06 第六章 预应力混凝土工程

第六章预预应应力混凝凝土工程程概述§6-1先张法§6-2后张法§6-3无粘结预预应力混混凝土施施工概述述一、预应应力混凝凝土原理理：在构件受受拉区的的混凝土土预先施施加压力力，产生生预压应应力，当构构件在外外荷载作作用下产产生拉应应力时，，首先要要抵消预压应力力，然后后随着荷荷载不断断增加，，受拉区区混凝土土才受拉开裂，，从而延延迟了构构件裂缝缝的出现现和限制制了裂缝缝的开展，提高高了构件件的抗裂裂度和刚刚度。使使混凝土土结构在在荷载作用状态态下充分分发挥钢钢筋抗拉拉强度高高和混凝凝土抗压压能力强的特点点，提高高构件的的承载能能力，并并使高强强钢材在在钢筋混凝土构构件中得得到应用用。二、施加加预应力力的目的的：1、提高结结构或构构件的抗抗裂度；；2、提高结结构或构构件的刚刚度；3、充分发发挥高强强钢材的的作用；；4、把散件件拼成整整体。三、预应应力混凝凝土的施施工方法法：1、先张法法先张拉钢钢筋，后后浇筑混混凝土，，预应力力靠钢筋筋与混凝凝土之间的的粘结力力传递给给混凝土土。2、后张法法后张法是是先浇筑筑混凝土土并预留留孔道，，待混凝凝土达到到一定强度度后张拉拉钢筋，，预应力力靠锚具具传递给给混凝土土。§6-1先张法法一、概念念：在浇筑混混凝土构构件之前前将预应应力筋张张拉到设设计控制制应力，，用夹具具将其临临时固定定在台座座或钢模模上，进进行绑扎扎钢筋，，安装铁铁件，支支设模板板，然后后浇筑混混凝土；；待混凝凝土达到到规定的的强度，，保证预预应力筋筋与混凝凝土有足足够的粘粘结力时时，放松松预应力力筋，借借助于它它们之间间的粘结结力，在在预应力力筋弹性性回缩时时，使混混凝土构构件受拉拉区的混混凝土获获得预压压应力。。二、适用用：构件厂生生产中小小型构件件（如空空心板、、屋面板板、走道道板、平平板、天天沟板、、吊车梁梁、薄腹腹梁………）夹具横梁台座预应力筋台面A、张拉预应力筋混凝土构件B、浇筑混凝土构件C、放张施加预应力三、先张张法施工工的设备备：（一）台台座：1、墩式台台座（1）组成：：台墩、、台面、、横梁（2）用途：：用于以以钢丝为为预应力力筋的中中小型构构件。长度100～150m。（3）台座设设计：A.抗倾覆稳稳定性验验算K=M/M′≥K1=1.5M————抗倾覆力力矩M′———倾覆力矩矩K1——抗倾覆系系数B.抗滑移稳稳定性验验算K=（N+EP+F）/T≥≥K2=1.3N——台面抗滑滑移EP——台座前被被动土压压力F——台座与土土的摩阻阻力T——滑移力K2——抗滑移系系数C.强度验算算横梁——均布荷载载的简支支梁牛腿——按牛腿台墩外伸伸部分——偏心受压压台面——轴心受压压重力式墩式台座座的几种种形式与台面共同作用式构架式桩基构架式锚桩式台座2、槽式台台座（1）组成：：钢筋混混凝土传传力柱、、上下横横梁、台台面、砖砖墙（2）用途：：用于张张拉力和和倾覆力力矩都较较大的中中小型双双向预应力构构件。易于蒸汽汽养护，，长度45～76m。（3）台座设设计：横梁——均布荷载载的简支支梁端部传力力柱——偏心受压压、抗倾倾覆稳验验算中间传力力柱——偏心受压压槽式台座座压杆砖墙上横梁下横梁砖墙压杆（二）夹夹具：1、锚固固夹具：：（1）锥销夹夹具（2）穿心式式夹具（（锚片夹夹具）适用锚固固单根直直径12～14预应力筋筋。（2）镦头夹夹具——带槽螺栓栓、梳子子板。适用：冷冷拉筋、、冷拔丝丝、碳素素钢丝。。（3）楔形夹夹具2、张拉夹具具：（1）偏心式式夹具（2）楔形张张拉夹具具（3）偏心式式夹具（4）单根粗粗钢筋螺螺杆夹具具锥销夹具穿心式夹具（三片式锚片夹具）方套筒二片式夹具穿心式夹夹具（二片式式锚片夹夹具）固定端镦头夹具单根镦头钢筋螺杆夹具高强镦头钢丝用梳筋板夹具接千斤顶镦头梳筋筋板夹具具（制作作预应力力圆孔板板用）（三）张张拉设备备1、要求：：简单可靠靠，能准准确控制制内力，，能以稳稳定的速速率增大拉拉力。2、设备：：（1）卷卷扬机＋＋滑车组组：用弹簧测测力计或或杠杆测测力计测测定张拉拉力。（2）电电动螺杆杆张拉机机：用弹簧测测力计或或杠杆测测力计测测定张拉拉力。拉力30～60t、行程800mm，用于钢筋、钢钢丝。（3）千千斤顶：：用油压表表测定张张拉力。。拉杆式（YL）——粗钢筋或或钢丝束束穿心式（YC）——钢丝束、、钢筋束束和钢绞绞线束锥锚式（YZ）——钢丝束拉杆式千斤顶张拉钩连接套筒承力架电动螺杆杆张拉机机的工作作原理图图四、先张张法施工工工艺准备台座座→→刷刷隔离离剂→→安安放放预应力力钢筋→张张拉固定定钢筋→→立立模板、、安钢筋筋和预埋埋件→浇浇混凝土土→→养养护→→放放松松预应力力钢筋→预预留试块块→→试试压（一）预预应力筋筋张拉：：1、张拉拉程序（1）0→1.05σcon（持荷2分分钟）→→σcon超张拉5%并持荷2分分钟的目目的：加速钢筋松弛弛的早期期发展。。（2）0→1.03σcon超张拉3%目的：弥弥补钢筋松弛弛引起的的预应力力损失。。fptk：极限抗拉拉强度标标准值fpyk：屈服强度度标准值值预应力筋种类σcomσmax碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线

0.75fptk0.80fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.70fptk0.75fptk冷拉钢筋0.90fpyk0.95fpyk2、控制制应力及及最大应应力：超张拉可可比设计计要求提提高5%，但最最大张拉拉控制应应力不得超超过下列列规定：：3、张拉拉要点：：（1）从从台座中中间向两两侧进行行（防偏偏心损坏坏台座））；（2）多多根成组组张拉，，初应力力应一致致(测力力计抽查查)；（3）拉拉速平稳稳，锚固固松紧一一致，设设备缓慢慢放松；；（4）冬冬施张拉拉时，温温度≮－－15℃℃；（5）注注意安全全：两端端严禁站站人，敲敲击楔块块不得过过猛。4、张拉偏偏差：（1）位置：：≯5mm且≯构件件截面短短边的4%；（2）应力：：≯5%预应力总总值；（3）伸长值值：重要要结构（（吊车梁梁、屋架架）≯≯设计计计算值的10%且≮设计计计算值值的5%。(二)预预应力力筋放张张：1.条件件：混凝土达达到设计计规定且且≮75%强度度值后。。2.方法法：（1）钢丝A.配筋不多多：可逐逐根放张张（自中中间向两两侧），，可剪断、锯断断。B.配筋多：：应同时时放张，，用放张张横梁配配合千斤斤顶、楔块、砂砂箱等。。（2）钢筋A.配筋不多多：可逐逐根放张张（自中中间向两两侧），，可熔断、或用用楔块、、砂箱（（固定端端）。B.配筋多：：应同时时放张，，用放张张横梁配配合千斤斤顶、楔块、砂砂箱等。。配筋多时时，不得得逐根放放张，以以防最后后放张的的钢丝（（钢筋））应力增增加过大大而断裂裂或使构构件端部部开裂。。3.放放张顺序序：（1）轴心受受压构件件：同时时放张；；（2）偏心受受压构件件：先同同时放张张预压应应力较小小区域的的钢筋，再同同时放张张预压应应力较大大区域的的钢筋；；（3）如不能能满足上上述要求求，应分分阶段、、对称、、相互交交错放张。横梁螺杆螺母承力板台座钢块钢块钢楔块楔块放张法活塞钢套箱进砂口出砂口砂子钢套箱底板砂箱放张法§6-2后张法法一、概念念：先制作构构件，预预留孔道道，待构构件混凝凝土达到到规定强强度后，，在孔道道内穿入入预应力力筋进行行张拉并并加以锚锚固，最最后进行行孔道灌灌浆。借借助构件件两端的的锚具将将钢筋的的张拉力力传给混混凝土，，使混凝凝土产生生预压应应力。二、适用用：大构件及及结构的的现场施施工，如如屋架、、现浇大大梁等。。三、预应应力筋、、锚具和和张拉机机具（一）单单根粗钢钢筋（直直径18～36mm）：：1、锚具具：（1）固固定端A.螺丝端杆杆锚具螺杆45#钢，，钢筋冷冷拉前焊焊接好；；螺母、垫垫板用Q235钢。B.帮条锚具具帮条与预预应力筋筋同级，，互成120°，E50焊条；垫板用3#钢。C.镦头锚具具（2）张拉端端：螺丝端杆杆锚具螺丝端杆锚具帮条锚具2、张拉千千斤顶：：（1）拉杆式式千斤顶顶（YL－60）；；（2）穿心式式千斤顶顶（YC－60、YC－20、YC－18）。。YL-60拉杆式千斤顶YC60型千斤顶配装撑脚和拉杆后的外貌图（二）钢钢筋束、、钢绞线线束：1、锚具具：（1）固定端端A.镦头锚具具（固定定板）：：钢筋可可用；B.挤压锚具具：钢绞绞线可用用。（2）张拉端端A.JM－12型锚具：：锚环、、夹片用用45#钢。可可锚3～～6根直径12的光圆圆、螺纹纹HRB500级筋或钢钢绞线；；B.KT－Z型锚具：：可锚3～6根根直径12的HRB400~500级筋；C.单孔夹片片式锚具具：二片片式、三三夹片（（直、斜斜开缝））D.多孔夹片片式锚具具：XM型、QM型、OV型、BS型…JM12锚具镦头锚具JM12锚具JM12锚具(a)l1JM12－6锚具KT-Z型锚具锚环锚塞(a)组装图锚环夹片钢绞线(b)锚环(c)三夹片式夹片(e)斜开缝夹片(d)二夹片式夹片单孔夹片片式锚具具多孔夹片锚固体系多孔锚固体系构造图2、张拉千千斤顶：：（1）锥锚式式千斤顶顶（YZ60、YZ85））：用于KT－Z、XM型及钢制制锥形锚锚具。（2）穿心式式千斤顶顶（YC60、YC120）：用于KT－Z、XM型及JM－12、JM－15锚具。（3）大孔径径穿心式式千斤顶顶（YCD、、YCQ、YCW型）：用于大吨吨位钢绞绞线束（（群锚））。锥锚式千千斤顶构构造简图图YCD型千斤顶顶工作示示意图工具锚缸体顶压器工作锚活塞YCQ型千斤顶顶的操作作顺序（三）钢钢丝束：：1、锚具具：（1）固定端端：用镦头锚锚具（锚锚板）（（DM5B）（2）张拉端端：A.镦头锚具具（DM5A）：锚12～54根φ5钢丝；B.锥形螺杆杆锚具：：由锥形螺螺杆、套套筒、螺螺母组成成，锚14、16、20、24、28根φb5钢丝束等等；C.钢质锥形形锚具：：由锚环、、锚塞组组成，锚锚18根根以下φ5钢丝。D.XM型锚具（（穿心式式锚具））：由锚环、、夹片组组成，锚锚钢筋、、钢筋束束、钢铰铰线束、、钢丝束。。锥形螺杆锚具钢质锥形锚具镦头锚具2、张拉千千斤顶：：（1）锥锚双双作用千千斤顶：：用于钢质质锥形锚锚具、XM型锚具；；（2）拉杆式式千斤顶顶：用于镦头头锚具、、锥形螺螺杆锚具具；（3）穿心式千斤斤顶：用于镦头锚具具、锥形螺杆杆锚具；锥形螺杆锚具的预紧锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图四、预应力筋筋制作（一）单根粗粗钢筋的配料料：工序：下料→→对焊→冷拉拉。1、当两端采用用螺丝端杆锚锚具时l4钢筋下料长度度：l=+n△（1＋δ）（1－δ1）式中：l4——冷拉后长度l4=L－2l5L——预应力筋全长长L=l1＋2l2l1——孔道长度l2——螺丝端杆在构构件外的外露露长度120~150l5——螺丝端杆长度度320或370δ——钢筋冷拉δ——钢筋冷拉后弹弹性回缩率n——对焊接头总数数△——每个对焊接头头的预留量，，取1d2、当一端用螺螺丝端杆锚具具、一端用帮帮条锚具或镦镦头锚具时：l4钢筋下料长度度：l=+n△（1＋δ）（1－δ1）式中l4=L－l5L=l1＋l2＋l3l3——帮条锚具长度度（70~80）或镦头锚具中镦头留留量与垫板厚厚度之和（2.25d＋垫板厚）l3（二）钢筋束束和钢铰线束束的配料：工序：冷拉→→下料→编束束。1、两端张拉：：l＝l1＋2a2、一端张拉：：l＝l1＋a＋bA——张拉端留量（（600～850mm，由机具定）B——固定端外露长长度（80～～100mm）（三）钢丝束束的配料：工序：下料→→编束→安锚锚具。下料长度与锚锚具形式、张张拉方法有关关。五、施工工艺艺浇筑混凝土结结构或构件（（留孔）→养养护拆模→（（达75%强强度后）穿筋筋张拉→固定定→孔道灌浆浆→（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移移动、吊装。。（一）孔道留留设：1、要求：（1）位置准确；；（2）内壁光滑；；（3）端部预埋钢钢板垂直于孔孔道轴线（中中心线）；（4）直径、长度度、形状满足足设计要求（（直径与锚具具及筋有关）。2、、方方法法：：（1）钢钢管管抽抽芯芯法法留设设直直孔孔，，钢钢管管应应平平直直、、光光滑滑，，用用前前刷刷油油；；每每根根长长≯≯15米米，，每每端端伸伸出出500mm；；两根根接接长长，，中中间间用用木木塞塞及及套套管管连连接接；；用用钢钢筋筋井井字字架架固固定定，，@≯≯1米米；；浇浇混混凝凝土土后后每每10～～15分分钟钟转转动动一一次次；；混混凝凝土土初初凝凝后后、、终终凝凝前前抽抽管管；；抽抽管管先先上上后后下下，，边边转转边边拔拔。。（（灌浆浆孔孔间间距距≯≯12米米））（2）胶胶管管抽抽芯芯法法留设设长长孔孔或或曲曲线线孔孔。。充充气气或或充充水水；；钢钢筋筋井井字字架架@≯≯0.5米米；；混混凝凝土土达达一一定定强强度度（（200℃··h））后后拔拔管管。。（3）埋埋管管法法留设设长长孔孔或或曲曲线线孔孔。。预预埋埋螺螺旋旋管管，，不不抽抽管管。。可可先先穿穿筋筋，，接接头头严严密密，，有有一一定定刚刚度度；；井井字字架架@≯≯0.8米米；；灌浆浆孔孔间间距距≯≯30米米；；波波峰峰设设排排气气泌泌水水管管。。胶管与阀门连接钢管的连接胶管的封端处理金属属螺螺旋旋管管螺旋管的连接螺旋管上留灌浆孔螺旋管的固定(二二)预预应应力力筋筋张张拉拉：：1、、张张拉拉条条件件：：（1）结结构构的的混混凝凝土土强强度度符符合合设设计计要要求求或或达达75%强强度度标标准准值；；（2）做做好好各各种种准准备备工工作作。。2、张张拉拉控控制制应应力力和和超超张张拉拉最最大大应应力力：：（比比先先张张法法均均低低0.05f））3、张张拉拉程程序序：：同先先张张法法。。4、、张张拉拉方方式式：：（1））对对抽抽芯芯法法：：A.长度度≤≤24m直孔孔————一一端端张张拉拉（（多多根根筋筋时时，，张张拉拉端端设在在结结构构两两端端））；；B.长度度>24m直孔孔、、曲曲线线孔孔————两两端端张张拉拉（（一一端端锚锚固固后，，另另一一端端补补足足再再锚锚固固））。。（2））对对埋埋螺螺旋旋管管法法：：A.长度度≤≤30m直孔孔————一一端端张张拉拉；；B.长度度＞＞30m直孔孔、、曲曲线线孔孔————两两端端张张拉拉。。5、张张拉拉顺顺序序：：预应应力力筋筋不不能能同同时时张张拉拉时时，，应应分分批批、、分分阶阶段段、、对对称称地张张拉拉。。张张拉拉顺顺序序应应保保证证混混凝凝土土构构件件尽尽可可能能小小承承受受偏偏心心压力力。。分批批张张拉拉，，应应补补偿偿后后批批钢钢筋筋张张拉拉时时混混凝凝土土受受压压变变形形引起起先先批批张张拉拉钢钢筋筋的的预预应应力力损损失失。。可可将将先先批批张张拉拉钢钢筋筋的的预应应力力增增加加αE·σC（但但不不应应超超过过最最大大张张拉拉值值）），，或或者者补张张拉拉。。αE———预应应力力筋筋与与混混凝凝土土弹弹性性模模量量之之比比σC———第二二批批预应应力力筋筋张拉拉时时，，在在已已张张拉拉预应应力力筋处处产产生生的的混混凝凝土土法法向向应应力力。。σC=（σcom-σ1x）Ap/Anσcom———控制制应应力力σ1x———第一一批批变变形形损损失失Ap———后批批张拉拉筋筋面面积积An———混凝凝土土净净截截面面面面积积（（包包括括构构造钢钢筋筋的的折折算算面面积积6、叠叠浇浇构构件件：：自上上而而下下逐逐层层张张拉拉。。下下层层构构件件因因上上层层构构件件的的重重量量造造成混混凝凝土土不不能能自自由由变变形形，，可可采采用用逐逐层层超超张张拉拉方方法法解解决决，，但底底顶顶张张拉拉力力相相差差≯≯5%（（钢钢丝丝、、钢钢绞绞线线、、热热处处理理筋筋））、、≯≯9%（（冷冷拉拉筋筋）），，且且≯≯最大大张张拉拉值值。构件件之之间间基基本本上上架架空空时时，，也也可可采采用用同同一一张拉拉值值。。（三））孔孔道道灌灌浆浆：：1、、目目的的：：防止止钢钢筋筋生生锈锈；；增增加加结结构构整整体体性性和和耐耐久久性性，，提高高结结构构抗抗裂裂性性和和承承载载能能力力。。2、、基基本本要要求求：：（尽尽早早进进行行，，饱饱满满、、密密实实））（1）水水泥泥≮≮32.5级级普普硅硅；；（2）水水泥泥浆浆强强度度≮≮30MPa；；（3）水水灰灰比比0.4左左右右，，不不得得大大于于0.45；；（4）泌泌水水率率：：拌拌后后三三小小时时宜宜≯≯2%，，最最大大≯≯3%；；（5）可可掺掺无无腐腐蚀蚀性性外外加加剂剂：：铝铝粉粉（（微微膨膨胀胀剂剂））（（水水泥泥重的的0.5～～1/万万）），，或或木木质质素素磺磺酸酸钙钙（（减减水水剂剂、、塑塑化剂剂））（（0.25%））；；（6）孔孔道道湿湿、、洁洁净净，，由由下下层层孔孔到到上上层层进进行行；；（7）灌灌满满孔孔道道并并封封闭闭排排气气孔孔后后，，加加压压0.5～～0.6MPa，，稍后再再封封闭闭灌灌浆浆。。§6-3无粘粘结结预预应应力力混混凝凝土土施施工工一、、特特点点：：“无无粘粘结结””，，永永久久地地允允许许预预应应力力筋筋与与其其周周围围的的混混凝凝土土产产生生纵纵向向相相对对滑滑动动。。二、、适适用用：：现场场整整浇浇结结构构（（梁梁板板等等）），，特特别别适适合合曲曲线线配配筋筋的的结结构构。。三、、优优缺缺点点：：无需需留留孔孔与与灌灌浆浆，，施施工工简简单单；；张张拉拉摩摩阻阻力力小小，，预预应力力筋筋易易弯弯成成曲曲线线形形状状；；构构件件整整体体性性略略差差，，