第五章-预应力混凝土

1、第五章第五章 预应力砼工程预应力砼工程1、什么是预应力混凝土？2、预应力混凝土的优点： 构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点。 预应力砼多用于大跨度结构、重荷载结构以及大批量生产的中小型构件（预应力空心板）。采用高强钢筋、采用高强钢筋、高强砼高强砼3、预应力混凝土的分类v按预应力度大小全预应力混凝土和部分预应力混凝土v按施加预应力方式先张法、后张法和自应力。v按预应力筋粘结状态有粘结、无粘结和缓粘结。v按施工方法预制、现浇和叠合。 自应力混凝土是指用自应力混凝土是指用铝酸盐自应力水泥铝酸盐自应力水泥来来配制的可以配制的可以自身膨胀而产生应力自身膨胀而产生应力的混凝土，这

2、的混凝土，这种自应力来源于混凝土的膨胀和种自应力来源于混凝土的膨胀和预先施加的约预先施加的约束束（比如在混凝土管件缠绕的钢筋），一般用（比如在混凝土管件缠绕的钢筋），一般用于生产于生产预应力混凝土水管预应力混凝土水管。 先张法是在台座或钢模上先张拉预应力筋并用夹具临时固定，再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，放张并切断构件外预应力筋的方法。该法适用于生产小型预制预应力混凝土构件。 夹具（先张法）：临时工作 锚具（后张法）：永久性工作第一节第一节 先张法施工先张法施工 v工艺过程工艺过程：张拉固定钢筋张拉固定钢筋浇混凝土浇混凝土养养护（至护（至7 75%5%强度）强度）放松钢筋放松钢筋v适用于

3、适用于：构件厂生产中、小型构件构件厂生产中、小型构件（楼板（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁、屋面板、吊车梁、薄腹梁）v优点优点：生产效率高、施工工艺简单、锚夹具生产效率高、施工工艺简单、锚夹具可多次重复使用可多次重复使用清理台座支底模或涂隔离剂、安放钢筋骨架及预应力钢筋预应力筋制作张拉预应力筋张拉机具标定调整初应力支模、安设预埋件、网片浇 筑 砼制作试块养 护拆 模放张及切断预应力钢筋出 槽堆 放压 试 块先张法施工动画 先张法受弯构件各阶段应力分析一、台座一、台座 台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。（一）（一） 墩式台座墩式台座

4、 墩式台座是由台墩、台面与横梁组成，目前，常用的是台墩与台面共同受力的墩式台座。1、混凝土墩式台座 2、横梁 3、混凝土台面 4、牛腿 5、预应力筋 场地有足球场那么大，多位于城乡结合部。( (二二) ) 槽式台座槽式台座1、压杆 2、砖墙 3、下横梁 4、上横梁二、预应力筋二、预应力筋 预应力筋按材料类型可分为：钢丝、钢绞线、钢筋等。其中，以钢绞线与钢丝采用最多。 预应力筋的发展趋势为高强度、低松弛、粗直径、耐腐蚀。（一）预应力钢丝（一）预应力钢丝 1甲级冷拔低碳钢丝 2碳素钢丝 3刻痕钢丝常用常用（二）预应力钢绞线（二）预应力钢绞线 最常见最常见 1标准型钢绞线 2刻痕钢绞线 3模拔钢绞线

5、（三）预应力钢筋（三）预应力钢筋 1冷拉钢筋 2热处理钢筋 3精轧螺纹钢筋三、夹具和锚具三、夹具和锚具 预应力筋用锚具或夹具按锚固方式不同，可分为：夹片式单孔夹片锚具多孔夹片锚具支承式镦头锚具螺纹锚具锥塞式钢质锥形锚具握裹式挤压锚具压花锚具夹具（先张法）：临时工作 锚具（后张法）：永久性工作（一）（一）单孔夹片单孔夹片锚固体系锚固体系 单孔夹片锚具单孔夹片锚具单孔夹片锚固体系 1一钢绞线 2一单孔夹片锚具 3一承压钢板 4一螺旋筋 弹簧作用：分散较大的局部压力（二）（二）多孔夹片多孔夹片锚固体系锚固体系 图55 多孔夹片锚固体系1一钢绞线；2一夹片；3一锚板；4一锚垫板(铸铁喇叭管)；5一螺旋

6、筋；6一金属波纹管；7一灌浆孔 （三）（三）镦头镦头锚固体系锚固体系用于固定端（四）（四）螺纹螺纹锚固体系锚固体系（五）（五）钢质锥形锚具钢质锥形锚具（六）（六）挤压挤压锚具锚具（七）（七）压花压花锚具锚具四、四、张拉机具张拉机具1 1、电动张拉机、电动张拉机 按传动方式可分为：按传动方式可分为：电动螺杆电动螺杆张拉机张拉机和和卷扬机卷扬机。电动张拉机先张法单根钢丝张拉液压张拉机先张法和后张法 注意：张拉机具应与夹具（锚具）配套使用，通常为一个厂家生产。卷扬机 2、液压张拉机 包括：液压千斤顶、油泵与压力表等。 常用的有：穿心式和锥锚式千斤顶两类。（1）双作用穿心式千斤顶 双作用：张拉和顶压。

7、由张拉油缸、顶压油缸(即张拉活塞)、顶压活塞回程弹簧等组成，常用型号YC一60，公称张拉力为600kN，张拉行程为150mm，顶压力为300kN，顶压行程为50mm。适用于张拉带夹片锚具的钢筋束或钢绞线束；配上撑脚、拉杆等也可作为拉杆式千斤顶使用。 请看动画YC-60型千斤顶工作动画千斤顶千斤顶工具锚工具锚工作锚工作锚钢绞线钢绞线工具锚工具锚工作锚工作锚（2）锥锚式千斤顶 三作用千斤顶：张拉、顶压与退楔（xie）。 由主缸、副缸、退楔块、锥形卡环、退楔翼片、楔块等组成。 常用型号为YZ一85，公称张拉力为850kN，张拉行程为250mm，顶压行程为60mm，顶压力为415kN，额定油压为51.

8、5MPa。 专门用于张拉带锥形锚具的钢丝束。锥锚式千斤顶1-张拉油缸；2-顶压油缸（张拉活塞）；3-顶压活塞；4-弹簧；5-预应力筋；6-楔块；7-对中套；8-锚塞；9-锚环；10-构件 锥锚型千斤顶工作动画五、五、预应力筋铺设预应力筋铺设P126P126 预应力钢丝和钢绞线下料，应采用砂轮切割机，不得采用电弧或乙炔火焰切割。 预应力钢丝采用镦头夹具时，应采用相应的镦头工艺。 长线台座台面(或胎模)在铺设钢丝前应涂隔离剂。隔离剂不应沾污钢丝，以免影响钢丝与混凝土的粘结。 电弧或乙炔火焰产生的高温会破坏端部的砼。 先张法不存在下料长度的问题。 如果钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接器用2022号铁丝

9、密排绑扎(图a)。 预应力筋与工具式螺杆连接时，可采用套筒式连接器(图b) 图a 钢丝拼接器 图b 套筒式连接器 钢丝不能焊接！六、预应力筋张拉六、预应力筋张拉（一）预应力钢丝张拉（一）预应力钢丝张拉 1、 单根张拉 冷拔钢丝可在两横梁式长线台座上采用10kN电动螺杆张拉机或电动卷扬张拉机单根张拉，弹簧测力计测力，锥销式夹具锚固。 刻痕钢丝可采用2030kN电动卷扬张拉机单根张拉，优质锥销式夹具锚固。2 2、整体张拉、整体张拉 图5-21 镦头梳筋板夹具 图5-22 张拉千斤顶与张拉钩3、钢丝张拉程序 预应力钢丝由于张拉工作量大，宜采用一次张拉程序： （二）预应力粗钢筋张拉程序（二）预应力粗钢

10、筋张拉程序 问题：问题：1. 1. 为何要超张拉为何要超张拉? ? 2. 2. 持荷持荷2 2分钟，为何？分钟，为何？ con05. 103. 10conconmin)2(05.10持荷 钢筋张拉越快，松弛也越快；持荷2分钟，让松弛赶快发生，以减少松弛。（三）（三） 张拉注意事项张拉注意事项1、张拉时，张拉机具与预应力筋应在一条直线上；同时在台面上每隔一定距离放一根圆钢筋头或相当于保护层厚度的其他垫块，以防预应力筋因自重而下垂，破坏隔离剂，污染预应力筋。2、顶紧锚塞时，用力不要过猛，以防钢丝折断；在拧紧螺母时，应注意压力表读数始终保持所需的张拉力。3、 预应力筋张拉完毕后，对设计位置的偏差不得

11、大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。4、 张拉过程中发生断丝或滑脱钢丝时，应予以更换。5、 台座两端应有防护设施。张拉时沿台座长度方向每隔45m放一个防护架，两端严禁站人，也不准进入台座。 实习时，特别注意不要站在张拉设备的两端。四、预应力筋放张四、预应力筋放张P128P128 预应力筋放张时，混凝土的强度应符合设计要求；如设计无规定，不应低于设计的混凝土强度标准值的75%。 （一）放张顺序（一）放张顺序 如设计无规定，可按下列要求进行： (1) 轴心受压的构件(如拉杆、桩等)，所有预应力筋应同时放张； (2) 偏心受压的构件(如梁等)，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放

12、张预压力较大区域的预应力筋； 不是剪断，而是放张。四、预应力筋放张四、预应力筋放张 预应力筋放张时，混凝土的强度应符合设计要求；如设计无规定，不应低于设计的混凝土强度标准值的75%。 （一）放张顺序（一）放张顺序 (3) 如不能满足1、2两项要求时，应分阶段、对称、交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹和预应力筋断裂； 放张：到最后阶段了，一定要小心。（二）放张方法（二）放张方法 预应力筋的放张工作，应缓慢进行，防止冲击。 1、千斤顶放张 2、砂箱放张 3、楔块放张 砂箱放张(最常用) 楔块放张 简单、经济简单、经济( (三三) ) 放张注意事项放张注意事项 1、 为了检查构件放张时

13、钢丝与混凝土的粘结是否可靠，切断钢丝时应测定钢丝往混凝土内的回缩情况。 2、 放张前，应拆除侧模，使放张时构件能自由压缩，否则将损坏模板或使构件开裂。 3、 用氧炔焰切割时，应采取隔热措施，防止烧伤构件端部混凝土。 第二节第二节 后张法施工后张法施工 后张法：是先制作构件或结构，待混凝土达到一定强度后，在构件，或结构上张拉预应力筋的方法。 后张法预应力施工，不需要台座设备，灵活性大，广泛用于施工现场生产大型预制预应力混凝土构件和就地浇筑预应力混凝土结构。 后张法预应力施工，又可分为有粘结预应力施工和无粘结预应力施工两类。 无台座，施工灵活。安装底模绑轧钢筋骨架埋管制孔安装侧模焊钢筋支托浇 筑

14、砼养护、拆侧模制作砼试块穿预应力筋清理张拉端、装锚具张拉预应力筋、锚固张拉设备标定制作预应力筋压砼试块孔道灌浆、封锚灌浆设备准备制作水泥浆试块起吊运输或拆底模压水泥浆试块后张法施工动画 后张法受弯构件各阶段应力分析一、预留孔道直线、曲线、折线孔道（一）布置要求1、规格、数量、位置和形状应符合设计要求；2、定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现位移和变形；3、孔道应平顺，端部的预埋锚板应垂直于孔道。（二）成孔方法1、抽芯法（钢管抽芯法、胶管抽芯法）2、预埋法（预埋金属波纹管、预埋塑料波纹管）（三）钢管抽芯法（三）钢管抽芯法 钢管表面平直光滑除锈刷油，钢筋井字架固定；抽管时间：初凝后、终凝前，指压无明显

15、印痕，常温下36h；顺序：先上后下，边抽边转，速度均匀。（四）胶管抽芯法（四）胶管抽芯法 57层帆布夹层的普通橡胶管、钢丝网胶皮管两种，充气或充水，压力0.8 1.0Mpa，直径可增大3mm，钢筋井字架固定，用于成型直线和曲线孔道。 缺点：1、只能做直线孔；2、抽芯易塌孔。 缺点：管子较长时，不易抽出。（五）预埋金属波纹管法（五）预埋金属波纹管法单波、双波v镀锌薄钢板（0.3mm），压波后卷成。 不抽出，材质轻薄，直曲均可，造价高，可靠不易塌孔。（目前常用）（六）预埋塑料波纹管法（六）预埋塑料波纹管法1、塑料波纹管优点P135 (1) 提高预应力筋的防腐保护，可防止 氯离子侵入而产生的电腐蚀；

16、 (2) 不导电，可防止杂散电流腐蚀； (3) 密封性好，预应力筋不生锈； (4) 强度高，刚度大，不怕踩压，不易 被振动棒凿破； (5) 减小张拉过程中的孔道摩擦损失； (6) 提高了预应力筋的耐疲劳能力。 较便宜，可靠不易塌孔。（常用）2塑料波纹管安装与连接 塑料波纹管的钢筋支托间距不大于0.81.0mm。v塑料波纹管接长：采用熔焊法或高密度聚乙烯塑料套管。( (七七) )灌浆孔、排气孔灌浆孔、排气孔P135P135 灌浆孔、排气孔：留在端部或中部，间距12米，孔径20 mm。图5-29 用木塞留灌浆孔 图5-30 波纹管上留灌浆孔（八）预留孔道质量要求（八）预留孔道质量要求1预留孔道的规

17、格、数量、位置和形状应符合设计要求； 2预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；3孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；4成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；5在曲线孔道的波峰部位应设置泌水管，灌浆孔与泌水管的孔径应能保证浆液畅通。排气孔不得遗漏或堵塞；6曲线孔道控制点的竖向位置偏差应符合下表的规定：300h500300 h500h截面高(厚)度允许偏差51015曲线孔道控制点的竖向位置允许偏差(mm)二、预应力筋二、预应力筋张拉张拉砼强度要求：按设计，否则，75%设计强度标准值。 张拉工具：常用千斤顶；卷扬机不易搬移，多用于先张法施工。（一）张拉程序（一）张拉

18、程序(1)采用低松弛钢丝和钢绞线时，张拉操作程序为：(2) 采用普通松弛预应力筋时，按下列超张拉程序进行操作： 对镦头锚具等可卸载锚具 对夹片锚具等不可卸载锚具 conOconconOmin205. 1持荷conO03.1 预应力越大，前期松弛越多。（二）张拉方法（二）张拉方法 P136P136 1、一端张拉方式 2、两端张拉方式 3、分批张拉方式 （三）张拉顺序（三）张拉顺序对称张拉对称张拉 教材P137，很重要！ 一端张拉：预应力损失与长度成正比，预应力损失大。 两端张拉：需两台设备，且人员配合要求高。（四）张拉伸长值的校核四）张拉伸长值的校核 宜采用应力控制方法，同时校核预筋的伸长值，若

19、实际大于计算10%或小于5%，应暂停张拉。正常：con （0.951.10）L理论（六）张拉安全注意事项（六）张拉安全注意事项1、 在预应力作业中，必须特别注意安全。 在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端。 2、 操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作 ,油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。 3、 张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩擦损失。 三、孔道三、孔道灌浆灌浆 预应力筋张拉后，利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去，其作用有二：1、保护预应力筋，以免锈蚀；2、使预应力筋与构件混凝土有效的粘结，以控制超载时裂缝的间距与宽度并减

20、轻梁端锚具的负荷状况。 （一）灌浆材料（一）灌浆材料 应采用不低于42.5的普通硅酸盐水泥配制的水泥浆或砂浆，流动性、干缩性和泌水性好，强度20 Mpa，水灰比不应大于0.45。（二）灌浆工艺（二）灌浆工艺 1灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔/泌水孔/排气孔是否畅通。对抽拔管成孔，可采用压力水冲洗孔道。对预埋管成孔，必要时可采用压缩空气清孔。2灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生的漏浆处需采用高强度水泥浆或结构胶等方法封堵。封堵材料的抗压强度大于10MPa时方可灌浆。 3灌浆顺序宜先灌下层孔道，后浇上层孔道。( (三三) ) 灌浆质量要求灌浆质量要求 1、灌浆用水泥浆的配合比应通过试验确定，施

21、工中不得任意更改。 2、灌浆试块采用7.07cm3的试模制作，其标养28d的抗压强度不应低于30MPa。移动构件或拆除底模时，水泥浆试块强度不应低于15MPa。 3、孔道灌浆后，应检查孔道上凸部位灌浆密实性；如有空隙，应采取人工补浆措施。 第三节第三节 无粘结预应力施工无粘结预应力施工后张无粘结预应力砼施工： 指在预应力筋表面涂防腐油脂并包裹塑料套管后，敷设在设计位置，然后浇筑砼，待砼达到设计规定强度后进行张拉锚固。 特点：无需留孔与灌浆、穿筋等，施工简单，预应力筋能适合各种形状需要，特别是曲线配筋结构。在连续单、双向板、密肋板中应用较为经济，也可用于连续梁中。 一、无粘结预应力筋一、无粘结预应力筋 的制作的制作1、组成：预应力筋（钢丝或钢绞线）涂料层、外包层和锚具。 90年代后期出现的一种新施工工艺。96、