具中镦头留量与垫板厚度之 和（2.25d垫板厚）,l3,（二）钢筋束和钢铰线束的配料： 工序：冷拉下料编束。 1、两端张拉： l l12a 2、一端张拉： l l1ab A张拉端留量（600850mm，由机具定） B固定端外露长度（80100mm） （三）钢丝束的配料： 工序：下料编束安锚具。 下料长度与锚具形式、
14、张拉方法有关。,五、施工工艺 浇筑混凝土结构或构件（留孔）养护拆模（达75%强度后）穿筋张拉固定孔道灌浆（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移动、吊装。 （一）孔道留设： 1、要求： （1）位置准确； （2）内壁光滑； （3）端部预埋钢板垂直于孔道轴线（中心线）； （4）直径、长度、形状满足设计要求（直径与锚具及筋 有关）。,2、方法： （1）钢管抽芯法 留设直孔，钢管应平直、光滑，用前刷油；每根长15米，每端伸出500mm；两根接长，中间用木塞及套管连接；用钢筋井字架固定，1米；浇混凝土后每1015分钟转动一次；混凝土初凝后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转边拔。（灌浆孔间距12米） （2）胶管抽芯法 留设长孔或曲线孔。充气或充水；钢筋井字架0.5米；混凝土达一定强度（200h）后拔管。 （3）埋管法 留设长孔或曲线孔。预埋螺旋管，不抽管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度；井字架0.8米；灌浆孔间距30米；波峰设排气泌水管。,胶管与阀门连接,钢管的连接,胶管的封端处理,金属螺旋管,螺旋管的连
