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1、预应力混凝土工程预应力混凝土工程主要内容：预应力混凝土工程的先张法、后 张法的施工工艺，机具设备和施工方法。电 热张法、无粘结预应力混凝土施工原理、特 点及应用。 教学目标：了解预应力混凝土的概念，及其 在工程应用中的优点；熟悉先张法、后张法 的施工工艺；了解电热张法、无粘结预应力 混凝土施工原理及应用普通砼构件当裂缝宽度限制在0.20.3mm时受拉 钢筋的应力也只能达到150250MPa,不能充分发挥钢 筋作用。预应力砼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，充分发挥钢筋抗拉强度高和 混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力
2、 。 特点：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，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。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，叫做预应力混凝土。基础知识基础知识先先 张张 法法 先张法(pre-tensioning method)在浇筑混凝土之前，在台座或模板上先张拉预应力钢筋，用夹具临时固定，然后浇筑混凝土。待混凝土达到规定强度（一般不低于混凝土设计强度标准值的75），保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放张或切断预应力筋，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
3、拉区的混凝土获得预压应力。先张法主要工序示意图 (a) 张拉钢筋；(b) 支模并浇捣混凝土；(c)放松并截断预应力钢筋 先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型 构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。 先张法生产时，可采用台座法和机组流水法。 采用台座法时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土 的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上进行； 预应力筋放松前，其拉力由台座承受。应用较广， 可用于现场。采用机组流水法时，构件连同钢模通过固定的 机组，按流水方式完成（张拉、锚固、混凝土浇筑 和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力 由钢模承受。只用在预制厂。一、 先张法施工设备（一） 台座台座由台面、横梁
4、和承力结构等组成，是先张法生产的主要设备。台座应有足够的强度、刚度和稳定性，以免台座变形、倾覆、滑移而引起预应力损失。按照构造型式可分为墩式和槽式两类。（1） 墩式台座墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。长度100150m，墩式台 座用以生产各种形式的中小型构件。（2）槽式台座 组组成：由端柱、传传力柱、柱垫垫、横梁和台面组组成； 适用范围围：适用于张张拉吨位较较高的大型构件。如吊 车车梁、屋架等；锚固夹具 （二）夹具 夹具是预应力筋张拉和临时固定的锚固装置，可 分为锚固夹具和张拉夹具。 锚固夹具：用来锚固预应力筋临时固定在台座横梁上 的工具。张拉夹具： 将预应力筋与张拉
5、 机械连接起来，进 行预应力筋张 拉的工具。 （三）张拉机械主要有：油压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机。它们的张拉能力不同，张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉机具的张拉行程不小于预应力筋伸长值的1.11.3倍。要求：工作可靠、控制力准确，能以稳定的速率增大张拉。电动螺杆张拉机由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力器及电动 机组成。 二、 先张法施工工艺 张拉预应力筋 浇筑混凝土、养护 预 应力筋放张制作试块台座准备刷隔离剂铺放预应力筋张 拉安侧模扎横向筋灌筑混凝土养 护放松预应力筋试块试压脱模出槽堆放先张法施工工艺流程 预应力筋下料预应力铺设预应力筋固定端锚具挤压 （一）预应力筋
6、的铺设、张拉在铺放钢丝前，应清扫并涂刷隔离剂。一般涂刷 皂角水溶性隔离剂，易干燥，污染钢筋易清除。涂刷均 匀不得漏涂，待其干燥后，铺设预应力筋，一端用夹具 锚固在台座横梁的定位承力板上，另一端卡在台座张拉 端的承力板上待张拉。在生产过程中，应防止雨水或养 护水冲刷掉台面隔离剂。施工中为减少由于松弛等原因造成的预应力损失 ，一般要进行超张拉，预应力筋的最大超张拉应力不得 超过下表的规定。 最大张拉控制应力允许值 注：fptk为预应力筋极限抗拉强度标准值；fpyk为预应力筋屈服强度标准值。钢 种 张 拉 方 法 先张法 后张法 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk0.75 fptk热处理钢
7、筋、冷拔低碳钢丝 0.75 fptk0.70fptk冷 拉 钢 筋 0.95 fpyk0.90fpyk张拉程序可按下列之一进行：或 其中con为预应力筋的张拉控制应力如先超张拉5con再持荷几分钟，则可减少大部 分松弛损失。超张拉3con亦是为了弥补松弛引起 的预应力损失。 用应力控制张拉时，为了校核预应力值，在张拉过 程中应测出预应力筋的实际伸长值。如实际伸长值大 于计算伸长值10或小于计算伸长值5，应暂停张 拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉 。按照某一控制张拉应力值张拉好的预应力钢筋的初始张拉应力，由于 张拉工艺和材料特性等原因，会从构件制作到安装使用各个过程中不断降低。这种
8、预应力降低的现象称为预应力损失。所谓“松弛”，即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性 变形的特性。 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。 预应力筋理论伸长值L按下式计算：式中FP预应力筋平均张拉力，kN；轴线张拉取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值； L预应力筋的长度，mm； AP预应力筋的截面面积，mm2；ES预应力筋的弹性模量，kN/mm2。预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为 10%con时测量，并加初应力以内的推算伸长值 。 国产2CN-1型钢丝内力测定仪如图所示。 （二）混凝土的浇筑、养护浇筑：张拉、绑扎和立模完成之后，应立 即浇筑
9、混凝土，每条生产线应一次浇筑完 毕；浇筑时不应碰撞钢丝，且混凝土未达 到规定的强度前不允许碰撞或踩踏钢丝。 混凝土的收缩是水泥浆在硬化过程中脱水密结和形成 的毛细孔压缩的结果。 混凝土的徐变是荷载长期作用下混凝土的塑性变形， 因水泥石内凝胶体的存在而产生。 为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在 确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥， 采用低水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级 配等技术措施。混凝土的徐变 混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为徐变。 徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。 徐变有利于
10、结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。 影响徐变的因素有：内在因素、环境影响和初始应力。 混凝土在水中硬化时体积会膨胀，但其值较小，对混凝土影响不大。混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。养护：常常采用自然养护或蒸汽养护/湿热养
11、护。 自然养护不得少于14d。干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。 当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高而引起的预应力损失。 为了减少温差造成的应力损失，采用湿热养护时，在混凝土未达到一定强度前，温差不要太大，一般不超过20C。 （三）预应力筋的放张1、放张要求 ：放张时，混凝土应达到设计规定的放张强度，若设计无规定，则不得低于设计混凝土强 度标准值的75。 2、放张顺序 ：放张顺序应符合设计要求，如无要 求，应符合下列规定： 对承受轴心预压力的构件（如压杆、桩）， 所有预应力筋应同时放张。 对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预 应力较小区域的预应力筋，再同时放张预应力 较大区域的预应力筋。 当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称 、相互交错地放张，以防止放张过程中构件产 生弯曲、裂纹及预应力筋断裂现象。
