第四章 预应力混凝土工程

1、第五章 预应力混凝土工程先张法施工先张法施工后张法施工后张法施工 概述：概述： 1、预应力混凝土：、预应力混凝土： 在结构或构件承受使用荷载前，对受拉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区的混凝土预先施加压应力, 以抵消或减少使以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。用荷载作用下产生的拉应力。 2、施加预应力的目的：、施加预应力的目的： 提高结构或构件的提高结构或构件的抗裂度抗裂度； 提高结构或构件的提高结构或构件的刚度刚度； 充分发挥高强钢材的作用；充分发挥高强钢材的作用； 把散件把散件拼成整体拼成整体。 3、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

2、中的预应力钢筋，并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。土构件上，即产生预应力。 4、预应力混凝土的施工方法：、预应力混凝土的施工方法： 按施工顺序分：按施工顺序分：先张法；先张法； 后张法。后张法。 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） 电热张拉电热张拉第一节第一节 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）放松钢筋放松钢筋 适用于：适用于：构件厂生产中、小型构

3、件构件厂生产中、小型构件（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁）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；：有足够的强度、刚度和稳定性； 满足生产工艺的要求。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）（传力墩、台面、横梁） 长度长度100150m，适于中、小型构件。适于中、小型构件。 槽式槽式（传力柱、上下横梁、砖墙传力柱、上下横梁、砖墙） 长长45457676m， 适于双向

4、适于双向预应力预应力构件，构件， 易于蒸汽养护。易于蒸汽养护。 钢模台座钢模台座重力式重力式墩式台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）（锥销式、二片式、三片式）锚固单根直径锚固单根直径12121414预应力筋；预应力筋； 镦头锚具镦头锚具带槽螺栓、梳子板。带槽螺栓、梳子板。 用于用于：冷拉筋（热镦），冷拉筋（热镦）， 冷拔丝（热、冷镦），冷拔丝（热、冷镦），

5、 碳素钢丝（冷镦）。碳素钢丝（冷镦）。 要求要求：镦头强度不低于材料强度的：镦头强度不低于材料强度的98%， 钢丝束长度差值钢丝束长度差值L/5000L/5000、5mm5mm。 成组张拉长度成组张拉长度1010m m的钢丝，的钢丝，长度极差长度极差22mmmm 2 2、张拉夹具张拉夹具：偏心式、楔形。：偏心式、楔形。锥销夹具锥销夹具圆套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高强镦头钢丝用梳筋板夹具高强镦头钢丝用梳筋板夹具接千斤顶接千斤顶镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）

6、镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）拉杆式千斤顶拉杆式千斤顶张拉钩张拉钩连接套筒连接套筒承力架承力架（三）张拉机械（三）张拉机械 1、穿心式千斤顶、穿心式千斤顶： YCYC2020型，最大拉力型，最大拉力2020t t、行程行程200200mm,mm, 适于适于12122020单根钢筋单根钢筋。 2、电动螺杆：、电动螺杆： 拉力拉力30306060t t、行程行程800800mmmm， 用于：用于：钢筋、钢丝。钢筋、钢丝。 3、卷扬机滑车组。、卷扬机滑车组。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 01

7、.051.05concon（持荷持荷2 2分钟）分钟）concon 01.031.03concon 超张拉超张拉减少由于钢筋松弛变形造减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失成的预应力损失。2、控制应力及最大应力：、控制应力及最大应力： 预应力筋种类预应力筋种类 先张法先张法 后张法后张法 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk 0.75fptk 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.75fptk 0.7fptk 冷拉钢筋冷拉钢筋 0.95fpyk 0.9fpyk 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

8、 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：3、张拉要点：、张拉要点： （1）张拉时应校核预应力筋的伸）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长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过偏差不得超过6%，否则应停拉；，否则应停拉； （2）从台座中间向两侧进行（防）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座偏心损坏台座) （3）多根成组张拉，初应力应一）多根成组张拉，初应力应一致致(测力计抽查测力计抽查) （4）拉速平稳，锚固松紧一致，设）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松备缓慢放松 （5）拉完的筋位置偏

9、差）拉完的筋位置偏差55mmmm，且且构件截面短边的构件截面短边的4%4% （6）冬施张拉时，温度冬施张拉时，温度 15 （7）注意注意安全安全：两端严禁站人，敲：两端严禁站人，敲击楔块不得过猛。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、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

10、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；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，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；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

11、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）养护拆模养护拆模（达（达75%75%强度后）穿筋强度后）穿筋张拉张拉固定固定孔道灌浆孔道灌浆（浆达（浆达1515N/mmN/mm2 2, ,混凝土达混凝土达100%100%后）移动、吊后）移动、吊装。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，结构张拉。预制拼装，结构张拉。 特点：特点：不需台座；但工序多、工艺不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。复杂，锚具不能重复利用。一、一、预应力筋、锚具和张拉机具预应力筋、锚具和张拉机具 锚具按用途分两类：锚

12、具按用途分两类： 类类承受动、静载的无粘结、承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土；有粘结的预应力混凝土； 类类有粘结、预应力筋的应有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位力变化不大的部位。（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）螺丝端杆锚具 螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好; 螺母、垫板用 Q235钢） 适于:直径1836mm筋。（2）帮条锚具）帮条锚具 （帮条与预应力筋同级， 互成120，E50焊条； 垫板用3#钢）， 适于:冷拉HRB335、HRB400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：

13、、预应力筋制作： 工序：工序：下料下料对焊对焊冷拉。冷拉。 下料长度计算：下料长度计算： A.先张法预应力钢筋的下料长度先张法预应力钢筋的下料长度 钢筋的计算长度: L0=l+l3+l4+l5+(3050mm); 钢筋下料总长度: 1101lnLL LL钢筋下料总长度钢筋下料总长度; ; L L0 0钢筋的计算长度钢筋的计算长度; ; l l长线台座的长度长线台座的长度( (包括横梁包括横梁, ,定位定位板板);); l l1 1每个对焊接头的预留量每个对焊接头的预留量( (一一 般般为钢筋直径为钢筋直径);); l l3 3墩头或帮条锚具的长度墩头或帮条锚具的长度; ; l l4 4锥形夹具

14、的长度锥形夹具的长度; ; n n1 1对焊接头的数量对焊接头的数量; ; l l5 5穿心式千斤顶长度穿心式千斤顶长度; ; 钢筋的冷拉拉长率钢筋的冷拉拉长率; ; 钢筋冷拉后的弹性回缩率钢筋冷拉后的弹性回缩率. . B.B.后张法预应力筋下料长度后张法预应力筋下料长度 （1 1）当两端用螺丝端杆锚具时）当两端用螺丝端杆锚具时 计算长度 mmlhblL5022270 下料长度 1101lnLL ll构件孔道长度构件孔道长度; ; h h螺帽高度螺帽高度; ; b b构件端部垫板厚度构件端部垫板厚度; ; l l7 7螺丝端杆长度螺丝端杆长度(320mm);(320mm); （2 2）当一端用

15、螺丝端杆锚具）当一端用螺丝端杆锚具, ,另另 一端用一端用帮条锚具时帮条锚具时 计算长度 mmllhblL50730 下料长度 1101lnLL3、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HR

16、B400500级筋 单孔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、筋的制作：、筋的制作：

17、 工序工序：冷拉下料编束。 下料长度下料长度 l ： 两端张拉： l l02a 一端张拉： l l0ab 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

18、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，锚（由锥形螺杆、套筒、螺母组成，锚14、16、20、24、28根根b5钢丝束等钢丝束等）；）； 钢质锥形锚具钢质锥形锚具（由锚环、锚塞组成，锚（由锚环、锚塞组成，锚18根以下根以下5钢丝钢丝）；）； 镦头锚具镦头锚具（DM5A，锚锚1254根根 5钢丝钢丝）。）。 非张拉端非张拉端用用镦头锚具镦头锚具（锚板），（锚板），DM5B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 2、张拉设备、张拉设备： 锥锚式双作用锥

19、锚式双作用千斤顶；千斤顶； 拉杆式拉杆式千斤顶；千斤顶； 穿心式穿心式千斤顶。千斤顶。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 1、要求要求：位置准确；内壁光滑；：位置准确；内壁光滑；端部预埋钢板垂直于孔道轴线（中端部预埋钢板垂直于孔道轴线（中心线）；心线）；直径、长度、形状满足设计要求直径、长度、形状满足设计要求（直径与锚具及筋有关）。（直径与锚具及筋有关）。（一）孔道留设：孔道留设： 2、方法、方法： 钢管抽芯法钢管抽芯法（直孔）（直孔） 钢管应平直、光滑，用前钢管应平直、光滑

20、，用前刷油；每根长刷油；每根长1515米，每端伸出米，每端伸出500500mmmm；两根接长，中间用木塞及套管连接；用两根接长，中间用木塞及套管连接；用钢筋井字架固定，钢筋井字架固定，11米；浇混凝土米；浇混凝土后每后每10101515分钟转动一次；混凝土初凝分钟转动一次；混凝土初凝后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转边拔。（边拔。（灌浆孔间距灌浆孔间距1212米）米） 胶管抽芯法胶管抽芯法 用于长孔或曲线孔。有一定用于长孔或曲线孔。有一定刚度或充压；刚度或充压；钢筋井字架钢筋井字架0.50.5米；米；混凝土达一定强度后拔管。混凝土达一定强度后拔管。 埋管法埋管

21、法 预埋螺旋管。可先穿筋，预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度；井字架接头严密，有一定刚度；井字架0.80.8米；米；灌浆孔间距灌浆孔间距3030米；波米；波峰设排气泌水管峰设排气泌水管. .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结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强强度标准值；度标准值； 做好各种准备工作。做好各种准备工作。

22、 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）3、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，但顶底相差 5%（钢丝、钢绞线、热处理筋） 9%（冷拉筋）。后张法预应力筋张拉注意事项后张法预应力筋张拉注意事项: : 1).1).张拉预应力筋时张拉预应力筋时, ,构件砼强度构件砼强度70%70%设计强度设计强度, ,以减少砼收缩、徐变以减少砼收缩、徐变及弹性压缩的应力损失及弹性压缩的应力损失; ; 2). 2).拼装

23、预应力构件，拼装立缝处拼装预应力构件，拼装立缝处砼强度，无设计规定时砼强度，无设计规定时40%40%构件强度，构件强度，且不得低于且不得低于15N/mm15N/mm2 2； 3).3).对配有多根预应力筋的构对配有多根预应力筋的构件，宜采用分批对称张拉，避免构件，宜采用分批对称张拉，避免构件承受过大的偏心压力；件承受过大的偏心压力； 4).4).规范规定，平卧重叠浇筑规范规定，平卧重叠浇筑的构件，先上层后下层的构件，先上层后下层. . 张拉力的计算张拉力的计算 1)一次张拉一次张拉 N=conAp N=(1+m)conAp超张拉超张拉 2)2)分两批张拉分两批张拉第一批第一批 N N1 1=(

24、1+m)(=(1+m)(concon+E Epcipci)A)Ap p第二批第二批 N N2 2=(1+m)=(1+m)conconA Ap p 4.张拉方式：张拉方式： （1）对抽芯法：）对抽芯法： 长度24 m直孔一端张拉（多根筋时，张拉端设在结构两端）； 长度24 m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：）对埋螺旋管法： 长度30 m直孔一端张拉； 长度30 m直孔、曲线孔两端张拉。 5、张拉程序：、张拉程序：同先张法。同先张法。（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。防止生锈；增加整体性。2.2.基本要求：基本要求：

25、（尽早进行，饱满、密实） 水泥水泥32.532.5级普硅；级普硅； 水泥浆强度水泥浆强度30MPa30MPa； 水灰比水灰比0.40.4左右，不得大于左右，不得大于0.45 0.45 ； 泌水率：拌后三小时宜泌水率：拌后三小时宜2%2%，最大，最大3%3% 可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重的的0.50.51/1/万），木钙（万），木钙（0.25%0.25%），微膨），微膨胀剂；胀剂； 孔道湿、洁净，由下层孔到上层；孔道湿、洁净，由下层孔到上层； 灌满孔道并封闭排气孔后，加压灌满孔道并封闭排气孔后，加压0.50.50.60.6MPaMPa，稍后再封闭灌浆孔；稍后再封闭灌浆孔； 不掺外加剂时，可用二次灌浆法。不掺外加剂时，可用二次灌浆法。 （四）无粘结预应力混凝土施工：（四）无粘结预应力混凝土施工： 特点：特点：无需留孔与灌浆，施工简单；无需留孔与灌浆，施工简单；张拉摩阻力小，预应力