建筑施工技术课件第三版-后张法施工

子单元3后张法施工

将先张法和后张法对比可以看出，先张法的生产工序少，工艺简单，质量容易保证。同时，先张法不用工作锚具，生产成本较低，台座越长，一条长线上生产的构件数量越多，所以适合于工厂内成批生产中、小型预应力构件。但是，先张法生产所用的台座及张拉设备一次性投资费用较大，而且台座一般只能固定在一处，不够灵活。后张法直接在混凝土构件或结构上进行预应力筋的张拉和锚固，故不需要固定的台座设备，现场生产时可避免构件的长途搬运，所以适宜于在现场生产的大型构件，后张法需要在钢筋两端设置专门的锚具，这些锚具永远留在构件上，不能重复使用，耗用钢材较多，且要求加工精密，费用较高；同时，由于留孔、穿筋、灌浆及锚具部分预压应力局部集中处需加强配筋等原因，使构件端部构造和施工操作都比先张法复杂，所以造价一般比先张法高。后张法又可作为一种预制构件的拼装手段，可先在预制厂制作小型块体，运到现场后，穿入钢筋，通过施加预应力拼装成整体。2021/10/10星期日1

图5-20

后张法主要工序示意图

a)制作混凝土构件b)张拉钢筋

c)张拉端锚固并对孔道灌浆2021/10/10星期日2

5.3.1后张法施工的工艺流程1、浇筑混凝土结构或构件（留孔），养护拆模；2、混凝土达75%强度后穿筋张拉；3、进行张拉端锚固并对孔道灌浆。5.3.2锚具1、单根钢筋锚具单根粗钢筋的预应力筋，如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚具或镦头锚具；如果采用两端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。(1)螺丝端杆锚具2021/10/10星期日3

图5-21

螺丝端杆锚具1－螺丝端杆，2－螺母，3－垫板，4－焊接接头，5－钢筋2021/10/10星期日4螺丝端杆锚具2021/10/10星期日5

图5-22

帮条锚具

1－帮条2－衬板3－预应力钢筋(2)帮条锚具一般用在单根粗钢筋作预应力筋的固定端。

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图5-23KT-Z型锚具

1－锚环2－锚塞

2、预应力钢筋束锚具

(1)KT-Z型锚具(又称锻铸铁锥形锚具)由锚环与锚塞组成如图5-23所示，适用于锚固3～6根直径12mm的冷拉螺纹钢筋和钢绞线束。2021/10/10星期日7

(2)JM锚具JM型锚具由锚环与六片夹片组成(图5-24)，夹片呈扇形，用两侧的半圆槽靠夹片压紧的摩擦阻力锚固预应力筋。JM型锚具可用于锚固3～6根直径为12mm的光圆或变形的钢筋束，也可用于锚固5～6根直径为12mm或15mm的钢绞线束。JM型锚具也可作工具锚重复使用，但如发现夹筋孔的齿纹有轻度损伤时，即应改为工作锚使用。

图5-24JM型锚具

(a)装配图；(b)锚环；(c)夹片

2021/10/10星期日82021/10/10星期日9

图5-25XM型锚具

(a)单根XM型锚具，(b)多根XM型锚具

1—夹片，2—锚环，3—锚板

(3)XM型锚具

既可用于锚固钢绞线束，又可用于锚固钢丝束；既可锚固单根预应力筋，又可锚固多根预应力筋；当用于锚固多根预应力时，既可单根张拉，逐根锚固，又可成组张拉，成组锚固；它即可用作工作锚，又可用作工具锚。XM型锚具通用性好，锚固性能可靠，施工方便，且便于高空作业。在每个锥形孔内装一副夹片，夹持一根钢绞线。这种锚具的优点是每束钢绞线的根数不受限制；任何一根钢绞线锚固失效，都不会引起整束锚固失效。2021/10/10星期日102021/10/10星期日112021/10/10星期日12

（4）QM型锚具。QM锚具由锚板与夹片组成，但与XM型锚具不同之点：锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片垂直开缝。这种锚具适用于锚固4～31根直径12mm或3～19根直径15mm的钢绞线。图5-26QM型锚具及配件1-锚板；2-夹片；3-钢绞线；4-喇叭形铸铁垫板；5-螺旋筋；6-预留孔道用的螺旋管；7-灌浆孔；8-锚垫板2021/10/10星期日13(5)镦头锚具图5-27

固定端用镦头锚具图5-28锥形螺杆锚具1－预应力筋2－镦粗头3－锚固板1－钢丝2－套筒3－锥形螺杆

4－垫板5－螺母6－排气槽3、预应力钢丝束锚具固定端采用钢丝束镦头锚具，张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。(1)锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成(见图5-28)。2021/10/10星期日142021/10/10星期日15镦头锚具

2021/10/10星期日16(2)钢丝束镦头锚具常用的镦头锚具为A型和B型(见图5-29)。A型由锚环与螺母组成，用于张拉端；B型为锚板，用于固定端；利用钢丝两端的镦头进行锚固。

(3)钢质锥型锚具(又称弗氏锚具)

钢质锥型锚具由锚环和锚塞组成(见图5-30)。适用锚固6根、12根、18根与24根øs5钢丝束。

图5-29

钢丝束镦头锚具图5-30钢质锥形锚具1－A型锚杯，2－螺母，1－锚塞，2－锚环，3－钢丝束3－钢丝束，4－B型锚板2021/10/10星期日175.3.3张拉机械1、拉杆式千斤顶

拉杆式千斤顶(见图5-31)适用于张拉以螺纹端杆锚具为张拉锚具的粗钢筋，锥形螺杆锚具钢丝束及镦头锚具钢丝束。2、穿心式千斤顶3、锥锚式双作用千斤顶5.3.4预应力筋的制作1、单根预应力粗钢筋的制作

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图5-34粗钢筋下料长度计算示意图a)两端用螺纹端杆锚具b)一端用螺纹端杆锚具1－螺纹端杆2－预应力钢筋3－对焊接头4－垫板

5－螺母6－帮条锚具7－混凝土构件2021/10/10星期日19（1）当预应力筋两端采用螺纹端杆锚具(见图5-34)时，其成品全长(包括螺纹端杆在内冷拉后的全长)L1＝l+2l2

(5-2)

预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉后需达到的长度L0：

L0=L1-2l1

(5-3)

预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉前的下料长度L：(5-4)式中

l——构件孔道长度；

l2——螺丝端杆伸出构件外的长度；

张拉端

l2＝2H+h+5mm锚固端

l2＝H+h+10mm

l1——螺丝端杆长度(一般为320mm)；

r——预应力筋的冷拉率(由试验确定)；

δ——预应力筋的冷拉弹性回缩率(一般为0.4％～0.6％)；n——对焊接头数量，

Δ——每个对焊接头的压缩量(一般为20mm～30mm)；H——螺母高度；h——垫板厚度。2021/10/10星期日20（2）当预应力筋一端用螺纹端杆，另一端用帮条(或镦头)锚具(见图5-34)时

L1=l+l2+l3

L0=L1-l1

(5-5)式中

l3——镦头或帮条锚具长度(包括垫板厚度h)。2021/10/10星期日212、预应力钢丝束的制作

钢丝束制作随锚具的不同而异，一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。图5-35

采用钢质锥形锚具时钢丝下料长度计算简图1一混凝土构件2一孔道3一钢丝束4一钢质锥形锚具5一锥锚式千斤顶（1）采用钢质锥形锚具以锥锚式千斤顶张拉(见图5-35)时，钢丝的下料长度L为：两端张拉L=l+2(l4+l5+80)(5-6)

一端张拉L=l+2(l4+80)+l5(5-7)式中l4

——锚环厚度；

l5——千斤顶分丝头至卡盘外端距离。2021/10/10星期日22

图5-36

采用镦头锚时钢丝下料长度计算简图

1-混凝土构件2-孔道3-钢丝束4-锚环5-螺母6-锚板2021/10/10星期日23（2）采用镦头锚具，以拉杆式或穿心式千斤(见图5-36)时，钢丝的下料长度L为L=l+2a

+2b-K（H1–H）-L-c(5-8)式中a——锚环底部厚度或锚板厚度b——钢丝镦头留量，对øs5取10mmH——锚环高度H1——螺母高度L——钢丝束张拉伸长值c——张拉时构件混凝土的弹性压缩值K——系数，一端张拉时取0.5，两端张拉时取1.02021/10/10星期日24（3）采用锥形螺杆锚具，以拉杆式千斤顶在构件上张拉(图5-37)时，钢丝的下料长度L为:

L=l+2l2-2l1+2（l6+a）(5-9)

式中

l6——锥形螺杆锚具的套筒长度a——钢丝伸出套筒的长度，取a=20mm

图5-37

采用锥形螺杆锚具时钢丝下料长度计算简图1—螺母2—垫板3—锥形螺杆锚具4—钢丝束

5—孔道6—混凝土构件2021/10/10星期日253、钢筋束或钢绞线束的的制作

预应力筋制作过程包括:开盘冷拉、下料和编束等工序。下料是在钢筋冷拉后进行。钢筋束所用的钢筋一般成盘状供应，长度较长，无需对焊接长。钢绞线下料前应在切割口两侧各50㎜处用铁丝绑扎,切割后对切割口应立即焊牢，以免松散。钢筋束由直径10㎜的热处理钢筋编束而成，钢绞线束由直径为12㎜或15㎜的钢绞线编束而成，每束3～6根。编束时一般把预应力筋理顺后，用18～22号铁丝，每隔1m左右绑扎一道，形成束状，在穿筋时尽可能注意防止扭结。

2021/10/10星期日26当采用夹片式锚具，以穿心式千斤顶在构件上张拉时（见图5-38），钢筋束钢绞线束的下料长度L为:两端张拉

L=l+2（l7+l8+l9+100）(5-10)

一端张拉

L=l+2（l7+100）+l8+l9(5-11)式中

l7——夹片式工作锚厚度；

l8——穿心式千斤顶长度；

l9——夹片式工具锚厚度。2021/10/10星期日27

图5-38

钢筋束下料长度计算简图

1—混疑土构件2—孔道3—钢筋束4—夹片式工作锚

5—穿心式千斤顶6—夹片式工具锚2021/10/10星期日285.3.4后张法施工

1、孔道的留设①

孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过。②

孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。③

在设计规定位置上留设灌浆孔。④

在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水管。⑤

灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。对粗钢筋，孔道的直径应比预应力筋直径、钢筋对焊接头处外径或需穿过孔道的锚具或连接器外径大10~15mm。对钢丝或钢绞线，孔道的直径应比预应力钢丝束外径或锚具外径大5~10mm，且孔道面积应大于预应力筋面积的两倍。预应力筋孔道之间的净距不应小于50mm,孔道至构件边缘的净距不应小于40mm，凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。2021/10/10星期日29

孔道留设方法：有钢管抽芯法，胶管抽芯法，预埋管法。预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种。钢管抽芯法只用于直线孔道，胶管抽芯法和预埋管法则适用于直线、曲线和折线孔道。（1）钢管抽芯法图5-39固定钢管或胶管位置的井字架图5-40薄钢板套管

1—硬木塞2—镀锌薄钢板套管3—钢管2021/10/10星期日30钢管表面必须圆滑，预埋前除锈、刷油。钢管的位置固定一般用钢筋井字架，井字架间距一般为1～2m左右。钢管一端钻16mm的小孔，以备插入钢筋棒，转动钢管。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔10~15min要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后至终凝之前（手按混凝土不显指纹），常温下抽管时间约在混凝土灌筑后3~5h。抽管过早，易造成塌孔事故；太晚，混凝土与钢管粘结牢固，抽管困难，甚至抽不出来。用人工或卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。抽管顺序宜先上后下进行，抽管时速度要均匀，边抽边转，并与孔道保持在一直线上。抽管后清理孔道。钢管长度不宜超过15m，钢管两端各伸出构件500mm左右，以便转动和抽管。构件较长时，可采用两根钢管，中间用木塞及套管连接。2021/10/10星期日31（2）胶管抽芯法所用胶管有采用5～7层帆布夹层，壁厚6mm～7mm的普通橡胶管，及供预应力混凝土专用的钢丝网胶皮管两种。前者质软，必须在管内充水后才能使用；后者质硬，且有一定弹性，预留孔道时与钢管一样使用，所不同的是浇筑混凝土后不需转动。胶管一端密封（图5-41），另一端接上阀门（图5-42）。抽管时间比抽钢管时间略迟。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。抽管后，应及时清理孔道内的堵塞物。胶管的固定用钢筋井字架，间距不宜大于0.5m，并与钢筋骨架绑扎牢。然后充水（或充气）加压到0.5～0.8N/㎜2，此时胶管直径可增大约3㎜。水压表的压力如有变化必须补压。放水降压抽管。2021/10/10星期日32图5-41胶管的封端处理

图5-42胶管与阀门连接

2021/10/10星期日33(3)预埋管法

图5-43

波纹管的连接

1—波纹管；2—接头管；3—密封胶带

用钢筋井字架将薄钢管、镀锌钢管与金属螺旋管（波纹管）固定在设计位置上，在混凝土构件中埋管成型的一种施工方法。适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋设，但电热后张法施工中，不得采用波纹管或其他金属管埋设的管道。金属螺旋管重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、与混凝土粘结良好，可做成各种形状的预应力筋孔道，是现行后张预应力筋孔道成型用的理想材料。波纹管的连接（图5-43），可采用大一号同型波纹管，接头管长度应大于200㎜,用密封胶带或塑料热塑管封口。2021/10/10星期日342、预应力筋张拉(1)穿筋(2)预应力筋的张拉顺序

图5-44

穿束器

图5-45

屋架下弦杆预应力筋张拉顺序(a)两束；(b)四束1、2为预应力筋分批张拉顺序2021/10/10星期日352021/10/10星期日36

预应力筋张拉顺序应按设计规定进行；如设计无规定时，应采取分批分阶段对称地进行，以免构件受过大的偏心压力而发生扭转和侧弯。

安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对于曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。2021/10/10星期日37(1)抽芯成形孔道:曲线预应