同济大学土木工程施工PPT第04章预应力工程

1、 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容1第一节第一节 概概 述述一、预应力混凝土的特点：预应力混凝土结构的特点：截面小、刚度大、抗裂性、耐久性好。预应力的原理：在结构或构件承受使用荷载前，对, 以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。施加预应力的目的：提高结构或构件的抗裂度；提高结构或构件的刚度；充分发挥高强钢材的作用；把散件拼成整体。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容2（2） 冷拉钢筋 冷拉钢筋是将级热轧钢筋在常温下通过张拉到超过屈服点某一应力，使其产生一定的塑佳变形后卸荷，再经时效处理而成。这样钢筋的塑性和弹性模量有所降低而屈服强度和硬度有所提高，可直接用做预应

2、力筋。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容3 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容4 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容5 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容6 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容7 在预应力混凝土结构中，一般要求混凝土的强度等级不低于C30。当采用碳素钢丝、钢绞线、级钢筋（热处理）作预应力钢筋时，混凝土的强度等级不低于C40。目前，在一些重要的预应力混凝土结构中，已开始采用C50C60的高强混凝土，并逐步向更高强度等级的混凝土发展。 在预应力混凝土构件的施工中，不能掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐、氯化钠等，否则会

3、发生严重的质量事故。四、预应力的施加方法 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容8先张法：预制构件厂 生产 定型的 中小型构件，也常用于生产预应力桥跨结构等。例如，楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁先张法台座法：预应力筋的张拉、锚固、构件浇筑、养护和预应力 筋的放松等工序都在台座上进行， 预应力筋的张拉力由台座承受；台模法：为机组流水、传送带生产方法， 预应力筋的张拉力由钢台模承受。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容9夹具横梁台面 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容10 夹具 本身须具备自锁和自锚能力。 自锁 即锥销、齿板或锲块打入后不会反弹而脱出的能力； 自

4、锚 即预应力筋张拉中能可靠地锚固而不被从夹具中拉出的能力。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容11以锥销式夹具为例，锥销在顶压力Q作用下打入套筒，如图：Q的作用下，产生： 正压力N， 摩擦力 N1 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容12锚固后，由于预应力筋内缩，正应力变为 N， 由于锥销有回弹趋势，故摩阻力N1 反向以阻止回弹。 为使锥销自锁，则需满足下式： 即， n N1 cos n N sin11cos)sin(NnQ故 夹具的自锁条件： 1 锥销式夹具能够自锁，角 锥销与预应力筋间的摩擦角1 。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容131tansi

5、ncoscos)(cos)(22122121NNNNFNN1N 因此 、2愈小，1愈大，则夹具的自锚性能愈好。 这就要求： 锥销的硬度（HRC4045）大于预应力筋的硬度， 预应力筋的硬度要大于套筒的硬度。 角一般为46：过大时自锁和自锚性能差；过小则套筒承受的环向张力过大。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容14 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容15 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容16 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容17锚具分为两类：按锚固性能 锚具性能 类 类锚具效率系数 a 0.95 a 0.9锚具的总应变 u 2.0%

6、u 1.7%I 类锚具：适用于承受动、静荷载的预应力混凝土结构。类锚具：仅适用于有粘结预应力混凝土结构， 且锚具处于预应力筋应力变化不大的部位。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容18 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容19型号有LMl8LM36，如图： 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容20 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容21 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容22 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容23 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容24 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内

7、容25JM l2 型锚具，由锚环和夹片组成。 规格有：光 JM 12 3 至 JM 12 - 6、 螺 JM l2 3 至 JM 12 - 6、 绞 JM l2 5 至 JM l2 6 ，等十种。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容26 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容27 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容28 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容29 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容30 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容31（2）制作工序：下料、对焊、冷拉等。（3）下料长度计算 下料长度计算依据对焊接头

8、或镦粗头的压缩量(每个接头2030mm)张拉伸长值冷拉率、冷拉弹性回缩率(0.40.6)构件长度锚具种类：外露孔道外的长度螺丝端杆： 120150mm。帮条锚具：镦头锚具：视锚具尺寸。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容32a) 两端采用螺丝端杆锚具的预应力筋b) 一端用螺丝端杆另一端用帮条锚具 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容33式中 l1 构件的孔道长度； l2 螺丝端杆锚具的外露长度； l5 螺丝端杆的长度； d 对焊接头的压缩量(约为钢筋直径) ； n 对焊接头的数量(包括钢筋与螺丝端杆)、； 钢筋冷拉伸长率(由试验确定)； 钢筋冷拉弹性回缩率(由试验确定

9、)。ndlllL122521 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容34式中 l1 构件的孔道长度； l2 螺丝端杆锚具的外露长度； l3 帮条锚具的长度； l5 螺丝端杆的长度； n 、d、 、 均同前。ndllllL13521 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容35其中，a 张拉端留量（600850mm，由机具定）， b 非张拉端外露长度（80100mm）。下料长度 l两端张拉： l l0 2a 一端张拉： l l0 a b 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容36用锥形螺杆锚固的钢丝束：经过矫直的钢丝可以在非应力状态下料。为防止钢丝扭结，必须进行编束，

10、如图，将编好的钢丝帘绕衬圈围成圆束绑扎牢固。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容37 钢筋束和钢绞线束具有强度高、柔性好的优点，目前常用的锚具有JM12型、精铸JM12型、KT-Z型(可锻铸铁锥形)以及XM型锚具。 钢筋束、热处理钢筋和钢绞线是成盘状供应，长度较长，不需要对焊接长。其制作工序是：。 下料时，宜采用切断机或砂轮锯切机，不得采用电弧切割。钢绞线在切断前，在切口两侧各50mm处，应用铅丝绑扎，以免钢绞线松散。编束是将钢绞线理顺后，用铅丝每隔1.0m左右绑扎成束，在穿筋时应注意防止扭结。 预应力筋的下料长度，主要与张拉设备和选用的锚具有关。一般为孔道长度加上锚具与张拉设备

11、的长度，并考虑100mm左右的预应力筋外露长度。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容38 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容39l常用是 YL60型拉杆式千斤顶。还有 YL400型、YL500型千斤顶，可用于张拉大吨位镦头锚具，张拉力分别为4000 kN和5000 kN。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容40 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容41lYC-60型千斤顶的构造、构造示意，如图。l配上撑脚与拉杆后，也可作为拉杆式千斤顶张拉带螺丝端杆锚具和镦头锚具的预应力筋 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容42 土木工程施工

12、第四章 预应力混凝土工程 课程内容43 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容44 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容45钢管的连接钢管的连接 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容46胶管的封端处理胶管的封端处理胶管与阀门连接胶管与阀门连接 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容47（3）预埋波纹管法：可先穿放预应力筋，接头严密，有一定刚度； 施工要求：l井字架 0.8米；l灌浆孔间距 30米；l波峰设排气泌水管。 后张法预埋波纹管的施工：录像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 土木工程施工 第四章 预

13、应力混凝土工程 课程内容48后张法预应力筋的张拉应注意下列问题：（1） 后张法预应力筋的张拉程序：与所采用的锚具种类有关。为减少松弛损失，张拉程序一般与先张法相同。（2）对配有多根预应力筋的构件，应分批、对称地进行张拉。是为避免张拉时构件截面呈过大的偏心受压状态。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容49，要考虑后批预应力筋张拉时产生的混凝土弹性压缩，会对先批张拉的预应力筋的张拉应力产生影响。 为此，先批张拉的预应力筋的张拉应力应增加 Epc ： 及csEEEnplconpcAA)(1式中 Es 预应力筋的弹性模量； Ec 混凝土的弹性模量； pc 张拉后批预应力筋时，对已张拉的预

14、应力筋重心处混凝土产 生的法向应力； con 张拉控制应力； l1 预应力筋的第一批应力损失(包括锚具变形和摩擦损失)； A p 后批张拉的预应力筋的截面积； A n 构件混凝土的净截面面积(包括构件钢筋的折算面积)。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容50（3） 对的预应力混凝土构件：上层构件的重量产生的水平摩阻力，会阻止下层构件在预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形，待上层构件起吊后，由于摩阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形，从而引起预应力损失。u该损失值随构件形式、隔离层和张拉方式而不同。u采取逐层加大超张拉的办法，弥补该预应力损失。但底层超张拉值不宜比顶层张拉力大5

15、(钢丝、钢绞线、热处理钢筋)， 或9(冷拉 级钢筋) 。如隔离层的隔离效果好，也可采用同一张拉应力值。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容51（4） 为减少预应力筋与预留孔而引起的应力损失：长度 30 m 直孔、曲线孔 两端张拉。钢管抽芯法胶管抽芯法长度 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）埋波纹管法长度 30 m 直孔 一端张拉 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容521. 目的：防止生锈；增加整体性。2. 基本要求：（尽早进行，饱满、密实） 水泥 32.5级普通硅酸盐水泥；

16、水泥浆强度 30MPa； 水灰比 0.4 ，不得大于0.45 ； 泌水率：拌后三小时宜 2%，最大 3% ； 可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重的 0.51/万）、 木钙（0.25%）、微膨胀剂； 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0.50.6MPa，稍后再封闭灌浆孔； 不掺外加剂时，可用二次灌浆法。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容53 无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土的发展。 无粘结预应力施工方法是：在预应力筋表面刷涂料并包塑料布(管)后，如同普通钢筋一样先铺设在安装好的模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，进行预应力筋张拉锚固

17、。一、无粘结预应力束的制作无粘结预应力束组成：预应力钢丝、防腐涂料、外包层、锚具。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容541、预应力筋：可选用 7根s5 高强钢丝组成的钢丝束， 也可选用 7根s4 或 7根s5 的钢绞线。2、无粘结预应力束表面涂料：具有2070不变脆，不侵蚀其它 材料，稳定性好，防腐、润滑，不透水、不吸湿的特性； 一般选用1号或2号建筑油脂作为无粘结预应力束的表面涂料。3、无粘结预应力束外包层：具有抗拉强度、防渗性能； 可选用聚氯乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和聚丙烯等作为预应 力束的涂层包裹层。4、无粘结预应力束的制作：有缠纸工艺、挤压涂层工艺两种制作方法。5、无粘结预应力束的存放：有明显标记，成盘立放，不挤压，不暴晒。 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内容55 土木工程施工 第四章 预应力混凝土工程 课程内