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1、项目2,预应力混凝土工程,项目描述,城市高架桥施工中预应力混凝土的应用比较广泛，本项目主要介绍预应力混凝土的特点，预应力混凝土先张法与后张法施工，预应力T梁的预制及预应力箱梁的预制等。,工作任务1 预应力钢筋混凝土认知,预应力钢筋混凝土的概念:在外荷载作用到构件上之前，预先用某种方法，在构件上（主要在受拉区）施加压力，当构件承受由外荷载产生的拉力时，首先抵消混凝土中已有的预压力，然后随荷载增加，才能使混凝土受拉而后出现裂缝，因而延迟了构件裂缝的出现和开展。,2预应力钢筋混凝土的特点,抗裂性和抗渗性好； 耐久性好。 结构物的刚度提高。 节省钢材和混凝土，降低工程造价。,工作任务2 预应力混凝土先
2、张法施工,先把钢筋放在台座上按构件设计选用的张力应力拉紧，然后灌注混凝土，待混凝土达到一定强度,并与钢筋牢固粘结后，放松钢筋，钢筋回缩，靠混凝土与钢筋的粘结力使混凝土得到预压。,预应力材料准备,预应力设备准备,预应力筋安装,安装锚具并张拉,留孔材料准备、锚具准备,预应力钢材准备,有粘结预应力： 安装波纹管、穿钢束,预应力工程施工工艺流程,千斤顶配套标定,灌浆设备准备,无粘结预应力： 安装无粘结预应力筋,灌浆并封锚,有粘结灌浆,工艺过程,A、张拉预应力筋,B、浇筑混凝土构件,C、放张施加预应力,（1）台座 先张法施工中对台座的要求：有足够的强度、刚度和稳定性；满足生产工艺的需要等。,先张法施工中
3、台座的形式：,墩式（传力墩、台面、横梁）长度100150m，适于中、小型构件。,重力式台座,与台面共同作用式,构架式,桩基构架式,锚桩式台座,槽式（传力柱、上下横梁、砖墙）长4576m，适于双向预应力构件， 易于蒸汽养护。,钢模台座,（2）夹具,锚固夹具： 锥形夹具：锥形夹具是用来锚固预应力钢丝的。常用的单根钢丝夹具，适用于锚固直径3-5mm的冷拔低碳钢丝和碳素（刻痕）钢丝。既可用于固定端，也可用于张拉端。,锥形夹具：,圆套筒三片式夹具：,圆套筒三片式夹具是用于锚固预应力钢筋的，由中间开有圆锥形孔的套筒和三片夹片组成。套筒的内孔成圆锥形，三个夹片互成120，钢筋夹持在三片夹片中心，夹片内槽上有
4、齿纹，以保证钢筋的锚固。这种夹具适用于夹持直径12mm和14mm的单根冷拉、级钢筋。,圆套筒三片式夹具：,镦头夹具：,镦头夹具用于预应力筋固定端锚固。冷拔低碳钢丝可采用冷冲镦粗的方法制作镦头，碳素钢丝宜采用液压冷镦的方法制作镦头，直径小于22mm的钢筋可在焊机上采用电热镦粗的方法制作镦头，大直径的钢筋只能采用热锻方法锻制镦头。,镦头夹具：,张拉夹具：,穿心式千斤顶： YC20型，最大拉力20t、行程200mm，适于1220单根钢筋。 电动螺杆：拉力3060t、行程800mm，用于：钢筋、钢丝。 卷扬机滑车组。,穿心式千斤顶,2.先张法施工工艺,先张法施工工艺流程：,（2）张拉预应力钢筋,预应力
5、筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果，影响到构件的抗裂度和刚度，因而控制应力不能过低。 控制应力也不能过高，不允许超过其屈服强度，以使预应力筋处于弹性工作状态，否则会使构件出现裂缝的荷裁与破坏荷载很接近，这是很危险的。 过大的超张拉会造成反拱过大，预拉区出现裂缝也是不利的。预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求。当施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表2-1的规定。,预应力筋张拉程序有以下两种：,a.b. 两种张拉程序是等效的，施工中可根据构件设计标明的张拉力大小、预应力筋与锚具品种、施工速度等选用。,预应力筋进行超张拉（103%105%控制应力）主要
6、是为了减少松弛引起的应力损失值。所谓应力松弛是指钢材在常温高应力作用下，由于塑性变形而使应力随时间延续而降低的现象。这种现象在张拉后的头几分钟内发展得特别快，往后则趋于缓慢。例如，超张拉5%并持荷2分钟，再回到控制应力，松弛已完成50%以上。,张拉控制要点：,张拉时应校核预应力筋的伸长值。 实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过6%，否则应停拉； 从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座）； 多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查)； 拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松； 拉完的筋位置偏差5mm，且构件截面短边的4%；冬施张拉时，温度15； 注意安全：两端严禁站人，敲击楔块不得过猛。,（3）混凝土
7、浇筑与养护,混凝土一次浇完，混凝土C30； 防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的水泥，水灰比0.5，级配良好，振捣密实（特别是端部）； 防止碰撞、踩踏钢丝； 减少应力损失：非钢模台座生产，采取二次升温养护，(开始温差20，达10MPa后按正常速度升温）。,（4）预应力钢筋放松,先张法施工的预应力放张时预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求。 设计无要求时，其强度不低于设计的混凝土强度标准值的75%。 过早放张预应力会引起较大的预应力损失或预应力钢丝产生滑动。 对于薄板等预应力较低的构件，预应力筋放张时混凝土的强度可适当降低。 预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压。,预应力混凝土构件的
8、预应力筋为钢丝,放张前，应根据预应力钢丝的应力传递长度，计算出预应力钢丝在混凝土内的回缩值，以检查预应力钢丝与混凝土粘结效果。 若实测的回缩值小于计算的回缩值，则预应力钢丝与混凝土的粘结效果满足要求，可进行预应力钢丝的放张。,先张法的特点,张拉钢筋时只需工具锚（锚具作为工具设于台座两端，构件制作后能重复使用）。 钢筋依靠预应力与混凝土的粘结力自锚于混凝土中，因此又称“自锚”。 先张法的优点是构造简单，节省材料，加工方便，成本便宜。主要用于构件厂生产中、小型构件（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁）,工作任务3 预应力混凝土后张法施工,在灌注混凝土时留出设置张拉钢筋的孔道，待混凝土达到能在上面直接张拉
9、钢筋的强度后，把钢筋穿入孔道，按设计的张拉控制应力进行张拉，在钢筋紧张的状态下，用锚具把钢筋牢固地锚在构件上，然后进行孔道灌浆，通过锚具传递应力，使混凝土得到预压。,后张法施工工艺：,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。,后张法的特点,预应力筋可以直接在构件上张拉，不需要专用台座，现场生产时可避免构件的长途搬运，故后张法适宜在现场制大型构件，特别是大跨度构件。 后张法又是一种极有效的拼装手段，可把在预制厂预制的小型块体运到现场后拼装成整体，是一种比较灵活的张拉方法。,后张法的缺点,钢筋两端均需加设工作锚
10、，而工作锚不仅要消耗金属材料，还要求加工精密，同时还由于需要留孔、传筋、灌浆及在锚具下的预压应力集中处加强配筋等原因，使断面构造和施工操作均比先张法复杂，造价也比先张法高。,1.材料质量要求,精轧螺纹钢筋,高强精轧螺纹钢筋，其力学性能和表面质量应符合以下规定：,精轧螺纹钢筋表面不得有横向裂纹、结疤和机械损伤，钢筋表面允许有不影响力学性能和连接的缺陷。 精轧螺纹钢筋的力学性能应符合表2-2的规定。 精轧螺纹钢筋应分批进行检验，每批重量不大于60t，对表面质量应逐根目视检查，外观检查合格后在每批中任选两根钢筋截取试件进行拉伸试验。,（2）钢丝、钢绞线和热处理钢筋,钢丝,钢绞线,热处理钢筋,预应力混
11、凝土结构所采用的钢丝、钢绞线和热处理钢筋等的质量，应符合现行国家标准的规定。 预应力混凝土用钢丝应符合预应力混凝土用钢丝（GB/T 5223）的要求。 预应力混凝土用钢绞线应符合预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224）的要求。,预应力混凝土用钢绞线表面不得带有降低钢绞线与混凝土黏结力的润滑剂、油渍等物质，允许有轻微的浮锈，但不得锈蚀成肉眼可见的麻坑。 钢绞线进场验收时，应从每批钢绞线中任取3盘，并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一根试样进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。每批钢绞线的重量应不大于60t。 对大桥等重要工程使用的钢丝、钢绞线，进场时应进行上述检验；对其他桥梁，其预应力钢材的力
12、学性能，可仅进行抗拉强度试验，或由生产厂家提供力学性能试验报告。,（3）冷拉钢筋和冷拉低碳钢丝,预应力冷拉钢筋表面不得有裂纹和局部缩颈，冷拉试验后外观不得有裂纹、鳞落式断裂现象。冷拔低碳钢丝表面不得有裂纹和机械损伤。 冷拉钢筋应分批进行检验，每批重量不得大于20t。每批钢筋的级别和直径均应相同。每批钢筋外观经逐根检查合格后，再从任选的两根钢筋上各取一套试件，按照现行国家标准的规定进行拉力试验（屈服强度、抗拉强度、伸长率）和冷弯试验。,计算冷拉钢筋的屈服强度和抗拉强度时，采用冷拉前的公称截面面积。 冷拔低碳钢丝应逐盘进行抗拉强度、伸长率和弯曲试验。从每盘钢丝上任一端截去不少于500mm后再取两个
13、试样，分别做拉力和180反复弯曲试验，结果应符合要求。,（4）锚具、夹具和连接器,预应力筋锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，能保证充分发挥预应力筋的强度，安全地实现预应力张拉作业，并应符合现行国家标准预应力筋锚具、夹具和连接器（GB/T 14370）的要求。,预应力筋锚具应按设计要求采用。锚具应满足分级张拉、补张拉以及放松预应力的要求。用于后张结构时，锚具或其附件上宜设置压浆孔或排气孔，压浆孔应有足够的截面面积，以保证浆液的畅通。,夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员的安全不
14、造成危险。 用于后张法的连接器，必须符合锚具的性能要求；用于先张法的连接器，必须符合夹具的性能要求。,（5）管道,波纹管,钢管,在桥梁的某些特殊部位，当设计规定时，可采用符合要求的平滑钢管和高密度聚乙烯管。用做管道的平滑钢管和聚乙烯管，其壁厚不得小于2mm。 刚性管道应具有光滑的内壁并可被弯曲成适当的形状而不出现卷曲或被压扁；半刚性管道应是波纹状的金属螺旋管。金属管道宜尽量采用镀锌材料制作。,制作半刚性波纹状金属螺旋管的钢带应符合现行有关标准规范的规定，并附有合格证书。钢带厚度应根据管道直径、设置时间（在浇筑混凝土前或后设置钢束）及是否有特殊用途而定，一般情况厚度不宜小于0.3mm。,管道的内
15、横截面积至少应是预应力筋净截面积的2.02.5倍。如果管道与预应力筋的面积比低于给定的极限，则应通过试验验证其可以进行正常压浆作业。对于超长钢柬的管道，亦应通过试验来确定其面积比。,制孔采用胶管抽芯法时，胶管内应插入芯棒或充以压力水，以增加刚度；采用钢管抽芯法时，钢管表面应光滑，焊接接头应平顺。抽芯时间应通过试验确定，以混凝土抗压强度达到0.40.8MPa时为宜，抽拔时不应损伤结构混凝土。抽芯后，应用通孔器或压气、压水等方法对孔道进行检查，如发现孔道堵塞或有残留物或与邻孔有串通，应及时处理。,采用胶管或钢管抽芯法制孔时，抽管时间应根据水泥品种、水灰比、气温和养护方法等条件，通过试验确定。抽管以
16、能顺利抽出来且孔道不坍塌为原则，故抽管应在混凝土初凝后终凝前进行。,金属螺旋管进场时，除应按出厂合格证和质量保证书核对其类别、型号、规格及数量外，还应对其外观、尺寸、集中荷载下的径向刚度、荷载作用后的抗渗漏及抗弯曲渗漏等进行检验。工地自行加工制作的管道亦应进行上述检验。其检验方法可参照现行预应力混凝土用金属波纹管(JG 225)的规定执行。,2.预应力筋制作与安装,（1）预应力钢筋制作 预应力筋下料长度应通过计算确定，计算时应考虑结构的孔道长度或台座长度、锚具长度、千斤顶长度、焊接接头或墩头预留量，冷拉伸长量、弹性回缩量、张拉伸长值和外露长度等因素。 高强钢丝、钢绞线、冷拉钢筋的切断工具宜采用切断机或砂轮切割机等，不宜采用氧气切割机，更不得使用电弧焊机切断。,钢丝束两端采用镦头锚具时，同一束中各根钢丝下料长度的相对差值，当钢丝束长度小于或等于20m时，不宜大于1/3000;当钢丝束长度大于20m时，不宜大于1/5000，且不大于5mm。长度不大于6m的先张构件，当钢丝成组张拉时，同组钢丝下料长度的相对差值不得大于2mm。,
