预应力混凝土工程

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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：主要内容：预应力混凝土工程的先张法、后张法的施工工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。艺，机具设备和施工方法。学习要求：学习要求：v了解预应力混凝土的概念及工程应用中的优点了解预应力混凝土的概念及工程应用中的优点; ;v掌掌握握先先张张法法施施工工工工艺艺、预预应应力力筋筋的的控控制制应应力力、张张拉拉程程序序和放张顺序的确定及注意事项；和放张顺序的确定及注意事项；v掌掌握握后后张张法法施施工工工工艺艺、孔孔道道留留设设、预预应应力力筋筋的的张张拉拉顺顺序序及孔道灌浆等施工方法及注意事项。及孔道灌浆等施工方法及注意事

2、项。 5.1 5.1 先张法先张法 5.5.3 3 无粘结预应力混凝土施无粘结预应力混凝土施工工 本本 章章 内内 容容5.2 5.2 后张法后张法 5.1 5.1 先先 张张 法法先先张张法法：在在浇浇筑筑混混凝凝土土构构件件之之前前将将预预应应力力筋筋张张拉拉到到设设计计控控制制应应力力，用用夹夹具具将将其其临临时时固固定定在在台台座座或或钢钢模模上上，进进行行绑绑扎扎钢钢筋筋，安安装装铁铁件件，支支设设模模板板，然然后后浇浇筑筑混混凝凝土土；待待混混凝凝土土达达到到规规定定的的强强度度，保保证证预预应应力力筋筋与与混混凝凝土土有有足足够够的的粘粘结结力力时时，放放松松预预应应力力筋筋，借

3、借助助于于它它们们之之间间的的粘粘结结力力，在在预预应应力力筋筋弹弹性性回回缩缩时时，使使混混凝凝土土构构件件受受拉拉区区的的混混凝凝土土获得预压应力，获得预压应力，如图所示如图所示。先张法施工工艺先张法施工工艺5 5.1.1 .1.1 先张法施工准备先张法施工准备 台台座座由由台台面面、横横梁梁和和承承力力结结构构等等组组成成，是是先先张张法法生生产产的的主主要要设设备备。预预应应力力筋筋张张拉拉、锚锚固固，混混凝凝土土浇浇筑筑、振振捣捣和和养养护护及及预预应应力力筋筋放放张张等等全全部部施施工工过过程程都都在在台台座座上上完完成成；预预应应力力筋筋放放松松前前，台台座座承承受受全全部部预预

4、应应力力筋筋的的拉拉力力。因因此此，台台座应有足够的强度、刚度和稳定性。座应有足够的强度、刚度和稳定性。（1 1） 墩式台座墩式台座 墩墩式式台台座座由由台台墩墩、台台面面与与横横梁梁等等组组成成。台台墩墩和和台台面面共共同承受拉力。同承受拉力。墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。1 1、台座台座 台墩台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。承承力力台台墩墩设设计计时时，应应进进行行稳稳定定性性和和强强度度验验算算。稳稳定定性性验验算算一一般般包包括括抗抗倾倾覆覆验验算算与与抗抗滑滑移移验验算算。抗抗倾倾覆覆系系

5、数数不得小于不得小于1.51.5，抗滑移系数不得小于抗滑移系数不得小于1.31.3。 抗倾覆验算的计算简图如抗倾覆验算的计算简图如图图5.35.3所示。所示。 台面台面 台台面面是是预预应应力力构构件件成成型型的的胎胎模模，要要求求地地基基坚坚实实平平整整，它它是是在在厚厚150150mmmm夯夯实实碎碎石石垫垫层层上上，浇浇筑筑60608080mmmm厚厚C20C20混混凝凝土土面面层层，原原浆浆压压实实抹抹光光而而成成。台台面面要要求求坚坚硬硬、平平整整、光光滑滑，沿沿其其纵向有纵向有3%3%的排水坡度。的排水坡度。 横梁横梁 横横梁梁以以墩墩座座牛牛腿腿为为支支承承点点安安装装其其上上，

6、是是锚锚固固夹夹具具临临时时固固定定预预应应力力筋筋的的支支承承点点，也也是是张张拉拉机机械械张张拉拉预预应应力力筋筋的的支支座座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。 （2 2） 槽式台座槽式台座槽式台座由槽式台座由端柱端柱、传力柱传力柱、横梁横梁和和台面台面组成。组成。槽槽式式台台座座既既可可承承受受拉拉力力，又又可可作作蒸蒸汽汽养养护护槽槽，适适用用于于张张拉拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。槽式台座构造槽式台座构造如如图图5.45.4所示。所示。 槽槽式式台台座座需需进进行行强强度度和和稳稳定定性性计计算算。端端柱

7、柱和和传传力力柱柱的的强强度度按按钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构偏偏心心受受压压构构件件计计算算。槽槽式式台台座座端端柱柱抗抗倾倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。 夹具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。座（或设备）上的临时性锚固装置。按其工作用途不同分为按其工作用途不同分为锚固夹具锚固夹具和和张拉夹具张拉夹具。 （1 1）钢丝锚固夹具）钢丝锚固夹具 v圆锥齿板式夹具（锥销夹具），圆锥齿板式夹具（锥销夹具），如如图图5.55.5所

8、示。所示。 v镦头夹具，如镦头夹具，如图图5.65.6所示所示。（2 2）钢筋锚固夹具）钢筋锚固夹具v圆套筒三片式夹具，如圆套筒三片式夹具，如图图5.75.7所示。所示。（3 3）张拉夹具）张拉夹具v有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具，如有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具，如图图5.85.8。 2 2、夹具夹具 (1) (1) 钢丝张拉设备钢丝张拉设备 钢丝张拉分钢丝张拉分单根张拉单根张拉和和成组张拉成组张拉。 用用钢钢模模以以机机组组流流水水法法或或传传送送带带法法生生产产构构件件时时，常常采采用用成成组组钢钢丝张拉。丝张拉。在在台台座座上上生生产产构构件件一一般般采采用用单单根根钢钢丝丝张

9、张拉拉，可可采采用用电电动动卷卷扬扬机（如机（如图图5.105.10）、电动螺杆张拉机（如）、电动螺杆张拉机（如图图5.115.11）进行张拉。）进行张拉。（2 2）钢筋长拉设备）钢筋长拉设备常用的是常用的是YC-20YC-20型穿心式千斤顶，如型穿心式千斤顶，如图图5.125.12所示。所示。3 3、张拉设备张拉设备 5 5.1.2 .1.2 先张法施工工先张法施工工艺艺 张张拉拉控控制制应应力力是是指指在在张张拉拉预预应应力力筋筋时时所所达达到到的的规规定定应应力力，应按设计规定采用。应按设计规定采用。控控制制应应力力的的数数值值直直接接影影响响预预应应力力的的效效果果。施施工工中中采采用

10、用超超张张拉工艺拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高，使超张拉应力比控制应力提高3%3%5%5%。 预预应应力力筋筋的的张张拉拉控控制制应应力力，应应符符合合设设计计要要求求。施施工工中中预预应应力力筋筋需需要要超超张张拉拉时时，可可比比设设计计要要求求提提高高3%3%5%5%，但但其其最最大大张拉控制应力不得超过规范规定。张拉控制应力不得超过规范规定。 1 1、张拉控制应力张拉控制应力 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。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预应力筋理论伸长值LL按下式计算：按下式计算： 预预应应力力筋筋的的实实际际伸伸长长值值，宜宜在在初初应应力力约约为

11、为10% con时时测测量，并加初应力以内的推算伸长值。量，并加初应力以内的推算伸长值。2 2、预应力值的校核预应力值的校核 （1 1）钢筋的接长与冷拉）钢筋的接长与冷拉 钢丝的接长钢丝的接长 一般用钢丝拼接器用一般用钢丝拼接器用20202222号铁丝密排绑扎号铁丝密排绑扎( (图图5.145.14) )。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于4040倍倍钢丝直径；高强度钢丝不得小于钢丝直径；高强度钢丝不得小于8080倍钢丝直径。倍钢丝直径。3 3、张拉前的准备张拉前的准备 预应力钢筋的接长与冷拉预应力钢筋的接长与冷拉 预预应应力力钢钢筋筋一一般般采采用用冷

12、冷拉拉HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400热热轧轧钢钢筋筋。预预应应力力钢钢筋筋的的接接长长及及预预应应力力钢钢筋筋与与螺螺丝丝端端杆杆的的连连接接，宜宜采采用用对对焊焊连连接接，且且应应先先焊焊接接后后冷冷拉拉，以以免免焊焊接接而而降降低低冷冷拉拉后后的的强强度度。预预应应力力钢钢筋筋的的制制作作，一一般般有有对对焊焊和和冷拉冷拉两道工序。两道工序。 预预应应力力钢钢筋筋铺铺设设时时，钢钢筋筋与与钢钢筋筋、钢钢筋筋与与螺螺丝丝端端杆杆的的连连接接可采用套筒双拼式连接。可采用套筒双拼式连接。（2 2）钢筋（丝）的镦头）钢筋（丝）的镦头 预应力筋（丝）固

13、定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）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。端头要镦粗形成镦粗头。 镦头一般有镦头一般有热镦和冷镦两种工艺。热镦和冷镦两种工艺。 热热镦镦在在手手动动电电焊焊机机上上进进行行，钢钢筋筋（丝丝）端端部部在在喇喇叭叭口口紫紫铜铜模模具具内内，进进行行多多次次脉脉冲冲式式通通电电加加热热、加加压压形形成成镦镦粗粗头头（图图5.155.15）。）。 （3 3）预应力筋的张拉力和伸长值的计算）预应力筋的张拉力和伸长值的计算 控制张拉力：控制张拉力：FP=conAPn超张拉力：超张拉力：F= =（103103105105）% %conAPn伸长

14、值：伸长值：张拉程序可按下列之一进行：张拉程序可按下列之一进行：或或其中其中con为预应力筋的张拉控制应力为预应力筋的张拉控制应力为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用的张力程序。的张力程序。预预应应力力钢钢丝丝张张拉拉工工作作量量大大时时，宜宜采采用用一一次次张张拉拉程程序序0103%con。 4 4、预应力筋的张拉预应力筋的张拉 为为了了减减少少混混凝凝土土的的收收缩缩和和徐徐变变引引起起的的预预应应力力损损失失，在在确确定定混混凝凝土土配配合合比比时时，应应优优先先选选用用干干缩缩性性小小的的水水泥泥，采采用用低低水水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良

15、好的级配等技术措施。灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。预预应应力力钢钢丝丝张张拉拉、绑绑扎扎钢钢筋筋、预预埋埋铁铁件件安安装装及及立立模模工工作作完完成成后后，应应立立即即浇浇筑筑混混凝凝土土，每每条条生生产产线线应应一一次次连连续续浇浇筑筑完完成。成。5 5、混凝土的浇筑与养护混凝土的浇筑与养护 预预应应力力混混凝凝土土可可采采用用自自然然养养护护或或湿湿热热养养护护，自自然然养养护护不不得得少少于于1414d d。干硬性混凝土浇筑完毕干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。后，应立即覆盖进行养护。当当预预应应力力混混凝凝土土采采用用湿湿热热养养护护时时，要要尽尽量量减

16、减少少由由于于温温度度升升高高而引而引起的预应力损失。起的预应力损失。为为了了减减少少温温差差造造成成的的应应力力损损失失，采采用用湿湿热热养养护护时时，在在混混凝凝土土未达到未达到一定强度前，温差不要太大，一般不超过一定强度前，温差不要太大，一般不超过2020C C。 放放张张预预应应力力筋筋时时，混混凝凝土土强强度度必必须须符符合合设设计计要要求求。如如设设计计无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的75%75%。（1 1）放张顺序放张顺序 预预应应力力筋筋放放张张顺顺序序应应符符合合设设计计要要求求，当当设设计计未未规规定定时时，可可按按下下列要求

17、进行：列要求进行：v承承受受轴轴心心预预应应力力构构件件的的所所有有预预应应力力筋筋应应同同时时放放张张；承承受受偏偏心心预预压压力力构构件件，应应先先同同时时放放张张预预压压力力较较小小区区域域的的预预应应力力筋筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。再同时放张预压力较大区域的预应力筋。v叠叠层层生生产产的的预预应应力力构构件件，宜宜按按自自上上而而下下的的顺顺序序进进行行放放松松；板类构件放松时，从两边逐渐向中心进行。板类构件放松时，从两边逐渐向中心进行。v如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错进行。如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错进行。 6 6、预应力筋放张预应力筋放张 （

18、2 2）放张方法）放张方法 放张单根预应力筋，可用千斤顶放张，如放张单根预应力筋，可用千斤顶放张，如图图5.16(5.16(a)a)。 构构件件预预应应力力筋筋较较多多时时，整整批批同同时时放放张张可可采采用用砂砂箱箱、楔楔块块等等放松装置。放松装置。v砂箱装置如砂箱装置如图图5 5. .1616（b b）。v楔块放张装置如楔块放张装置如图图5.165.16（c c）。 5.2 5.2 后后 张张 法法原原理理：后后张张法法是是先先制制作作混混凝凝土土构构件件，并并在在预预应应力力筋筋的的位位置置预预留留出出相相应应孔孔道道，待待混混凝凝土土强强度度达达到到设设计计规规定定的的数数值值后后（一

19、一般般不不超超过过混混凝凝土土设设计计强强度度标标准准值值的的75%75%），穿穿入入预预应应力力筋筋进进行行张张拉拉，并并利利用用锚锚具具把把预预应应力力筋筋锚锚固固，最最后后进进行行孔孔道灌浆。道灌浆。预应力混凝土预应力混凝土后张法生产工艺后张法生产工艺见见图图5 5. .1717所示。所示。后张法施工工艺流程，如后张法施工工艺流程，如图图5.185.18所示所示 传传力力途途径径：预预应应力力筋筋的的张张拉拉力力主主要要是是靠靠构构件件端端部部的的锚具传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。锚具传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。使使用用条条件件：后后张张法法施施工工由由于于直直接接在在钢钢

20、筋筋混混凝凝土土构构件件上上进进行行预预应应力力筋筋的的张张拉拉，所所以以不不需需要要固固定定台台座座设设备备，不不受受地地点点限限制制，它它既既适适用用于于预预制制构构件件生生产产，也也适适用用于于现现场场施施工工大大型型预预应应力力构构件件，而而且且后后张张法法又又是是预预制制构构件件拼装的手段。拼装的手段。 5 5.2.1 .2.1 施工设备施工设备 1 1、锚具、锚具 作作用用：锚锚具具是是预预应应力力筋筋张张拉拉和和永永久久固固定定在在预预应应力力混凝土构件上的传递预应力的工具。混凝土构件上的传递预应力的工具。要要求求：锚锚具具必必须须具具备备可可靠靠的的锚锚固固性性能能，具具有有足

21、足够够的的强强度度储储备备，而而且且锚锚具具是是永永久久固固定定在在构构件件上上，因因此此成本应低廉。成本应低廉。 锚具种类锚具种类 1 1、单单根根粗粗钢钢筋筋：如如果果采采用用一一端端张张拉拉，则则在在张张拉拉端端用用螺螺丝丝端端杆杆锚锚具具，固固定定端端用用帮帮条条锚锚具具或或镦镦头头锚锚具具；如如果果采采用用两两端端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。v螺丝端杆锚具如螺丝端杆锚具如图图5 5. .1919所示。所示。 v帮条锚具如帮条锚具如图图5 5. .2020所示。所示。 v镦头锚具由镦头和垫板组成。镦头锚具由镦头和垫板组成。 2 2、钢钢筋筋束束、钢钢绞绞

22、线线：锚锚具具有有JMJM型型（如如图图5.235.23），可可用用于于张张拉拉端端或或固固定定端端锚锚具具；XMXM型型（如如图图5.245.24）；QMQM型型（与与XMXM型的不同）；镦头锚具一般用于固定端。型的不同）；镦头锚具一般用于固定端。3 3、钢丝束：、钢丝束：锥形螺杆锚具（如锥形螺杆锚具（如图图5.265.26）钢丝束墩头锚具（如钢丝束墩头锚具（如图图5.275.27）钢制锥形锚具（如图钢制锥形锚具（如图5.285.28）2 2、张拉设备、张拉设备 主要是千斤顶和高压油泵主要是千斤顶和高压油泵拉拉杆杆式式千千斤斤顶顶（YLYL型型）：主主要要用用于于张张拉拉带带有有螺螺丝丝端端

23、杆杆锚锚具具的的粗粗钢钢筋筋、锥锥形形螺螺杆杆锚锚具具的的钢钢丝丝束束及及墩墩头头锚锚具具的的钢钢丝丝束，如束，如图图5.215.21。锥锚式双作用千斤顶（锥锚式双作用千斤顶（YZYZ型型）：如）：如图图5.305.30。穿心式千斤顶（穿心式千斤顶（YCYC型型）：如）：如图图5.295.29。 3 3、预应力筋的制作、预应力筋的制作 单根预应力筋单根预应力筋：基本程序有：配料、对焊、冷拉等。：基本程序有：配料、对焊、冷拉等。钢钢筋筋束束及及钢钢绞绞线线束束：基基本本程程序序有有：开开盘盘冷冷拉拉、下下料料及编束等。及编束等。钢钢丝丝束束：基基本本程程序序有有：调调直直、下下料料、编编束束及及

24、安安装装锚锚具等。具等。 5 5.2.2 .2.2 施工工艺施工工艺 1 1、孔道留设、孔道留设 留设方法：留设方法：钢管抽心法、胶管抽心法、预埋管法。钢管抽心法、胶管抽心法、预埋管法。留设形式：留设形式：直线、曲线、折线直线、曲线、折线2 2、预应力筋的张拉、预应力筋的张拉 张拉要求张拉要求张拉程序张拉程序张拉顺序张拉顺序3 3、孔道灌浆、孔道灌浆 目目的的：防防止止钢钢筋筋锈锈蚀蚀，增增加加结结构构的的整整体体耐耐久久性性，提提高高结结构的抗裂性和承载力。构的抗裂性和承载力。要求：要求：水泥浆标号水泥浆标号水灰比水灰比灌浆前先清洗润湿孔道，先下后上进行灌浆前先清洗润湿孔道，先下后上进行当当

25、灰灰浆浆强强度度达达到到15N/mm15N/mm2 2时时，方方能能移移动动构构件件，灰灰浆浆强强度达到度达到100%100%设计强度时，才允许吊装。设计强度时，才允许吊装。5.5.3 3 无粘结预应力混凝土施工无粘结预应力混凝土施工 后后张张法法无无需需预预留留管管道道与与灌灌浆浆，而而是是将将无无粘粘结结预预应应力力筋筋同同普普通通钢钢筋筋一一样样铺铺设设在在结结构构模模板板设设计计位位置置上上，用用20202222号号元元丝丝与与非非预预应应力力钢钢丝丝绑绑扎扎牢牢靠靠后后浇浇筑筑混混凝凝土土；待待混混凝凝土土达达到到设设计计强强度度后后，对对无无粘粘结结预预应应力力筋筋进进行行张张拉拉

26、和和锚锚固固，借借助助于于构构件两端锚具传递预压应力。件两端锚具传递预压应力。 5 5.4.1 .4.1 无粘结预应力无粘结预应力筋筋 无无粘粘结结预预应应力力筋筋是是由由7 7根根5mm5mm高高强强钢钢丝丝组组成成的的钢钢丝丝束束或或扭扭结结成成的的钢钢绞绞线线，通通过过专专门门设设备备涂涂包包涂涂料料层层和和包包裹裹外外包包层构成的。层构成的。涂料层一般采用防腐沥青。涂料层一般采用防腐沥青。无无粘粘结结预预应应力力混混凝凝土土中中，锚锚具具必必须须具具有有可可靠靠的的锚锚固固能能力力，要求不低于无粘结预应力筋抗拉强要求不低于无粘结预应力筋抗拉强度的度的95%95%。 5 5.4.2 .4

27、.2 无粘结预应力混凝土施工工无粘结预应力混凝土施工工艺艺 铺铺设设双双向向配配筋筋的的无无粘粘结结预预应应力力筋筋时时，应应先先铺铺设设标标高高低低的的钢钢丝丝束束，再再铺铺设设标标高高较较高高的的钢钢丝丝束束，以以避避免免两两个个方方向向钢钢丝束相互穿插。丝束相互穿插。 无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。无粘结预应力筋应铺放在电线管下面。无粘结预应力筋应铺放在电线管下面。 1 1、无粘结预应力筋的铺放与定位、无粘结预应力筋的铺放与定位 （1 1）无粘结钢丝束镦头锚具）无粘结钢丝束镦头锚具 张拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。张

28、拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。 （2 2）无粘结钢绞线夹片式锚具）无粘结钢绞线夹片式锚具 无无粘粘结结钢钢绞绞线线夹夹片片式式锚锚具具常常采采用用XMXM型型锚锚具具，其其固固定定端端采采用用压压花花成成型型埋埋置置在在设设计计部部位位，待待混混凝凝土土强强度度等等级级达达到到设设计计强强度后，方能形成可靠的粘结式锚头。度后，方能形成可靠的粘结式锚头。 2 2、端部锚具节点安装、端部锚具节点安装 混混凝凝土土强强度度达达到到设设计计强强度度时时才才能能进进行行张张拉拉。张张拉拉程程序序采采用用0103%0103%concon。 张张拉拉顺顺序序应应根根据据设设计计顺顺序序，先先铺铺设设的的先先张张拉拉，后后铺铺设设的的后张拉。后张拉。锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁。锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁。 3 3、无粘结预应力筋的张拉及锚头处理、无粘结预应力筋的张拉及锚头处理