第五章 预应力混凝土工程ppt课件

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。推迟了裂缝的出现和限制裂缝的开展，提高了结构（构件)的抗裂度和刚度。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。减轻自重。增加构件的耐久性。降低造价。,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,概念：是在浇筑砼之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力钢筋临时固定在台座或钢模上，待砼达到一定强度（一般不低于砼设计强度标准值的75%），砼与预应力筋具有一定的粘接力时，放松预应力筋，使砼在预应力筋的反弹力作用下，使构件受拉区的砼承受预压应力。预应力筋的张拉力，主要是由预应力筋与砼之间的粘接力传递给砼。,.,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）施工方法：台座法、机组流水法。台座法：是构件在台座上生产，即预应力筋的张拉、固定、砼浇筑、养护和预应力的放松等工序均在台座上进行。机组流水法：利用钢模板制作。,一、先张法施工的设备,（一）台座：是施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构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100150m，适于中、小型构件。槽式（传力柱、上下横梁、砖墙）长4576m，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1214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,.,JMl2型锚具（楔形）,固定端镦头夹具,帮条锚具,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：YC20型，最大拉力20t、行程200mm，适于1220单根钢筋。2、电动螺杆：拉力3060t、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,.,电动卷筒式张拉机是把慢速电动卷扬机装在小车上制成,1预应力钢丝；2梳筋板（承力角钢）；3圆锥齿板式夹具；4钢丝夹具；5限位螺丝；6行程开关；7钢轨；8卷扬机安装在小车上；9弹簧测力器；10外地坪；,电动卷扬机张拉单根钢丝,.,二、先张法施工工艺,工艺流程,（一）张拉预应力筋：1、张拉程序01.05con（持荷2分钟）con01.03con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）。,.,配筋不多的中小型构件，钢丝可用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的钢筋砼构件，钢丝应同时放张，如逐根放张，最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，使得构件端容易开裂。对钢丝、热处理钢筋不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。预应力钢筋数量较多时，可用千斤顶、沙箱、楔块等装置同时放张。,第二节后张法施工,1.后张法的工艺流程概念：是先制作构件（或块体），并在预应力筋的设计位置预留孔道，待构件砼强度达到设计强度规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉，并用锚具在构件端部将预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。预应力的张拉：主要是靠构件端部的锚具传递给砼，使砼产生预应力。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；大型构件可分块制作，运到现场拼装。但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用，耗钢量比先张法大。,.,2.后张法张拉设备的组成,内容：锚具、张拉千斤顶（1）锚具：作用：为保持预应力筋拉力，并将其传递到砼上的永久锚固装置。要求：工作可靠、构造简单、施工方便、预应力损失小，成本低廉分类：按使用范围：锚固单根的、成束的、钢丝束的。锚具按锚固性能分两类：锚具性能类类锚具效率系数a0.95a0.9锚具的总应变u2.0%u1.7%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1836mm）：,1、锚具：（1）螺丝端杆锚具螺杆45#钢，钢筋冷拉前与预应力筋焊接成一个整体；螺母、垫板用Q235钢）适于:直径1836mm筋。,（2）帮条锚具衬板、三根帮条互成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（YL60）；穿心式千斤顶（YC60、YC20、YC18）。,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JM12型锚具：锚环、夹片用45#钢。可锚36根直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线；KTZ型锚具：可锚36根直径12的HRB400500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,(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、张拉的制作：工序：冷拉下料编束。下料长度l：两端张拉：ll02a一端张拉：ll0aba张拉端留量（600850mm，由机具定）b非张拉端外露长度（80100mm）3、张拉设备：锥锚式千斤顶（YZ60、YZ85）用于KTZ及钢制锥形锚具；穿心式千斤顶（YC60、YC120）用于KTZ及JM12、JM15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）,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1254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。,3.后张法施工工艺,施工工艺内容：孔道留设、预应力筋制作、穿筋、张拉、锚固、孔道灌浆。（1）预留孔道1、要求：位置准确；内壁光滑；孔道平顺，接头密实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1015分钟转动一次；混凝土初凝后、终凝前抽管；抽管时机是关键。（常温36h）抽管先上后下，边转边拔。（灌浆孔间距12米）,.,胶管抽芯法：57层帆布夹层、壁厚67mm普通橡皮管用于长孔或曲线孔。有一定刚度或充压使用前充水或气，管径扩大；待浇筑的砼初凝，放出，管径缩小，砼脱离，管抽出。钢筋井字架0.5米；弹性好，便于弯曲，不需转动。埋管法（预埋管）：黑铁皮管、薄钢管、镀锌钢管、金属螺旋管。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。可省去抽管工序，是目前常用方法，尤其金属螺旋管。,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）（锚具、外露钢筋应有一定的保护层厚度）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0.51/万），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0.50.6MPa，稍后再封闭灌浆孔；不掺外加剂时，可用二次灌浆法。,5.3.3无粘结预应力混凝土施工：,1.无粘接预应力的发展及特点后张法施工预应力筋分类：有粘接、无粘接。对比：有粘接常规做法；无粘接新工艺。概念：是在浇筑砼前在预应力筋表面刷涂油脂并包塑料带(管)后，如同普通钢筋一样按设计位置铺设在支好的模板内，直接浇筑砼，待砼达到设计要求强度后，再行张拉。并依靠其两端的锚头锚固在构件上。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，对锚具要求高，锚固要求高。预应力筋强度不能充分发挥。适用：现场整浇结构（梁板等），曲线配筋。,.,2.无粘结筋的制作：（1）无粘接预应力筋：是指带有专用防腐油脂涂料层、外包层的无粘接预应力筋。施加预应力后沿全长与周围砼不粘接。组成：预应力钢筋、涂料层、护套层,.,（2）涂料的作用：是使预应力筋与砼隔离；减少张拉时的摩擦损失；防止预应力筋腐蚀；性能应符合技术要求。（3）外包层：作用：使其在运输、储运、铺设、浇筑时受到保护。采用聚乙烯、聚丙烯等，严禁用聚氯乙烯。,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、无粘接预应力砼结构施工,主要问题：无粘结预应力筋的铺设、张拉、端部锚头处理。（1）铺