预应力混凝土工程施工

1、主要内容：主要内容：预应力混凝土工程的先张法、后张法的预应力混凝土工程的先张法、后张法的施工工艺，机具设备和施工方法。施工工艺，机具设备和施工方法。学习要求：学习要求：v了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中的优点；的优点；v熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求；熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求； v熟悉先张法、后张法的施工工艺；熟悉先张法、后张法的施工工艺；v掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定和注意事项；程序和放张顺序的确定和注意事项；v掌握后张法孔道留设、锚具选择、预应力掌握后张法孔

2、道留设、锚具选择、预应力筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注意要点；意要点； 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，叫做 预应力混凝土预应力混凝土。

3、预加应力的方法，可以分为先张法和后张法两类。先张法是先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。 为了达到较高的预应力值，宜优先采用高标号混凝土。当采用冷拉HRB335、HRB400钢筋和冷轧带肋钢筋作预应力钢筋时，其混凝土强度不宜低于C30；当采用消除应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 本本 章章 内内 容容5.1 先张法先张法 5.2 后张法后张法 5.3 无粘结预应力混凝土施工无粘结预应力混凝土施工 先张法先张法：在浇筑混凝土构件之

4、前将预应力筋张拉到设计在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土土获得预压应力。获得预压应力。先张法生产示意图先张法生产

5、示意图见见图图5 5. .1 1所示。所示。先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。先张法生产时，可采用先张法生产时，可采用台座法台座法。采用采用台座法台座法时，预应力筋的张拉、锚固，混凝时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上土的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。5 5.1.1 .1.1 先张法施工准备先张法施工准备 台座是先张法生产的主要设备。预应力筋张拉、锚固，台

6、座是先张法生产的主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程混凝土浇筑、振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预应力筋放松前，都在台座上完成；预应力筋放松前，台座承受全部预应力台座承受全部预应力筋的拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。筋的拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。（1 1） 墩式台座墩式台座 墩式台座由台墩和台面共同承受拉力。墩式台座由台墩和台面共同承受拉力。墩式台座用以墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。生产各种形式的中小型构件。5.1.1.1 5.1.1.1 台座台座 （2 2） 槽式台座槽式台座 槽式台座

7、既可承受拉力，又可作蒸汽养槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。如屋架、吊车梁等。 槽式台座构造槽式台座构造如如图图5. .4所示。所示。 槽式台座需进行槽式台座需进行强度和稳定性计算强度和稳定性计算。 夹具夹具是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座上的临时性锚固装置。并将其固定在张拉台座上的临时性锚固装置。 按其工作用途不同分为按其工作用途不同分为锚固夹具锚固夹具和和张拉夹具张拉夹具。 （1） 钢丝锚固夹具钢丝锚固夹具 圆锥齿板式夹具圆锥齿板式夹具镦头夹

8、具镦头夹具5.1.1.2 5.1.1.2 夹具夹具 (2) 张拉夹具张拉夹具 张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。起来进行预应力筋张拉的机具。 常用的张拉夹具有常用的张拉夹具有月牙形夹具月牙形夹具、偏心式夹具偏心式夹具、楔楔形夹具形夹具等，如等，如图图5.85.8所示，适用于张拉钢丝和直所示，适用于张拉钢丝和直径径1616mmmm以下的钢筋。以下的钢筋。 5 5.1.2 .1.2 先张法施工工艺先张法施工工艺 张拉控制应力张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，应按设计规定采

9、用。力，应按设计规定采用。控制应力的数值直接影响预应力的效果。控制应力的数值直接影响预应力的效果。施工中采用施工中采用超张拉工艺超张拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高，使超张拉应力比控制应力提高3%3%5%5%。 其最大张拉控制应力不得超过其最大张拉控制应力不得超过表表5.15.1的规定。的规定。 5.1.2.15.1.2.1张拉控制应力和张拉程序张拉控制应力和张拉程序 表表5. .1张拉控制应力限值张拉控制应力限值 钢筋钢筋种类种类 张拉方法张拉方法 先张法先张法 后张法后张法 消除应力钢丝、消除应力钢丝、钢绞线钢绞线 热处理钢筋热处理钢筋 0. .75fptk 0. .70fptk0. .

10、75fptk0. .65fptk张拉程序可按下列之一进行：张拉程序可按下列之一进行：或或其中其中concon为预应力筋的张拉控制应力为预应力筋的张拉控制应力为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用的张力程序。的张力程序。预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序0103%0103%concon。 2minconcon0105% 持荷con0103%2minconcon0105% 持 荷混凝土的收缩是水泥浆在硬化过程中脱水密结和形成混凝土的收缩是水泥浆在硬化过程中脱水密结和形成的毛细孔压缩的结果。的毛细孔压缩的结果

11、。 混凝土的徐变是指混凝土的徐变是指荷载长期作用下混凝土的塑性变形，荷载长期作用下混凝土的塑性变形，因水泥石内凝胶体的存在而产生。因水泥石内凝胶体的存在而产生。 为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在确定混凝土配合比时，应优先选用确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥干缩性小的水泥，采用低采用低水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。配等技术措施。5.1.2.2 5.1.2.2 混凝土的浇筑与养护混凝土的浇筑与养护 预应力混凝土可采用预应力混凝土可采用自然养护自然养护或或湿热养护湿

12、热养护，自然养，自然养护不得少于护不得少于1414d d。干硬性混凝土浇筑完毕干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即后，应立即覆盖进行养护。覆盖进行养护。当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高而引温度升高而引起的预应力损失。起的预应力损失。后张法：后张法：先制作混凝土构件，并在预应力筋的先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。用锚具把预应力筋锚固，最后进行

13、孔道灌浆。后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备，备，不受地点限制，不受地点限制，它既适用于预制构件生它既适用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法且后张法又是预制构件拼装的手段。又是预制构件拼装的手段。 5 5.2.1 .2.1 施工工艺施工工艺 后张法施工工艺与预应力施工有关的是后张法施工工艺与预应力施工有关的是孔道留设孔道留设、预应力筋张拉预应力筋张拉和和孔道灌浆孔道灌浆三部分。三部分。 5.2.1.15.2.1.1

14、孔道留设孔道留设 构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求：基本要求： 孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过。孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过。 孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。浇筑混凝土时不应出现移位和变形。 预留孔道形状有直线、曲线和折线形，预留孔道形状有直线、曲线和折线形，孔道留孔道留设方法设方法：（1） 钢管抽芯法钢管抽芯法预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力预先将平直、表面圆滑的

15、钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后凝后至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。成孔道。 钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过过1515m m，钢管两端各伸出构件钢管两端各伸出构件500500mmmm左右，以便转动左右，以便转动和抽管。和抽管。（2 2） 胶管抽芯法胶管抽芯法 胶管抽芯法用于直线、曲线或折线孔道成型。胶管抽芯法用于

16、直线、曲线或折线孔道成型。胶管一端密封，另一端接上阀门，安放在孔道设胶管一端密封，另一端接上阀门，安放在孔道设计位置上；计位置上；待混凝土初凝后、终凝前待混凝土初凝后、终凝前，将胶管阀，将胶管阀门打开放气降压，胶管回缩与混凝土自行脱落。门打开放气降压，胶管回缩与混凝土自行脱落。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。（3 3） 预埋管法预埋管法 预埋管法是用钢筋井字架将黑铁皮管或薄钢管固预埋管法是用钢筋井字架将黑铁皮管或薄钢管固定在设计位置上，在混凝土构定在设计位置上，在混凝土构件中件中埋管成型埋管成型的一的一种施工方法。种施工方法。适用于预应力筋密

17、集或曲线预应力筋的孔道埋适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋设。设。 5.2.1.25.2.1.2预应力筋张拉预应力筋张拉 预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求，施预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求，施工时预应力筋需超张拉，可比设计要求提高工时预应力筋需超张拉，可比设计要求提高3%5%。（1） 穿筋穿筋 成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套在穿束器上在穿束器上（图（图5. .34）。 （2 2） 预应力筋的张拉顺序预应力筋的张拉顺序 预应力筋张拉顺序应按设计规定进行；如设预应力筋张拉顺序应按设计规定进行；如设计无规定时，应采取计无规定时，应采取分批

18、分阶段对称分批分阶段对称地进行地进行。图图5.365.36所示是预应力混凝土吊车梁预应力筋所示是预应力混凝土吊车梁预应力筋采用两台千斤顶的张拉顺序，对配有多根不采用两台千斤顶的张拉顺序，对配有多根不对对称预应力筋的构件，应采用称预应力筋的构件，应采用分批分阶段分批分阶段对对称张拉。称张拉。（3 3） 预应力筋张拉程序预应力筋张拉程序 用超张用超张拉方法减少预应力筋的松弛损失时，预应力筋的拉方法减少预应力筋的松弛损失时，预应力筋的张拉程序宜为：张拉程序宜为： 如果预应力筋张拉吨位不大，根数很多，而设计中又要如果预应力筋张拉吨位不大，根数很多，而设计中又要求采取超张拉以减少应力松弛损失时求采取超张

19、拉以减少应力松弛损失时，其张拉程序可为：，其张拉程序可为： 2minconcon0105% 持荷con0103%（4 4） 预应力筋的张拉方法预应力筋的张拉方法 对于曲线预应力筋和长度大于对于曲线预应力筋和长度大于2424m m的直线预应力筋，应的直线预应力筋，应采用两端同时张拉的方法；长度等于或小于采用两端同时张拉的方法；长度等于或小于2424m m的直线的直线预应力筋，可一端预应力筋，可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件张拉，但张拉端宜分别设置在构件两端。两端。对预埋波纹管孔道曲线预应力筋和长度大于对预埋波纹管孔道曲线预应力筋和长度大于3030m m的的直线直线预应力筋宜在两端张拉，长度等

20、于或小于预应力筋宜在两端张拉，长度等于或小于3030m m的直线预的直线预应力筋可在一端张拉。应力筋可在一端张拉。 安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对于曲线预作用线与孔道中心线重合；对于曲线预应力筋，应使应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。 5.2.1.35.2.1.3孔道灌浆孔道灌浆预应力筋张拉后，应尽快地用灰浆泵将水泥浆压灌预应力筋张拉后，应尽快地用灰浆泵将水泥浆压灌到预应力孔道中去。到预应力孔道中去。 灌浆用水泥浆应有足够的粘结力，且应有

21、较大的流灌浆用水泥浆应有足够的粘结力，且应有较大的流动性，较小的干缩性和泌水性。动性，较小的干缩性和泌水性。 灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道。灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道。 灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞。道堵塞。 灌浆工作应缓慢均匀连灌浆工作应缓慢均匀连续进行，不得中断。续进行，不得中断。 是在砼浇筑前将预应力筋铺设在模板内，然后是在砼浇筑前将预应力筋铺设在模板内，然后浇筑砼，待砼达到设计规定强度后进行预应力筋的浇筑砼，待砼达到设计规定强度后进行预应力筋的张拉锚固的施工方法。张拉锚固的施工方法。 该工艺无需预留孔该工艺无需预留

22、孔道及灌浆，预应力筋易道及灌浆，预应力筋易弯成所需的多跨曲线形弯成所需的多跨曲线形状，施工简单方便，最状，施工简单方便，最适用于适用于双向连续平板、双向连续平板、密肋板密肋板和和多跨连续梁多跨连续梁等等现浇砼结构。现浇砼结构。楼面楼面无粘结预应力施工无粘结预应力施工 3.1 无粘结预应力筋的制作无粘结预应力筋的制作 预应力筋主要采用预应力筋主要采用钢铰线钢铰线和和高强钢丝高强钢丝，采用钢，采用钢铰线时铰线时张拉端采用夹片式锚具张拉端采用夹片式锚具（XM型锚具；钢丝束型锚具；钢丝束的张拉端和埋入端均采用的张拉端和埋入端均采用夹片式夹片式或或镦头式锚具镦头式锚具。无粘结筋的板中埋入端无粘结筋的板中

23、埋入端 梁中埋入端梁中埋入端无粘结筋的板中张拉端无粘结筋的板中张拉端 3.2 无粘结预应力筋的铺设无粘结预应力筋的铺设 无粘结筋通常在底无粘结筋通常在底部部非预应力筋铺设后非预应力筋铺设后、水电管线铺设前水电管线铺设前进行，进行，支座处负弯矩钢筋在最支座处负弯矩钢筋在最后铺设。后铺设。 无粘结筋应严格按照设计要求的曲线形状就位无粘结筋应严格按照设计要求的曲线形状就位并固定牢靠，其竖向位置宜用并固定牢靠，其竖向位置宜用支撑钢筋支撑钢筋或或钢筋马凳钢筋马凳控制控制，保证无粘结筋的曲线顺直。经检查无误后，保证无粘结筋的曲线顺直。经检查无误后，用铅丝将无粘结筋与非预应力筋用铅丝将无粘结筋与非预应力筋绑

24、扎牢固绑扎牢固，防止钢，防止钢丝束在浇筑砼过程中丝束在浇筑砼过程中移位移位。无粘结预应无粘结预应力筋的铺设力筋的铺设先底部钢筋先底部钢筋再无粘结筋再无粘结筋后顶部钢筋后顶部钢筋3.3 无粘结预应力筋的张拉无粘结预应力筋的张拉 无粘结预应力筋的张拉程序基无粘结预应力筋的张拉程序基本与有粘结后张法相同。本与有粘结后张法相同。 无粘结预应力砼楼盖结构的张无粘结预应力砼楼盖结构的张拉顺序，宜拉顺序，宜先张拉楼板先张拉楼板，后张拉楼后张拉楼面梁面梁。板中的无粘结筋可。板中的无粘结筋可依次张拉依次张拉，梁中的无粘结筋宜梁中的无粘结筋宜对称张拉对称张拉。 板中的无粘结筋一般采用板中的无粘结筋一般采用前卡式千

25、斤顶单根张前卡式千斤顶单根张拉拉，并用，并用单孔式夹片锚具锚固单孔式夹片锚具锚固； 无粘结曲线预应力筋长度超过无粘结曲线预应力筋长度超过35m时，宜时，宜两端两端张拉张拉，超过，超过70m时宜时宜分段张拉分段张拉。安装张拉千斤顶安装张拉千斤顶开始张拉开始张拉 张拉结束张拉结束 退出千斤退出千斤顶顶千斤顶张拉中千斤顶张拉中顶锚顶锚 回油回油共共64页页 第第62页页3.4 锚头端部处理锚头端部处理 无粘结预应力钢丝束两端在构件上预留有一定无粘结预应力钢丝束两端在构件上预留有一定长度的孔道，其直径略大于锚具的外径。钢丝束张长度的孔道，其直径略大于锚具的外径。钢丝束张拉锚固后端部便留下孔道，该部分钢丝没有拉锚固后端部便留下孔道，该部分钢丝没有涂层涂层，应应封闭处理封闭处理以保护预应力钢丝。以保护预应力钢丝。 无粘结预应力束锚无粘结预应力束锚头端部处理，目前常采头端部处理，目前常采用两种方法：第一种方用两种方法：第一种方法系在孔道中法系在孔道中注入油脂注入油脂并加以封闭并加以封闭，如右图所，如右图所示。示。锚头端部油脂封闭锚头端部油脂封闭 第二种方法是在两端留设第二种方法是在两端留设的孔道内的孔道内注入环氧树脂水泥砂注入环氧树脂水泥砂浆浆，其抗压强度不低于，其抗压强度不低于35MPa。灌浆时同时将灌浆时同时将锚头封闭