市政工程：预应力后张法(十一月收集整理)课件

第十三讲第十三讲 预应力后张法预应力后张法1 1 预应力筋、锚具和张拉机具预应力筋、锚具和张拉机具 2 2 后张法后张法后后张张法法：先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。预应力混凝土后张法生产工艺见图图所示。后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备，不受地点限制，它既适用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法又是预制构件拼装的手段。后张法的工艺流程见下图下图所示。一、一、预应力筋、锚具和张拉机具预应力筋、锚具和张拉机具 (1)锚具 单根粗钢筋的预应力筋，如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚具或镦头锚具；如果采用两端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。v螺丝端杆锚具如图图5.19所示。v帮条锚具如图图5.20所示。v镦头锚具由镦头和垫板组成。1 1单根粗钢筋单根粗钢筋 (2)张拉设备 与螺丝端杆锚具配套的张拉设备为拉杆式千斤顶（YL）、穿心式千斤顶（YC）、锥锚式千斤顶（YZ）。常用的有YL20型、YL60型油压千斤顶。YL60型千斤顶是一种通用型的拉杆式液压千斤顶（图图5.215.21）。YL60型千斤顶适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及镦头锚具的钢筋束。(3)单根粗钢筋预应力筋制作 单根粗钢筋预应力筋的制作，包括配料、对焊、冷拉等工序。预应力筋的下料长度应计算确定，计算时要考虑结构构件的孔道长度、锚具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头的预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值等。现以两端用螺丝端杆锚具预应力筋为例（图图5.225.22）来说明其下料长度计算方法。预应力筋的成品长度（即预应力筋和螺丝端杆对焊并经冷拉后的全长）L1：L1=l+2l2 预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉后需达到的长度L0：L0=L1-2l1 2 2钢筋束、钢绞线钢筋束、钢绞线 (1)锚具 钢筋束、钢绞线采用的锚具有JM型、XM型、QM型和镦头锚具。JM型锚具 JM型锚具由锚环与夹片组成（图图5.235.23），锚环分甲型和乙型两种。XM型和QM型锚具 XM型和QM型锚具是一种新型锚具，利用楔形夹片，将每根钢绞线独立地锚固在带有锥形的锚环上，形成一个独立的锚固单元。XM型锚具由锚环和三块夹片组成，如图图5.245.24所示。（2）钢筋束、钢绞线的制作 钢筋束所用钢筋是成圆盘供应，不需对焊接头。钢筋束或钢绞线束预应力筋的制作包括开盘冷拉、下料、编束等工序。预应力钢筋束下料应在冷拉后进行。当采用镦头锚具时，则应增加镦头工序。当采用JM型或XM型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，钢筋束和钢丝束的下料长度L应等于构件孔道长度加上两端为张拉、锚固所需的外露长度，如图图5.255.25所示。可按下式计算：v两端张拉时：L=l+2（l1+l2+l3+100）v一端张拉时：L=l+2（l1+100）+l2+l3 3 3钢丝束钢丝束(1)锚具 钢丝束用做预应力筋时，由几根到几十根直径35mm的平行碳素钢丝组成。其固定端采用钢丝束镦头锚具，张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。锥形螺杆锚具（图图5.265.26）用于锚固14、16、20、24或28根直径为5mm的碳素钢丝。钢丝束镦头锚具（图图5.275.27）适用于1254根直径为5mm的碳素钢丝。常用镦头锚具分为A型与B型。A型由锚杯与螺母组成，用于张拉端。B型为锚板，用于固定端。钢质锥形锚具钢质锥形锚具（图图5.285.28）用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束，适用于锚固6、12、18或24根直径5mm的钢丝束。（2）张拉设备 锥形螺杆锚具、钢丝束镦头锚具宜采用拉杆式千斤顶（YL60型）或穿心式千斤顶（YC60型）张拉锚固。钢质锥形锚具应用锥锚式双作用千斤顶（常用YZ60型）张拉锚固。穿心式千斤顶 如图图5.295.29所示，沿千斤顶纵轴线有一直穿心通道，供穿过预应力筋用。沿千斤顶的径向分内外两层油缸。外层油缸为张拉油缸，工作时张拉预应力筋；内层为顶压油缸，工作时进行锚具的顶压锚固，故称YC60型为穿心式双作用千斤顶。锥锚式双作用千斤顶 锥锚式双作用千斤顶构造如图图5.305.30所示。其主缸和主缸活塞用于张拉预应力筋。施工设备 张拉设备张拉设备包括张拉千斤顶、高压油泵和压力表。其他设备波纹管、锚垫板、夹片、钢绞线、锚环、垫管、挤压头（机）预应力后张法 1 施工设备预应力后张法 1 施工设备钢绞线锚垫板预留槽预应力后张法 1 施工设备锚环夹片挤压头预应力后张法 1 施工设备工作锚环千斤顶预应力后张法 1 施工设备张拉完之后的钢绞线（切索）工人在加工挤压头预应力后张法 1 施工设备挤压头插好的垫管工人正在忙碌穿垫管预应力后张法 1 施工设备（一）孔道的留设（一）孔道的留设 1、钢管抽芯法、钢管抽芯法 无缝钢管，在砼浇筑过程中和浇筑后，隔一定时间慢慢转动无缝钢管，在砼浇筑过程中和浇筑后，隔一定时间慢慢转动 钢管，在终凝前抽出，形成孔道。该法只用于留设直线孔道。钢管，在终凝前抽出，形成孔道。该法只用于留设直线孔道。2、胶管抽芯法、胶管抽芯法 布胶管或橡胶管，先充气（水）、再浇砼、后放气（水）、布胶管或橡胶管，先充气（水）、再浇砼、后放气（水）、抽出胶管、形成孔道，适用于留设直线或曲线孔道抽出胶管、形成孔道，适用于留设直线或曲线孔道3、预埋波纹管法、预埋波纹管法 波纹管用波纹管用0.30.5mm的钢带卷制而成的，永不抽出。适用预应的钢带卷制而成的，永不抽出。适用预应 力筋留密集、曲线配筋或抽管有困难的孔道设。力筋留密集、曲线配筋或抽管有困难的孔道设。对孔道成型的基本要求是：孔道尺寸与位置应正确，孔道应平对孔道成型的基本要求是：孔道尺寸与位置应正确，孔道应平 顺，端部预埋钢板应垂直孔道中心线顺，端部预埋钢板应垂直孔道中心线二、二、施工工艺施工工艺 后张法施工工艺与预应力施工有关的是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。1 1孔道留设 构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求：孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过。孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。在设计规定位置上留设灌浆孔。在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水管。灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。预留孔道形状有直线、曲线和折线形，孔道留设方法：（1）钢管抽芯法 预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。（2）胶管抽芯法 胶管采用57层帆布夹层，壁厚67mm的普通橡胶管，用于直线、曲线或折线孔道成型。胶管一端密封，另一端接上阀门，安放在孔道设计位置上；待混凝土初凝后、终凝前，将胶管阀门打开放水（或放气）降压，胶管回缩与混凝土自行脱落。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。（3）预埋管法 预埋管法是用钢筋井字架将黑铁皮管、薄钢管或金属螺旋管固定在设计位置上，在混凝土构件中埋管成型的一种施工方法。适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋设，但电热后张法施工中，不得采用波纹管或其他金属管埋设的管道。2 2预应力筋张拉 预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求，施工时预应力筋需超张拉，可比设计要求提高3%5%。（1）穿筋 成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套在穿束器上（图（图5.34）。（2）预应力筋的张拉顺序 预应力筋张拉顺序应按设计规定进行；如设计无规定时，应采取分批分阶段对称地进行。平卧重叠浇筑的预应力混凝土构件，张拉预应力筋的顺序是先上后下，逐层进行。预应力筋的张拉顺序预应力筋的张拉顺序(a)(b)屋架下弦杆屋架下弦杆 (c)吊车梁吊车梁（3）预应力筋张拉程序 预应力筋的张拉程序，主要根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。用超张拉方法减少预应力筋的松弛损失时，预应力筋的张拉程序宜为：如果预应力筋张拉吨位不大，根数很多，而设计中又要求采取超张拉以减少应力松弛损失时，其张拉程序可为：（4）预应力筋的张拉方法 对于曲线预应力筋和长度大于24m的直线预应力筋，应采用两端同时张拉的方法；长度等于或小于24m的直线预应力筋，可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件两端。对预埋波纹管孔道曲线预应力筋和长度大于30m的直线预应力筋宜在两端张拉，长度等于或小于30m的直线预应力筋可在一端张拉。安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对于曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。（5）张拉安全事项 在张拉构件的两端应设置保护装置，如用麻袋、草包装土筑成土墙，以防止螺帽滑脱、钢筋断裂飞出伤人；在张拉操作中，预应力筋的两端严禁站人，操作人员应在侧面工作。3、孔道灌浆孔道灌浆1、方法：、方法：钢筋张拉完毕后，立即进行孔道灌浆孔道内水泥浆应饱钢筋张拉完毕后，立即进行孔道灌浆孔道内水泥浆应饱 满、密实。满、密实。2、作用：、作用：a、保护预应力筋防止锈蚀；、保护预应力筋防止锈蚀；b、使预应力筋与构件混凝土有效黏结；、使预应力筋与构件混凝土有效黏结；c、控制超载时裂缝的间距与宽度并减轻构件两、控制超载时裂缝的间距与宽度并减轻构件两端锚具端锚具 有负荷状有负荷状况。况。3、要求、要求 a、水泥浆：水泥、水泥浆：水泥32.5Mpa，水灰比不应，水灰比不应 0.45，水泥浆强度不应，水泥浆强度不应30N/mm2。b、外加剂：减水剂（、外加剂：减水剂（0.25%木质素磺酸钙）、木质素磺酸钙）、膨胀剂膨胀剂 （0.05%铝粉）铝粉）c、顺序：先下后上，缓慢均匀，不得中断。、顺序：先下后上，缓慢均匀，不得中断。孔道灌浆注意事项预应力筋张拉后，应尽快地用灰浆泵将水泥浆压灌到预应力孔道中去。灌浆用水泥浆应有足够的粘结力，且应有较大的流动性，较小的干缩性和泌水性。灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道。灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞。灌浆工作应缓慢均匀连续进行，不得中断。高强钢丝束的制备 钢丝的下料长度应为：制梁步骤:制作留有预应力筋孔道的梁体张拉并锚固混凝土达到规定强度在孔道内穿入预应力筋孔道压浆并浇筑梁端封头混凝土包括下料和编束构件混凝土预留孔道长度固定端和张拉端(或两个张拉端)所需要的钢丝工作长度2 后张法预应力后张法 2 后张法梳丝板钢丝束断面预应力后张法 2 后张法 钢绞线束的制备 钢绞线束的下料长度应考虑孔道长度和张拉时的工作长度。钢绞线的下料有氧气乙炔切割法、电弧熔割法和机械切割法。预应力后张法 2 后张法 孔道形成孔道形成包括制孔器的选择、安装和抽拔以及通孔检查等工作。1)制孔器的种类：埋置式和抽拔式 埋置式制孔器，主要有铁皮管、铝合金波纹管、塑料波纹管等 镀锌波纹管塑料波纹管预应力后张法 2 后张法常用的抽拔式制孔器(俗称抽拔管)有以下三种：橡胶管制孔器金属伸缩管制孔器钢管制孔器 橡胶管预应力后张法 2 后张法橡胶管接头预应力后张法 2 后张法拔橡胶管穿预应力筋穿束预应力后张法 2 后张法张拉设备 张拉设备包括张拉千斤顶、高压油泵和压力表。预应力后张法 2 后张法 张拉工艺 预应力后张法 2 后张法孔道压浆和封锚压浆的目的防护预应力筋(束)免于锈蚀，并使它们与构件相粘结而形成整体。压浆后将所有锚头用混凝土封闭，完成预制工作。预应力后张法 2 后张法工程实例一：后张箱梁制造工艺流程预应力后张法 2 后张法箱梁底模箱梁底模及侧模预应力后张法 2 后张法液压式内模拼装式内模预应力后张法 2 后张法双线梁底腹板钢筋吊装双线梁顶板钢筋吊装预应力后张法 2 后张法单线梁底腹板钢筋绑扎单线梁顶板钢筋绑扎预应力后张法 2 后张法单线梁内模就位单线梁外模就位预应力后张法 2 后张法灌注混凝土预应力后张法 2 后张法蒸汽养护篷布遮盖温度计蒸汽锅炉预应力后张法 2 后张法