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1、建筑施工技术建筑施工技术【学习情境】【学习情境】预应力混凝土工程施工【学习单元学习单元】后张法预应力混凝土施工【学习目标】【学习目标】熟悉后张法施工工艺；熟悉后张法孔道留设的方法、预应力筋的张拉方式【学习重点学习重点】后张法施工工艺【学习难点】【学习难点】预应力筋放张后张法后张法预应力混凝土施工预应力混凝土施工 后张法后张法施工是先制作构件，在构件中预应力筋的位置预先留出相应的孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部。预应力筋的张拉力，主要靠构件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。张拉锚固后，立即在预留孔道内灌浆。
2、混凝土构件;预留孔道;预应力筋;千斤顶;锚具(a)制作混凝土构件(b)张拉预应力筋，(c)锚固和孔道灌浆 后张法施工示意图后张法施工示意图后张法施工的优点是直接在构件上张拉预应力筋，不需要专门的台座设备，大型构件可分块制作，运送到现场拼接，利用预应力筋连成整体。所以后张法施工灵活性较大，适宜于在现场预制的大型构件，特别是大跨度的构件，如薄腹梁、吊车梁和屋架等，或工厂预制块体，现场平拼装的大中型预应力构件。后张法施工工艺过程主要为：浇筑混凝土构件（预留孔道）穿预应力筋并张拉锚固孔道灌浆。具体工艺流程如下：后张法施工工艺一、一、预应力筋制作力筋制作在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。目前
3、，后张法中常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束(或钢绞线束)和钢丝束三类。1.钢绞线钢绞线钢绞线是成盘状供应，不需要对焊接长。制作工序是：开盘下料编束。下料：钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。编束：钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎，间距23m，编束前先将钢绞线理顺，使各根钢绞线松紧一致。钢绞线加工 钢绞线下料长度：采用夹片锚具、穿心式千斤顶张拉时，按下式计算：两端张拉：Ll+（l1+l2+l3+100）一端张拉：Ll+2（l1+100）+l2+l3式中：l 构件的孔道长度；l1 夹片式工作锚厚度；l2 穿心式千斤顶长度；l3 夹片式工具锚厚度。钢绞线下料长度计算简图2.钢丝钢丝 下料：
4、消除应力钢丝放开后是直的,可直接下料。钢丝在应力状态下切断下料，控制应力为300N/mm2。下料长度的误差要控制在L5000以内，且不大于5mm。较常采用的是“钢管限位法下料”。编束：为保证钢丝束两端钢丝排列顺序一致，穿束与张拉不致紊乱，钢丝必须编束。钢丝编束可分为空心束和实心束，都需用梳丝板理顺钢丝，在距钢丝端部510cm处编扎一道。实心束工艺简单，空心束孔道灌浆效果优于实心束。下料长度：采用钢质锥形锚具、锥锚式千斤顶张拉时，按下式计算：两端张拉：Ll+2（l1+l2+80）一端张拉：Ll+2（l1+80）+l2 式中：l 构件的孔道长度；l1 锚环厚度；l2 千斤顶分丝头至盘外端距离。采用
5、钢质锥形锚具时钢丝下料长度计算简图3 3.粗钢筋粗钢筋单根预应力钢筋一般张拉端均采用螺丝端杆锚具；而固定端除采用螺丝端杆锚具外，还可采用帮条锚具或镦头锚具。其制作工序是：配料对焊冷拉。下料长度应计算确定，计算时要考虑锚具种类、对焊接头或镦粗头的压缩量、张拉伸长值、冷拉率和弹性回缩率、构件长度等因素。粗钢筋下料长度计算简图二、孔道留二、孔道留设孔道的直径与布置，主要根据预应力混凝土构件或结构的受力性能，并参考预应力筋张拉锚固体系特点与尺寸确定。对粗钢筋，孔道的直径应比预应力筋直径、钢筋对焊接头处外径或需穿过孔道的锚具或连接器外径大10mm15mm；对钢丝或钢绞线，孔道的直径应比预应力钢丝束外径或
6、锚具外径大5mm10mm，且孔道面积应大于预应力筋面积的两倍。预应力筋孔道之间的净距不应小于50mm,孔道至构件边缘的净距不应小于40mm，凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。预应力筋的孔道成型方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法等。预制构件的孔道留设现浇构件的孔道留设1.1.钢管抽芯法钢管抽芯法用于用于直线孔道直线孔道。钢管要求：平直、表面光滑，每根不超过15m，超过15m用两根钢管，中间套管连接；构件中固定：用钢筋井字架，间距不大于1m；两根钢管的套管连接钢管固定井字架防止粘结措施：防止粘结措施：浇筑后，每隔浇筑后，每隔101015min15min时间时间转动转动钢管（两根钢管时
7、，旋转钢管（两根钢管时，旋转方向要相反）；方向要相反）；抽管时机：抽管时机：初凝后、终凝前，以手指按压砼，初凝后、终凝前，以手指按压砼，无明显压痕又不沾浆无明显压痕又不沾浆即可抽管；即可抽管；常温下一般在砼浇筑后常温下一般在砼浇筑后3 35h5h；抽管顺序：抽管顺序：先上后下先上后下；先中间，后周边先中间，后周边；当部分孔道有扩孔时，先抽无扩孔；当部分孔道有扩孔时，先抽无扩孔管道，后抽扩孔管道；抽管时管道，后抽扩孔管道；抽管时边抽边转、速度均匀、与孔道成一直线边抽边转、速度均匀、与孔道成一直线。质量控制：质量控制：抽管后，及时抽管后，及时检查孔道检查孔道并做好并做好孔道清理孔道清理工作，以防止
8、穿筋困难。工作，以防止穿筋困难。2.2.胶管抽芯法胶管抽芯法可用于可用于直线直线或或曲线孔道曲线孔道。胶管要求：胶管要求：胶管有夹布胶管或钢丝网胶管两种。使用前，一端封堵，另一胶管有夹布胶管或钢丝网胶管两种。使用前，一端封堵，另一端与阀门连接，端与阀门连接，充水充水(气气)加压加压至至0.50.50.8MPa0.8MPa，使胶皮管直径使胶皮管直径增大增大约约3mm3mm。构件中固定：构件中固定：用钢筋井字架，间距不大于用钢筋井字架，间距不大于0.6m0.6m；防止粘结措施：防止粘结措施：浇筑后不需转动胶管，只需在抽管前浇筑后不需转动胶管，只需在抽管前放水放水(气气)降压降压，待管径，待管径缩小
9、缩小与砼与砼脱离脱离即可抽管；即可抽管；抽管时机：抽管时机：抽管时间比钢管略迟；抽管时间比钢管略迟；抽管顺序：抽管顺序：先上后下；先曲后直先上后下；先曲后直。3.3.预埋管法预埋管法预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和金属螺旋管金属螺旋管、塑料波纹管塑料波纹管，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大力推广的孔道留设方法。波纹管要求：波纹管要求：在在1KN1KN径向力作用下不变形，使用前进行径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验灌水试验，检查有无渗，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装
10、就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。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。塑料波纹管 金属螺旋管构件中固定：构件中固定：用钢筋井字架用钢筋井字架,间距不大于间距不大于0.80.81.0m1.0m;螺旋管固定后，必须用螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋铅丝与钢筋扎牢扎牢，防止浇筑砼时，防止浇筑砼时螺旋管上浮螺旋管上浮而造成严重事故。而造成严重事故。曲线孔道的固定4.4.灌浆孔、排气孔与泌水孔灌浆孔、排气孔与泌水孔在孔道留设的同时应留设灌浆孔和排气孔。灌浆孔灌浆孔：一般在构件两端和中间每隔12m设置一个灌浆孔，孔径2025mm（与灌浆机输浆管嘴外径相适应），用木塞
11、留设。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；一个构件有多根孔道时，其灌浆孔不应集中留在构件的同一截面上，以免构件截面削弱过大。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；一个构件有多根孔道时，其灌浆孔不应集中留在构件的同一截面上，以免构件截面削弱过大。灌浆孔的最大间距，抽芯成孔的不宜大于12m，预埋波纹管不大于30m。排气孔与泌水孔排气孔与泌水孔：构件的两端留设排气孔，曲线孔道的峰顶处应留设排气兼泌水孔，必要时可在最低点设置排水孔。用木塞留设灌浆孔波纹管上留设灌浆孔三、三、预应力筋力筋张拉拉1.1.一般规定一般规定张拉时，结构的混凝土强度应符合设计要求，当
12、设计无具体要求时，不应低于张拉时，结构的混凝土强度应符合设计要求，当设计无具体要求时，不应低于设计强度标准值的设计强度标准值的75%75%，以确保在张拉过程中，混凝土不至于受压而破坏。，以确保在张拉过程中，混凝土不至于受压而破坏。2.2.张拉方式张拉方式根据构件的特点、预应力筋的形状和长度及施工方法，预应力筋张拉有如下几根据构件的特点、预应力筋的形状和长度及施工方法，预应力筋张拉有如下几种张拉方法：种张拉方法：一端张拉方式一端张拉方式：张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于长度：张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于长度30m30m的直的直线预应力筋与锚固损失影响长度线预应力筋与锚固损失影响长
13、度Lf 0.5L(LLf 0.5L(L为预应力筋长度为预应力筋长度)的曲线预应力筋；的曲线预应力筋；两端张拉方式两端张拉方式：张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于长度：张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于长度30m30m的直的直线预应力筋与锚固损失影响长度线预应力筋与锚固损失影响长度LfLf0.5L0.5L的曲线预应力筋；的曲线预应力筋；分批张拉方式分批张拉方式：对配有多束预应力筋的构件分批进行张拉，由于后批预应力筋张拉所产生的砼弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以先批张拉的预应力筋应加上该弹性压缩损失值，使分批张拉的每根预应力筋的张拉力基本相等。预应力箱梁的分批、对称张拉 预
14、应力T梁的分批张拉（4 4）分段张拉方式分段张拉方式：在多跨连续梁板施工时，通长的预应力筋需要逐段 进行张拉，第二段及后 段的预应力筋利用锚头连接器与前段预应力筋进行接长。（5 5）分阶段张拉方式：）分阶段张拉方式：为为平衡各阶段的不同荷载,采取分阶段逐步施加预应力的方式。（6 6）补偿张拉方式：）补偿张拉方式：在早期预应力损失基本完成后，再进行张拉的方式。梁段的分段张拉施工3.3.张拉顺序张拉顺序 张拉顺序的确定原则张拉顺序的确定原则 不使砼产生超应力;构件不扭转与侧弯、结构不变位；张拉设备的移动次数最少。所以张拉宜对称进行。预应力箱梁的对称张拉 受拉构件的对称张拉受拉构件的对称张拉下图所示
15、是预应力砼屋架的下弦，图a为二束不超过30m的钢丝束，可采用一端张拉，用二台千斤顶分别在构件的两端进行对称张拉，一次完成。图b预应力筋为四束，需分两批张拉，用两台千斤顶分别张拉对角线上的二束，然后张拉另二束，先批张拉的预应力损失应予补足。（a）（b）预应力砼屋架下弦的张拉顺序 受弯构件的分批张拉受弯构件的分批张拉下图为双跨预应力框架梁，预应力筋为四束超过40m的双跨曲线钢铰线束，分二批张拉，用二台千斤顶分别设在梁的两端，按左右对称各张拉一束，待二批四束均进行一端张拉后，再分批在另一端进行补张拉。平卧重叠构件张拉平卧重叠构件张拉现场平卧重叠制作的后张法预应力构件，其张拉顺序宜先上后下逐层进行，为
16、减少上下层之间因磨擦力引起的预应力损失，应视预应力筋和隔离剂的类别逐层加大张拉力。框架梁预应力筋的张拉顺序4.4.张拉程序张拉程序后张法张拉程序与先张法相同。5.5.张拉力和张拉伸长值的校验张拉力和张拉伸长值的校验 后张法张拉力的计算及张拉过程中，同样要进行校核预应力筋的伸长值，计算方法与先张法计算方法相同。如果实际的伸长值比计算伸长值大于10%或小于5%，应暂停张拉，在采取措施进行调整后，才能继续张拉。伸长值校核四、孔道灌四、孔道灌浆预预应力筋张拉后，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。1.1.灌浆的材料灌浆的材料 （1）灌浆宜用强度等级不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆，应优先采用普通硅酸盐水泥。水泥浆的强度不应低于20MPa。（2）水泥浆应有足够流动性，水灰比宜为0.4左右，流动度为120 mm170mm。（3）水泥浆搅拌后3h泌水率宜控制在2%，最大不得超过3%。（4）当需要孔道灌浆的密实性时，可在水泥浆中掺入适量的减水剂 灌浆管2.2.灌浆工艺灌浆工艺 搅拌好
