预应力砼工程施工技术培训讲义

第六章预应力砼工程建筑施工技术1、先张法施工工艺；2、后张法施工工艺；3、现浇结构无粘结预应力施工技术。内容提要1、先张法施工设备、施工工艺；2、后张法预应力筋、锚具、张拉机具、施工工艺；3、无粘结预应力筋制作、锚具、施工工艺。主要内容：学习重点：章节内容概述预应力钢筋预应力施工工艺2316-1概述一、预应力混凝土的概念预应力混凝土是在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。二、预应力混凝土的特点1、构件截面小、自重轻、质量好、材料省(可节约钢材40%～50%、混凝土20%～40%)，在跨度较大的结构中，其综合经济效益较好，并能扩大预制装配化程度。2、预应力混凝土的施工，需要专门的机械设备，工艺比较复杂，操作要求较高。3、一般要求混凝土的强度等级不低于C30。目前，我国在一些重要的预应力混凝土结构中，已开始采用C50～C60的高强混凝土，最高混凝土强度等级已达到C80，并逐步向更高强度等级的混凝土发展。国外混凝土的平均抗压强度每10年提高5～10MPa，现已出现抗压强度高达200MPa的混凝土。

三、预应力混凝土的分类1、预应力混凝土按预应力度大小分：全预应力混凝土部分预应力混凝土。2、预应力混凝土按施工方式分：预制预应力混凝土现浇预应力混凝土叠合预应力混凝土等。3、按预加应力的方法分：先张法预应力混凝土后张法预应力混凝土。6-2预应力钢筋一、预应力钢筋的种类1、钢丝1）冷拔低碳钢丝，直径：3～5ｍｍ2）碳素钢丝，直径：3～8ｍｍ2、钢绞线：由7根碳素钢丝缠绕而成。3、热处理钢筋：直径：6～10ｍｍ4、精轧螺纹钢筋，直径：25，32ｍｍ二、预预应力力钢筋筋的特特性1、应力力－应应变曲曲线σε0A0.2%aboa———总变形形。ba———弹性变变形99.8%。ob———塑性变变形0.2%。条件屈屈服1)初期发发展快快。2)初应力力大，，松弛弛损失失也大大。3)松弛损损失率率随温温度的的升高高急剧剧增加加。2、应力力松弛弛钢筋受受到一一定的的张拉拉力后后，在在长度度保持持不变变的条条件下下，钢钢筋的的应力力随着着时间间的增增长而而降低低的现现象，，其降降低的的值就就是应应力松松弛损损失。。应力松松弛的的特点点：6-3先张法法预应应力一、先先张法法1、什么么是先先张法法？在浇筑筑混凝凝土之之前，，先张张拉预预应力力钢筋筋，并并将预预应力力筋临临时固固定在在台座座或钢钢模上上，待待混凝凝土达达到一一定强强度(一般不不低于于混凝凝土设设计强强度标标准值值的75%)，混凝凝土与与预应应力筋筋具有有一定定的粘粘结力力时，，放松松预应应力筋筋，使使混凝凝土在在预应应力的的反弹弹力作作用下下，使使构件件受拉拉区的的混凝凝土承承受预预压应应力。。适用于于：构构件厂厂生产产中、、小型型构件件(楼板、、屋面面板、、吊车车梁、、薄腹腹梁……)二、先先张法法施工工设备备组成：：台面面、横横梁、、承力力结构构。分类：：墩式式台座座、槽槽式台台座、、桩式式台座座等。。1、台座座适用：：生产产中、、小型型构件件。（1）墩式式台座座有足够够的强强度;刚度和和稳定定性;满足生生产工工艺。要求：：墩式台台座的的验算算:抗倾覆覆验算算：M=T·eM’=G1×l1+G2×l2抗滑移移能力力验算算：（2）槽式式台座座组成：：端柱柱、传传力柱柱、横横梁和和台面面。适用：：张拉拉吨位位较高高的大大型构构件，，如屋屋架、、吊车车梁等等。要求：：槽式式台座座设计计需进进行强度和稳定性性计算。。2、夹具具（1）钢丝丝锚固固夹具具先张法法构件件施工工时保保持预预应力力筋拉拉力，，并将将其固固定在在张拉拉台座座(或设备备)上的临临时性性锚固固装置置。按其工工作用用途不不同分分为：：锚固固夹具具和张张拉夹夹具。。锥形夹夹具锥形夹夹具可可分为为：圆圆锥齿齿板式式夹具具和圆圆锥槽槽式夹夹具。。如图所所示，，采用用镦头头夹具具时，，将预预应力力筋端端部热热镦或或冷镦镦，通通过承承力分分孔板板锚固固。镦头夹夹具（2）钢筋筋锚固固夹具具用圆套套筒三三片式式夹具具，由由套筒和夹片组成。。张拉夹夹具的的形式式：偏偏心式式、钳钳式、、楔形形。3、张拉拉夹具具夹持住住预应应力筋筋后，，与张张拉机机械连连接起起来进进行预预应力力筋张张拉的的机具具。卷扬机机张拉拉电动螺螺杆张张拉机机张拉拉：构造造简单单，体体积小小，重重量轻轻，操操作灵灵活，，移动动方便便；液压张张拉千千斤顶顶4、钢丝丝张拉拉设备备1）要求求简易可可靠;准确控控制钢钢丝的的拉力力;稳速增增大拉拉力。。2）种类类三、先张法施工工工艺张拉固定钢筋→浇浇混凝土→养护(至75%强度)→放张钢筋1、预应力筋的铺设设下料采用砂轮切割割机台座台面涂刷隔离离剂2、预应力筋的张拉拉在张拉中要严格控控制张拉应力、张张拉程序、计算张张拉力和进行预应应力值校核。先张法预应力筋的的张拉有单根张拉和多根成组张拉。一般预制厂选用用多根成组张拉，，施工现场常用单单根张拉。预应力筋的张拉是是预应力混凝土施施工中的关键工序序。1）张拉控制力预应力钢丝的张拉拉程序：0→(1.03～1.05)σcon预应力钢筋的张拉拉程序：张拉控制应力是指指在张拉预应力筋筋时所达到的规定定应力，按设计规规定采用。2）张拉程序超张拉程序弥补预应力筋的松松弛损失加速钢筋松弛的早早期发展，减少松松弛引起的预应力力损失3、混凝土的浇筑与与养护自然养护；湿热养养护。1）浇筑要求：同一生产线的构件件应一次浇筑完毕毕，不留施工缝；；构件应避开温度缝缝；振捣时不应碰撞钢钢丝；叠层生产时，下层层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构构件；混凝土的水灰比与与水泥用量应严格格控制，振捣应密密实；混凝土强度等级C30；2）养护方法：4、预应力筋的放张张放张过程中，应使使预应力构件自由由伸缩，避免过大大的冲击与偏心;同时还应使台座承承受的倾覆力矩及及偏心力减小；保证预应力筋与混混凝土之间的粘结结可靠。（1）放张要求混凝土强度应大于于75％的设计强度获得良好质量的重重要过程（2）放张顺序预应力筋放张顺序序应符合设计要求求，当设计未规定定时，可按下列要要求进行：承受轴心预应力构构件的所有预应力力筋应同时放张。。承受偏心预压力构构件，应先同时放放张预压力较小区区域的预应力筋，，再同时放张预压压力较大区域的预预应力筋。不能按上述规定放放张时，应分阶段段、对称、相互交交错地放张。（3）放张方法对于中小型预应力力混凝土构件，预预应力丝的放张宜宜从生产线中间处处开始向两侧逐根根放张；对于配筋筋较多的构件应从从外向内对称、交交错逐根放张。放张单根预应力筋筋，一般采用千斤顶放张，如下页图所示。。构件预应力筋较多多时，整批同时放张可可采用砂箱、楔块等放松装置。6-4后张法预应力一、后张法1）混凝土的弹性压压缩对预应力值的的建立无直接影响响；2）锚具不能重复使使用，成本高；3）工艺比较复杂（（构件制作、留孔孔、穿筋、张拉、、灌浆）；可拼装装预制构件（现场场拼装）。1、后张法先制作留有孔道的的混凝土构件，混混凝土达到设计规规定强度后，穿筋筋，借助锚具把预预应力筋锚固在构构件端部，并用张张拉机具张拉钢筋筋至设计规定应力力值，最后孔道灌灌浆，张拉力由锚锚具传给混凝土构构件，并使之产生生预应力。特点：1、锚具尺寸准确；有可靠的锚固能力力不致产生预应力力筋的滑移；有足够刚度和强度度；部件的互换性好。。二、后张法设备1）分类：单根钢筋锚具钢筋束锚具预应力钢丝束锚具具钢绞线锚具2）对锚具的要求：：后张法结构或构件件中为保持预应力力筋的拉力并将其其传递到砼的永久久性锚固装置。张拉端：螺丝端杆杆锚具。固定端：帮条锚具具或墩头锚具。单根钢筋锚具钢筋束锚具XM型：可锚固钢绞线线束、钢丝束、单单根预应力筋、多多根预应力筋。QM型锚具：可锚固钢钢绞线束。BS型：可锚固钢绞线线束钢筋束采用的锚具具有：XM型、QM型、BS型和固定端镦头锚锚具。预应力钢丝束锚具具锥形螺杆锚具：用于锚固14、、16、20、24或28根直径径为5mm的碳素钢丝。钢丝束镦头锚具：适用于12～54根直径为5mm的碳素钢丝。钢质锥形锚具:用于锚固以锥锚式式双作用千斤顶张张拉的钢丝束，适适用于锚固6、12、18或24根直径5mm的钢丝束。固定端采用钢丝束束镦头锚具，张拉拉端锚具可采用钢钢质锥形锚具、锥锥形螺杆锚具、XM型锚具。三、后张法的施工工工艺1、孔道留设构件中留设孔道主主要为穿预应力钢钢筋(束)及张拉锚固后灌浆浆用。1）目的：2）孔道留设的基本本要求：①孔道直径应保保证预应力筋(束)能顺利穿过。②②孔道应按设设计要求的位置、、尺寸埋设准确、、牢固，浇筑混凝凝土时不应出现移移位和变形。③③在设计规定定位置上留设灌浆浆孔。关键工序钢管抽芯法胶管抽芯法预埋管法2）孔道留设方法④在曲线孔道的的曲线波峰部位应应设置排气兼泌水水管，必要时可在在最低点设置排水水管。

⑤灌灌浆孔及泌水管的的孔径应能保证浆浆液畅通。预埋金属波纹管预埋塑料波纹管（1）钢管抽芯法在需留设孔道处预预埋钢管，在混凝凝土浇筑、养护中中定期慢转钢管，，以防粘结，待混混凝土初凝后，终终凝前抽出钢管，，形成孔道。适用于留设直线孔道，钢管长度不宜超超过15m。施工方法：（1）钢管预埋前应除除锈，刷油，保证证平直，光滑，位置置正确。每根长度小于15米，以便于旋转、、抽管。（2）恰当掌握抽管时间：（早：坍孔；晚晚：抽管难，抽不不出来）一般在在初凝后终凝前，手指按压混凝土土不粘浆又无明显显印痕时，则可抽抽管。常温下，，一般3～6小时即可抽管。（3）抽管顺序和方法：先上后下，边抽抽边转，速度均匀匀，与孔道保持在在同一直线。施工要点：（2）胶管抽芯法在孔道留设处，安安放胶管（内充气气或水、钢丝网胶胶管），浇筑混凝凝土，养护，初凝凝后，通过放气（（水）或直接拉，，形成孔道。适用于直线、曲线或折线线孔道成型。施工方法：长度20～30米以内整根管，一一端抽出。较长时时在中间接长，接接头处应防漏气、、漏水。抽管顺序：先上后后下，先曲后直。。施工要点点：（3）预埋波波纹管法法使用前应应作灌水水试验，，检查有有无渗漏漏。连接用大大一号波波纹管（（接长时时）。固定：用用钢筋卡卡子，并并用铁丝丝绑牢。。避免反复复弯曲。。适用于预应力筋筋密集或或曲线预预应力筋筋的孔道道埋设。施工方法法：波纹管直直接埋设设在需留留设孔道道处，不不再抽出出。施工要点点：2、预应力力筋制作作预应力钢钢筋制作作：包括括配料、、对焊、、冷拉等等工艺过过程。下料长度度计算锚具特点点：螺丝丝端杆外外露在孔孔道外的的长度为为120～150mm。帮条、镦头视锚具具尺寸而而定。对焊接头头：每个个对焊接接头的压压缩量约约等于钢钢筋直径径。钢筋冷拉拉率：实实际测定定作为下下料依据据。弹性回缩缩率：冷冷拉后的的回缩值值与冷拉拉完成时时的长度度的比值值，一般般为0.3％左右。。3、预应力力筋的穿穿束先穿束后后装管；；先装管后后穿束；；二者组装装放入。。人工穿束束；卷扬机穿穿束；穿束机穿穿束。2）穿束方方法1）穿束顺顺序4、预应力力筋的张张拉2）张拉控控制应力力1）张拉条条件：结构的混混凝土强强度符合合设计要要求或达达75%强度标准准值3）张拉的的方式：：一端张拉拉方式两端张拉拉方式分批张拉拉方式分段张拉拉方式分阶段张张拉方式式补偿张拉拉方式4）张拉顺顺序预应力筋筋张拉顺顺序应按按设计规规定进行行；如设设计无规规定时，，应采取取分批分阶阶段对称称地进行。如图所示是预预应力混凝土土吊车梁预应应力筋采用两两台千斤顶的的张拉顺序。。预应力混凝土土屋架下弦预预应力筋张拉拉顺序。5）张拉程序（1）设计时松弛弛按一次张拉拉程序取值：：0σcon锚固（2）设计时松弛弛损失按超张张拉程序取值值：（3）设计时松弛弛损失按超张张拉程序取值值，但采用锥锥销锚具或夹夹片：预应力筋的张张拉程序，主主要根据构件件类型、张锚锚体系、松弛弛损失取值等等因素来确定定。主要是为了加加速钢筋松弛弛的早发展。。超张拉5％目的：主要是减少钢钢筋松弛、混混凝土弹性压压缩、锚具变变形和孔道摩摩擦等所引起起的应力损失失。超张拉3％目的：主要是弥补设设计或施工中中不可预见的的损失。持荷2分钟目的：6）张拉注意事事项孔道、锚环与与千斤顶三对对中。在张拉构件的的两端应设置置保护装置，，如用麻袋、、草包装土筑筑成土墙，以以防止螺帽滑滑脱、钢筋断断裂飞出伤人人；在张拉操作中中，预应力筋筋的两端严禁禁站人，操作作人员应在侧侧面工作。张拉时混凝土土强度应符合合设计要求；；若设计无要要求时，不应应低于70％C设计。块体拼拼装，立缝处处混凝土或砂砂浆强度不应应低于15MPa或40％设计计。多根预应力筋筋张拉时，当不可能同时时张拉时，宜宜分批、分阶阶段、对称地地张拉。现场生产构件件，重叠多层层构件中预应应力的施加，，其损失自上上而下逐层增增加。重叠构构件张拉宜先先上后下，超超张拉应力依依次增加。。5、孔道灌浆与与封锚1）预应力筋张张拉后，应尽尽快地用灰浆浆泵将水泥浆浆压灌到预应应力孔道中去去。2）灌浆用水泥泥浆应有足够够的粘结力，，且应有较大大的流动性，，较小的干缩缩性和泌水性性。基本要求：防止生锈；增增加整体性与与耐久性；提提高结构的抗抗裂度与承载载力。目的：3）灌浆前，用用压力水冲洗洗和湿润孔道道。4）灌浆顺序应应先下后上，，以免上层孔孔道漏浆把下下层孔道堵塞塞。5）灌浆工作应应缓慢均匀连连续进行，不不得中断。6-5无粘结预应应力一、无黏结结预应力1）无需留孔孔道与灌浆浆，施工简简单，摩擦擦力小，预预应力筋易易弯成多跨跨曲线形状状。2）预应力筋筋强度一般般降低10％～20％，对锚具具要求高。。1、无黏结预预应力筋的的发展后张法预应应力混凝土土施工按预预应力筋可可分为：1）有黏结预预应力混凝凝土：通过过灌浆使预预应力筋与与混凝土黏黏结。2）无黏结预预应力混凝凝土：预应应力筋与混混凝土之间间可相对滑滑动。2、特点3、无黏结预预应力筋的的制作无粘结预应应力筋一般般是由7根φ5mm高强钢丝组组成的钢丝丝束或扭结结成的钢绞绞线，通过过专门设备备涂包涂料料层和护套套层构成的的。（1）无黏结预预应力筋的的制作一般般采用挤塑涂层工工艺。主要是钢钢丝通过涂涂油装置涂涂油，涂油油后的钢丝丝束通过塑塑料挤压机机成型塑料料薄膜，再再经冷却筒筒槽成型塑塑料套管。。（2）无粘结预预应力筋所所用的材料料主要是高强钢丝和钢绞线，每根钢丝丝应是通长长的，严禁禁有接头，，且不应有有死弯，当当有死弯时时必须截断断。1）在－20℃～+70℃温度范围内内，低温不不脆化，高高温化学性性能稳定。。2）有足够韧韧性、抗破破损性。3）对周围材材料无侵蚀蚀作用。4）防水性、、延伸度好好。5）宜选用高高密度聚乙乙烯，有可可靠经验也也可采用聚聚丙烯，但但不宜采用用聚氯乙烯烯。无粘结预应应力筋护套套材料应满满足以下要要求：4、锚具及张张拉设备对于高强钢钢丝主要用用镦头锚具具。钢绞线则用用夹片锚具具。1）锚具2）张拉设备备可选用YC型系列的油油压千斤顶顶，可在狭狭小场地及及高空进行行张拉。在梁板顶面面或墙壁侧侧面的斜槽槽内张拉无无黏结预应应力筋时，，宜采用变变角张拉装装置。变角角张拉装置置的关键部部件是变角角块，安装装时注意块块间的槽口口搭接，保保证变角轴轴线向结构构外侧弯曲曲。四、无粘结结预应力施施工无粘结预应应力束在平平板结构中中一般为双双向曲线配配置。铺设设前应根据据双向钢丝丝束交点的的标高差，，绘制铺设设顺序图，，避免相互互穿插。铺设前先根根据设计图图计算出各各点标高、、位置、反反弯点位置置、波峰位位置，然后后将马凳就就位（马凳凳间距1－2m），再铺设设钢丝束，，一般是钢钢丝束波峰峰低的底层层钢丝束先先铺设，然然后依次铺铺设波峰高高的上层钢钢丝束。对对波峰高度度及水平位位置进行调调整，检查查无误后用用铅丝绑牢牢。1、无粘结预预应力筋的的铺放与定定位无粘结预应应力曲线筋筋或折线筋筋的末端的的切线应与与承压板相相垂直，曲曲线段的起起始点至张张拉锚固点点应有不少少于300mm的直线段。。张拉端固定定：张拉端端的承压板板应用钉子子固定在端端模板上或或用点焊固固定在钢筋筋上。当张张拉端采用用凹入式作作法时，可可用塑料穴穴模或泡沫沫塑料、木木块等形成成凹口。砼砼浇筑时，，严禁踏压压撞碰预应应力筋、支支撑钢筋及