预应力混凝土结构的基本概念及材料-预加应力的方法与设备

《钢筋混凝土结构》预加应力的方法预应力混凝土结构目录

1.先张法2.后张法3.两种预加应力方法的比较

工程中如何对混凝土施加预应力？这是预应力混凝土构件首先要解决的问题。预加应力的主要方法一般是在混凝土中配置高强度钢筋，采千斤顶机械张拉或用电热法张拉钢筋，通过钢筋锚固，对混凝土施加预应力。

根据施工工艺的不同可以分为先张法和后张法两种。先张拉钢筋后浇筑混凝土构件的方法。1.先张法先张法施工工序如图。

先张法预应力混凝土的关键技术是如何保证预应力钢筋与混凝土的可靠粘结。

为了增加粘结力，先张法构件一般采用高强度的螺旋肋钢丝、刻痕钢丝以及直径较小的钢绞线。特点：靠钢筋和混凝土之间的粘结力来传递和保持预应力。1.先张法先张法工艺流程图1.先张法先张法优点：生产工艺简单、工序少，效率高、质量容易保证，适宜工厂化大批量生产，是生产预应力混凝土中小型构件的主要方法。房屋建筑中，一些中小型构件几乎全部采用先张法生产。桥梁工程中，当桥梁的简支跨径小于23米，梁的数量较多时也可采用先张法工艺。1.先张法我国常用的先张法有台座法和钢模机组流水法两种。台座法又有直线配筋和折线配筋两种工艺。1.先张法先张直线配筋台座法（又称长线法）：

台座长度为80~200m，一次张拉钢筋可以生产多个中小型构件。优点：生产效率高，设备简单，便于采用自然养护。缺点：先张法的台座一次投资较大，只有生产数量大且运距较小时才比较经济。1.先张法先张折线配筋台座法：

需设置钢筋转向的特殊装置，构造较为复杂。采用折线配筋可更好地适应构件的受力要求。但在实际工程中，尤其是桥梁工程中采用较少。用钢模板代替台座承受张拉力，其优点是机械化程度高、生产效率高，生产成本低，适合于较小型构件的工厂化生产。先张钢模机组流水法：2.后张法先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件混凝土受到预压。特点：后张法主要是靠锚具传递和保持预加应力的。后张法施工工序如图。2.后张法后张法工艺流程图2.后张法优点：后张法不用加力台座，张拉设备简单，便于现场施工，预应力钢筋可按照需要布置成合理的曲线形，是生产大型预应力混凝土构件的主要方法，也是大型桥梁工程中采用的主要方法。缺点：在后张法施工中预留管道及压注水泥浆施工较繁琐，且压浆质量直接影响预应力混凝土结构的耐久性。2.后张法后张法中直线型管道多采用抽拔钢管的方法形成；曲线形管道多采用抽拔橡胶管或预埋铁皮波纹管的方法成型。铁皮波纹管2.后张法后张法梁体内预留的预应力管道2.后张法铁皮波纹管的芯管2.后张法预应力混凝土T梁支座的钢模板2.后张法后张法中的锚垫板和波纹管道预制后的预应力混凝土T梁3.两种预加应力方法的比较与后张法相比，先张法具有施工简单，生产效率高，成本低等优点外，其最大的优势是取消了预留管道和压浆工序，省去了构造复杂的锚具，靠混凝土的粘结力锚固钢筋，混凝土保护钢筋免于锈蚀，结构的耐久性得以保证。近些年来，先张法预应力混凝土在我国桥梁工程中有了较大的发展，先张法预应力混凝土空心板桥梁的跨度已达20~30m。

但对更大跨径的桥梁，目前仍以后张法预应力混凝土结构为主，并在改进管道灌浆工艺，提高灌浆质量方面做了一些试验研究工作。3.两种预加应力方法的比较《钢筋混凝土结构》预加应力的设备预应力混凝土结构目录1.锚具2.千斤顶3.预加应力的其他设备1.锚具1）概念：锚具是在制作预应力混凝土构件时锚固预应力筋的一种装置。*夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失*锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。1.锚具2）对锚具要求锚具受力安全可靠；预应力损失小；构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少，价格便宜；施工设备简便，张拉锚固方便迅速。无论是先张法所用的临时夹具，还是后张法所用的永久性工作锚具，都是保证预应力混凝土施工的关键设备，因此，应满足下列要求：1.锚具

3）锚具的分类（按传力锚固的受力原理分）

（1）依靠摩阻力锚固的锚具。

如楔形锚、锥形锚、JM锚、夹片式群锚。（2）依靠承压锚固的锚具。

如镦头锚、钢筋螺纹锚等。（3）依靠粘结力锚固的锚具。

如先张法的筋束锚固、后张法的钢绞线压花锚具。1.锚具（1）锥形锚（弗式锚）

4）工程中常用的锚具用于固定预应力钢丝束，由锚圈和锚塞组成。

1.锚具

锥型锚可锚固12~30根Ф5高强钢丝，也可锚固6~12根7Ф4、7Ф5钢绞线。锥形锚优点：锚固方便、锚具面积小，便于在梁体上分散布置。缺点：钢丝回缩量大，一端锚头的回缩量可达6mm，应力损失较大；不能重复张拉和接长，使钢丝束的设计长度受到千斤顶行程的限制。1.锚具用于锚固钢绞线。

（2）夹片锚

由于钢绞线与周围接触的面积小，且强度高，硬度大，故对锚具的锚固性能要求很高。目前我国常用的有OVM、QM、JM、XM等，桥梁结构中较多采用OVM锚具。

1.锚具1.锚具夹片锚的特点：各根钢绞线独立工作，即使单根锥孔的钢绞线锚固失败，也不会影响全锚，只对失效锥孔的钢绞线进行补拉即可；

预留孔端部，因锚板锥孔布置的需要，必须扩孔。工作锚下的一段预留孔道一般需设置成喇叭形，或配套设置专门的铸铁喇叭形锚垫板。1.锚具1.锚具（3）镦头锚

（BBRV体系锚具）用于固定预应力钢丝束和直径≤14mm的粗钢筋。

1.锚具墩头锚具1.锚具墩头锚的优点：不会滑丝，锚固时应力损失很小，镦头工艺操作简便、迅速，适于锚固直线式配束；缺点：当张拉吨位过大，钢丝数很多时，施工较麻烦，对钢丝下料要求精确。1.锚具（4）钢筋螺纹锚具

用于固定高强粗钢筋。

1.锚具螺纹锚具1.锚具螺纹锚具优点：受力明确，锚固可靠，构造简单，施工方便，能重复张拉、放松和拆卸，并可简便的采用套筒接长；缺点：螺纹加工要求高。1.锚具（5）固定端锚具（挤压锚具和压花锚具）

利用压头机和压花机制作，也叫暗锚。

3.锚具压花锚具锚具（6）连接器分为锚头连接器和接长连接器。

预应力钢筋连接器1.锚具2.千斤顶

各种锚具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利的进行张拉、锚固。

与夹片锚具配套的张拉设备，是一种大直径的穿心式单作用千斤顶。2.千斤顶千斤顶构造简图1.工具锚；2.千斤顶活塞；3.千斤顶缸体；4.限位板；5.工作锚；6.钢绞线；7.工具锚夹片；8.工作锚夹片。大孔径穿心式单液压缸千斤顶——群锚千斤顶3.锚具千斤顶工具锚工作锚钢绞线工具锚工作锚2.千斤顶油泵2.千斤顶四缸千斤顶，用于张拉竖向预应力钢筋或吊杆2.千斤顶3.预加应力的其他设备

1）制孔器：用于后张法施工预留孔道。抽拔橡胶管螺旋金属波纹管3.预加应力的其他设备

2）穿索机：用于后张法构件穿束。

桥梁悬臂施工和尺寸较大的构件制作过程中，通常采用后穿法，大跨径桥梁人工穿索十分困难，故采用穿索机。穿索机有两种类型，分为液压式和电动式。桥梁中多用液压式，穿束时在钢绞线前端套一个子弹形帽子，可减小穿束阻力。3.预加应力的其他设备3）灌孔水泥浆及压浆机

后张法构件，预应力钢筋锚固后必须给预留孔道压注水泥浆，防止钢筋锈蚀，提高耐久性，并使钢筋与梁体混凝土结合为一整体。

向管道压注水泥浆采用特制的压浆机完成。为了保证管道内水泥浆的密实度，应严格控制水灰比，一般以0.4~0.5为宜，并可加入适量的减水剂和膨胀剂（铝粉）。3.预加应力的其他设备

搅浆机

灌浆泵压浆机3.预加应力的其他设备

压浆用水泥浆，按70×70×70mm立方体试件，标准养护28天测得的强度不应低于30MPa。

国内外的大量工程实践表明，管道灌浆不饱满，水泥浆等级过低，质量得不到保证是较为普通的现象，直接威胁到结构的耐久性。3.预加应力的其他设备

尤其是在管道弯起处，钢筋张拉后紧贴管道的凸出处，即使灌浆再饱满，也不可能将紧贴管壁凸出部分的钢筋与梁体混凝土粘结为一体。

由于水分的侵入，造成预应力钢筋的锈蚀是不可避免的，对混凝土结构的耐久性构成了潜在的威胁。3.预加应力的其他设备4）张拉台座

先张法施工需要设置用作张拉和临时锚固筋束的张拉台座。台座应具有足够的强度、刚度和稳定性。例题1、预加应力的方法主要有（）、（）。2、先张法预应力混凝土施工中，依靠（）来传递预应力；后张法施工中，预应力是依靠（）传递的。3、锚具按其传力锚固的受力机理可分为（）、（）、（）三类。4、目前国内常用的锚具有（）、（）、（）、（）、（）等。先张法后张法粘结力锚具摩阻锚具承压锚具粘着锚具锥型锚夹片锚墩头锚钢筋螺纹锚具压花锚具5、夹片锚具主要作为锚固（），锥形锚主要用于锚固（）。6、台座应具有足够的（