预应力混凝土施工

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1、预应力混凝土施工预应力混凝土施工1.1 预应力混凝土施工一般注意要点1.1.1 概述1) 预应力混凝土的原理与定义由于普通混凝土的抗拉强度有限，所以在近代混凝土工程中，逐步采用了通过给混凝土结构物预加压应力的方法，使混凝土承重结构的受拉区处于受压状态，在混凝土产生拉应力时，用预压应力抵消，从而提高混凝土的使用性能。由此可以说：预应力混凝土就是按照需要，预先引入某种量值、某种分布的的内应力，以局部或全部抵消使用荷载应力的混凝土。2) 预应力混凝土的分类在水利水电工程中，给混凝土施加预应力一般都是通过张拉预应力筋即：钢筋、钢丝、钢绞线等高强钢材来实现的。目前，根据预应力混凝土中预加应力的程度、预应

2、力筋张拉的方法及预应力筋的设置方式和结构物的外形，预应力混凝土可分为以下几类：根据预应力混凝土中预加应力的程度分为：全预应力混凝土（预应力混凝土结构物在全部使用荷载的作用下不产生弯曲拉应力）、有限预应力混凝土（预应力混凝土结构物的拉应力不超过规定的允许值）和部分预应力混凝土（预应力混凝土结构物在主承载方向产生的的拉应力没有限制）；根据给预应力筋实施张拉是在预应力混凝土结构物形成之前或之后分为：先张法和后张法两种。在水电工程中大都采用后张法施工；根据预应力筋与混凝土结构物是否粘结分为：粘结（在预应力施加后，使混凝土结构物对预应力筋产生握裹力并固结为一体）和无粘结（通过采取特殊工艺，使用某种介质将

3、预应力筋与混凝土隔离，而预应力筋仍能沿其轴线移动）两种；根据施加预应力的混凝土结构物体形特征分为：预应力混凝土板、杆、梁、闸墩、隧洞；3) 预应力混凝土的优点有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；可以改善钢筋混凝土的使用性，从而防止混凝土开裂或将裂缝的宽度限制到无害的程度，提高了耐久性；混凝土的变形可保持在很小的范围，即使是部分预应力，在使用荷载的作用下，承重结构所受拉应力也在允许的较小范围内；承重结构有很高的疲劳强度。这是由于在预加应力的作用下，钢筋应力的变化幅度大大减小，远远低于疲劳强度；只要钢筋应力不超过其应变极限，可以承受相当大的的过

4、载而不会引起永久性的破坏。超载引起的裂缝就会重新闭合。1.1.2 预应力锚固材料1) 预应力钢材根据实际要求所选用的预应力钢材必须符合下列标准：钢丝：预应力混凝土用钢丝GB5223；钢绞线：预应力混凝土用钢绞线GB5224；钢筋预应力混凝土用热处理钢筋GB4463；凡选用非国家标准的预应力材料,应具有充分论证及相应的技术鉴定,并报有关部门批准。对国外进口的标准预应力材料，可按产品质量证书、标牌及说明书、进口协议文件等足以证明其质量标准的文件代替技术鉴定。预应力钢材必须具有出厂质量证书及标牌。使用前必须经抽样检查合格后方可使用。预应力钢材应入库、架空储存，不得露天堆放。存储仓库除应符合一般金属材

5、料仓库要求外，还应增加防潮、防腐设施。在运输存储过程中，预应力钢材不得与硫化物、氯化物、氟化物、亚硫酸盐、硝酸盐等有害物质直接接触或同库存储。2) 锚具、夹具锚具是后张法构件或结构中为保持预应力筋拉力并将其传递到混凝土上用的永久性锚固装置；夹具是先张法构件施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在张拉台座上用的临时性锚固装置。预应力用的锚、夹具按锚固方式不同分为：夹片式（JM 型锚具、单孔夹片锚具与多孔夹片锚具等）、支承式（镦头锚具、螺丝端杆锚具等）、锥塞式（钢质锥形锚具、槽销锚具等）和握裹式（压花锚具）四类。锚、夹具的性能应符合行业标准预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ8592的规定。

6、 先张法锚具预应力板常用锚具为螺丝端杆锚具、锥形锚具、镦头锚具和单孔夹片锚具等，少支钢绞线采用镦头锚板锚固。 预应力锚具水工建筑物后张法构件或结构常用锚具有钢丝束镦头锚具和钢绞线组合锚具。A、镦头锚镦头锚具适用于锚固任意根数S5 与S7 钢丝束，锚具的型式与规格，可根据需要自行设计，同时吨位大，锚具尺寸小，锚固可靠，预应力损失小，不足之处是下料严格，要配置镦头设备。B、多孔夹片锚固体系（群锚体系）。多孔夹片锚具是在一块多孔的锚板上，利用每个锥形孔装一副夹片夹持一根钢绞线的一种楔紧式锚具，此锚固体系运用灵活，可根据工程需要，在较大范围内任意组合钢绞线单元，施加张拉吨位大，对曲线束适应性强，任何一

7、根钢铰线锚固失效，都不会引起整束锚固失效，同时张拉灵活性大，除用大型千斤顶整束张拉外，还可以用小型千斤顶分单元张拉。锚具的不足之处是预应力损失较大。该锚具主要产品有：XM 型、QM 型、OVM 型等。a XM 锚具XM 锚具适用于锚固 337 根j15 钢绞线束或 312 根s15 钢丝束。XM 锚具是由锚板与夹片组成，锚板的锥形孔沿圆周排列，锥形孔中心线的倾角 1:20。锚板顶面垂直于锥形孔中心线，夹片采用三片斜开缝形式。张拉锚固，利用千斤顶上的顶压器锚固。XM 锚具配套设计有锚垫板、喇叭等螺旋筋等，锚垫板表面上开有锚环对中用的凹槽，喇叭管焊在锚垫板上。b QM 型锚固体系QM 锚具是由锚板

8、与夹片组成，适用于锚固 431j12.7 钢绞线和319j15 钢绞线。锚板顶面为平面，锥形孔为直孔；夹片为三片式直开缝。QM 锚固体系配有专门的工具锚。QM 锚下采用铸铁喇叭管与螺旋。垫板上设有灌浆孔。c OVM 锚固体系OVM 锚固体系是在 QM 锚固体系的基础上发展起来的，夹片为二片式直开缝OVM 锚具适用于锚固 355 根j12.7 钢绞线和 355 根j15 钢绞线。3) 水工预应力混凝土的标号一般不低于 300 号，预应力集中区的混凝土不低于 400 号；处于侵蚀性介质中或承受高压水头的预应力混凝土不得有裂缝。预应力锚索直接接触的浆材所用水泥，必须符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB

9、175 的技术要求。水泥的运输、存储应符合水工混凝土施工规范SDJ207 的要求。预应力混凝土施工所用水泥浆材，如需掺用外加剂，其录离子含量不得大于水泥重量的 0.02%，并不得产生气泡，或降低浆材的 PH 值。预应力锚固施工用的水、砂、石子均应符合水工混凝土施工规范SDJ207 的规定。4) 预应力锚索永久性防护涂层材料必须满足以下各项要求：对预应力钢材具有防腐蚀作用；与预应力钢材具有牢固的粘结性，且无有害反应；能与预应力钢材同步变形，在高应力状态下不脱壳、不脆裂；具有较好的化学稳定性，在强碱条件下不降低其耐久性；便于施工操作。5) 预应力锚索的隔离架与绑扎丝均不得使用有色金属材料的镀层或涂

10、层。永久性防护所用的金属和非金属套管，均应具有可靠的防潮性能，套管壁应能承受锚索施工中难以避免的外力冲击。钢管镀层不得采用有色金属，塑料套管应具有化学稳定性与耐久性。套管长期在碱性环境中，不得变软，变硬，或分解出可能引起锈蚀的有害成分。6) 张拉、灌浆、机械设备及锚夹具的选型，应符合设计要求及施工条件。锚夹具的强度、精度及材质硬度匹配均应符合设计要求。厂家应提供产品证书及进场检验所必须的技术参数。锚夹具的运输、存储、防护条件应与预应力钢材相同，1.1.31.1.3 预应力混凝土的施工程序预应力混凝土的施工程序由于预应力混凝土对施工工艺的要求较高，尤其是在预应力筋的安装定位、混凝土的浇筑质量和张

11、拉锚固参数的现场控制等重要环节，更需要工程技术管理部门和施工单位在符合相应的国家标准和相关的技术规范的前提下，根据预应力混凝土施工所选择的设备和材料的性能几使用条件，结合工程的具体条件、设备能力、员工的技术素质等综合因素，科学合理地优化施工工艺，选用最佳发工艺流程，周密组织、严格管理、认真施工，才能保证预应力混凝土施工的质量。因此，制定科学合理的施工程序是进行预应力混凝土施工的必不可少的工作。一般的水工预应力混凝土施工主要包括以下的施工程序：1) 测量放线2) 预应力筋下料和编束3) 钢筋、预应力筋的支撑筋、架立筋的定位和安装4) 锚束（无粘结）或预留孔道（粘结式）及其它预埋件、观测仪器的定位

12、安装5) 模板的就位、测量和调整定位6) 此前工序的检查验收7) 混凝土浇筑及拆模、养护8) 回填灌浆（一般在水工隧道预应力混凝土衬砌后根据设计要求进行）9) 预留张拉槽（无粘结）或预留孔道（粘结式）的清理修整及混凝土缺陷的检查处理10) 预应力张拉设备仪器的配套率定和张拉试验11) 预应力锚束的张拉锚固12) 施工张拉数据的整理和张拉质量评定13) 锚束及锚具的防腐保护及预留孔道（粘结式）或预留张拉槽（无粘结）的回填（简称为封锚回填）14) 固结灌浆（根据设计要求而定）15) 全面测量、检查及验收；1.1.41.1.4 预应力混凝土的施工方法预应力混凝土的施工方法以上所述的施工程序，比较全面

13、地概括了水利水电工程中预应力混凝土施 工的主要工序。在实际工作中，可以根据施工设计的具体情况、设计的锚束张 拉方法、类型和结构物的体型，进行必要的调整和简化。1）测量定位为保证预应力混凝土结构物满足设计要求的承载力、外形尺寸和预加应力的效果，在施工前，必须采用精密先进的测量仪器，对预应力混凝土结构物的外形和锚束布置的三维方位进行精确定位。如水工隧洞环形预应力混凝土施工，要求测量定位的项目有：环形预应力混凝土结构体的分块位置、2）预应力筋下料和编束：钢绞线下料长度应经计算，要考虑各中锚具的特性、锚固形式、张拉伸长值、构件长度等因素的影响，并根据实际情况和试验确定。墩头锚具钢丝的下料，长度误差控制

14、在 1/30001/8000 之间，下料后断面与母材垂直。钢丝下料前如有弯曲（1m 长度范围内，弯曲矢高大于 5mm）应作调直处理。张拉工艺流程图：编束时应设计要求的根数逐根排列理顺编制成束，严防交叉，保证在穿束及张拉时不致紊乱。对于粘结式预应力锚索，穿束：水平穿束可用卷扬机拉拔，垂直穿束可借助起吊设备，倾斜的孔道可由卷扬机与起吊设备同时进行；对较短、较轻的锚束可由人工穿束；也可将预应力束先穿入管道，然后浇筑混凝土。3）钢筋、预应力筋的支撑筋、架立筋的定位和安装4）锚束（无粘结）或预留孔道（粘结式）及其它预埋件、观测仪器的定位安装预留孔道：埋设钢管或金属波纹管，或在混凝土中抽拔成孔。管道固定，

15、可利用结构钢筋，必要时应专门支撑。5）模板的就位、测量和调整定位6）此前工序的检查验收7）混凝土浇筑及拆模、养护浇筑混凝土：严禁吊罐碰撞预应力管道；振捣器离管道应有一定距离，以免管道变形或损坏。浇筑时要防止砂浆进入孔道。8）预留张拉槽（无粘结）或预留孔道（粘结式）的清理修整及混凝土缺陷的检查处理9）预应力张拉设备仪器的配套率定和张拉试验受力性能试验：预应力锚固的受力性能试验，必须按设计要求进行，并应在正式开工前完成；受力性能试验应具有代表性，试验数量不得小于 3 索；受力性能试验所用锚夹具、张拉机具及施工工艺，应与工程实际采用的相同；性能试验的张拉力值应以测力装置读数为准。试验前，测力装置必须

16、与千斤顶、压力表配套标定；性能试验索的伸长值、锚索受力的均匀性和摩擦损失等参数均应在分级张拉中同步测量；受力性能试验的测试，应以初始应力为起始点；初始应力为设计应力的 0.2 倍，分级张拉力分别为设计值的0.25、0.50、0.75、1.0、1.15 倍；最大张拉力不得超过预应力钢材强度标准值的 75%。测量所加吨位大小的方法有压力表控制与变形控制两种。通常以压力表控制为主，用变形作校核。如压力表指示的吨位与变形校核数值之差超过 5%时，应停机查明原因后再继续张拉。有时也可仅用压力表控制。10）预应力锚束的张拉锚固预应力损失值估算应考虑下列因素：预应力束锚固时的钢筋或钢丝束应力损失主要有：锚固时预应力筋内缩引起的应力损失；预应力筋与孔道摩擦引起的应力损失；预应力张拉筋分批张拉时，先批张拉钢筋受后批张拉时混凝土弹性压