第四章预应力混凝土施工

1、第四章 预应力混凝土施工先张法施工先张法施工后张法施工后张法施工当时最高的一幢无粘结无梁楼盖建筑，楼板跨度9.14m，板厚20.3cm，与普通混凝土梁板式楼盖相比，整幢大楼高度降了12.2m。双曲抛物面悬臂薄壳屋顶混凝土混凝土高强混凝土高强混凝土钢筋钢筋高强钢材高强钢材钢筋混凝土钢筋混凝土预应力混凝土预应力混凝土 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，张拉受拉区的预应力钢筋使受拉区混凝土产生预压应力, 以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 预应力构件预应力构件基本原理基本原理 ： 预先在混凝土预先在混凝土受受拉区施加压应力拉区施

2、加压应力，使其减小或抵消荷使其减小或抵消荷载引起的拉应力，载引起的拉应力，将构件受到的拉应将构件受到的拉应力控制在较小范围，力控制在较小范围，甚至处于受压状态，甚至处于受压状态，即可即可控制构件裂缝控制构件裂缝宽度宽度，甚至可以使，甚至可以使构件构件不产生裂缝不产生裂缝。预应力与木桶鸡：预应力与木桶鸡： 木桶在制作过程中，用铁箍木桶在制作过程中，用铁箍把木板箍紧，目的是为了使木板把木板箍紧，目的是为了使木板间产生环向预压力，装水或装汤间产生环向预压力，装水或装汤后，由水产生环向拉力，预压力后，由水产生环向拉力，预压力抵消掉全部拉力，就不会漏水。抵消掉全部拉力，就不会漏水。 预应力混凝土的分类预

3、应力混凝土的分类 按是否允许出现裂缝分为：按是否允许出现裂缝分为：和和两类。两类。 在使用荷载作用下，不允许在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构截面上混凝土出现拉应力的构件，称为件，称为全预应力混凝土全预应力混凝土，属，属严格要求不出现裂缝的构件；严格要求不出现裂缝的构件；允许出现裂缝，但最大裂缝允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，则宽度不超过允许值的构件，则称为称为部分预应力混凝土部分预应力混凝土，属允，属允许出现裂缝的构件。许出现裂缝的构件。 预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类 按照按照粘结方式粘结方式，预应力混凝，预应力混凝土还可分为土还可分为和和。无粘结预应

4、力混凝土，是指无粘结预应力混凝土，是指配置无粘结预应力钢筋的后配置无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土。张法预应力混凝土。 无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、塑料带包裹，锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、塑料带包裹，以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。发生相对滑移的后张预应力钢筋。 从从9090年代开始，无粘结束

5、技术已在我国的某些桥梁工程中得到应用，目前最大跨度可达到年代开始，无粘结束技术已在我国的某些桥梁工程中得到应用，目前最大跨度可达到20m20m。预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点 2 2、减小构件截面尺寸，减轻自重：、减小构件截面尺寸，减轻自重：3 3、充分利用高强材料：充分利用高强材料：4 4、增强结构抗裂性和抗渗性：增强结构抗裂性和抗渗性：5 5、良好的经济性：、良好的经济性：6 6、工序较多，施工较复杂，且需张拉设备和锚具等。工序较多，施工较复杂，且需张拉设备和锚具等。 注意注意： 预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当

6、截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。1 1、提高结构与构件的刚度，减少变形：提高结构与构件的刚度，减少变形：预应力结构的适用范围预应力结构的适用范围 预应力砼平板结构：预应力砼平板结构：预应力转换层结构预应力转换层结构地下室顶板地下室顶板：预应力砼框架结构预应力砼框架结构：预应力钢绞线截面图预应力钢绞线截面图D钢绞线直径；d0中心钢丝直径；d外层钢丝直径 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求 对混凝土的要求：对混凝土的要求：混凝土强度等级混凝土强度等级不宜低于不宜低于C40C40；不应低

7、于不应低于C30C30。对钢筋的要求：对钢筋的要求：预应力钢筋宜采用预应预应力钢筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。力螺纹钢筋。钢绞线与钢绞线束的横断面图钢绞线与钢绞线束的横断面图第一节第一节 先张法施工先张法施工先张法先张法先张拉预应力钢先张拉预应力钢筋，然后浇筑混筋，然后浇筑混凝土的施工方法，凝土的施工方法，称为称为先张法先张法主要主要工艺过程工艺过程：穿钢筋穿钢筋张拉钢筋张拉钢筋浇筑混凝土并养护浇筑混凝土并养护切断钢筋切断钢筋先张法施工演示1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

8、预应力一、先张法施工设备（一）台座：（一）台座：1 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 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。 墩式台座的几种形式墩式台座的几种形式a，靠自重平衡张拉力产生的倾覆力矩；b，靠土压力平衡张拉力产生的倾覆力矩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： 锥形夹具锥形夹具（锥销式、二片式、三片式） 锚固单根1214预应力筋； 镦头夹具镦头夹具带槽螺栓

9、、梳子板。 圆套筒三片式夹具圆套筒三片式夹具套筒、三个夹片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）镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）（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、液压千斤顶：、液压千

10、斤顶：单根或多根钢筋夹片锚张拉千斤顶夹片锚张拉千斤顶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（一）张拉预应力筋（一）张拉预应力筋1 1. .施工过程施工过程 台座准备预应力一端锚固 另一端张拉固定另一端张拉固定支模板绑非预应力筋 浇砼浇砼养护养护(至75%强度)放松钢筋放松钢筋2 2. .张拉控制应力张拉控制应力conLyfykbfptk预应力钢筋种类先张法后张法钢丝、钢绞线0.75fptk0.75fptk热处理钢筋0.70fptk0.65fptk3 3. .张拉要点张拉要点（1）从台座中间向两侧对称张拉(防偏心损坏台座)（2）多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查)（3）拉速平稳

11、，锚固松紧一致，设备缓慢放松（4）拉完的筋位置偏差5mm，且构件截面短边的4%2.2.张拉程序张拉程序 01.05con（持荷持荷2 2分钟）分钟）con 01.03con 超张拉超张拉减少钢筋松弛造成的预应力损失 不得超过钢筋的屈服强度fyk（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

12、）。（三） 预应力筋放松1.1.张放时间张放时间：砼强度75%强度设计值2.2.放张顺序放张顺序 轴心受压构件：同时放张 偏心受压构件：先同时放预压应力小的区域，再同时放大的区域； 其它构件：应分阶段、对称、相互交错放张。3.3.放张方法放张方法 锯断，剪断，熔断(仅限于级冷拉筋) 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支模绑扎非预应力筋预留孔道预留孔道浇砼养护拆模抽管穿筋张拉穿筋张拉锚具固定锚具固定孔道灌浆现场施工不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不

13、能重复利用。 单根粗钢筋锚具单根粗钢筋锚具 钢绞线锚具钢绞线锚具 钢丝束锚具钢丝束锚具 螺杆锚具螺杆锚具螺杆与钢筋张拉前焊接好； (螺母、垫板用Q235钢)(直径1836mm)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Q235钢单根预应力筋制作单根预应力筋制作 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(22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：张拉设备张拉设备拉杆式千斤顶（YL60）； 穿心式千斤顶（YC60、YC20、Y

14、C18）。YL-60拉杆式拉杆式千斤顶千斤顶YC60型千斤顶型千斤顶张拉过程张拉过程锚具顶压过程锚具顶压过程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 1、锚具、锚具张拉端张拉端 JM12型锚具型锚具：锚环、夹片。可锚钢绞线； KTZ型锚具型锚具：可锚36根直径12的HRB400500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6j15.24JM12锚具镦头锚

15、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具多孔夹片锚具多孔夹片锚具构造图多孔夹片锚具构造图(群锚群锚)2 2、筋的制作、筋的制作 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张拉端预应力筋外露长度（600850mm） b非张拉端外露长度（80100mm）3 3、张拉设备、张拉设备 锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶

16、（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 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14、16、20、24、28根b5钢丝束等）； 钢质锥形锚具钢质锥形锚具（由锚环

17、、锚塞组成，锚18根以下5钢丝）； 镦头锚具镦头锚具（DM5A，锚1254根 5钢丝）。非张拉端非张拉端用镦头锚具镦头锚具（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、钢丝束制作、钢丝束制作：下料编束安锚具。（1 1）下料长度下料长度：用钢质锥形锚具时，同钢筋束； 用锥形螺杆锚具时（2）下料方法）下料方法： 采取应力下料，控制应力取300N/mm2。（3）编束编束： 测量直径，同束误差0.1mm；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。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

18、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、孔道形状孔道形状：直线、曲线、折线；2、孔道成型方法、孔道成型方法： 钢管抽芯法钢管抽芯法 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；混凝土达一定强度后拔管。 埋波纹管法埋波纹管法预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度（一）孔道留设孔道留设施工工艺：支模绑扎非预应力筋预留孔道预留孔道浇砼养护拆模抽管穿筋张拉穿筋张拉锚具固定锚具固定孔道灌浆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

19、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1.1.张拉强度张拉强度 砼强度符合设计要求或达75%强度标准值； 2.2.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 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）。4.张拉方式张拉方式（1 1）对抽芯法）对抽芯法 长度长度24 m直孔直孔：一端张拉 长度长度24 m直

20、孔、曲线孔直孔、曲线孔：两端张拉（2 2）对埋螺旋管法）对埋螺旋管法 长度长度3030 m直孔直孔：一端张拉 长度长度30 m直孔、曲线孔直孔、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42.5级普硅； 水灰比0.4左右，不得大于0.45； 孔道湿、洁净，由下层孔到上层； 特点：特点：无需与，施工简单；可做成多跨曲线状；锚固要求高。适用：适用：现浇结构（梁板等）。1、无粘结筋的制作、无粘结筋的制作钢丝束、钢绞线外包 套管和钢绞线之间充满油脂锚固端锚固端(挤挤压锚具压锚具)张拉端张拉

21、端(泡泡沫穴模沫穴模)张拉端凹口作法张拉端凹口作法（b）塑料穴模塑料穴模（a）泡沫穴模泡沫穴模2315（b）镦头锚具固定端镦头锚具固定端1243（a）挤压锚具固定端挤压锚具固定端固定端锚固方式固定端锚固方式5镦头锚具镦头锚具4挤压锚具挤压锚具 顺序顺序：底部钢筋、预应力钢筋、支座负筋。 就位固定就位固定垫铁、马凳，或与其它筋固定。 25m内：一端张拉； 2550m：一端张拉锚固后，另端补强。锚固后在锚具夹片外保留30mm切断；分散、弯折后浇混凝土封闭，防止锈蚀。预应力筋预应力筋铺设铺设有破损的有破损的要包扎要包扎锚固端端部处理方法锚固端端部处理方法张拉端凹入式构造张拉端凹入式构造6混凝土圈梁混

22、凝土圈梁张拉端突出式构造张拉端突出式构造6完成后的完成后的无梁楼盖无梁楼盖预应力工程施工预应力工程施工 金玛商城为框架结构，地下金玛商城为框架结构，地下1层，地上层，地上6层，总高层，总高度度35m，总建筑面积，总建筑面积60000m2，柱网尺寸，柱网尺寸12m12m。框架主梁采用后张法预应力体系，断面框架主梁采用后张法预应力体系，断面500700，每，每根主梁布置根主梁布置24个预应力孔道，孔道内配置个预应力孔道，孔道内配置5 j15.24、7 j15.24钢绞线钢绞线，预应力筋有直线束和曲线束，楼板，预应力筋有直线束和曲线束，楼板中沿跨度方向配置无粘结预应力筋中沿跨度方向配置无粘结预应力筋

23、2 j15.24钢绞线钢绞线，fptk=1860Mpa，间距，间距500，均采用曲线形布置方式，均采用曲线形布置方式，梁板砼等级为梁板砼等级为C40。 确定预应力结构梁板施工方案确定预应力结构梁板施工方案预应力梁板结构施工工艺流程预应力梁板结构施工工艺流程 支撑排架搭设支撑排架搭设无粘结预应力筋制作无粘结预应力筋制作预应力筋下预应力筋下料编号料编号梁板底模铺设梁板底模铺设普通钢筋绑扎普通钢筋绑扎波纹管铺波纹管铺设设穿预应力筋穿预应力筋安装锚垫板、螺旋筋安装锚垫板、螺旋筋预应力孔预应力孔道绑扎固定，矢高、数量检查道绑扎固定，矢高、数量检查绑扎梁板普通钢筋绑扎梁板普通钢筋模板封闭，隐蔽工程验收模板

24、封闭，隐蔽工程验收浇捣砼浇捣砼砼养护，张砼养护，张拉端拆模、清理拉端拆模、清理安装预应力锚具安装预应力锚具梁预应力筋张梁预应力筋张拉拉板内无粘结预应力筋张拉板内无粘结预应力筋张拉有粘结预应力梁灌有粘结预应力梁灌浆浆无粘结预应力筋安装锚具保护套，有粘结预应力无粘结预应力筋安装锚具保护套，有粘结预应力筋切割筋切割张拉端部砼封闭张拉端部砼封闭拆模拆模 本工程预应力梁板施工特点本工程预应力梁板施工特点 连续式梁板结构，且跨度大，给预应力筋锚固端、固连续式梁板结构，且跨度大，给预应力筋锚固端、固定端布置和钢筋张拉带来困难。采取下列措施：定端布置和钢筋张拉带来困难。采取下列措施： 固定端、张拉端采用内锚式，布置在梁柱内；固定端、张拉端采用内锚式，布置在梁柱内； 板中双向预应力筋的布置和张拉板中双向预应力筋的布置和张拉 施工技术措施施工技术措施1.框架