预应力张拉施工与设计介绍讲义讲稿

1、 第五讲 预应力张拉施工与设计介绍 一、后张有粘结预应力施工 （一）概述 定义： 后张有粘结预应力技术是通过在结 构或构件中预留孔道,允许孔道内预应力筋在张 拉时可自由滑动,张拉完成后在孔道内灌注水泥 浆或其它类似材料,而使预应力筋与混凝土永久 粘结不产生滑动的施工技术。 应用范围： 在房屋建筑中，主要用于框架、钢架结构， 各种梁系结构，平板楼盖结构（扁形结构）； 在特种工程结构中，用于大直径煤仓、水 泥仓、核安全壳、水池、渡槽、压力隧洞、水 塔、电视塔等结构物或构筑物中； 在桥梁结构中，广泛用于大跨径简支梁板 结构、连续梁结构、t形刚构和连续刚构等大 跨径桥梁中。 （二）后张有粘结预应力施工

2、工艺 后张有粘结预应力施工工序较多,其主要工 艺流程如下: 1、预留孔道 （1）预应力筋孔道布置 预应力的孔道形状有直线、曲线和折 线三种。 孔道直径的要求； 孔道布置的要求； 孔道端头排列的要求。 （2）孔道成形方法 预应力筋的孔道可采用钢管抽芯、胶管抽芯 和预埋管等方法成形。 对孔道成形的基本要求是：孔道的尺寸与位 置应正确，孔道应平顺，接头不漏浆，端部预 埋钢板应垂直于孔道中心线等。孔道成形的质 量，对孔道摩阻损失的影响较大，应严格把关。 (a)预埋金属波纹管法; 波纹管端部装入锚垫板内孔30mm以上； 波纹管连接用大一号的波纹管； 对于超长多波曲线束，应在波纹管中间最 高处设置排气孔，

3、以保证灌浆质量，并方 便灌浆的实施； 所有接头处用胶带密封，以防水泥浆渗入， 堵塞孔道。 锚垫板-安装时灌浆口置于管道上侧， 并固定在模板上。 bm型锚具 锚垫板 当固定端为挤压锚或压花锚时： 排气管 约束圈 挤压式锚具 混凝土握裹段钢绞线长度应按设计要 求执行，或参考hvm群锚设计施工指南 第6页的2.1.4项，钢绞线表面应没有油脂、 浮锈等杂物，以免减小混凝土与钢绞线的 握裹力（不同的锚固体系各不相同）。 固定端的波纹管出口处必须安装约束 圈，以免钢绞线横向张力损坏混凝土。 固定端的波纹管出口处应安装排气孔。 预埋的钢绞线外露段应保护好，以免 锈蚀、损坏。 (b)钢管抽芯法; (c)胶管抽

4、芯法; (d)预埋塑料波纹管法; (e)灌浆孔、排气孔、排水孔与泌水管； 2、预应力筋下料及制作 预应力筋下料长度的计算，应考虑 预应力钢材品种、锚具形式、焊接接头、 镦粗头、冷拉伸长率、弹性回缩率、张拉 伸长值、台座长度、构件孔道长度、张拉 设备与施工方法等因素。 （1）钢绞线下料长度确定 一端张拉时按下式： l=l1+2l2+l3+l4 两端张拉时按下式： l=l3+2（l2+l4 ） 详见hvm群锚设计施工指南第24页的 7.1.1项； 为了保证锚索张拉能顺利实施，构 件端部应留足够的张拉空间，具体尺寸 见hvm群锚设计施工指南第20页的3.8项； 当采用内卡式千斤顶时，见第21页。 （

5、2）钢绞线下料 注意：预应力筋一般均为高强钢材，如 局部加热或急剧冷却，将引起该部位的马 氏体组织脆性变态，小于允许张拉力的荷 载即可造成脆断，危险性很大。因此在现 场加工或组装预应力筋，不得采用加热、 焊接和电弧切割。应采用砂轮切割机下料。 下料场应平坦，下料长度误差控制在- 50100mm以内。 （3） 钢绞线编束 若为长束或多波曲线束，应将钢绞线 按帘状编束，并用细铁丝每隔11.5m绑一 道，钢绞线不得交叉、打绞，以避免张拉 施工产生应力损失太大或钢绞线拉断等情 况。 3、预应力筋穿束 根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关系， 分为：先穿束法和后穿束法。 也可分为：整束穿和单根穿 也可分为：

6、人工穿和卷扬机、穿束机穿束 注意：长束、重束宜在预留孔内安放钢丝， 采用卷扬配合穿束，钢绞线表面应无油脂或泥 浆等杂物。 4、预应力筋张拉锚固 （1）张拉施工的准备 材料、设备及配套工具的准备（锚具的验 收及进场，设备的标定等） 结构构件的准备 混凝土强度的检验 施工操作条件的准备 张拉施工技术准备（伸长值的计算、施工 表格等） 施工安全及技术交底 （2）工作锚的安装 (a) 将钢绞线外露段的沙尘、浮锈等除去； (b) 将钢绞线顺位穿进相应的锚板孔内； (c)锚板与锚垫板要注意同轴，并将锚板固定在 锚垫板上的凹槽内； (d)清理锚板锥孔后将干净的工作夹片外锥面涂 少量退锚灵，装上后用工具轻轻地

7、敲紧、打平； (e)各个不同锚固体系的锚板、夹片不能混用， 以免发生滑丝、断丝事故或应力损失太大等现象。 （3）限位板的安装 根据所张拉的钢绞线直径，正确选用限位 板的工作面，以确保施工的安全及应力损失符 合设计的要求； 如张拉15.24的钢绞线，应将限位板刻有 “152”的一面扣装在锚板上。 （4）千斤顶 1、张拉前千斤顶与压力表应配套标定； 2、千斤顶的安装孔与限位板应匹配，否则 应使用垫环。 （5）工具锚的安装 (a)将工具锚板锥孔擦干净，涂上退锚灵 等润滑剂； (b)将锚板装到千斤顶上，钢绞线不得交 叉、打绞； (c)将工具夹片的牙槽、外锥擦干净，在 外锥涂上滑润剂后装到工具锚板上；

8、(d)工具夹片禁止与工作夹片混用，防止 发生意外。 （6）张拉、测量 （a）钢绞线张拉采用双控，以油表压力 控制为主，钢绞线伸长值校核为辅进行张 拉； (b)张拉速度以钢绞线应力增加 100mpa/min为宜； (c)张拉到10%con时测量并记录活塞位置 读数（预紧）； (d)如分级张拉，则分级测量并记录活塞 位置读数； (e)张拉到100%con时（或105%con时）测量并 记录活塞位置读数； (f)稳压5分钟后缓慢放张锚固(自锚）； (g)超张拉后开始卸载锚固，测量回缩值； (h)在张拉过程中，当钢绞线伸长的测量值与 理论计算值相差大于-5%+10%（6%）时，应 查明原因并解决后方可

9、继续张拉； (i)多余段钢绞线切割 应采用砂轮切割机，禁止用电焊切割，外露 钢绞线长应大于30mm。 5、孔道灌浆（普通压力灌浆略） 孔道灌浆作用有二：一是保护预应筋，以免 锈蚀；二是使预应力筋与构件混凝土有效的粘 结，以控制超载时裂缝的间距与宽度，并减轻 梁端锚具的负荷状况。 介绍真空辅助灌浆 灌浆前应将锚具部分用水泥砂浆封好； 浆体材料强度等级应不低于c30。 灌浆应在张拉后72小时内进行,灌浆后应封锚. 据有关资料介绍，英国据有关资料介绍，英国ynys-gwas桥因压力灌浆不密桥因压力灌浆不密 实，于实，于1991年跨塌，随后对大批压力灌浆工程进行检查，年跨塌，随后对大批压力灌浆工程进行

10、检查， 发现发现80%的工程灌注不满；日本也对压力灌浆工程进行了的工程灌注不满；日本也对压力灌浆工程进行了 检查，发现灌满的占检查，发现灌满的占30% ，不满的占，不满的占30%，其余，其余40%无法无法 检查。检查。 对此，欧美国家已开发并广泛采用真空灌浆工艺，我国对此，欧美国家已开发并广泛采用真空灌浆工艺，我国 仅在南京长江二桥试用过。仅在南京长江二桥试用过。 真空灌浆的基本原理 通过抽真空，在管道内产生负压环境。使浆 体在压力和吸力的双重作用下，加快了流速，提 高了灌注密实程度。 真空灌浆具有以下优点真空灌浆具有以下优点 1、可消除普通压力灌浆方法引起的气泡； 2 、可消除混在稀浆中的气

11、泡，减少有害水分的聚积地； 3、真空灌浆是一个迅速、连续的过程，内径为92的15m 管道抽真空只要几秒钟，灌浆只要34分钟，而普通压 力灌浆约需20分钟，它可提供均匀、密实不透水的灰 浆保护层，密实度在99%以上； 4、 所采用的塑料波纹管是绝缘体，与金属波纹管相比， 具有更强的耐腐蚀性，大大改善了构件的防腐蚀性能， 而且它的布置不受管道形状的限制，对于弯束、u型 束、竖向束的孔道灌浆，更能体现真空灌浆的优越性。 真空灌浆的关键： 浆体的材料及配比 塑料波纹管(金属波纹管也可) 灌浆设备 塑料波纹管 特点特点 1、具有良好的耐腐蚀性，采用的材料为hdpe，是 目前通用塑料中化学成分最稳定的一种

12、，与水份、 硅酸盐水泥互相惰性，互不反应。 2、具有良好的物理性能： 密封性好，荷载作用后不渗透，无弯曲渗透之 忧； 抗冲击性好，能承受0.5m长的钢绞线从6m的高度下 竖直下落冲击，不破裂； 耐温性和阻燃性：电焊渣在2m高处自由坠落到波纹 管上，波纹管未引燃和熔穿，无异常。 弯曲半径小，最小为0.3m，可以成盘运输。 塑料波纹管 灌浆步骤 1、检查管道是否通畅，并进行密封 2、按配比准备浆体材料 3、按真空灌浆施工图安装各部件 4、搅拌浆体 5、抽真空(真空度：-0.060.09mpa) 6、灌 浆( 最终压力：0.40.6mpa) 7、清洗设备、工具 真空灌浆施工连接图 注意事项 1. 锚

13、头一定要密封好，最好在密封后24小时开始灌浆。 2. 输浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，抗压能力 1mpa,连接要牢固。 3. 水一定要严格按配比加入。 4. 灰浆进入灌浆泵之前应通过70目的筛网。 5 . 灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的3045分钟时 间内进行，孔道一次灌注要连续。 6. 中途换管道时，继续运行灌浆泵，让浆体循环流动。 真空泵 灌浆泵 6、预应力筋张拉伸长值计算 式中：p预应力的平均张拉力，取张拉 端拉力与跨中（二端张拉）或固定端（一端张 拉）扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值; lt预应力筋的实际长度; ap预应力筋的截面面积; es预应力筋的实测弹性模量; pj张拉控制力，

14、超张拉时按超张拉力取值; 孔道局部偏摆系数，按规范取值; 预应力筋与孔道壁的摩擦系数，按规 范取值; x从张拉端至计算截面的孔道长度（以m 计），可近似取轴线投影长度，对一端张拉 x=lt ，对两端对称张拉x=lt /2; 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切 线的夹角（以弧度计），对一端张拉取曲线 孔道的总转角，对两端张拉， 取曲线孔道 的总转角的一半。 7、孔道摩擦损失值的现场测试 （1）现场测试 1）精密压力表法； 2）传感器法。 计算公式 （2）减少孔道摩擦损失的措施 1）改善预留孔道与预应力筋制作质量； 2）采用润滑剂； 3）采取超张拉的方法。 8、预应力筋张拉 （1）预应力筋张拉顺序，

15、应使结构及构件受 力均匀、同步，不产生扭转、侧弯，不应使混 凝土产生超应力，不应使其它构件产生过大的 附加内力及变形。因此，无论对结构整体，还 是对单个构件而言，都应遵循同步、对称张拉 的原则。此外，安排张拉顺序还应考虑到尽量 减少张拉设备的移动次数。 （2）分级张拉一次锚固； （3）分级张拉分级锚固； （4）一端张拉工艺； （5）两端张拉工艺； （6）其它张拉工艺。 9、张拉伸长值校核 （1）量测千斤顶油缸行程数值； （2）量测外露预应力筋端头； （3）与计算伸长值比较，是否合格。 二、后张无粘结预应力施工 （一）概述 后张无粘结预应力技术是后张预应力技术 的一个重要分支。无粘结预应力混凝土

16、是指配 有无粘结预应力筋，靠锚具传力的一种预应力 混凝土。其施工过程是：先将无粘结预应力筋 铺设在模板中，待混凝土浇筑并达到强度后进 行张拉锚固。这种混凝土的最大优点是施工简 便。 （二）后张无粘结预应力施工工艺 后张无粘结预应力混凝土结构施工比有粘 结预应力施工工艺要简单、方便，它无需留孔、 穿束、灌浆等工序可提高施工效率、降低工程 费用,其主要工艺流程如下: 1、无粘结筋下料 与有粘结筋一样，应采用砂轮切割机下料。 下料场应平坦，下料长度误差控制在- 50100mm以内。 2、无粘结筋的铺设与布置 无粘结筋的铺设比较简单，基本上与非预 应力钢筋相同。 3、无粘结筋就位固定 无粘结筋应严格按

17、设计要求的曲线形状 就位并固定牢靠。 铺设时无粘结筋的垂直高度宜采用支撑 架或其他钢筋绑扎固定。铁丝不宜扎得太 紧，以免塑料套管有明显的可痕或压纹。 固定点的间距不大于1m。 应特别注意钢绞线pe不要被划伤，也不 要被焊渣烧伤，破损处应加以绑扎。 4、无粘结筋的张拉锚固 无粘结筋张拉锚固前应将外层塑料和油 脂去除，以增强锚具的锚固性能。其余与 有粘结筋张拉相同。 5、无粘结筋锚头保护 无粘结预应力筋张拉施工完毕后，应及 时对锚固区进行保护。在夹片及无粘结筋 端部涂专用防腐油脂，用塑料封端罩封闭。 三、预应力施工设计考虑的因素 1、锚口摩阻损失 hvm锚具锚口摩阻损失系数2.5%。 2、夹片内缩造成的应力损失 hvm锚具内缩量5mm，计算时建议=6mm。 3、孔道摩擦损失 可根据计算和现场