施工安全技术

1、预应力混凝土工程的施工普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有0.00010.0015，在正常使用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。要使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到30Mpa；对允许出现裂缝的构件，当裂缝宽度限制在0.20.3mm时，受拉钢筋的应力也只能达到200 Mpa 左右。为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝和钢筋不能充分发挥其作用这一矛盾，人们创造了对混凝土施加预应力的方法。即在结构或构件受拉区域，通过对钢筋进行张拉后将钢筋的回弹力施加给混凝土，使混凝土受到一个预压应力，产生一定的压缩变形。当该构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形，首先与压缩变形抵消，然后随着外力的增加，混凝土

2、才逐渐被拉伸，明显推迟了裂缝出现时间。第一节 预应力混凝土及其分类一：分类1：先张法和后张法混凝土2：有粘结和无粘结混凝土3：全预应力和部分预应力混凝土二：优点 能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在同样条件下具有截面小、自重轻、质量好、材料省（要节约钢材2040），并能扩大预制装配化程度。 第二节 先张法一张拉设备和机具（一）、台座 台座是先张法生产中的主要设备之一，要求有足够的强度和稳定性，以免台座变形、倾复、滑移而引起预应力值的损失。台座按构造不同，可分为墩式台座和槽式台座两类1墩式台座 墩式台座一般用于生产小型构件。

3、生产钢弦混凝土构件的墩式台座，其长度常为100150米，这样既可利用钢丝长的特点，张拉一次可生产多根构件，减少张拉及临时固定工作，又可减少钢丝滑动或台座横梁变形引起的应力损失。（1）墩式台座的形式 墩式台座有重力式和构架式两种。重力式台座主要靠自重平衡张拉力所产生的倾复力矩，构架式台座主要靠土压力来土平衡张拉力所产生的倾复力矩。 （2）墩式台座的稳定性和强度验算¡ 墩式台座的稳定性包括台座的抗倾覆和抗滑移的能力。墩式台座抗倾覆和抗滑移验算的计算简图见¡ 墩式台座的抗倾覆能力以台座的倾覆的安全系数K0表示。¡ 考虑到混凝土台墩和混凝土台面相互作用的顶点角部会出现因应

4、力集中而局部破损的现象，所以，抗倾覆验算的倾覆点应设在台面以下40 50 mm处。¡ 墩式台座的强度验算：传力墩的牛腿和外伸台面局部加厚部分，分别按钢筋混凝土结构的牛腿和偏心受压构件计算；横梁按简支梁计算。2槽式台座¡ 浇筑中小型吊车梁时，由于张拉力矩和倾复力矩都很大。一般多采用槽式台座，它由钢筋混凝土立柱、上下横梁及台面组成。台座长度应便于生产多种构件：一般为45米（可生产6根6米长的吊车梁）或76米（可生产10根6米长的吊车梁，或24米屋架3榀，或18米屋架4榀）。为便于拆迁移，台座式应设计成装配式。此外，在施工现场亦可利用条石或已预制好的柱、桩和基础梁等构件，装配成简

5、易式台座。（二）夹具¡ 夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，要求夹具工作可靠，构造简单，施工方便，成本低。根据夹具的工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。 1张拉夹具 张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来，进行预应力张拉的工具。常用的张拉夹具有：（1）偏心式夹具 偏心式夹具是由一对带齿的月牙形偏心块组成的。（2）楔形夹具 楔形夹具是由锚板和楔块组成的。2锚固夹具 锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚固夹具有：（1）锥形夹具¡ 锥形夹具是用来锚固预应力钢丝的，由中间开有圆锥形孔的套筒和刻有细齿的锥形齿板或锥销组成。分别称为圆锥齿板式夹具和圆锥三槽式夹具。&

6、#161; 圆锥齿板式夹具的套筒和齿板均用45号钢制作。套筒不需作热处理，齿板热处理后的硬度应达HRC4050。¡ 圆锥三槽式夹具锥销上有三条半圆槽，依锥销上半圆槽的大小，可分别锚固一根fb3、fb4或fb5钢丝。套筒和锥销均用45号钢制作，套筒不作热处理，锥销热处理后的硬度应达HRC4045。¡ 锥形夹具工作时依靠预应力钢丝的拉力就能够锚固住钢丝。锚固夹具本身牢固可靠地锚固住预应力筋的能力，称为自锚。 （2）圆套筒三片式夹具¡ 圆套筒三片式夹具是用于锚固预应力钢筋的，由中间开有圆锥形孔的套筒和三片夹片组成。¡ 圆套筒三片夹式具可以锚固f12或f14的单

7、根冷拉II、III、IV级钢筋。套筒和夹片用45号钢制作，套筒和夹片热处理后硬度应达HRC3540和HRC4045。（3）方套筒两片式夹具¡ 方套筒两片式夹具用于锚固单根热处理钢筋。该夹具的特点是操作非常简单，钢筋由套筒小直径一端插入，夹片后退，两夹片间距扩大，钢筋由两夹片之间通过，由套筒大直径一端穿出。夹片受弹簧的顶推前移，两夹片间距缩小，夹持钢筋。4）镦头夹具 （图示）¡ 预应力钢丝或钢筋的固定端常采用镦头锚固。冷拔低碳钢丝可采用冷镦或热墩方法制作镦头；碳素钢丝只能采用冷镦方法制作墩头；直径小于22毫米的钢筋可在对焊机上采用热镦方法制作镦头；大直径的钢筋只能采用热镦方法

8、 （三）张拉机械 先张法施工中预应力筋可单根张拉或多根成组张拉。常用的张拉机械有：¡ 1YC20穿心式千斤顶 ¡ YC20型穿心式千斤顶由偏心式夹具、油缸和弹性顶压头组成。最大张拉力200kN，张拉行程200毫米，自重19千克。适于张拉直径1220毫米的单根预应力钢筋。¡ 张拉预应力钢筋的工作过程油嘴6进油，油缸向左侧伸出，由于偏心式夹具夹紧了预应力钢筋，预应力钢筋被张拉。2电动螺杆张拉机 ¡ 电动螺杆张拉机由张拉螺杆、变速箱、拉力架、承力架和张拉夹具组成。最大张拉力为300600kN，张拉行程为800毫米，自重400千克，为了便于转移和工作，将其装置在

9、带轮的小车上。电动螺杆张拉机可以张拉预应力钢筋也可以张拉预应力钢丝。¡ 电动螺杆张拉机的工作过程：工作时顶杆支承到台座横梁上，用张拉夹具夹紧预应力筋，开动电动机使螺杆向右侧运动，对预应力筋进行张拉，达到控制应力要求时停车，并用预先套在预应力筋上的锚固夹具将预应力筋临时锚固在台座的横梁上。然后开倒车，使电动螺杆张拉机卸荷。3油压千斤顶¡ 油压千斤顶可张拉单根预应力筋或多根成组预应力筋。多根成组张拉时，可采用四横梁式张拉装置进行。¡ 四横梁式油压千斤顶张拉装置，用钢量较大，大螺丝杆加工困难，调整预应力的初应力费时间，油压千斤顶行程小，工效较低，但其一次张拉力大。二、先

10、张法施工工艺（一）预应力筋的张拉 预应力筋的张拉应根据设计要求进行1张拉控制应力¡ 预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工序，应严格按设计要求进行。¡ 预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果，影响到构件的抗裂度和刚度，因而控制应力不能过低。但是，控制应力也不能过高，不允许超过其屈服强度，以使预应力筋处于弹性工作状态。否则会使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，这是很危险的；此外过大的超张拉会造成反拱过大，预拉区出现裂缝也是不利的。因此，预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求。当施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高 5%,但其最大 张拉控制应力不得超过下表的规定

11、。 ¡ 钢丝、钢绞线属于硬钢，冷拉热轧钢筋属于软钢。硬钢和软钢根据它们是否存在屈服点划分的，由于硬钢无明显屈服点，塑性较软钢差，所以其控制应力系数较软钢低。2张拉程序的确定¡ 预应力筋的张拉程序：0®105控制应力（持荷2分钟） 控制应力，或0®103控制应力。¡ 预应力筋进行超张拉（1.031.05控制应力）主要是为了减少松驰引起的应力损失值。所谓应力松弛是指钢材在常温高应力作用下，由于塑性变形而使应力随时间延续而降低的现象。这种现象再张拉后的头几分钟内发展得特别快，往后则趋于缓慢。例如，超张拉5%并持荷2分钟，再回到控制应力，松弛以完成50

12、%以上。3预应力筋的张拉¡ 预应力筋的张拉力根据设计的张拉控制应力与钢筋截面积及超张拉系数之积而定。¡ 预应力钢丝的应力可利用2CN-1型钢丝测力计或半导体频率记数测力计进行测定。2CN-1测力计工作构造示意图（二）混凝土的浇筑和养护¡ 混凝土的浇筑必须一次完成，不允许留设施工缝。混凝土的强度等级不得小于C30。为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失。在确定混凝土的配合比时，应采用低水灰比，控制水泥的用量，对骨料采取良好的级配，预应力混凝土构件制作时，必须振捣密实，特别是构件的端部，以保证混凝土的强度和粘结力。（三）预应力筋的放张¡ 先张法施工的预应

13、力放张时，预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求。设计无要求时，其强度不低于设计的混凝土强度标准值的75。过早放张预应力会引起较大的预应力损失或预应力钢丝产生滑动。对于薄板等预应力较低的构件，预应力筋放张时混凝土的强度可适当降低。预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压。¡ 预应力混凝土构件的预应力筋为钢丝时，放张前，应根据预应力钢丝的应力传递长度，计算出预应力钢丝在混凝土内的回缩值，以检查预应力钢丝与混凝土粘结效果。若实测的回缩值小于计算的回缩值，则预应力钢丝与混凝土的粘结效果满足要求，可进行预应力钢丝的放张。预应力钢丝理论回缩值计算。第三节 后张法¡ 后张法是在

14、构件或块体上直接张拉预应力钢筋，不需要专门的台座。大型构件¡ 可分件制作，运到现场利用预应力钢筋连成整体。后张法灵活性大，现已逐渐从单个预应力构件发展到整体预应力结构。一、锚具及预应力筋的制作¡ 目前常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束（刚绞线束）、和钢丝束三种。这三种钢筋分别适用不同体系的锚具，钢筋的制作工艺也因锚具的不同而有所差异。下面分别介绍这三种预应力筋所适用的锚具及预应力筋的制作。（一）单根预应力筋 1单根预应力筋的锚具 （1）帮条锚具¡ 由衬板和三根帮条焊接而成，是单根预应力粗钢筋非张拉端用锚具。帮条采用与预应力钢筋同级别的钢筋，三根帮条应互成120&#

15、176;，衬板采用3号钢。帮条与衬板相接触的截面应在一个垂直平面上，以免受力时产生扭曲。帮条的焊接宜在预应力钢筋冷拉前进行， (2) 螺丝端杆锚具¡ 由螺丝端杆、螺母及垫板组成。是单根预应力粗钢筋张拉端常用的锚具。¡ 螺丝端杆锚具的特点是将螺丝端杆与预应力筋对焊接成一个整体，对焊应在预应力钢筋冷拉前进行，以免冷拉强度的损失，同时也可检验焊接质量。螺丝端杆净截面积应大于或等于所对焊的预应力钢筋截面面积，其长度一般为320mm。螺丝端杆可采用与预应力钢筋同级冷拉钢筋制作，也可采用冷拉或热处理45号钢制作。螺母与垫板均采用3号钢。（3）精轧螺纹钢筋锚具 ¡ 由螺母和垫板

16、组成，适用于锚固直径25mm和32mm的高强精轧螺纹钢筋。 （4）单根钢绞线锚具 ¡ 由锚环与夹片组成。夹片形状为三片式，斜角为4°。夹片的齿形为“短牙三角螺纹”，这是一种齿顶较宽，齿高较矮的特殊螺纹，强度高，耐腐蚀性强。¡ 适用于锚固fj12和fj15钢绞线，锚具尺寸按钢绞线直径而定。（也可作先张法的夹具使用）（二)预应力钢筋束（钢绞线束）1预应力钢筋束（钢绞线束）锚具（1）KT-Z型锚具 又称可锻铸铁锥形锚具，由锚环与锚塞组成，适用于锚固36根直径12mm的冷拉螺纹钢筋与钢绞线束。锚环和锚塞均采用KT37-12或KT35-10可锻铸铁铸造成型。（2）JM型锚具

17、¡ 由锚环与夹片组成。JM型锚具的夹片属于分体组合型，组合起来的夹片形成一个整体截锥形楔块，可以锚固多根预应力钢筋或钢绞线，因此锚环是单孔的。锚环和夹片均采用45号钢，经机械加工而成，成本较高。夹片呈扇形，靠两侧的半圆槽锚住预应力筋，为增加夹片与预应力筋之间的摩擦力，在半圆槽内刻有截面为梯形的齿痕，夹片背面的坡度与锚环内圈的坡度一致。JM型锚具主要用于锚固36 根直径12mm的四级冷拉钢筋束与46根，直径1215毫米的钢绞线束。JM型锚具通过实践证明优良好的锚固性能，预应力筋的滑移比较小，同时具有施工方便的优点。目前有些地区采用精密铸造及模煅的方法JM型生产铸钢锚具，解决了加工困难和

18、成本高的问题。为JM型锚具推广开辟了新的途径。(3) 群锚体系 XM锚具、QM锚具均为群锚体系，即在一块锚板上可锚固多根钢绞线。(4)扁锚体系(图示) 它由扁锚头、扁型垫板、扁型喇叭管及扁型管道等组成。二张拉设备 张拉设备由液压千斤顶、供油用的高压油泵和外接油管三部分组成。(一)、千斤顶 在后张法中，目前常用的千斤顶有拉杆式千斤顶（代号为YL)、穿心式千斤顶(代号为YC)和锥锚式千斤顶（代号为YZ)。千斤顶的选择主要依据锚具型式和总张拉力的大小。1拉杆式千斤顶 最常用的拉杆式顶是YL600型千斤顶,它主要适用于螺丝端杆锚具或夹具及镦头锚具或夹具2穿心式千斤顶(动画) 穿心式千斤顶是一种适应性较

19、强的千斤顶，它既适用于JM12型、XM型和KT-Z型锚具，配上撑脚、拉杆等附件后，也可作为拉杆式千斤顶使用，根据使用功能不同可分为YC型、YC-D型与YCQ型系列产品 3锥锚式千斤顶 常用型号有YZ380、YZ600和YZ850，主要适用于钢质锥形锚具。 （二）高压油泵 高压油泵主要为各种液压千斤顶供油，有手动和电动两类。目前常用的是电动高压油泵，它由油箱、供油系统的各种阀和油管、油压表及动力传动系统等组成。电动高压油泵技术性能。三后张法施工工艺 后张法施工工艺流程图，下面仅对的孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆主要工序进行介绍(一） 孔道留设 孔道的直径一般比预应力筋（束）外径（包括钢筋对焊接

20、头处外径或必须穿过孔道的锚具外径）大1015mm，以利于预应力筋穿入。孔道的留设方法有抽芯法和预埋管法。 1抽芯法 该方法在我国已有较长的历史，相对价格比较便宜。但此方法也有一定的局限性。如对大跨度结构，大型的或形状复杂的特种结构及多跨连续结构等,因孔道密集就难以适应。抽芯法一般有两种,即钢管抽芯法与胶管抽芯法。（1）钢管抽芯法 这种方法大都用于留设直线孔道时，预先将钢管埋设在模板内的孔道位置处。钢管要平直，表面要光滑，每根长度最好不超过15m，钢管两端应各伸出构件约500mm左右。较长的构件可采用两根钢管，中间用套管连接。在混凝土浇筑过程中和混凝土初凝后，每间隔一定时间慢慢转动钢管，不让混凝

21、土与钢管粘牢，等到混凝土终凝前抽出钢管。抽管过早，会造成坍孔事故；太晚，则混凝土与钢管粘结牢固，抽管困难。常温下抽管时间，约在混凝土浇灌后36小时。抽管顺序宜先上后下，抽管可采用人工或用卷扬机，速度必须均匀，边抽边转，与孔道保持直线。抽管后应及时检查孔道情况，做好孔道清理工作。(2) 胶管抽芯法 此方法不仅可以留设直线孔道，亦可留设曲线孔道，胶管弹性好，便于弯曲，一般有五层或七层夹布胶管和钢丝网橡皮管两种。胶管具有一定弹性，在拉力作用下，其断面能缩小，故在混凝土初凝后即可把胶管抽拔出来。夹布胶管质软，必须在管内充气或充水。在浇筑混凝土前，胶皮管中充入压力为0.60.8MPa的压缩空气或压力水，

22、此时胶皮管直径可增大3mm左右，然后浇筑混凝土，待混凝土初凝后，放出压缩空气或压力水，胶管孔径变小，并与混凝土脱离，随即抽出胶管，形成孔道。抽管顺序，一般应为先上后下，先曲后直。2预埋管法 预埋管采用一种金属波纹软管，是由镀锌薄钢带经波纹卷管机压波卷成，具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、与混凝土粘结较好等优点。波纹管的内径为50100mm，管壁厚0.250.3mm。除圆形管外，近年来又研制成一种扁形波纹管，可用于板式结构中，扁管的长边边长为短边边长的2.54.5倍。（二）预应力筋张拉 1混凝土的张拉强度 预应力筋的张拉是制作预应力构件的关键，必须按规范有关规定精心施工。张拉时构件或结构的

23、混凝土强度应符合设计要求，当设计无具体要求时，不应低于设计强度标准值对75% 。 2张拉控制应力及张拉程序 预应力张拉控制应力应符合设计要求及的最大张拉控制应力不能超过表52的规定。其中后张法控制应力值低于先张法，这是因为后张法构件在张拉钢筋的同时，混凝土已受到弹性压缩，张拉力可以进一步补足；而先张法构件，是在预应力筋放松后，混凝土才受到弹性压缩，这时张拉力无法补足。此外，混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失，后张法也比先张法小。¡ 为了减少预应力筋的松弛损失等，与先张法一样采用超张拉法，其张拉程序为：¡ 0 ® 1.05scon 持荷两分钟 scon ¡

24、 或0 ® 1.03scon3张拉方法¡ 张拉方法有一端张拉和两端张拉。两端张拉，宜先在一端张拉，再在另一端补足张拉力。如有多根可一端张拉的预应力筋，宜将这些预应力筋的张拉端分别设在结构的两端。¡ 长度不大的直线预应力筋，可一端张拉。曲线预应力筋应两端张拉。抽芯成孔的直线预应力筋，长度大于24米应两端张拉；不大于24米可一端张拉。预埋波纹管成孔的直线预应力筋，长度大于30米应两端张拉；不大于30米可一端张拉。竖向预应力结构宜采用两端分别张拉，且以下端张拉为主。¡ 安装张拉设备时，应使直线预应力筋张拉力的作用线与孔道中心线重合；曲线预应力筋张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。4预应力值的校核¡ 张拉控制应力值除了靠油压表读数来控制，在张拉时还应测定预应力筋的实际伸长值。若实际伸长值与计算伸长值相差10%以上时，应检查原因，修正后再重新张拉 5张拉顺序 选择合理的张拉顺序是保证质量的重要一环。当构件或结构有多根预应力筋（束）时，应采用分批张拉，此时按设计规定进行，如设计无规