预应力混凝土工程

1、预应力混凝土工程第1节 概述1、 预应力混凝土的特点和应用：1. 特点：普通砼构件当裂缝宽度限制在0.20.3mm时受拉钢筋的应力也只能达到150250 N/mm2，不能充分发挥钢筋作用。通过对钢筋进行张拉 、锚固（放松），使砼获得预压应力。当构件受力时，首先与压缩变形抵消，然后才被拉伸，这就延缓了裂缝的出现和开展。提高了构件的刚度、抗裂性和耐久性。2. 应用：单厂的预制构件、多层厂房、高层建筑、大型桥梁、核电站、电视塔和大跨度薄壁结构等。2、 预应力筋的种类 1. 冷拔低碳钢丝：一般直径35mm，适用于小型构件的预应力筋。 2. 冷拉钢筋：可直接做预应力钢筋。 3. 碳素钢丝：钢丝直径一般为

2、38mm，最大12mm；直径34mm主要用于先张法；钢丝直径58mm主要用于后张法。 4. 钢绞线：一般由7根钢丝绞合而成，直径一般为915mm。施工方便但价格较贵。5. 热处理钢筋：普通中碳钢经调质处理制成，直径612mm，屈 、强点1325、1470M Pa。6. 精轧螺纹钢筋：接长用连接器，端头锚固直接用螺母。连接可靠、施工方便。3、 对混凝土的要求： 1. 预应力砼结构中，一般要求砼的强度等级不低于C30；当采用碳素钢丝、钢绞线、级热处理钢筋作预应力筋时，砼的强度等级不低于C40。2. 目前一些重要的预应力结构中，已开始用C50C60高强砼。3. 预应力砼中，不宜掺用对钢筋有锈蚀作用的

3、氯盐。第2节 先张法施工1、 先张法原理1. 概念：先在台座钢模上先张拉预应力筋，用夹具临时固定，浇筑混凝土，待混凝土达到一定的强度后再放张或切断构建外预应力钢筋的方法叫先张法施工。2. 先张法原理（见下图），张法施工可采用台座法或机组流水法（台模法）。2、 先张法施工设备 1 台座台座是预应力张拉时的承力结构，必须有足够的强度、刚度和稳定性。台座分墩式台座和槽式台座。a. 墩式台座，其构造如图，一般用于生产中小型构件。台座一般长度为100150m，可一次生产多根构件。墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。 1 台墩 一般由现浇钢筋砼构成。台墩除应具有足够的强度和刚度外，还应进行抗倾覆与抗滑移等稳

4、定性验算。1） 抗倾覆验算2）抗滑移验算 2 台面 3 横梁：按承受均布荷载的简支梁计算。b. 槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面组成。设计时也应进行强度和抗倾覆稳定性验算。多用于生产较大型构件。2 张拉设备与夹具 1. 夹具：a. 墩头式夹具：分单根墩头夹具和墩头梳筋板夹具，适用于有墩粗头的、级螺纹钢筋和钢丝b. 锥销式夹具：适用于夹持直径的冷拔低碳钢丝和碳素钢丝。c. 夹片式夹具：分圆套筒三片式（f12、14单根冷拉钢筋）；方套筒二片式（f8.2热处理钢筋）；单根钢绞线夹具（f12和f15钢绞线）。3.张拉设备（1）钢丝张拉设备： 1）单根张拉可用小型卷扬机或电动螺杆张拉机（附图）

5、，用弹簧测力计控制张拉力。 2）多根同时张拉可用台座式千斤顶（YT1200)。 （2）钢筋张拉设备：钢筋张拉多采用穿心式千斤顶（YC200） （附图） ，也可张拉单根钢绞线或小型钢丝束；成组张拉粗钢筋多用台座式千斤顶。3、 先张法施工工艺 （1） 预应力筋的铺设 （2） 预应力筋张拉1. 张拉方法（1） 单根预应力筋张拉1） 冷拔低碳钢丝用10kN电动卷扬张拉机张拉，锥销式夹具锚固。2） 高强刻痕钢丝用20kN电动卷扬张拉机张拉，优质锥销式夹具或墩头螺杆夹具锚固。 3）冷拉钢筋、热处理钢筋和钢绞线用穿心式千斤顶张拉，夹片式夹具锚固。（2） 多根预应力筋成组张拉 1） 用梳筋板夹具张拉2） 用多

6、横梁装置张拉2. 预应力筋张拉（1） 张拉控制应力1） 张拉控制应力的确定：张拉控制应力设计最大值钢 种张拉方法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.75fptk0.70fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.70fptk0.65fptk冷拉钢筋0.90fpyk0.85fpyk与最大张拉控制应力允许值的关系钢 种张拉方法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.75fptk0.70fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.70fptk0.65fptk冷拉钢筋0.95fpyk0.90fpyk（2） 张拉程序1) 预应力钢丝采用一次张拉程序：锚固2) 粗钢筋张拉程序： 持荷锚固；超张拉的目的是为减少应力

7、松弛损失。成组张拉时应预先调整初应力。 （3）张拉 张拉力： （4）预应力值校核预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力钢丝用钢丝内力测定仪测内力校核。（3） 混凝土的浇筑与养护 多层叠浇时，下层构件强度达到810N/mm2 后，方可浇筑上层构件砼。蒸气养护时注意问题。（4） 预应力筋的放张 1. 放张预应力筋时，对砼强度的要求。 放张时混凝土的强度不得低于设计强度标准值的75。2. 放张顺序 放张顺序应符合设计要求，若无专门要求，应符合下列规定：（1）对承受轴心预压应力的构件，应同时放张。（2）对承受偏心预压应力的构件，应先放张预应力较小的预应力筋。（3）不能按上述规定放张时，应分阶段、

8、对称、相互交错地放张。3. 放张方法（1）预应力筋为钢丝或细钢筋可用钢丝钳或氧炔焰切割。（2）预应力筋为数量较少的粗钢筋可用氧炔焰放张。（3）多根钢丝或钢筋的同时放张，可用千斤顶、砂箱、楔块等方法放张。4. 放张检验测定钢丝的回缩情况。第3节 后张法施工1、 概念：后张法是先浇筑构件或结构混凝土，待混凝土达到一定强度后，在构件或结构上加预应力钢筋，然后将预应力钢筋用锚具固定在构件或结构上的方法。2、 预应力锚、夹具标准及其检验方法锚具按锚固性能分成两类：类锚具和类锚具。1. 静载锚固性能 由锚具效率系数和总应变确定。2. 动载锚固性能1) 疲劳荷载性能2) 周期荷载性能3. 其它要求1) 满足

9、工艺要求2) 满足灌浆的要求3) 连接器4. 锚具的质量检验3、 锚具 （1） 常用锚具体系名称适用范围预应力筋张拉机具螺杆式螺丝端杆锚具锥形螺杆锚具精轧螺纹钢筋锚具直径36mm冷拉、级钢筋5钢丝束精轧螺纹钢筋YL600YC600YC200墩头式钢丝束墩头锚具5钢丝束锥销式钢质锥形锚具KT-Z型锚具5钢丝束钢筋束、钢绞线束YZ380、600YC600夹片式JM型锚具XM型锚具QM型锚具单根钢绞线锚具级钢筋束、钢绞线束15 钢绞线束12、15钢绞线束12、15钢绞线束YC600、1200YC1000、2000YCQ1000、2000、3500YC180、200其它帮条锚具冷拉、级钢筋固定端用（2

10、） 按使用锚具常分为： 1. 单根钢筋的锚具（1）螺丝端杆锚具 由螺丝端杆螺母及垫板组成（附图） 。也可用作先张法夹具。适用于1836、级钢筋。（2） 帮条锚具 由衬板和三根帮条焊接而成（附图） ，是单根粗钢筋非张拉端用锚具。 （3）精轧螺纹钢筋锚具 由螺母和垫板组成（附图） ，适用于锚固25、32mm高强精轧螺纹钢筋。 （4）单根钢绞线锚具 由锚环与夹片组成（附图） ，适用于锚固12和15钢绞线。2. 预应力钢筋束、钢绞线束锚具（1） KT-Z型锚具由锚环与锚塞组成（附图） ，适用于锚固36根f12的冷拉螺纹钢筋与钢绞线束。（2）JM型锚具由锚环与夹片组成（附图） ，用于锚固36根f12冷拉

11、级钢筋束和钢绞线束。（3）XM型锚具由锚板和夹片组成（附图） ，适用于锚固单根至多根f15钢绞线束和钢丝束。（4）QM型锚具 由锚板和夹片组成，适用于锚固单根至多根钢绞线束3. 预应力钢丝束锚具（1） 锥形螺杆锚具 由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成（附图） 。适用于锚固钢丝束。（2） 钢丝束墩头锚具（附图）。适用于锚固任意根数钢丝束。 （3） 钢质锥形锚具 ，由锚环和锚塞组成（附图） 。适用于锚固6、12、18与24钢丝束。（3） 锚具的自锁与自锚1. 锥销式锚具的自锁与自锚 （1） 锚具的自锁(不会反弹而脱出能力)1以代入，得：（2） 锚具的自锚(不被从夹具中拉出的能力) 2. 夹片式锚具的

12、自锁与自锚 3. 顶压力对锚具锚固性能的影响（4） 张拉设备 主要根据锚具型式和总张拉力的大小进行选择。常用的有拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶和锥锚式千斤顶等。1.拉杆式千斤顶(YL) （附图） 2.穿心式千斤顶(YC) （附图） 3.锥锚式千斤顶(YZ) （附图）拉杆千斤顶穿心式千斤顶YC-600预压千斤顶4、 后张法施工原理和工艺流程（1） 后张法施工原理：是先制作构件(或块体)，并在预应力筋的位置预留出相应的孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋并施加预应力，最后进行孔道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生预压力。（2） 工艺流程（三）预应力筋的制作 主要根据所用预应力钢

13、材品种、锚具形式及生产工艺等确定。1. 下料计算时考虑结构的孔道长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、焊接接头或墩头的预留量、冷拉伸长率、弹性回缩值、张拉伸长值、台座长度等。1) 单根预应力粗钢筋下料长度1 预应力筋两端采用螺丝端杆锚具成品全长；张拉端： 锚固端：钢筋部分的成品长度:L0=L1-2l1 预应力钢筋的下料长度2 预应力筋一端用螺丝端杆，另一端采用帮条锚具2) 预应力钢丝束下料长度3) 钢筋束或钢绞线束的下料长度2. 编束5、 后张法施工工艺张法施工的顺序：（1） 孔道留设 1. 钢管抽芯法 2. 胶管抽芯法 3. 预埋管法（2） 预应力筋张拉张拉时砼的强度应符合要求，不低于设计强度的75

14、%；块体拼装立缝强度的要求。1. 张拉注意事项： 张拉时应做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，不致增加孔道摩擦损失。 工具锚的夹片，应注意保持清洁和良好的润滑状态。 多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移，可更换夹片，用小型千斤顶单根张拉。 构件张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表。 预应力筋锚固后的外露长度不宜小于30mm。长期外露的锚具，可涂刷防锈油漆，或用混凝土封裹，以防腐蚀。 2. 张拉控制应力3. 张拉程序1) 持荷2)3)4. 张拉方法张拉方法有一端张拉和两端张拉。对曲线预应力筋、抽芯成孔的长度大于24m直线预应力筋、预埋波纹管成孔长度

15、大于30m直线预应力筋应在两端张拉。5. 张拉顺序张拉顺序应符合设计要求，采用分批、分阶段、对称张拉。 （1） 分批张拉时应考虑分批张拉的预应力损失值。（2） 采用同一张拉值，逐根复位补足。（3） 对重要结构采用二次张拉。（4） 设计要求的其它张拉顺序。6. 张拉伸长值校核7. 张拉要求（3） 孔道灌浆 预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆，尤其是钢丝束，张拉后应尽快进行灌浆，以防锈蚀与增加结构的抗裂性和耐久性。 在浇注混凝土之前需设置灌浆孔、排气孔、排水孔与泌水管。 灌浆孔用于进水泥浆，一般设置在构件两端及跨中处。 排气孔是为了保证孔道内气流通畅以及水泥浆充满孔道，不形成死角。 泌水管用于排除

16、孔道灌浆后水泥浆的泌水，并可二次补充水泥浆。泌水管一般与灌浆孔统一设置。 灌浆前，用压力水冲洗和润湿孔道。 灌浆过程中，可用电动或手动灰浆泵进行灌浆，水泥浆应均匀缓慢地注入，不得中断。灌满孔道并封闭气孔后，再继续加注至0.50.6 MPa，并稳定一段时间，以确保孔道灌浆的密实性。对不掺外加剂的水泥浆，可采用两次灌浆法来提高灌浆的密实性。 灌浆顺序应先下后上。曲线孔道灌浆宜由最低点注入水泥浆，至最高点排气孔排尽空气并溢出浓浆为止。 灌浆宜用标号不低于42.5号的普通硅酸盐水泥调制的水泥浆，对空隙大的孔道，水泥浆中可掺适量的细砂，但水泥浆和水泥砂浆的强度等级不低于M30，且应有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性（搅拌后3 h泌水率宜控制在2%）。水灰比一般为0.40-0.45。 为使孔道灌浆密实，可在灰浆中掺入0.05-0.1的铝粉或0.25%的木质素磺酸钙。6、 无粘结预应力混凝土特点：施工简单，摩阻力小，易弯成曲线，适用于双向连续平板、密肋板和多跨连续梁。无粘结预应力混凝土是近几年发展起来的新技术，其做法是在预应力筋表面涂专用防