预应力混凝土工程-文档资料

1、第五章 预应力混凝土工程 本章主要讲解本章主要讲解:1、预应力混凝土的概念；、预应力混凝土的概念；2、先张法的概念、张拉设、先张法的概念、张拉设备和施工工艺；备和施工工艺；3、后张法的概念、张拉设、后张法的概念、张拉设备和施工工艺；备和施工工艺；4、其他预应力方法简介。、其他预应力方法简介。 第一节第一节 预应力混凝土的概念预应力混凝土的概念 1、预应力混凝土的含义、预应力混凝土的含义 在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混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凝土预先施加压应力, 以抵消或减少使用荷载作用以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。下产生的拉应力。 2、施加

2、预应力的目的：、施加预应力的目的： 提高结构或构件的抗裂度；提高结构或构件的抗裂度； 提高结构或构件的刚度；提高结构或构件的刚度； 充分发挥高强钢材的作用；充分发挥高强钢材的作用； 把散件拼成整体。把散件拼成整体。4、施加预应力的方法、施加预应力的方法 张拉结构或构件受拉区中的预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筋的弹性收缩力传递到混凝土构件上，即产生预应力。上，即产生预应力。5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类 按施工工艺分：按施工工艺分：先张法、后张法、同先张法、后张法、同张法、电张法、自张法张法、电张

3、法、自张法 和无粘结预和无粘结预应力混凝土方法等。应力混凝土方法等。 按张拉方法分：按张拉方法分： 机械张拉（液压或电动螺杆）机械张拉（液压或电动螺杆） 电热张拉电热张拉3、预应力混凝土的优缺点、预应力混凝土的优缺点优点：构件截面小、自重轻、材料省、抗裂性能强、刚度大。优点：构件截面小、自重轻、材料省、抗裂性能强、刚度大。缺点：张拉工艺复杂，且增加了相应的机具和锚固装置。缺点：张拉工艺复杂，且增加了相应的机具和锚固装置。无粘结预应力工程无粘结预应力工程 第二节第二节 先张法施工先张法施工工艺过程：工艺过程：张拉固定钢筋张拉固定钢筋浇混凝土浇混凝土养护（至养护（至75%75%强度）强度）放松钢筋

4、放松钢筋适用于：适用于：构件厂生产中、小型构件构件厂生产中、小型构件（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁梁）先张法先张法：在混凝土浇捣前张拉预应力筋，达到要求应力时，用：在混凝土浇捣前张拉预应力筋，达到要求应力时，用 夹具把它临时锚固于承力设备上，等混凝土硬化达到一定强度夹具把它临时锚固于承力设备上，等混凝土硬化达到一定强度时把它松开，松开时预应力筋发生弹性回缩，使混凝土获得预时把它松开，松开时预应力筋发生弹性回缩，使混凝土获得预应力的方法。应力的方法。台座准备台座准备刷隔离剂刷隔离剂铺放预应力筋铺放预应力筋 张张 拉拉 安侧模扎横向钢筋安侧模扎横向钢筋 浇筑混凝土浇筑混

5、凝土 制作试块制作试块 养养 护护 堆放堆放 出槽出槽 脱模脱模 放张预应力筋放张预应力筋 试块试压试块试压 先张法施工工艺流程图先张法施工工艺流程图夹具横梁台座预应力筋台面A、张拉预应力筋张拉预应力筋混凝土构件B、浇筑混凝土构件浇筑混凝土构件C、放张施加预应力放张施加预应力一、先张法施工的设备（一）台座：（一）台座： 1、要求要求：有足够的强度、刚度和稳定性； 满足生产工艺的要求。 2、形式形式： 墩式墩式（传力墩、台面、横梁） 长度100150m，适于中、小型构件。 槽式槽式（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。 钢模台座钢模台座重力式重力式墩式台

6、座的几种形式墩式台座的几种形式与台面共同作用式与台面共同作用式构架式构架式桩基构架式桩基构架式锚桩式台座锚桩式台座槽式台座槽式台座压杆压杆砖墙砖墙上横梁上横梁下横梁下横梁砖墙砖墙压杆压杆（二）夹具：（二）夹具： 1 1、锚固夹具、锚固夹具： 锥形锥形（锥销式、二片式、三片式） 锚固单根直径1214预应力筋； 镦头锚具镦头锚具带槽螺栓、梳子板。 用于用于：冷拉筋（热镦）、 冷拔丝（热、冷镦）、 碳素钢丝（冷镦）。 要求要求：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2mm 2 2、张拉夹具张拉夹具：偏心式、楔形。锥销夹具锥销夹具圆套

7、筒三片式夹具圆套筒三片式夹具方套筒二片式夹具方套筒二片式夹具圆套筒二片式夹具圆套筒二片式夹具固定端镦头夹具固定端镦头夹具单根镦头钢筋螺杆夹具单根镦头钢筋螺杆夹具（三）张拉机械（三）张拉机械1、穿心式千斤顶、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：、电动螺杆： 拉力3060t、行程800mm， 用于：钢筋、钢丝。3、卷扬机滑车组。、卷扬机滑车组。17固定段。钢绞线通过夹片自锚固定段。钢绞线通过夹片自锚电动螺杆张拉机的工作原理图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：（一）张拉预应力筋： 1、张拉程序、张拉程序 粗钢

8、筋：粗钢筋：01.051.05concon（持荷持荷2 2minmin）concon锚固锚固 预应力钢丝：预应力钢丝：0（1.031.03 1.05 1.05 ）concon锚固锚固 钢绞线：钢绞线： 单根张拉：单根张拉：0concon锚固锚固 整体张拉：整体张拉： 0初应力调整值初应力调整值concon锚固锚固 超张拉超张拉减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失。减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失。 松弛松弛钢筋受力后，在固定长度下随着时间所发生的应力钢筋受力后，在固定长度下随着时间所发生的应力降低。降低。 持荷持荷2 2minmin加速钢筋加速钢筋松弛早期发展。松弛早期发展。2、控制应力及

9、最大应力：、控制应力及最大应力： 超张拉可比设计要求提高超张拉可比设计要求提高5%，但最大张拉控，但最大张拉控制应力不得超过下列规定：制应力不得超过下列规定：fptk：极限抗拉强度标准值极限抗拉强度标准值fpyk：屈服强度标准值屈服强度标准值张拉控制应力限值和最大张拉控制应力张拉控制应力限值和最大张拉控制应力预应力筋种预应力筋种类类张拉控制应力限值张拉控制应力限值超张拉超张拉最大张最大张拉控制应力拉控制应力先张法先张法后张法后张法钢绞线钢绞线0.75fptk0.75fptk0.80fptk冷轧带肋钢冷轧带肋钢筋筋0.70fptk0.75fptk精轧螺纹钢精轧螺纹钢筋筋0.85fpyk0.95f

10、pyk3、张拉要点：、张拉要点：（1）当采用应力控制方法张拉时）当采用应力控制方法张拉时,应校核预应力筋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的伸长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过超过6%，否则应停拉；，否则应停拉；（2）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座）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）多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查测力计抽查)（4）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松）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）拉完的筋位置偏差55mmmm，且且构件截面短构件截面短边的边的4%4%（6）冬季施工张拉

11、时，温度冬季施工张拉时，温度 15（7）注意注意安全安全：两端严禁站人，敲击楔块不得过：两端严禁站人，敲击楔块不得过猛。猛。（二）混凝土浇筑与养护： 1、混凝土一次浇完，混凝土、混凝土一次浇完，混凝土 C30。 2、防止较大徐变和收缩：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。、防止碰撞、踩踏钢丝。 4、减少应力损失：、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：条件：混凝土达到设计规定且75%强度值后。2.方法：方法： 锯断，剪断，熔

12、断（仅限于级冷拉筋）。3.要点：要点：放张顺序：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）。横梁螺杆螺母承力板台座钢块钢块钢楔块楔块放张法楔块放张法活塞钢套箱进砂口出砂口砂子钢套箱底板砂箱放张法砂箱放张法第二节第二节 后张法施工后张法施工工艺过程：工艺过程：浇筑混凝土结构或构件（留孔）浇筑混凝土结构或构件（留孔）养护拆养护拆模模（达（达75%75%强度后）穿筋张拉强度后）穿筋张拉固定固定孔道灌浆孔道灌浆（浆达（浆达1515N/mmN/mm2 2, ,混凝土达混凝

13、土达100%100%后）移动、吊装。后）移动、吊装。适于：适于：大构件及结构的现场施工大构件及结构的现场施工预制拼装，结构张预制拼装，结构张拉。拉。特点：特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。利用。 安安 装装 底底 模模 绑扎钢筋，安装侧模绑扎钢筋，安装侧模 埋埋 管管 预预 留留 孔孔 道道 浇浇 筑筑 混混 凝凝 土土 制作混凝土试块制作混凝土试块 抽抽 管管 养护，拆模养护，拆模 预应力筋制作预应力筋制作 穿预应力筋穿预应力筋 张拉预应力筋张拉预应力筋 压混凝土试块压混凝土试块 孔孔 道道 灌灌 浆浆 起起 吊吊 运运 输输 后

14、张法构件制作工艺流程图后张法构件制作工艺流程图： 一、预应力筋、锚具和张拉机具一、预应力筋、锚具和张拉机具锚具按锚固性能分两类：锚具按锚固性能分两类： 锚具性能锚具性能 类类 类类 锚具效率系数锚具效率系数 a a0.950.95 a a0.90.9 锚具的总应变锚具的总应变 u u2.0%2.0% u u1.7%1.7% 用途：用途： 类类承受动、静载的无粘结、有粘结的预承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土；应力混凝土； 类类有粘结、预应力筋的应力变化不大的有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。部位。（一）单根粗筋（一）单根粗筋（直径1836mm）1、锚具：、锚具：（1）螺丝端杆锚具）

15、螺丝端杆锚具 螺杆螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好；钢，钢筋冷拉前焊接好； 螺母、垫板用螺母、垫板用 Q235钢）钢） 适于适于:直径直径18183636mmmm筋。筋。（2）帮条锚具）帮条锚具 （帮条与预应力筋同级，（帮条与预应力筋同级， 互成互成120，E50焊条；焊条； 垫板用垫板用3#钢），钢）， 适于适于:冷拉冷拉HRB335HRB335、HRB400HRB400级筋；级筋；（3）镦头锚具）镦头锚具螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具帮条锚具帮条锚具2、预应力筋制作：、预应力筋制作： 工序：工序：下料对焊冷拉。 下料长度计算：下料长度计算： 当两端用螺丝端杆锚具时nd)(llll15211)1(2

16、2钢筋下料长度：钢筋下料长度：当一端用螺杆、一端用帮条时:ndlllll)1)(1(13521钢筋下料长度：钢筋下料长度：3、张拉设备、张拉设备：拉杆式千斤顶（YL60）； 穿心式千斤顶（YC60、YC20、YC18）。YL-60拉杆式拉杆式千斤顶千斤顶YC60型千斤顶型千斤顶工作原理图工作原理图配装撑脚和配装撑脚和拉杆后的外拉杆后的外貌图貌图（二）钢筋束、钢绞线束（二）钢筋束、钢绞线束 1、锚具：、锚具： 张拉端张拉端: JM12型锚具型锚具：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型锚具型锚具：可锚36根直径12的HRB400500级筋 单孔

17、夹片式锚具单孔夹片式锚具：二片式、三夹片（直、斜开缝）； 多孔夹片式锚具多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型 非张拉端非张拉端: 钢筋可用镦头锚具镦头锚具（固定板）； 钢绞线可用挤压锚具挤压锚具JM12锚具镦头锚具JM12锚具JM12锚具(a)l1JM126锚具锚具KTZ型锚具型锚具锚环锚环锚塞锚塞(a)组装图组装图锚环锚环夹片夹片钢绞线钢绞线(b)锚环锚环(c)三夹片式夹片三夹片式夹片(e)斜开缝夹片斜开缝夹片(d)二夹片式夹片二夹片式夹片单孔夹片式锚具单孔夹片式锚具多孔夹片锚固体系多孔夹片锚固体系多孔锚固体系构造图多孔锚固体系构造图2、钢筋束的制作：、钢筋束的制作： 工序工序：冷

18、拉下料编束。 下料长度下料长度 l ： 两端张拉： l l02a 一端张拉： l l0ab l0 孔道长度 a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：、张拉设备： 锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶（YZ60、YZ85） 用于KTZ及钢制锥形锚具； 穿心式千斤顶穿心式千斤顶（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锥锚式千斤顶构造简图YCD型千斤顶工作示意图型千斤顶工作示意图工具锚工具锚缸体缸体顶压器顶压器工作锚工作锚活

19、塞活塞YCQ型千斤顶的操作顺序型千斤顶的操作顺序（三）钢丝束：（三）钢丝束： 1、锚具锚具 张拉端张拉端: 锥形螺杆锚具锥形螺杆锚具（由锥形螺杆、套筒、螺母组成）； 钢质锥形锚具钢质锥形锚具（由锚环、锚塞组成）； 镦头锚具镦头锚具（可以锚固任意根数的s 5-7碳素钢丝束）。 非张拉端非张拉端:用镦头锚具镦头锚具（锚板）。锥形螺杆锚具锥形螺杆锚具钢质锥形锚具钢质锥形锚具镦头锚具镦头锚具50镦镦 头头 锚锚 具具 2、钢丝束制作、钢丝束制作：下料编束安锚具。下料长度下料长度：用钢质锥形锚具时，同钢筋束； 用镦头锚固体系时： L构件孔道长度； a锚板厚度； 钢丝镦头质量（取钢丝直径2倍） H锚环高度

20、 H1螺母高度 L张拉时钢丝束的张拉伸长值 C构件混凝土的弹性压缩量3、张拉设备、张拉设备： 锥锚式双作用锥锚式双作用千斤顶；拉杆式拉杆式千斤顶； 穿心式穿心式千斤顶。CLHHaLL)( 5 . 02210钢丝束的编束钢丝束的编束锥形螺杆锚具的预紧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：孔道留设： 1、要求要求：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、方法： 钢管抽芯法钢管抽芯法（直孔）钢管应平直、光滑，用前刷油；每根长1

21、5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；抽管先上后下，边转边拔。（灌浆孔间距12米） 胶管抽芯法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。 胶管与阀门连接胶管与阀门连接钢管的连接钢管的连接胶管的封端处理胶管的封端处理金属螺旋管金属螺旋管螺旋管及锚座安装螺旋管及锚座安装螺旋管的连接螺旋管的连接螺旋管上留灌浆孔螺旋管上留灌浆孔螺旋管的固定螺旋

22、管的固定(二二)预应力筋张拉预应力筋张拉： 1.张拉条件：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：张拉控制应力和超张拉最大应力：（比先张法均低0.05f）59预应力波纹管安装预应力波纹管安装 603、张拉顺序：、张拉顺序：配有多根钢筋或多束钢丝的构件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）；叠浇构件叠浇构件自上而下逐层张拉，逐层加大拉应力。4.张拉方式：张拉方式：（1）一端张拉方式）一端张拉方式 适用于适用于长度长度30 m直线预应力筋。直线预应力筋。（2）二端张拉方式）二端张拉方式

23、 适用于适用于长度长度30 m直线预应力筋。直线预应力筋。（3）分批张拉方式）分批张拉方式 对配有多束预应力筋对配有多束预应力筋 的构件或结构。的构件或结构。 con第一批张拉的预应力筋的张拉控制应力；第一批张拉的预应力筋的张拉控制应力；con设计控制应力，即第二批张拉的预应力筋的张拉控制设计控制应力，即第二批张拉的预应力筋的张拉控制 应力；应力；E钢筋与混凝土的弹性模量比；钢筋与混凝土的弹性模量比；pc第二批预应力筋张拉时，在已张拉预应力筋重心处产生第二批预应力筋张拉时，在已张拉预应力筋重心处产生的混凝土法向应力。的混凝土法向应力。PCEconcon5、张拉程序、张拉程序（1）钢丝和钢绞线时

24、：）钢丝和钢绞线时： 0conconApAp锚固锚固（2 2）钢筋：）钢筋： 对对镦头锚具：镦头锚具： 01.05 1.05 conconApAp （持荷持荷2 2minmin） conconApAp锚固锚固 对夹片对夹片锚具：锚具： 01.03 1.03 conconApAp锚固锚固式中：式中：ApAp预应力筋的截面面积。预应力筋的截面面积。（三）孔道灌浆：三）孔道灌浆：1.1.目的：目的：防止生锈；增加整体性。2.2.基本要求：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；（试块试块7.077.07cmcm边长立方块边长立方块) 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