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1、,新建铁路西安至成都客运专线 川陕省界至江油段 施工图桥涵工程专项技术交底,中铁二院西成客专（四川段）配合施工项目部 副经理兼总工：马雅林,二、预应力施工技术,主要内容,一、概 念,一、预应力相关概念,1-1 预应力张拉控制应力,预应力张拉控制应力scon:指张拉预应力钢筋时，张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力筋截面积得出的拉应力值。,对于如钢制锥形锚具等一些因锚具构造影响而存在（锚圈口）摩阻力的锚具，scon指经过锚具、扣除此摩阻力后的（锚下）应力值。摩阻力一般为张拉应力的3-6%。准确地说，scon是指预应力筋张拉时锚下的张拉控制应力。,预应力张拉控制应力,一、预应力相关概念,预
2、应力结构中预应力筋的拉应力是一个不断变化的值。在预应力结构的施工及使用过程中，由于张拉工艺、混凝土和钢筋材料特性以及环境条件的影响等原因，预应力筋中的拉应力是不断降低的。这种预应力筋应力的降低，即为预应力损失。,由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果，因此预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个关键问题。,预应力损失,一、预应力相关概念,构件出现脆性破坏,个别预应力筋可能被拉断,增加钢筋的应力松弛,张拉控制应力scon取值越高，在构件受拉区建立的混凝土预压应力也越大，从而提高构件的抗裂性，减小变形，可以使预应力筋充分发挥作用。,混凝土局部受压破坏,满足设计需要的预应力筋中的拉
3、应力，应是张拉控制应力扣除预应力损失后的有效预应力。因此一方面要预先确定（预应力设计的关键环节）预应力筋张拉控制应力scon，另一方面要准确控制（预应力施工的关键环节）预应力损失值。,构件预拉区受拉开裂,一、预应力相关概念,1）张拉控制应力一般不大于比例极限。这样规定是为保证计算张拉伸长值时按线性计算。,1. 取值原则,预应力筋的应力-应变曲线,fptk为预应力筋的抗拉强度标准值,2）张拉控制应力不宜过低，不应小于0.4 ,否则会造成预应力钢材的浪费，并给预应力筋布置造成困难。,一、预应力相关概念,7,预应力筋的张拉控制应力 不宜超过下表规定的张拉控制应力限值。,2.取值方法,当符合下列情况时
4、，表中的张拉控制应力限值可提高 ：,1）要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内（预拉区）设置的预应力钢筋；,2）要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。,一、专业技术交底的主要内容,1-2 预应力损失及减小预应力损失的措施,一、预应力相关概念,预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的挤紧以及钢筋在锚具中的内缩、分块拼装构件接缝压密 引起的预应力损失记为sl1。,1、锚固损失sl1,1-2 预应力损失及减小预应力损失的措施,表中锚具变形和钢筋内缩也可根据实测资料确定 其他类型锚具变形和钢筋内缩根据实测数据确定
5、,一、预应力相关概念,减少锚固损失sl1的措施,选择锚具变形小或是预应力钢筋内缩小的锚具、夹具，并尽量少用垫板，因每增加一块垫板， 值就增加1mm。,增加台座长度。因sl1值与台座长度成反比。采用先张法生产的构件，当台座长度为100m以上时， sl1可忽略不计。,摩擦损失sl2： 在预应力筋张拉过程中，由于预留孔道制作偏差、孔道壁粗糙（混凝土灰浆碎渣等杂物）、曲线孔道等原因，预应力筋与孔壁接触引起摩擦力，该摩擦力与张拉力方向相反，又称为摩阻力。距离张拉端越远累积的摩阻力值越大，从而使构件每一截面上预应力筋的拉应力值沿构件逐渐减小(后张法) 张拉端锚口摩擦 转向装置处的摩擦(设置转向块),一、预
6、应力相关概念,摩擦损失sl2,后张法中，预应力筋与孔道壁接触而引起摩擦力，预拉应力损失随离开张拉端距离增大而增大,*孔道偏差等因素引起（长度效应，对直线孔道也存在）,*曲线型孔道而引起（曲率效应）,由孔道偏差引起的损失值与预应力和孔道长度成正比,由曲线型孔道引起的损失值与预应力和孔道曲率成正比,一、预应力相关概念,*采用两端张拉可以减少l2,一般达总损失的30左右,*采用润滑剂,*改善预留孔道质量,*预应力钢束管道位置要准确，定位钢筋网片应与梁体主筋焊接牢固可以减少l2,一、预应力相关概念,温差损失sl3,先张法混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失,*采用二次升温法可减少l3:
7、先升温20-25养护,当混凝土的强度达到7.510N/mm2时，混凝土与预应力筋已有足够粘度再逐渐升温 *在钢模上张拉预应力筋,一、预应力相关概念,14,松弛损失sl4,钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛。一般来说张拉应力越大、温度越高，松弛量也越大。,应力松弛发生先快后慢，第一小时完成50%左右，其中前两分钟完成大部分，24小时内可完成80%左右，此后逐渐趋于稳定, 消除应力钢丝、钢绞线：采用底松弛钢绞线, 设计计算时已根据张拉控制应力考虑了相应的松弛系数,一、预应力相关概念,混凝土的收缩和徐变引起的损失sl5,配筋率：纵向钢筋阻碍收缩和徐变的发展（在计算时同
8、时考虑普通钢筋影响） 混凝土的预压应力值：影响徐变的主要因素混凝土的强度等级：影响徐变和收缩量预应力偏心距受荷时的龄期：构件的尺寸以及环境的温度湿度,混凝土硬结时体积收缩，在预压力作用下结构徐变，是两种变形。二者都会导致预应力筋缩短，产生预应力损失，两者通常同时考虑，以sl5表示,混凝土收缩和徐变引起的预应力损失l5在预应力总损失中占的比重较大，在曲线配筋时约占30%，在直线配筋时可达60。,一、预应力相关概念,一、预应力相关概念,*采用高标号水泥，减少水泥用量； *采用高效减水剂，降低水灰比； *延长混凝土加载龄期；（现浇梁） *采用级配好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性 *加强养护。,
9、后张构件施加预应力时已完成部分收缩，故后张法的l5比先张法低,有效减少l5的措施,混凝土弹性压缩或伸长对预应力的影响l6（设计计算时已考虑）,一、预应力相关概念,一、预应力相关概念,一、预应力相关概念,对于此项预应力损失，在结构计算时无法通过具体公式或参数的形式计入。,二、预应力施工,2-1 孔道留设,预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种，其直径与布置根据构件的受力性能、张拉锚固体系特点及尺寸确定。,预制构件的孔道留设 现浇构件的孔道留设,二、预应力施工,孔道至构件边缘的净距不小于40mm，孔道之间的净距不小于一倍管径；端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线；凡需起拱的构件，预留孔道应随构件同时
10、起拱。,2.3 孔道留设,考虑砼应保证足够的局部承压强度，同时保证千斤顶有足够的张拉操作空间。,2-2 孔道布置,二、预应力施工,预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和金属螺旋管、塑料波纹管，埋入后不再抽出，可用于各类形状的孔道，是目前大力推广的孔道留设方法。,波纹管要求：在1KN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。混凝土振捣过程应避免造成管道破损、移位。,塑料波纹管 金属螺旋管,2.3 孔道留设,共64页 第35页,2-3 孔道预埋,二、预应力施工,构件中固定：用钢筋井字架,即管道定位钢筋;管道固定后，必须用铅
11、丝与钢筋扎牢，防止浇筑砼时管道上浮或者移位而造成严重事故。,曲线孔道的固定,2.3 孔道留设,2-4 孔道定位,二、预应力施工,1、孔道压浆浆体的流动度、泌水率、凝结时间、膨胀率需满足规范要求。 2、孔道压浆工艺必须符合设计要求。孔道内水泥浆应饱满密实。 3、水泥浆试件应在压浆地点随机抽样制作。水泥浆的抗压强度必须 4、曲线孔道应在最低点设置灌浆孔，以利于排出空气，保证灌浆密实； 均以免构件截面削弱过大为原则。,2.3 孔道留设,2-4 孔道压浆及封端,封端：锚具和预应力筋封闭防护前必须按设计要求对锚具和预应力筋做防锈和 防水处理。锚具和预应力筋封闭防护必须符合规范要求，一般规定： （1）凸出
12、式锚固端锚具的保护层厚度不宜小于50mm； （2）外露预应力筋的保护层厚度不宜小于30 mm。 具体按施工技术规格执行,预应力筋张拉后，应尽快进行孔道灌浆。一可保护预应力筋以免锈蚀，二使预应力筋与砼有效粘结，控制超载时裂缝的间距与宽度，减轻梁端锚具的负荷情况。,预应力张拉时,应注意哪些哪些问题? 1、质量问题及现象 预应力筋张拉时出现异常情况，如锚垫板变形、梁的起拱不正常、千斤项、油泵等声音异常，锚夹具滑出、千斤顶支架倾倒等。2、原因分析 1）锚垫板承压面与孔道中心线不垂直，锚具孔与锚垫板未对正，由于张拉力过大造成锚垫板变形。 2）千斤顶回油过猛，产生较大的冲击振动，造成滑丝。 3）千斤顶或油
13、泵出现故障，声音出现异常。 4）预应力筋被拉断，出现异常声音和梁体起拱不正常。 5）千斤顶支架不牢固。,3、预防措施 1）锚垫板承压面与孔道中线不垂直时，可在锚圈下垫薄钢板调整垂直度。将锚圈对正垫板并点焊，防止张拉时移动。 2）千斤顶给油、回油工序要缓慢平稳进行。要避免回油过猛。 3）张拉操作要按规定进行，防止预应力筋受力超限发生拉断事故。 4）油泵运转出现异常情况时，要立即停车检查。在有压情况下，不得随意拧动油泵或千斤顶各部位的旋扭。 5）在测量伸长及拧螺母时，要停止开动千斤顶。 6）千斤顶支架必须与染端垫板接触良好，位置正直对称，以防止支架不稳或受力不均倾倒伤人。 7）张拉或退楔时，千斤顶
14、后面禁止站人，以防预应力筋拉断或锚具、楔块弹出伤人。,预应力张拉时，对锚具、夹具有什么要求？ 1、质量问题及现象 锚具、夹具不合格，在预应力张拉时会发生滑丝、断丝，锚固质量无法保证，预应力钢束的张拉力也就无法保障。 2、原因分析 锚具、夹具不合格的原因一是生产厂家原因，二是进场后没有检验。,3、预防措施 1）锚具和夹具的类型须符合设计规定和预应力钢束张拉的需要。 2）用预应力钢束与锚夹具组合件进行张拉试验时的锚固能力，不得低于预应力钢束标准抗拉强度的90%。 3）锚具、夹具须经过有资质的权威专业技术部门鉴定和产品鉴定，出厂前应由供方按规定进行检验，并提供质量证明书。 4）锚具、夹具进场时应分批
15、进行外观检查，不得有裂纹、伤痕、锈蚀，尺寸不得超过允许偏差。 5）对锚夹具的强度、硬度、锚固能力等，应根据供货数量和使用情况确定是否复验。,预应力筋张拉时发生断丝、滑丝怎么办？ 1、质量问题及现象 预应力筋在张拉与锚固时，由于各种原因，发生预应力筋的断丝和滑丝，使预应力钢束受力不均匀，造成构件不能达到所要求的预应力度。 2、原因分析 1）实际使用的预应力钢丝或预应力钢绞线直径偏差大，锚具与夹片不密贴，张拉时易发生断丝或滑丝2）预应力束没有或未按规定要求梳理编束，使得钢束长短不一或发生交叉，张拉时易发生断丝或滑丝。 3）锚夹具的尺寸不准，夹片的误差大，夹片的硬度与预应力盘不配套，易屡丝和滑丝。,
16、4）锚圈放置位置不准，支承垫块倾斜，千斤顶安装不正，会造成预应力钢束断线。 5）施工焊接时，把接地线接在预应力筋上，造成钢丝间短路，损伤钢丝，张拉时发生断丝。 6）把钢束穿入预留孔道内时间长，造成钢丝锈蚀，砼砂浆留在钢束上，又未清理干净，张拉时产生滑丝。 7）油压表失灵，造成张拉力过大，易产生断丝。,3、预防措施 1）穿束前,预应力钢束必须按规程进行梳理编束,并正确绑扎。 2）张拉预应力筋时，锚具、千斤顶安装要准确。 3）张拉预应力筋时，锚具、千斤顶安装要准确。 4）当预应力张拉达到一定吨位后，如发现油压回落，再加油时又回落，这时有可能发生断丝，如果发生断丝，应更换预应力钢束，重新进行预应力张拉。 5）焊接时严禁利用预应力筋作为接地线，不允许发生电焊烧伤波纹管与预应力筋。 6）张拉前必须对张拉端钢束进行清理，如发生锈蚀应重新调换。 7）张拉前要经权威部门准确检验标定千斤顶和油压表。 8）发生断丝后不可以提高其它束的张拉力进行补偿；必须更换新束；必要时可利用备用孔增加预应力束。,
