第7章预应力混凝土工程

1、主要内容：主要内容： 预应力钢材、锚预应力钢材、锚/ /夹具、张拉设备；混凝土工程后张法、先张法施工工艺；无粘结夹具、张拉设备；混凝土工程后张法、先张法施工工艺；无粘结预应力混凝土施工原理、特点。预应力混凝土施工原理、特点。 预应力混凝土是在结构构件承受使用荷载之前，在构预应力混凝土是在结构构件承受使用荷载之前，在构件的受拉区域张拉钢筋，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对件的受拉区域张拉钢筋，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区域的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使构件受拉区域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混凝土结构在作用状态下充分发挥钢

2、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土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用预应力混凝土分类：预应力混凝土分类： 1 1、按施加预应力方式：、按施加预应力方式： 先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土等先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土等 2 2、按预应力筋的粘结状态：、按预应力筋的粘结状态： 有粘结预应力混凝土、无粘结预应力混凝土等有粘结预应力混凝土、无粘结预应力混凝土等先张法先张法： 先张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时固定在台座上，然后浇筑混凝土，待混先张拉预应力筋，并将张拉的预

3、应力筋临时固定在台座上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于设计强度的凝土达到一定强度（一般不低于设计强度的75%75%），预应力筋和砼之间有足够的粘结力），预应力筋和砼之间有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助粘结力对砼施加预应力的施工方法时，放松预应力筋，借助粘结力对砼施加预应力的施工方法后张法后张法： 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规定先制作混凝土构件，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

4、固，最后进行孔道灌浆无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土： 无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计位无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计位置上，用铁丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，对无粘置上，用铁丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力 有粘结预应力混凝土有粘结预应力混凝土： 在预应力混凝土构件非预应力钢筋安装的同时铺设预应力筋预留孔道后浇筑混凝土，在预应力

5、混凝土构件非预应力钢筋安装的同时铺设预应力筋预留孔道后浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉，并将孔道内灌入水泥浆待混凝土达到设计强度后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉，并将孔道内灌入水泥浆预应力钢材：预应力钢材： 钢筋（冷轧带肋钢筋、高强螺纹钢筋、钢棒）、钢丝钢筋（冷轧带肋钢筋、高强螺纹钢筋、钢棒）、钢丝（直径（直径5mm5mm、7mm7mm）与钢绞线（）与钢绞线（1 1* *7 7、1 1* *3 3、1 1* *2 2） 锚（夹）具：锚（夹）具： 锚具：后张法中将拉力传递到构件上所用的永久性锚固装置。如，钢丝束锥形锚具、钢锚具：后张法中将拉力传递到构件上所用的永久

6、性锚固装置。如，钢丝束锥形锚具、钢丝束镦头锚具、钢铰线单丝束镦头锚具、钢铰线单/ /多孔锚具等多孔锚具等 夹具：先张法中将预应力筋传递并固定在台座上的临时锚固装置。如，单根钢丝锥销夹夹具：先张法中将预应力筋传递并固定在台座上的临时锚固装置。如，单根钢丝锥销夹具、钢丝镦头夹具等具、钢丝镦头夹具等 张拉设备：张拉设备： 分类：分类： 电动张拉设备、液压张拉机、小型卷扬机等电动张拉设备、液压张拉机、小型卷扬机等 测力装置：测力装置： 弹簧测力计、压力表、杠杆弹簧测力计、压力表、杠杆 预应力材料准备预应力材料准备钢筋安装钢筋安装/预留孔道预留孔道安装锚具并张拉安装锚具并张拉留孔材料准备、锚具准备留孔材

7、料准备、锚具准备预应力钢材准备预应力钢材准备有粘结预应力：有粘结预应力：预留孔道、穿钢束预留孔道、穿钢束工艺工艺流程流程无粘结预应力：无粘结预应力：安装无粘结预应力筋安装无粘结预应力筋灌浆并封锚灌浆并封锚有粘结灌浆有粘结灌浆浇砼、养护浇砼、养护7.3.1.17.3.1.1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）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的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，浇筑混凝土时不应出现移位和

8、变形。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。 在设计规定位置上留设灌浆孔。在设计规定位置上留设灌浆孔。 在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，泌水孔可兼作灌浆孔在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，泌水孔可兼作灌浆孔预留孔道形状：预留孔道形状： 直线、曲线和折线形直线、曲线和折线形孔道留设方法：孔道留设方法： 钢管抽芯法、胶管抽芯法、预埋管法钢管抽芯法、胶管抽芯法、预埋管法 （1 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筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。在开

9、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；待混凝土初凝后至终凝之前，用卷扬机匀速管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管，即在构件中形成孔道拔出钢管，即在构件中形成孔道 钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过1515m m，钢管两端各伸出构件钢管两端各伸出构件500500mmmm左右，左右，以便转动和抽管以便转动和抽管（2 2） 胶管抽芯法胶管抽芯法 胶管一端密封，另一端接上阀门充水或充气，安放在孔道设计位置上；待混凝土初凝后、胶管一端密封，另一端接上阀门充水或充气，安放在孔道设计

10、位置上；待混凝土初凝后、终凝前，将胶管阀门打开放水（或放气）降压，胶管回缩与混凝土自行脱落终凝前，将胶管阀门打开放水（或放气）降压，胶管回缩与混凝土自行脱落适用于直线、曲线或折线孔道适用于直线、曲线或折线孔道（3 3） 预埋管法预埋管法 预埋管法是用钢筋支架将金属或塑料波纹管固定在设计位置上，在混凝土构件中埋管成预埋管法是用钢筋支架将金属或塑料波纹管固定在设计位置上，在混凝土构件中埋管成型的一种施工方法型的一种施工方法适用于预应力筋密集或直线、曲线预应力筋的孔道埋设适用于预应力筋密集或直线、曲线预应力筋的孔道埋设 塑料波纹管刚度比金属波纹管大，孔壁摩擦系数小，不易塑料波纹管刚度比金属波纹管大，

11、孔壁摩擦系数小，不易被混凝土振捣棒振瘪，价格比金属波纹管高。在桥梁的长孔道被混凝土振捣棒振瘪，价格比金属波纹管高。在桥梁的长孔道中应用的比例在增加。中应用的比例在增加。金属波纹管金属波纹管 南京奥体中心工程体育场四周大平台双向有粘结预应力梁的金属波纹管及泌水管的安装。南京奥体中心工程体育场四周大平台双向有粘结预应力梁的金属波纹管及泌水管的安装。南京长江三桥引桥的连续梁箱梁底板及腹板塑料波纹管的安装。南京长江三桥引桥的连续梁箱梁底板及腹板塑料波纹管的安装。7.3.1.27.3.1.2预应力筋张拉预应力筋张拉 预应力筋张拉时构件的混凝土强度应符合设计要求，如设计无要求时，不应低于混预应力筋张拉时构

12、件的混凝土强度应符合设计要求，如设计无要求时，不应低于混凝土设计强度的凝土设计强度的75%75%（1 1） 张拉力张拉力 预应力筋的张拉力：预应力筋的张拉力：PjPjconconApAp式中：式中： concon为张拉控制应力（为张拉控制应力（N/mmN/mm2 2) ) Ap Ap为预应力筋的截面面积（为预应力筋的截面面积（mmmm2 2) ) 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，可比设计要求提高求提高3%3%5%5%（2 2） 预应力筋张拉程序预应力筋张拉程序 预应力筋的张拉程序，主要根据构件

13、类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。预应力筋的张拉程序，主要根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。一般张拉程序：一般张拉程序：0 0 concon超张拉程序：超张拉程序：1 1）用超张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：）用超张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： 2 2）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）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，其张拉程序可为：弛损失时，其张拉程序可为： 2minconcon0105% 持荷con0103%（3 3） 预应

14、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；如设计无规定时，应采取分批分阶段对称地进行。预应力筋张拉顺序应按设计规定进行；如设计无规定时，应采取分批分阶段对称地进行。（4 4） 预应力筋的张拉方法预应力筋的张拉方法 方法分类：一端张拉法、两端张拉法方法分类：一端张拉法、两端张拉法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的直线预应力筋宜在两端张拉，长度等于或的直线预应力筋宜在两端张拉，长度等于或小于小于3030m m的直线预应力筋可在一端张拉的直线预应力筋可在一端张拉 对连续梁桥的箱梁底板预应力钢绞线束用两台千斤顶对称同步

15、张拉对连续梁桥的箱梁底板预应力钢绞线束用两台千斤顶对称同步张拉 明示张拉程序、配套的千斤顶号与油压表号、对应分级张拉的油压控制读数值。明示张拉程序、配套的千斤顶号与油压表号、对应分级张拉的油压控制读数值。油压表号油压表号千斤顶号千斤顶号分级张拉比例分级张拉比例分级张拉油压表控制分级张拉油压表控制读数读数 用配套校验的油压表控制张拉力。用配套校验的油压表控制张拉力。张拉油压表张拉油压表7.3.1.37.3.1.3孔道灌浆孔道灌浆设备：灰浆泵，辅助采用真空泵吸真空设备：灰浆泵，辅助采用真空泵吸真空 材料：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材料：水泥浆（应有足够的粘结

16、力，且应有较大的流动性，较小的干缩性和泌水性 ）准备：灌浆前用压力水冲洗和湿润孔道准备：灌浆前用压力水冲洗和湿润孔道灌浆顺序：先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞灌浆顺序：先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞 灌浆时间：应缓慢均匀连续进行，不得中断灌浆时间：应缓慢均匀连续进行，不得中断 箱梁的预应力筋张拉仍遵守对称张拉原则。当一端张拉时，张拉端可交错设置在箱梁构件两箱梁的预应力筋张拉仍遵守对称张拉原则。当一端张拉时，张拉端可交错设置在箱梁构件两端。端。 张拉端张拉端 固定端固定端 预应力孔道正式灌浆前，必须切除锚具外侧多余的钢绞线，用水泥砂浆或细石混凝土封锚。预应力孔道正式灌浆前，必须

17、切除锚具外侧多余的钢绞线，用水泥砂浆或细石混凝土封锚。 搅浆机搅浆机 灌浆泵灌浆泵 封锚封锚 灌浆用的搅浆机应选用高速搅浆机，选用高性能的孔道灌浆专用外加剂，并做配合比试验确灌浆用的搅浆机应选用高速搅浆机，选用高性能的孔道灌浆专用外加剂，并做配合比试验确认。认。 搅浆机搅浆机 流锥筒流锥筒 在灌浆前，需要对拌制的水泥浆流动性进在灌浆前，需要对拌制的水泥浆流动性进行测定。用流锥筒测定简便可行。行测定。用流锥筒测定简便可行。后张法无粘结：后张法无粘结： 无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计位无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计

18、位置上，用置上，用20202222号铁丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土；待混凝土达到设计强度后，号铁丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土；待混凝土达到设计强度后，对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力 无粘结预应力筋是由无粘结预应力筋是由7 7根根5mm5mm高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线，通过专门设备涂高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线，通过专门设备涂包涂料层和包裹外包层构成的包涂料层和包裹外包层构成的涂料层一般采用防腐沥青或油脂涂料涂料层一般采用防腐沥青或油脂涂料先张法一般用于预制构件厂生产定

19、型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁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、檩条及吊车梁等等常用生产工艺：常用生产工艺：台座法台座法 即预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力筋放张等均在台座上进即预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力筋放张等均在台座上进行，预应力筋放张前，其拉力由台座承受。台座应有足够的强度、刚度和稳定性。行，预应力筋放张前，其拉力由台座承受。台座应有足够的强度、刚度和稳定性。先张法施工工艺流程先张法施工工艺流程预应力混凝土与普通混凝土比较，除能提高构件的抗裂强度和刚度外，还具有减轻自重、预应力混凝土与普通混凝土比较，除能提高构件的抗裂强度和刚度外，还具有减轻自重、节约原材料、增加构件的耐久性、降低造价的优点。节约原材料、增加构件的耐久性、降低