第4章预应力混凝土工程ppt课件

1、【实际问题】【实际问题】n某地中央直属储备粮库由4座平房仓(30m84m) 及附属机修车间、器材库、机械棚等组成，结构形式为钢筋混凝土预应力屋架排架结构，其跨度分别为30m，30m 跨度屋架44榀，每仓11榀，混凝土强度为C60。这样大型屋架的制作该如何完成呢？其施工工艺流程该怎样确定？其预应力筋张拉施工过程中应注意哪些问题才能避免预应力值损失？这些都是大型预应力混凝土构件施工中要着力解决的问题。n预应力混凝土：预应力混凝土：n 在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混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凝土预先施加压应力, , 以抵消或减少使用荷载作用以抵消或减少使用荷

2、载作用下产生的拉应力。下产生的拉应力。n施加预应力的目的：施加预应力的目的：n 提高结构或构件的抗裂度；提高结构或构件的抗裂度；n 提高结构或构件的刚度；提高结构或构件的刚度；n 充分发挥高强钢材的作用；充分发挥高强钢材的作用；n 把散件拼成整体。把散件拼成整体。n优缺点：优缺点：n优点：有效利用高强度钢材，提高结构的抗裂度优点：有效利用高强度钢材，提高结构的抗裂度和刚度，减小构件的截面尺寸，节省材料，提高结和刚度，减小构件的截面尺寸，节省材料，提高结构的耐久性。构的耐久性。n缺陷：施工难度加大，需专用的施工设备和机具，缺陷：施工难度加大，需专用的施工设备和机具，操作要求严格，技术水平高。操作

3、要求严格，技术水平高。n分类：分类：n1 1按施工方法分按施工方法分n先张法先张法n后张法后张法n2 2按施加预应力的手段分按施加预应力的手段分n机械张拉机械张拉n电热张拉电热张拉n3 3按预应力筋与砼的粘结状态分按预应力筋与砼的粘结状态分n有粘结预应力砼有粘结预应力砼n无粘结预应力砼无粘结预应力砼n4 4按施加预应力大小程度分按施加预应力大小程度分n全预应力砼全预应力砼n部分预应力砼部分预应力砼n所用材料：所用材料：n1 1钢材钢材n冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝、热处理钢筋、碳素钢冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等高强钢筋。丝、刻痕钢丝、钢绞线等高强钢筋。n2 2砼砼

4、n强度不低于强度不低于C30C30；n当采用钢绞线、碳素钢丝、热处理钢筋时，不得当采用钢绞线、碳素钢丝、热处理钢筋时，不得低于低于C40C40，否则不利于发挥高强钢材的强度。，否则不利于发挥高强钢材的强度。n运用：运用：n预应力圆孔板预应力圆孔板n工业厂房中的屋面梁、屋架、屋面板等大型构件；工业厂房中的屋面梁、屋架、屋面板等大型构件；n桥梁等大跨度结构；桥梁等大跨度结构；n贮气灌、贮油灌、压力水管等结构抗裂性能和抗贮气灌、贮油灌、压力水管等结构抗裂性能和抗腐性能要求高的结构；腐性能要求高的结构；n电视塔、核电站安全壳等特殊结构。电视塔、核电站安全壳等特殊结构。概念：先张拉预应力筋、后浇筑砼的预

5、应力砼生产方法。施工方法：台座法、机组流水法适于：预制厂生产中小型预应力砼构件楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁）。5.1 先张法先张法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5.1.1 台座台座n 墩式台座墩式台座n台墩：受力结构台墩：受力结构n横梁：临时固定预应力筋的支横梁：临时固定预应力筋的支座；座；n台面：构件成型的胎模；台面：构件成型的胎模；n长度长度100100150m150m，适于中、小型，适于中、小型构件。构件。 台座承受预应力筋的全部张拉力，需有足够的台座承受预应力筋的全部张拉力，需有足够的

6、强度、刚度和稳定性。强度、刚度和稳定性。n槽式台座槽式台座n组成：压杆传力柱）、上下横梁、砖墙组成：压杆传力柱）、上下横梁、砖墙n长度一般为长度一般为454576m76m，适用于张拉力较高的大型，适用于张拉力较高的大型构件吊车梁、屋架等）构件吊车梁、屋架等）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夹具是预应力筋张拉和临时固定的工具。夹具是预应力筋张拉和临时固定的工具。按工作特点分：按工作特点分：张拉夹具：张拉时夹持预应力筋的工具。张拉夹具：张拉时夹持预应力筋的工具。锚固夹具：将预应力筋临时固定在台座上的工具。锚固夹具：将预应力筋临时固定在台座上的工具。5.1.2 5.1.2 夹

7、具代号夹具代号J J）圆锥齿板式夹具圆锥齿板式夹具圆套筒三片式夹具圆套筒三片式夹具n电动螺杆张拉机：拉力电动螺杆张拉机：拉力303060t60t、行程、行程800mm800mm，用于：钢筋、，用于：钢筋、钢丝。钢丝。5.1.3 5.1.3 张拉设备张拉设备11螺杆；螺杆；2 2、33拉力架；拉力架；44张拉夹具；张拉夹具；55顶杆；顶杆；66电动机；电动机；77减速箱；减速箱；88测力计；测力计；9 9、1010胶轮；胶轮；1111底盘；底盘；1212手柄；手柄；1313横梁；横梁；1515锚固夹具锚固夹具 电动螺杆张拉机构造图电动螺杆张拉机构造图 n油压千斤顶油压千斤顶如：如：YCYC202

8、0型，最大拉力型，最大拉力20t20t、行程、行程200mm200mm，适于适于12122020单根钢筋。单根钢筋。n卷扬机：适用于长线台座卷扬机：适用于长线台座5.1.4 5.1.4 先张法施工工艺先张法施工工艺1. 1. 预应力筋的张拉预应力筋的张拉1 1张拉控制应力张拉控制应力张拉控制应力张拉控制应力concon不宜超过张拉控制应力允许值，不宜超过张拉控制应力允许值，若需要超张拉，张拉应力可再提高若需要超张拉，张拉应力可再提高5%5%，但，但钢筋种类张 拉 方 法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.80fptk0.75 fptk冷拔低碳钢丝、热处理钢筋0.75 fptk0.70 f

9、ptk冷拉钢筋0.95fpyk0.90 fpyk张拉控制应力允许值张拉控制应力允许值最大张拉控制应力允许值最大张拉控制应力允许值钢筋种类张 拉 方 法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.75fptk0.70 fptk冷拔低碳钢丝、热处理钢筋0.70 fptk0.65fptk冷拉钢筋0.90fpyk0.85fpyk2张拉程序张拉程序 01.05con持荷持荷2分钟）分钟）con 01.03con超张拉：张拉应力超过规范规定的控制应力值。超张拉：张拉应力超过规范规定的控制应力值。第一种张拉程序：目的是为了在高应力状态下加速第一种张拉程序：目的是为了在高应力状态下加速预应力松弛早期发展，以减少

10、应力松弛引起的预预应力松弛早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失。应力损失。第二种张拉程序：目的是为了弥补预应力筋的松弛第二种张拉程序：目的是为了弥补预应力筋的松弛损失。损失。应力松弛应力松弛钢材在常温、高应力状态下，由于塑钢材在常温、高应力状态下，由于塑性变化而使应力随时间的延续而降低的现象。性变化而使应力随时间的延续而降低的现象。张拉力不超过钢筋的屈服强度，使预应力筋处于弹张拉力不超过钢筋的屈服强度，使预应力筋处于弹性工作状态，以便对砼建立有效的预压应力。性工作状态，以便对砼建立有效的预压应力。3 3预应力筋伸长值的验算预应力筋伸长值的验算规范规定：实际伸长值与理论伸长值的相对允许偏规范

11、规定：实际伸长值与理论伸长值的相对允许偏差为差为6 6。理论伸长值理论伸长值: :L LFpl/ApEsFpl/ApEs实际伸长值：初应力约为实际伸长值：初应力约为1010时开始量测的伸长值，时开始量测的伸长值，加上初应力以下的推算伸长值。加上初应力以下的推算伸长值。4 4预应力筋的张拉力预应力筋的张拉力FP=mconApFP=mconApmm超张拉系数；超张拉系数；2.2.混凝土浇筑与养护混凝土浇筑与养护浇筑：浇筑：一次性完成，不留施工缝；一次性完成，不留施工缝；振捣密实，特别是构件端部，避免碰击预应力筋；振捣密实，特别是构件端部，避免碰击预应力筋；采用低水灰比（采用低水灰比（0.50.5）

12、，良好颗粒级配，减少砼），良好颗粒级配，减少砼收缩和徐变引起的预应力损失。收缩和徐变引起的预应力损失。养护：养护：自然养护自然养护蒸汽养护蒸汽养护二次升温法：开始温差二次升温法：开始温差2020，达，达10MPa10MPa后按正常后按正常速度升温。速度升温。n3. 3. 预应力筋放张预应力筋放张n1 1放张要求放张要求n符合设计要求；若设计无要求时，不得低于设计符合设计要求；若设计无要求时，不得低于设计的砼立方体抗压强度标准值的的砼立方体抗压强度标准值的7575。n2 2放张顺序放张顺序n轴心受压构件压杆、桩等同时放；轴心受压构件压杆、桩等同时放；n偏心受压构件梁等），先同时放预压应力小的偏心

13、受压构件梁等），先同时放预压应力小的区域的，再同时放大的区域的；区域的，再同时放大的区域的；n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。3 3放张方法放张方法钢丝放张钢丝放张配筋不多时：剪切、割断、熔断，自中间向两侧逐配筋不多时：剪切、割断、熔断，自中间向两侧逐根进行；根进行；配筋较多时：同时放张。配筋较多时：同时放张。钢筋放张钢筋放张配筋不多时：逐根熔断；配筋不多时：逐根熔断；配筋较多时：同时放张。如：千斤顶放张、楔块放配筋较多时：同时放张。如：千斤顶放张、楔块放张、砂箱放张张、砂箱放张n概念：先制作砼构件，再在构件上张拉预应力筋概念：先制作砼构件，再在

14、构件上张拉预应力筋的施工方法。的施工方法。n工艺过程：工艺过程：n特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。能重复利用。n适于：大构件及结构的现场施工适于：大构件及结构的现场施工预制拼装，预制拼装，结构张拉。结构张拉。5.2 5.2 后张法后张法 锚具是预应力筋张拉和永久固定在预应力锚具是预应力筋张拉和永久固定在预应力砼构件上的传递应力的工具。砼构件上的传递应力的工具。锚具的种类：锚具的种类：按构造形式分：螺杆锚具、夹片锚具、锥销按构造形式分：螺杆锚具、夹片锚具、锥销式锚具、镦头锚具；式锚具、镦头锚具；按工作特点分：张拉端锚具、固定端锚具；

15、按工作特点分：张拉端锚具、固定端锚具；按锚固的钢材分：单根钢筋锚具、钢筋束、按锚固的钢材分：单根钢筋锚具、钢筋束、钢绞线束锚具、钢丝束锚具。钢绞线束锚具、钢丝束锚具。5.2.1 5.2.1 锚具代号锚具代号M M）1.1.单根粗钢筋单根粗钢筋1 1螺丝端杆锚具：螺栓端杆、螺母、垫板组成。螺丝端杆锚具：螺栓端杆、螺母、垫板组成。适用于锚固适用于锚固36mm36mm的冷拉的冷拉HRB335HRB335与与HRB400HRB400级钢筋。级钢筋。2 2帮条锚具：帮条与衬板组成。帮条锚具：帮条与衬板组成。作为冷拉作为冷拉HRB335HRB335级与级与HRB400HRB400级钢筋及冷拉级钢筋及冷拉5

16、 5号钢筋号钢筋固定端锚具用。固定端锚具用。3 3镦头锚具：镦镦头锚具：镦头与垫板组成。头与垫板组成。2. 2. 钢筋束钢绞线束锚具钢筋束钢绞线束锚具张拉端张拉端JM12JM12型：锚固型：锚固3 36 6根根l12mml12mm钢筋束和钢筋束和4 46 6根根12mm12mm的钢绞线束。的钢绞线束。KT-ZKT-Z型锚具：型锚具：3 36 6根直径根直径12mm12mm的冷拉螺纹钢筋和钢的冷拉螺纹钢筋和钢绞线束。绞线束。单孔夹片式锚具：二片式、三夹片直、斜开缝）；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：XMXM型、型、QMQM型、型、OVOV型、型、BSB

17、S型型 非张拉端非张拉端钢筋可用镦头锚具固定板）钢筋可用镦头锚具固定板）钢绞线可用挤压锚具钢绞线可用挤压锚具JM12型锚具型锚具QM QM 型锚具及配件型锚具及配件11锚板；锚板；22夹片；夹片；33钢绞线；钢绞线；44喇叭形铸铁垫板；喇叭形铸铁垫板；55弹簧圈；弹簧圈；66预留孔道用的波纹管；预留孔道用的波纹管；77灌浆孔灌浆孔 XM 型锚具 装配图装配图 锚塞锚塞 锚环锚环 KT-ZKT-Z型锚具型锚具 固定端用镦头锚具固定端用镦头锚具1预应力筋；预应力筋；2镦粗头；镦粗头；3锚固板锚固板3. 钢丝束锚具钢丝束锚具 张拉端张拉端锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套筒、螺母组锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套

18、筒、螺母组成，锚成，锚14、16、20、24、28根根b5钢丝钢丝束等）；束等）；钢质锥形锚具由锚环、锚塞组成，锚钢质锥形锚具由锚环、锚塞组成，锚18根根以下以下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镦头锚具锚板），用镦头锚具锚板），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1.1.拉杆式千斤顶拉杆式千斤顶YL60)YL60) 用于螺丝端杆锚具为张拉锚具的粗钢筋和以用于螺丝端杆锚具为张拉锚具的粗钢筋和以锥形螺杆锚具为张拉锚具的钢丝束；锥形螺杆锚具为张拉锚具的钢丝束；2.2.穿心式千斤顶穿心式千斤顶YC

19、60YC60、YC120YC120） 用于用于KTKTZ Z及及JMJM1212、JMJM1515锚具锚具3.3.锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶YZ60YZ60、YZ85YZ85）用于用于KTKTZ Z及钢制锥形锚具；及钢制锥形锚具；5.2.2 5.2.2 张拉机械张拉机械YL-60拉杆式千斤顶拉杆式千斤顶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锥锚式千斤顶构造简图锥锚式千斤顶构造简图1.1.单根钢筋的制作单根钢筋的制作工序：配料工序：配料对焊对焊冷拉冷拉计算时考虑锚具特点、对焊接头的压缩量、钢筋冷计算时考虑锚具特点、对焊接头的压缩量、钢筋冷拉率和

20、弹性回缩、构件长度等因素。拉率和弹性回缩、构件长度等因素。（1 1预应力筋两端采用螺丝端杆锚具的下料长度；预应力筋两端采用螺丝端杆锚具的下料长度；5.2.3 5.2.3 预应力筋制作预应力筋制作nlllL12212l1螺丝端杆长度，取螺丝端杆长度，取320；l2螺丝端杆外伸长度，一般螺丝端杆外伸长度，一般为为120150或按公式计算：或按公式计算：张拉端：张拉端：2H+h+5mm；锚固端：锚固端：H+h10mm；冷拉率；冷拉率；冷拉回弹率冷拉回弹率0.40.6）；）；对焊接头压缩量可取一个对焊接头压缩量可取一个钢筋直径；钢筋直径；（2 2一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚一端采用螺丝端杆锚

21、具，另一端采用帮条锚具或镦头锚具的下料长度具或镦头锚具的下料长度nllllL1321nllllL1421l3帮条锚具长度，取值帮条锚具长度，取值7080mml4镦头锚具长度，取值镦头锚具长度，取值2.25被钢筋直径加被钢筋直径加15mm垫板厚度）垫板厚度）2.2.钢筋束钢绞线束的制作钢筋束钢绞线束的制作工序：开盘冷拉工序：开盘冷拉下料下料编束。编束。下料长度下料长度 l l ： 两端张拉：两端张拉： l l l0l02a2a 一端张拉：一端张拉： l l l0l0a ab ba a张拉端留量张拉端留量600600850mm850mm，由机具定），由机具定）b b非张拉端外露长度非张拉端外露长度

22、8080100mm100mm）1混凝土构件；混凝土构件；2孔道；孔道；3钢筋束；钢筋束；4JM12型锚具；型锚具；5镦头锚具镦头锚具一端张拉一端张拉 两端张拉两端张拉 3. 钢丝束的制作钢丝束的制作工序：下料工序：下料编束编束安锚具。安锚具。（1下料方法：下料方法： 采取应力下料，控制应力取采取应力下料，控制应力取300N/mm2。（2编束：编束： 防止钢丝相互扭结防止钢丝相互扭结（3下料长度：下料长度：L=L0+=l-2l5+2l6+2(l7+D)+n用锥形螺杆锚具时用锥形螺杆锚具时n用锚杯式镦头锚具一端张拉时用锚杯式镦头锚具一端张拉时L=l+2a+2-0.5H-H1）-L-C主要工序：主要

23、工序：孔道留设孔道留设预应力筋张拉预应力筋张拉孔道灌浆孔道灌浆5.2.4 5.2.4 后张法施工工艺后张法施工工艺1. 孔道留设孔道留设钢管抽芯法适用于直线孔道，胶管抽芯法和预埋管钢管抽芯法适用于直线孔道，胶管抽芯法和预埋管法适用于直线、曲线和折线孔道。法适用于直线、曲线和折线孔道。1钢管抽芯法钢管抽芯法钢管要平直、光滑，位置准确；井字架固定，钢管要平直、光滑，位置准确；井字架固定，12m每根钢管每根钢管 15m，以便转动和抽管；，以便转动和抽管；抽管时间：初凝之后，终凝之前；常温浇后抽管时间：初凝之后，终凝之前；常温浇后35h；每每1015min转管。转管。抽管顺序：先上后下。抽管顺序：先上

24、后下。灌浆孔和排气孔：孔距灌浆孔和排气孔：孔距 12m，孔径，孔径20mm。2 2、胶管抽芯法、胶管抽芯法5 57 7层夹布胶管或钢丝网橡胶管。层夹布胶管或钢丝网橡胶管。钢筋井字架固定，钢筋井字架固定，0.5m0.5m抽管时间：达到抽管时间：达到200h200h；抽管顺序：先上后下，先曲后直。抽管顺序：先上后下，先曲后直。3 3、预埋管法、预埋管法(1)(1)金属波纹管镀锌薄钢带经压波后卷成，质金属波纹管镀锌薄钢带经压波后卷成，质量轻，刚度好，弯折方便，连接易，粘结性能量轻，刚度好，弯折方便，连接易，粘结性能好；）好；）钢筋井字架固定，钢筋井字架固定，0.8m0.8m(2)(2)塑料波纹管高密

25、度聚乙烯或聚丙烯塑料为塑料波纹管高密度聚乙烯或聚丙烯塑料为原料，挤塑机定型而成，强度高、刚度大、摩原料，挤塑机定型而成，强度高、刚度大、摩擦小、不导电、防腐。）擦小、不导电、防腐。）金属波纹管金属波纹管塑料波纹管塑料波纹管2.2.预应力筋的张拉预应力筋的张拉1 1对构件强度的要求对构件强度的要求张拉时砼的强度应符合设计规定，若设计无规定，不应张拉时砼的强度应符合设计规定，若设计无规定，不应低于设计强度标准值的低于设计强度标准值的7575。2 2张拉控制应力张拉控制应力concon见书中表格。见书中表格。张拉程序、伸长值验算、张拉力的计算同先张法。张拉程序、伸长值验算、张拉力的计算同先张法。3

26、3张拉方法张拉方法对抽芯法：对抽芯法：长度长度24 m24 m直孔直孔一端张拉多根筋时，张拉端设在一端张拉多根筋时，张拉端设在结构两端）；结构两端）；长度长度24 m24 m直孔、曲线孔直孔、曲线孔两端张拉一端锚固后，两端张拉一端锚固后，另一端补足再锚固）。另一端补足再锚固）。预埋波纹管法：预埋波纹管法：长度长度30 m30 m直孔直孔一端张拉；一端张拉；长度长度30 m30 m直孔、曲线孔直孔、曲线孔两端张拉。两端张拉。4 4张拉顺序张拉顺序分批、分阶段对称张拉，保证砼不产生过大偏心力、构件不分批、分阶段对称张拉，保证砼不产生过大偏心力、构件不扭转与侧弯、结构不变位。扭转与侧弯、结构不变位。5 5叠层构件的张拉叠层构件的张拉重叠层数一般限制在重叠层数一般限制在3434层。层。自上而下逐层加大张拉力，底层张拉力不宜比顶层大自上而下逐层加大张拉力，底层张拉力不宜比顶层大5 5。3.3.孔道灌浆孔道灌浆目的：防锈，增加整体性和耐久性。目的：防锈，增加整体性和耐久性。灌