预应力混凝土分类和材料

第五章预应力混凝土.....本章要求

1.了解预应力混凝土工程的特点和工作原理。

2.掌握先张法、后张法施工工艺及预应力值的建立传递的原理，张拉力的计算和校验，了解建立张拉程序的依据及放张要求。

3.了解预应力筋张拉的台座、锚（夹）具、张拉机具的构造及使用方法，正确计算预应力筋的下料长度。

4.粗讲电张法设备、电热伸长值的计算。.....本章重点先张法和后张法的施工工艺过程，质量控制与技术措施，施工过程中可能产生的应力损失及弥补的方法。本章难点锚（夹）具、张拉机具的构造及使用方法；施工过程中可能产生的应力损失及弥补的方法，质量控制与技术措施。.....5.1预应力混凝土分类和材料预应力混凝土分类⑴先张法和后张法预应力混凝土⑵有粘结和无粘结预应力混凝土⑶全预应力混凝土⑷预制、现浇、组合预应力混凝土.....预应力混凝土材料

⑴钢材。钢绞线是用冷拔钢丝绞扭而成，其方法是在绞线机上以一种稍粗的直钢丝为中心，其余钢丝则围绕其进行螺旋状绞合，再经低温回火处理即可。高强钢丝，常用的高强钢丝分为冷拉和矫直回火两种，按外形分为光面、刻痕和螺旋肋三种。常用的高强钢丝的直径（mm）有：4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等几种。

预应力钢绞线的截面D—钢绞线直径；d0—中心钢丝直径；d—外层钢丝直径.....⑵预应力混凝土

在预应力混凝土结构中所采用的混凝土应具有高强、轻质和高耐久性的性质。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。

.....5.2预应力夹具和锚具夹具夹具的静载性能，应由预应力筋-夹具组装件静载试验测定的夹具效率系数（

）确定。夹具效率系数按下式计算：

式中

——预应力筋-夹具组装件的实测极限拉力。

试验结果应满足夹具效率系数（

）等于或大于0.92

的要求。

当预应力筋—夹具组装件达到实测极限拉力时，应由预应力筋的断裂，而不应由夹具的破坏导致试验终结。.....锚具

在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋-锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数（）等于或大于0.95和预应力筋总应变（）等于或大于2.0%两项要求。锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数（）和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变（）确定。锚具效率系数（）应按下式计算：

.....式中——预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力；

——预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力钢材试件实测破断荷载平均值计算得出；

——预应力筋的效率系数，它指考虑预应力筋根数等因素影响的预应力筋应力不均匀的系数。应按下列规定取用：预应力筋-锚具组装件中预应力钢材为1至5根时，=1；6至12根时，=0.99；13至19根时，=0.98；20根以上时，=0.97。当预应力筋-锚具（或连接器）组装件达到实测极限拉力（）时，应由预应力筋的断裂，而不应由锚具（或连接器）的破坏导致试验的终结。预应力筋拉应力未超过0.8fptk时，锚具主要受力零件应在弹性阶段工作，脆性零件不得断裂。.....

用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋-锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验要求。在抗震结构中，预应力筋-锚具组装件还应满足循环次数为50次的周期荷载试验。锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，尚宜具有单根张拉的可能性。.....5.3预应力张拉机械电动螺杆张拉机

在先张法台座上生产构件进行单根钢筋张拉，一般用小型电动螺杆张拉机，以弹簧、杠杆等设备测力。用弹簧测力时宜设置行程开关，以便张拉到规定的拉力时能自行停车。

电动螺杆张拉1—电动机；2—手柄；3—前限位开关；4—后限位开关；

5—减速箱；6—夹具；7—测力器；8—计量标尺；9—螺杆.....拉杆式千斤顶

拉杆式千斤顶张拉原理1一主油缸；2—主缸活塞；3一进油孔；4一回油缸；5一回油活塞；

6—回油孔；7—连接器；8—传力架；9—拉杆；10—螺母；

11一预应力筋；12一混凝土构件；13—预埋铁板；14—螺丝端杆.....锥锚式千斤顶

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.....穿心式千斤顶

YC-60型千斤顶具和JM型锚的安装1—工作锚；2—YC-60型千斤顶；3—工具锚；4—预应力筋束.....5.4先张法施工5.4.1台座用台座法生产预应力混凝土构件时，预应力筋锚固在台座横梁上，台座承受全部预应力的拉力，故台座应有足够的强度、刚度和稳定性，以避免台座变形、倾覆和滑移。台座由台面、横梁和承力结构等组成。根据承力结构的不同，台座分为墩式台座、槽式台座、桩式台座等。

.....墩式台座以混凝土墩作承力结构的台座称墩式台座，一般用以生产中小型构件。台座长度较长，张拉一次可。生产中型构件或多层叠浇构件可用图4-33所示墩式台座。墩式台座l—混凝土墩；2—钢横梁；3—局部加厚的台面；4—预应力筋.....钢模台座钢模台座是将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚固支座的一种台座。钢模台座l—侧模；2—底模；3—活动铰；4—预应力筋锚固孔.....5.4.2施工工艺先张法的主要施工工序为：在台座上张拉预应力筋至预定长度后，将预应力筋固定在台座的传力架上；然后在张拉好的预应力筋周围浇筑混凝土；待混凝土达到一定的强度后（约为混凝土设计强度的70%左右）切断预应力筋。由于预应力筋的弹性回缩，使得与预应力筋粘结在一起的混凝土受到预压作用。因此，先张法是靠预应力筋与混凝土之间粘结力来传递预应力的。

.....先张法施工工艺流程1—预应力筋；2—混凝土构件；3—台座；4—夹具.....预应力筋张拉

⑴张拉控制应力。《混凝土结构设计》规定，预应力筋的张拉控制力不宜超过下表的数值

钢筋种类

张拉法先张法后张法消除应力钢丝、钢绞线热处理钢筋.....⑵张拉程序

超张拉：是指张拉应力超过规范规定的控制应力值，张拉程序是如果在设计中钢筋的应力松弛损失按一次张拉取值，则张拉程序是

.....⑶预应力筋伸长验算如实际伸长值比计算伸长值达或小6%，应暂停张拉，查明原因并采用措施予以调整后方可继续张拉。预应力筋的计算伸长值计算可参考下式

---预应力筋的平均张拉力，KN。直线筋取张拉端的拉力，两端张拉的曲线筋，取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值。

---预应力筋的长度,mm.----预应力筋的截面积，mm2----预应力筋的弹性模量，KN/mm2

.....⑷预应力筋张拉计算预应力筋张拉力的计算公式：

---超张拉系数，取1.03或1.05。

---预应力筋张拉控制应力，N/mm2

---预应力筋截面面积，mm2

.....混凝土施工

⑴确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。收缩和徐变都与水泥品种和用量、水灰比、骨料孔隙率、振动成型等有关。

⑵预应力筋张拉完成后，钢筋绑扎、模板拼装和混凝土浇筑等工作应尽快跟上。混凝土应振捣密实。混凝土浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。混凝土未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。

.....

⑶混凝土可采用自然养护或湿热养护。但必须注意，当预应力混凝土构件在台座上进行湿热养护时，由于预应力筋张拉后锚固在台座上，温度升高预应力筋膨胀伸长，使预应力筋的应力减小。在这种情况下混凝土逐渐硬结，而预应力筋由于预应力筋膨胀伸长引起的的应力损失不能恢复。因此，应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。一般可采用两次升温的措施：初次升温应在混凝土尚未结硬、未与预应力筋粘结时进行，初次升温的温差一般控制在20℃以内；第二次升温在混凝土构件具备一定强度（7.5~10MPa），即混凝土与预应力筋的粘结力足以抵抗温差变形后，再将温度升到养护温度进行养护，此时，预应力筋将和混凝土一起变形，预应力筋不再引起应力损失.

.....预应力筋放张

⑴混凝土强度达到设计规定的数值（一般不小于混凝土标准强度的75%）后，才可放松预应力筋。这是因为放松过早会由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失。预应力筋放松应根据配筋情况和数量，选用正确的方法和顺序，否则易引起构件翘曲、开裂和断筋等现象。

⑵当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的中小型钢筋混凝土构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等放松。配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时放松，如逐根放松，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。长线台座上放松后预应力筋的切断顺序，一般由放松端开始，逐次切向另一端。

.....

⑶预应力筋为钢筋时，对热处理钢筋不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时，也应同时放松。多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等。

⑷采用湿热养护的预应力混凝土构件，宜热态放松预应力筋，而不宜降温后再放松。

.....5.5后张法施工

后张法施工由于直接在混凝土构件上进行张拉，故不需要固定的台座设备，不受地点限制，适用于在施工现场生产大型预应力混凝土构件，特别是大跨度构件。.....5.5.1工艺流程有粘结后张法预应力的主要施工工序为：浇筑好混凝土构件，并在构件中预留孔道，待混凝土达到预期强度后（一般不低于混凝土设计强度的75%），将预应力钢筋穿人孔道；利用构件本身作为受力台座进行张拉（一端锚固一端张拉或两端同时张拉），在张拉预应力钢筋的同时，使混凝土受到预压。张拉完成后，在张拉端用锚具将预应力筋锚住；最后在孔道内灌浆使预应力钢筋和混凝土构成一个整体，形成有粘结后张法预应力结构。.....

有粘结后张法工艺流程l—混凝土构件；2—预留孔道；3—预应力筋；4—张拉千斤顶；5—锚具.....构件的孔道留设孔道留设是有粘结预应力后张法构件制作中的关键工作。孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法。预埋波纹管法只用于曲线形孔道。在留设孔道的同时还要在设计规定位置留设灌浆孔。一般在构件两端和中间每隔12m留一个直径20mm的灌浆孔，并在构件两端各设一个排气孔。预应力张拉

张拉预应力筋时，构件混凝土的强度应按设计规定，如设计无规定则不宜低于混凝土标准强度的75%

。

.....孔道灌浆

预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆，尤其是钢丝束，张拉后应尽快进行灌浆，以防锈蚀与增加结构的抗裂性和耐久性。在浇注混凝土之前需设置灌浆孔、排气孔、排水孔与泌水管。

灌浆前，用压力水冲洗和润湿孔道。灌浆过程中，可用电动或手动灰浆泵进行灌浆，水泥浆应均匀缓慢地注入，不得中断。灌满孔道并封闭气孔后，宜再继续加注至0.5~0.6MPa，并稳定一段时间，以确保孔道灌浆的密实性。对不掺外加剂的水泥浆，可采用两次灌浆法来提高灌浆的密实性。

灌浆顺序应先下后上。曲线孔道灌浆宜由最低点注入水泥浆，至最高点排气孔排尽空气并溢出浓浆为止。

.....5.5.2无粘结预应力技术工艺流程：无粘结预应力结构的主要施工工序为：将无粘结预应力筋准确定位，并与普通钢筋一起绑扎形成钢筋骨架，然后浇筑混凝土；待混凝土达到预期强度后（一般不低于混凝土设计强度的75%）进行张拉（一端锚固一端张拉或两端同时张拉）。张拉完成后，在张拉端用锚具将预应力筋锚住，形成无粘结预应力结构。.....

无粘结后张法工艺流程l—混凝土构件；2—无粘结预应力筋；3—张拉千斤顶；4—锚具.....预应力筋铺设

无粘结预应力筋在平板结构中常常为双向曲线配置，因此其铺设顺序很重要。如钢丝束的铺设一般根据双向钢丝束交点的标高差，绘制钢丝束的铺设顺序图，钢丝束波峰低的底层钢丝束先行铺设，然后依次铺设波峰高的上层钢丝束，这样可以避免钢丝束之间的相互穿插。钢丝束铺设波峰的形成是用钢筋制成的“马凳”来架设。一般施工顺序是依次放置钢筋马凳，然后按顺序铺设钢丝束，钢丝束就位后，进行调整波峰高度及其水平位置，经检查无误后，用铅丝将无粘结预应力束与非预应力钢筋绑扎牢固，防止钢丝束在浇筑混凝土施工过程中位移。

.....预应力张拉无粘结预应力筋的张拉与普通后张法带有螺母锚具的有粘结预应力钢丝束张拉方法相似。张拉程序一般采用0→l03%σcon进行锚固。由于无粘结预应力筋多为曲线配筋，故应采用两端同时张拉。无粘结预应力筋的张拉顺序，应根据其铺设顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。无粘结预应力筋一般长度大，有时又呈曲线形布置，如何减少其摩阻损失值是一个重要的问题。施工时，为降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。

.....锚头端部处理无粘结预应力筋由于一般采用镦头锚具，锚头部位的外径比较大，因此，钢丝束两端应在构件上预留有一定长度的孔道，其直径略大于锚具的外径。钢丝束张拉锚固以后，其端部便留下孔道，并且该部分钢丝没有涂层，为此应加以处理保护预应力钢丝。无粘结预应力筋锚头端部处理，目前常采用两种方法：第一种方法系在孔道中注入油脂并加以封闭，。第二种方法系在两端留设的孔道内注入环氧树脂水泥砂浆，其抗压强度不低于35

MPa。灌浆时同时将锚头封闭，防止钢丝锈蚀，同时也起一定的锚固作用......a）油脂封闭；b）环氧树脂水泥砂浆封闭锚头端部处理方法1—油枪；2—锚具；3—端部孔道；4—有涂层的无粘结预应力筋；5—无涂层的端部钢丝；6—构件；7—注入孔道的油脂；8—混凝土封闭；9—端部加固螺旋钢筋；10—环氧树脂水泥砂浆.....树立质量法制观念、提高全员质量意识。11月-2311月-23Saturday,November25,2023人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:45:3323:45:3323:4511/25/202311:45:33PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。11月-2323:45:3323:45Nov-2325-Nov-23加强交通建设管理，确保工程建设质量。23:45:3323:45:3323:45Saturday,November25,2023安全在于心细，事故出在麻痹。11月-2311月-2323:45:3323:45:33November25,2023踏实肯干，努力奋斗。2023年11月25日11:45下午11月-2311月-23追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。25十一月202311:45:33下午23:45:3311月-23严格把控质量关，让生产更加有保障。十一月2311:45下午11月-2323:45November25,2023作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2023/11/2523:45:3323:45:3325November2023好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。11:45:33下午11:45下午23:45:3311月-23一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。11月-2311月-2323:4523:45:3323:45:33Nov-23牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2023/11/2523:45:33Saturday,November25,2023相信相信得力量。11月-232023/11/2523:45:3311月-23谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。11月-2311月-23Saturday,November25,2023人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:45:3323:45:3323:4511/25/202311:45:33PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。11月-2323:45:3323:45Nov-2325-Nov-23加强交通建设管理，确保工程建设质量。23:45:3323:45:3323:45Saturday,November25,2023安全在于心细，事故出在麻痹。11月-2311月-2323:45:3323:45:33November25,2023踏实肯干，努力奋斗。2023年11月25日11:45下午11月-2311月-23追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。25十一月202311:45:33下午23:45:3311月-23严格把控质量关，让生产更加有保障。十一月2311:45下午11月-2323:45November25,2023作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2023/11/2523:45:3323:45:3325November2023好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。11:45:33下午11:45下午23:45:3311月-23一马当先，全员举绩