05 第五章 预应力混凝土工程.ppt

第五章预应力混凝土工程 先张法施工后张法施工 概述 1 预应力混凝土 在结构或构件承受使用荷载前 对受拉区的混凝土预先施加压应力 以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力 2 施加预应力的目的 提高结构或构件的抗裂度 提高结构或构件的刚度 充分发挥高强钢材的作用 把散件拼成整体 3 施加预应力的方法 张拉结构或构件受拉区中的预应力钢筋 并锚固在其端部 将钢筋的弹性收缩力传递到混凝土构件上 即产生预应力 4 预应力混凝土的施工方法 按施工顺序分 先张法 后张法 按张拉方法分 机械张拉 液压或电动螺杆 电热张拉 第一节先张法施工 工艺过程 张拉固定钢筋 浇混凝土 养护 至75 强度 放松钢筋适用于 构件厂生产中 小型构件 楼板 屋面板 吊车梁 薄腹梁 一 先张法施工的设备 一 台座 1 要求 有足够的强度 刚度和稳定性 满足生产工艺的要求 2 形式 墩式 传力墩 台面 横梁 长度100 150m 适于中 小型构件 槽式 传力柱 上下横梁 砖墙 长45 76m 适于双向预应力构件 易于蒸汽养护 钢模台座 重力式 墩式台座的几种形式 与台面共同作用式 构架式 锚桩式台座 槽式台座 二 夹具 1 锚固夹具 锥形 锥销式 二片式 三片式 锚固单根直径12 14预应力筋 镦头锚具 带槽螺栓 梳子板 用于 冷拉筋 热镦 冷拔丝 热 冷镦 碳素钢丝 冷镦 要求 镦头强度不低于材料强度的98 钢丝束长度差值 L 5000 5mm 成组张拉长度 10m的钢丝 长度极差 2mm2 张拉夹具 偏心式 楔形 锥销夹具 圆套筒三片式夹具 方套筒二片式夹具 圆套筒二片式夹具 固定端镦头夹具 单根镦头钢筋螺杆夹具 镦头梳筋板夹具 制作预应力圆孔板用 三 张拉机械 1 穿心式千斤顶 YC 20型 最大拉力20t 行程200mm 适于12 20单根钢筋 2 电动螺杆 拉力30 60t 行程800mm 用于 钢筋 钢丝 3 卷扬机 滑车组 电动螺杆张拉机的工作原理图 二 先张法施工工艺 一 张拉预应力筋 1 张拉程序0 1 05 con 持荷2分钟 con0 1 03 con超张拉 减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失 2 控制应力及最大应力 预应力筋种类先张法后张法碳素钢丝 刻痕钢丝 钢绞线0 80fptk0 75fptk热处理钢筋 冷拔低碳钢丝0 75fptk0 7fptk冷拉钢筋0 95fpyk0 9fpykfptk 极限抗拉强度标准值fpyk 屈服强度标准值 超张拉可比设计要求提高5 但最大张拉控制应力不得超过下列规定 3 张拉要点 1 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 2 从台座中间向两侧进行 防偏心损坏台座 3 多根成组张拉 初应力应一致 测力计抽查 4 拉速平稳 锚固松紧一致 设备缓慢放松 5 拉完的筋位置偏差 5mm 且 构件截面短边的4 6 冬施张拉时 温度 15 7 注意安全 两端严禁站人 敲击楔块不得过猛 二 混凝土浇筑与养护 1 混凝土一次浇完 混凝土 C30 2 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 3 防止碰撞 踩踏钢丝 4 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 三 预应力筋放松 1 条件 混凝土达到设计规定且 75 强度值后 2 方法 锯断 剪断 熔断 仅限于 级冷拉筋 3 要点 放张顺序 轴心受压构件同时放 偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的 再同时放大的区域的 其它构件 应分阶段 对称 相互交错放张 粗筋放张应缓慢 砂箱法 楔块法 千斤顶 第二节后张法施工 工艺过程 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 适于 大构件及结构的现场施工 预制拼装 结构张拉 特点 不需台座 但工序多 工艺复杂 锚具不能重复利用 一 预应力筋 锚具和张拉机具 锚具按锚固性能分两类 锚具性能 类 类锚具效率系数 a 0 95 a 0 9锚具的总应变 u 2 0 u 1 7 用途 类 承受动 静载的无粘结 有粘结的预应力混凝土 类 有粘结 预应力筋的应力变化不大的部位 一 单根粗筋 直径18 36mm 1 锚具 1 螺丝端杆锚具螺杆45 钢 钢筋冷拉前焊接好 螺母 垫板用Q235钢 适于 直径18 36mm筋 2 帮条锚具 帮条与预应力筋同级 互成120 E50焊条 垫板用3 钢 适于 冷拉HRB335 HRB400级筋 3 镦头锚具 螺丝端杆锚具 帮条锚具 2 预应力筋制作 工序 下料 对焊 冷拉 下料长度计算 当两端用螺丝端杆锚具时 钢筋下料长度 当一端用螺杆 一端用帮条时 钢筋下料长度 3 张拉设备 拉杆式千斤顶 YL 60 穿心式千斤顶 YC 60 YC 20 YC 18 YL 60拉杆式千斤顶 配装撑脚和拉杆后的外貌图 二 钢筋束 钢绞线束 1 锚具 张拉端 JM 12型锚具 锚环 夹片用45 钢 可锚3 6根直径12的光圆 螺纹HRB500级筋或钢绞线 KT Z型锚具 可锚3 6根直径12的HRB400 500级筋单孔夹片式锚具 二片式 三夹片 直 斜开缝 多孔夹片式锚具 XM型 QM型 OV型 BS型 非张拉端 钢筋可用镦头锚具 固定板 钢绞线可用挤压锚具 JM12 6锚具 b 锚环 c 三夹片式夹片 单孔夹片式锚具 多孔夹片锚固体系 多孔锚固体系构造图 2 筋的制作 工序 冷拉 下料 编束 下料长度l 两端张拉 l l0 2a一端张拉 l l0 a ba 张拉端留量 600 850mm 由机具定 b 非张拉端外露长度 80 100mm 3 张拉设备 锥锚式千斤顶 YZ60 YZ85 用于KT Z及钢制锥形锚具 穿心式千斤顶 YC60 YC120 用于KT Z及JM 12 JM 15锚具大孔径穿心式千斤顶 YCD YCQ YCW型 用于大吨位钢绞线束 群锚 锥锚式千斤顶构造简图 YCD型千斤顶工作示意图 YCQ型千斤顶的操作顺序 三 钢丝束 1 锚具 张拉端 锥形螺杆锚具 由锥形螺杆 套筒 螺母组成 锚14 16 20 24 28根 b5钢丝束等 钢质锥形锚具 由锚环 锚塞组成 锚18根以下 5钢丝 镦头锚具 DM5A 锚12 54根 5钢丝 非张拉端 用镦头锚具 锚板 DM5B 锥形螺杆锚具 钢质锥形锚具 镦头锚具 2 钢丝束制作 下料 编束 安锚具 1 下料长度 用钢质锥形锚具时 同钢筋束 用锥形螺杆锚具时 2 下料方法 采取应力下料 控制应力取300N mm2 3 编束 测量直径 同束误差 0 1mm 3 张拉设备 锥锚式双作用千斤顶 拉杆式千斤顶 穿心式千斤顶 钢丝束的编束 锥形螺杆锚具的预紧 锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图 二 后张法施工工艺 一 孔道留设 1 要求 位置准确 内壁光滑 端部预埋钢板垂直于孔道轴线 中心线 直径 长度 形状满足设计要求 直径与锚具及筋有关 2 方法 钢管抽芯法 直孔 钢管应平直 光滑 用前刷油 每根长 15米 每端伸出500mm 两根接长 中间用木塞及套管连接 用钢筋井字架固定 1米 浇混凝土后每10 15分钟转动一次 混凝土初凝后 终凝前抽管 抽管先上后下 边转边拔 灌浆孔间距 12米 胶管抽芯法 用于长孔或曲线孔 有一定刚度或充压 钢筋井字架 0 5米 混凝土达一定强度后拔管 埋管法 预埋螺旋管 可先穿筋 接头严密 有一定刚度 井字架 0 8米 灌浆孔间距 30米 波峰设排气泌水管 胶管与阀门连接 钢管的连接 胶管的封端处理 金属螺旋管 螺旋管及锚座安装 螺旋管的连接 螺旋管上留灌浆孔 螺旋管的固定 二 预应力筋张拉 1 张拉条件 结构的混凝土强度符合设计要求或达75 强度标准值 做好各种准备工作 2 张拉控制应力和超张拉最大应力 比先张法均低0 05f 3 张拉顺序 配有多根钢筋或多束钢丝的构件 分批对称张拉 注意 后批对先批产生应力影响 叠浇构件 自上而下逐层张拉 逐层加大拉应力 但顶底相差 5 钢丝 钢绞线 热处理筋 9 冷拉筋 4 张拉方式 1 对抽芯法 长度 24m直孔 一端张拉 多根筋时 张拉端设在结构两端 长度 24m直孔 曲线孔 两端张拉 一端锚固后 另一端补足再锚固 2 对埋螺旋管法 长度 30m直孔 一端张拉 长度 30m直孔 曲线孔 两端张拉 5 张拉程序 同先张法 三 孔道灌浆 1 目的 防止生锈 增加整体性 2 基本要求 尽早进行 饱满 密实 水泥 32 5级普硅 水泥浆强度 30MPa 水灰比0 4左右 不得大于0 45 泌水率 拌后三小时宜 2 最大 3 可掺无腐蚀性外加剂 铝粉 水泥重的0 5 1 万 木钙 0 25 微膨胀剂 孔道湿 洁净 由下层孔到上层 灌满孔道并封闭排气孔后 加压0 5 0 6MPa 稍后再封闭灌浆孔 不掺外加剂时 可用二次灌浆法 四 无粘结预应力混凝土施工 特点 无需留孔与灌浆 施工简单 张拉摩阻力小 预应力筋受力均匀 可做成多跨曲线状 构件整体性略差 锚固要求高 适用 现场整浇结构 梁板等 1 无粘结筋的制作 钢丝束 钢绞线束外包涂料层 20 70 不变脆 不侵蚀其它材料 稳定性好 防腐 润滑 不透水 不吸湿 包裹层 塑料布或塑料管 0 8 1mm厚 2 存放 有明显标记 成盘立放 不挤压 不暴晒 无粘结筋张拉端凹口作法 b 塑料穴模 a 泡沫穴模 非张拉端锚固方式 3 铺设