5预应力混凝土工程幻灯片

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1、5 5 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。学习要求：v了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中的优点；v熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求； v熟悉先张法、后张法的施工工艺；v掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定和注意事项；v掌握后张法孔道留设、锚具选择、预应力筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注意要点；v了解电热张法、无粘结预应力混凝土施工原理及应用；v熟悉预应力混凝土质量保证措施及安全技术。 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作 用，即在外荷载作

2、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，使混凝土结构在作 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，可以提高构件的承载能力。 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，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。 预加应力的方法，可以分为先张法和后张 法两类。先张法是先张拉钢筋，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。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道

3、， 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。为了达到较高的预应力值，宜优先采用高 标号混凝土。当采用冷拉HRB335、HRB400钢筋 和冷轧带肋钢筋作预应力钢筋时，其混凝土强 度不宜低于C30；当采用消除应力钢丝、钢绞 线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度 等级不宜低于C40。 5.1 先张法 5.4 无粘结预应力混凝土施工 （自学） 本 章 内 容5.2 后张法 5.3 电热法施工（自学）5.5 液压张拉设备仪表的使用 安全技术、校验与操作 本章小结 5.1 5.1 先先 张张 法法先张法：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

4、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。先张法生产示意图见图5.1所示。 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。 采用台座法时时，预应预应 力筋的张张拉、锚锚固，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。采用机组组流水法时时，构件连连同钢钢模通过过固定的机组组，按流水方式完成（张张拉、锚锚固、混凝

5、土浇浇筑和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力由钢模承受。先张法施工工艺流程如图5.2所示。 5.1.1 先张法施工准备 台座由台面、横梁和承力结结构等组组成，是先张张法生产产的主要设备设备 。预应预应 力筋张张拉、锚锚固，混凝土浇浇筑、振捣捣和养护护及预应预应 力筋放张张等全部施工过过程都在台座上完成；预应预应 力筋放松前，台座承受全部预应力筋的拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。（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。墩式台座用以生产产各种形式的中小型构件。5.1.1.1 台座 台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。 承力台墩设计时

6、，应进行稳定性和强度验算。稳定 性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。抗倾覆系 数不得小于1.5，抗滑移系数不得小于1.3。 抗倾覆验算的计算简图如图5.3所示，按下式计算 ：式中 K0台座的抗倾覆安全系数； M由张拉力产生的倾覆力矩，kNm；M=Te e 张拉合力T的作用点到倾覆转动点o的力臂，m ； M抗倾覆力矩，kNm。 如忽略土压力，则 M=G1.l1+G2.l2 抗滑移能力按下式验算： 式中 Ke 抗滑移安全系数；T张张拉力合力，kN；T1 抗滑移的力，kN；对对于独立的台墩，由侧侧壁上 压压力和底部摩阻力等产产生；对对与台面共同工作的台墩，其水 平推力几乎全部传给传给 台面，不存在

7、滑移问题问题 ，可不作抗滑移 计算，此时应验算台面的强度。 台面 台面是预应预应 力构件成型的胎模，要求地基坚实坚实平整，它是在厚150mm夯实实碎石垫层垫层 上，浇浇筑6080mm厚C20混凝土面层层，原浆压实浆压实 抹光而成。台面要求坚坚硬、平整、光滑，沿其纵纵向有3%的排水坡度。 横梁横梁以墩座牛腿为为支承点安装其上，是锚锚固夹夹具临时临时 固定预应预应 力筋的支承点，也是张张拉机械张拉预应力筋的支座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。 （2） 槽式台座 槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成。 槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适 用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等 。

8、槽式台座构造如图5.4所示。 槽式台座需进行强度和稳定性计算。端柱和传力 柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽 式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部 分张拉力矩组成。 夹具是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。 （1） 钢丝锚固夹具 圆锥齿板式夹具（锥销夹具）锥销夹具可分为圆锥齿板式夹具和 圆锥槽式夹具，如图5.5所示。 镦头夹具如图5.6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。 5.1.1.2 夹具 (2) 钢筋锚固夹具 钢筋锚固常用圆套筒三片式夹具，

9、由套筒和夹片组成（图5.7）。 其型号有YJ12、YJ14，适用于先张法；用YC-18型千斤顶张拉时，适用于锚固直径为12mm、14mm的单根冷拉HRB335、HRB400、RRB400级钢筋。(3) 张拉夹具 张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。 常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具等，如图5.8所示，适用于张拉钢丝和直径16mm以下的钢筋。 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。 (1) 钢丝张拉设备 钢丝张拉分单根张拉和成组张拉。 用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，

10、 常采用成组钢丝张拉。 在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉，可 采用电动卷扬机、电动螺杆张拉机进行张拉。 5.1.1.3 张拉设备 电动卷扬机张拉、杠杆测力装置 如图5.10所示。 电动螺杆张拉机 如图5.11所示，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。 (2) 钢筋张拉设备 穿心式千斤顶用于直径1220mm的单根钢筋、钢绞线或钢丝束的张拉。 用YC20型穿心式千斤顶（图5.12）张拉时，高压油泵启动，从后油嘴进油，前油嘴回油，被偏心夹具夹紧的钢筋随液压缸的伸出而被拉伸。 YC20型穿心式千斤顶的最大张拉力为20kN，最大行程为200mm。适用于用圆套筒三片式夹具张拉

11、锚固1220mm单根冷拉HRB335、HRB400和RRB400钢筋。 5.1.2 先张法施工工艺 张张拉控制应应力是指在张张拉预应预应 力筋时时所达到的规规定应应力，应应按设计规设计规 定采用。 控制应应力的数值值直接影响预应预应 力的效果。施工中采用超张拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高3%5%。 预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应预应 力筋需要超张张拉时时，可比设计设计 要求提高3%5%，但其最大张拉控制应力不得超过表5.1的规定。 5.1.2.1 张拉控制应力和张拉程序 表5.1 张拉控制应力限值 钢 筋 种 类 张 拉 方 法 先张法 后张法 消除应力钢丝 、钢绞线

12、热处 理钢筋 0.75fptk 0.70fptk0.75fptk 0.65fptk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 为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用的张力程序。 预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序0103%con。 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。5.1.2.2 预应力值的

13、校核 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5.13所示。 （1） 钢筋的接长与冷拉 钢丝的接长一般用钢丝拼接器用2022号铁丝密排绑扎(图5.14)。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于40倍钢丝直径；高强度钢丝不得小于80倍钢丝直径。5.1.2.3 张拉前的准备 预应力钢筋的接长与冷拉预应力钢筋一般采用冷拉HRB335、HRB400和RRB400热轧钢筋。预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊接而降低冷拉后的强度。预应力钢筋的制作，一般有对焊和冷拉两道工序。 预

14、应力钢筋铺设时，钢筋与钢筋、钢筋与螺丝端杆的连接可采用套筒双拼式连接。(2) 钢筋（丝）的镦头 预应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）端头要镦粗形成镦粗头。 镦头镦头 一般有热镦和冷镦两种工艺。 热镦热镦 在手动电焊动电焊 机上进进行，钢钢筋（丝丝）端部在喇叭口紫铜铜模具内，进进行多次脉冲式通电加热、加压形成镦粗头（图5.15）。 (3) 预应力筋的张拉力和伸长值的计算 控制张张拉力：FP=conAPn超张张拉力：F=（103105）%conAPn伸长值：式中 con预应预应 力张张拉控制应应力，kN/mm2； AP 预应预应 力筋截面面积积，mm2；n 同时张时张 拉预应预应 力

15、筋的根数； ES 预应预应 力筋的弹弹性模量，kN/mm2； L预应力筋的长度，mm。 （4） 张拉机具设备及仪表定期维护和校验 张张拉设备应设备应 配套校验验，以确定张张拉力与仪仪表 读读数的关系曲线线，保证张证张 拉力的准确，每半年校验 一次。设备出现反常现象或检修后应重新校验。张 拉设备宜定岗负责，专人专用。 （5） 预应力筋（丝）的铺设 长线台座面（或胎模）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。 （2） 预应力筋张拉注意事项 为避免台座承受过大的偏心力，应先张拉靠近台座 截面重心处的预应力筋。 钢质锥形夹具锚固时，敲击锥塞或楔块应先轻后重 ，同时倒开张拉设备并放松预应力筋，两者应密切 配合，既要减少钢丝滑移，又要防止锤击力过大导 致钢丝在锚固夹具处断裂。 对重要结构构件（如吊车梁、屋架等）的预应力筋 ，用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长 值。 同时张拉多根预应