土木工程施工 课件 第五章-预应力混凝土

第五章

预应力砼工程1、什么是预应力混凝土？2、预应力混凝土的优点：构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点。3、问：是否提高构件的承载能力Mu？4、预应力混凝土的分类按预应力度大小——全预应力混凝土和部分预应力混凝土按施加预应力方式——先张法、后张法和自应力。按预应力筋粘结状态——有粘结、无粘结和缓粘结。按施工方法——预制、现浇和叠合。第一节先张法施工

先张法是在台座或钢模上先张拉预应力筋并用夹具临时固定，再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，放张并切断构件外预应力筋的方法。该法适用于生产小型预制预应力混凝土构件。清理台座支底模或涂隔离剂、安放钢筋骨架及预应力钢筋预应力筋制作张拉预应力筋张拉机具标定调整初应力支模、安设预埋件、网片浇筑砼制作试块养护拆模放张及切断预应力钢筋出槽堆放压试块先张法施工动画

先张法受弯构件各阶段应力分析一、台座台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。（一）墩式台座墩式台座是由台墩、台面与横梁组成，目前，常用的是台墩与台面共同受力的墩式台座。1、混凝土墩式台座2、横梁3、混凝土台面4、牛腿5、预应力筋(二)槽式台座1、压杆2、砖墙3、下横梁4、上横梁二、预应力筋预应力筋按材料类型可分为：钢丝、钢绞线、钢筋等。其中，以钢绞线与钢丝采用最多。预应力筋的发展趋势为高强度、低松弛、粗直径、耐腐蚀。（一）预应力钢丝

1．甲级冷拔低碳钢丝

2．碳素钢丝

3．刻痕钢丝（二）预应力钢绞线1．标准型钢绞线

2．刻痕钢绞线

3．模拔钢绞线（三）预应力钢筋

1．冷拉钢筋

2．热处理钢筋

3．精轧螺纹钢筋三、夹具和锚具预应力筋用锚具或夹具按锚固方式不同，可分为：夹片式单孔夹片锚具多孔夹片锚具支承式镦头锚具螺杆锚具锥塞式钢质锥形锚具握裹式挤压锚具压花锚具（一）单孔夹片锚固体系

单孔夹片锚具单孔夹片锚固体系

1一钢绞线2一单孔夹片锚具

3一承压钢板4一螺旋筋（二）单孔夹片锚固体系

图5.12多孔夹片锚固体系1一钢绞线；2一夹片；3一锚板；4一锚垫板(铸铁喇叭管)；5一螺旋筋；6一金属波纹管；7一灌浆孔（三）镦头锚固体系（四）螺纹锚固体系（五）钢质锥形锚具（六）挤压锚具（七）压花锚具四、张拉机具1、电动张拉机按传动方式可分为：电动螺杆张拉机和电动卷筒张拉机。张拉机具电动张拉机——先张法单根钢丝张拉液压张拉机—先张法和后张法各类预应力筋张拉2、液压张拉机包括：液压千斤顶、油泵与压力表等。常用的有：穿心式和锥锚式千斤顶两类。（1）双作用穿心式千斤顶双作用：张拉和顶压。由张拉油缸、顶压油缸(即张拉活塞)、顶压活塞回程弹簧等组成，常用型号YC一60，公称张拉力为600kN，张拉行程为150mm，顶压力为300kN，顶压行程为50mm。适用于张拉带夹片锚具的钢筋束或钢绞线束；配上撑脚、拉杆等也可作为拉杆式千斤顶使用。YC-60型千斤顶工作动画（2）锥锚式千斤顶三作用千斤顶：张拉、顶压与退楔。由主缸、副缸、退楔块、锥形卡环、退楔翼片、楔块等组成。常用型号为YZ一85，公称张拉力为850kN，张拉行程为250mm，顶压行程为60mm，顶压力为415kN，额定油压为51.5MPa。专门用于张拉带锥形锚具的钢丝束。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-构件锥锚型千斤顶工作动画五、预应力筋铺设预应力钢丝和钢绞线下料，应采用砂轮切割机，不得采用电弧切割预应力钢丝采用镦头夹具时，应采用相应的镦头工艺。长线台座台面(或胎模)在铺设钢丝前应涂隔离剂。隔离剂不应沾污钢丝，以免影响钢丝与混凝土的粘结。

如果钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接器用20～22号铁丝密排绑扎(图a)。预应力筋与工具式螺杆连接时，可采用套筒式连接器(图b)图a钢丝拼接器图b套筒式连接器六、预应力筋张拉（一）预应力钢丝张拉

1、单根张拉冷拔钢丝可在两横梁式长线台座上采用10kN电动螺杆张拉机或电动卷扬张拉机单根张拉，弹簧测力计测力，锥销式夹具锚固。刻痕钢丝可采用20～30kN电动卷扬张拉机单根张拉，优质锥销式夹具锚固。2、整体张拉

图5-21镦头梳筋板夹具图5-22张拉千斤顶与张拉钩3、钢丝张拉程序预应力钢丝由于张拉工作量大，宜采用一次张拉程序：

（二）预应力粗钢筋张拉程序问题：1.为何要超张拉?2.持荷2分钟，为何？

（三）张拉注意事项1、张拉时，张拉机具与预应力筋应在一条直线上；同时在台面上每隔一定距离放一根圆钢筋头或相当于保护层厚度的其他垫块，以防预应力筋因自重而下垂，破坏隔离剂，污染预应力筋。2、顶紧锚塞时，用力不要过猛，以防钢丝折断；在拧紧螺母时，应注意压力表读数始终保持所需的张拉力。3、预应力筋张拉完毕后，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。4、张拉过程中发生断丝或滑脱钢丝时，应予以更换。5、台座两端应有防护设施。张拉时沿台座长度方向每隔4～5m放一个防护架，两端严禁站人，也不准进入台座。

四、预应力筋放张预应力筋放张时，混凝土的强度应符合设计要求；如设计无规定，不应低于设计的混凝土强度标准值的75%。（一）放张顺序如设计无规定，可按下列要求进行：

(1)轴心受压的构件(如拉杆、桩等)，所有预应力筋应同时放张；

(2)偏心受压的构件(如梁等)，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋；(3)如不能满足1、2两项要求时，应分阶段、对称、交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹和预应力筋断裂；（二）放张方法预应力筋的放张工作，应缓慢进行，防止冲击。

1、千斤顶放张2、砂箱放张3、楔块放张砂箱放张楔块放张(三)放张注意事项

1、为了检查构件放张时钢丝与混凝土的粘结是否可靠，切断钢丝时应测定钢丝往混凝土内的回缩情况。

2、放张前，应拆除侧模，使放张时构件能自由压缩，否则将损坏模板或使构件开裂。

3、用氧炔焰切割时，应采取隔热措施，防止烧伤构件端部混凝土。第二节后张法施工

后张法：是先制作构件或结构，待混凝土达到一定强度后，在构件，或结构上张拉预应力筋的方法。后张法预应力施工，不需要台座设备，灵活性大，广泛用于施工现场生产大型预制预应力混凝土构件和就地浇筑预应力混凝土结构。后张法预应力施工，又可分为有粘结预应力施工和无粘结预应力施工两类。

安装底模绑轧钢筋骨架埋管制孔安装侧模焊钢筋支托浇筑砼养护、拆侧模制作砼试块穿预应力筋清理张拉端、装锚具张拉预应力筋、锚固张拉设备标定制作预应力筋压砼试块孔道灌浆、封锚灌浆设备准备制作水泥浆试块起吊运输或拆底模压水泥浆试块后张法施工动画

后张法受弯构件各阶段应力分析一、预留孔道—直线、曲线、折线孔道（一）预应力孔道的布置要求1、规格、数量、位置和形状应符合设计要求；2、定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现位移和变形；3、孔道应平顺，端部的预埋锚板应垂直于孔道。（二）预埋金属波纹管法—单波、双波镀锌薄钢板（0.3mm），压波后卷成。（三）预埋塑料波纹管法1、塑料波纹管优点

(1)提高预应力筋的防腐保护，可防止氯离子侵入而产生的电腐蚀；

(2)不导电，可防止杂散电流腐蚀；

(3)密封性好，预应力筋不生锈；

(4)强度高，刚度大，不怕踩压，不易被振动棒凿破；

(5)减小张拉过程中的孔道摩擦损失；

(6)提高了预应力筋的耐疲劳能力。2．塑料波纹管安装与连接塑料波纹管的钢筋支托间距不大于0.8～1.0mm。塑料波纹管接长：采用熔焊法或高密度聚乙烯塑料套管。（四）钢管抽芯法钢管表面平直光滑除锈刷油，钢筋井字架固定；抽管时间：初凝后、终凝前，指压无明显印痕，常温下3~6h；顺序：先上后下，边抽边转，速度均匀。（五）胶管抽芯法

5～7层帆布夹层的普通橡胶管、钢丝网胶皮管两种，充气或充水，压力0.8～

1.0Mpa，直径可增大3mm，钢筋井字架固定，用于成型直线和曲线孔道。

(六)灌浆孔、排气孔灌浆孔、排气孔：留在端部或中部，间距≤12米，孔径20mm。图5-29用木塞留灌浆孔图5-30波纹管上留灌浆孔（七）预留孔道质量要求1．预留孔道的规格、数量、位置和形状应符合设计要求；2．预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；3．孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；4．成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；5．在曲线孔道的波峰部位应设置泌水管，灌浆孔与泌水管的孔径应能保证浆液畅通。排气孔不得遗漏或堵塞；6．曲线孔道控制点的竖向位置偏差应符合下表的规定：截面高(厚)度允许偏差±5±10±15曲线孔道控制点的竖向位置允许偏差(mm)二、预应力筋张拉砼强度要求：按设计，否则，≥75%设计强度标准值。（一）张拉程序(1)采用低松弛钢丝和钢绞线时，张拉操作程序为：(2)采用普通松弛预应力筋时，按下列超张拉程序进行操作：对镦头锚具等可卸载锚具

对夹片锚具等不可卸载锚具

（二）张拉方法

1、一端张拉方式

2、两端张拉方式

3、分批张拉方式（三）张拉顺序教材P138，很重要！（四）张拉伸长值的校核宜采用应力控制方法，同时校核预筋的伸长值，若实际大于计算10%或小于5%，应暂停张拉。（六）张拉安全注意事项1、在预应力作业中，必须特别注意安全。在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端。2、操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作,油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。3、张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩擦损失。三、孔道灌浆预应力筋张拉后，利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去，其作用有二：一、保护预应力筋，以免锈蚀；二、使预应力筋与构件混凝土有效的粘结，以控制超载时裂缝的间距与宽度并减轻梁端锚具的负荷状况。

（一）灌浆材料应采用不低于42.5的普通硅酸盐水泥配制的水泥浆或砂浆，流动性、干缩性和泌水性好，强度≥20Mpa，水灰比不应大于0.45。（二）灌浆工艺1．灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔/泌水孔/排气孔是否畅通。对抽拔管成孔，可采用压力水冲洗孔道。对预埋管成孔，必要时可采用压缩空气清孔。2．灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生的漏浆处需采用高强度水泥浆或结构胶等方法封堵。封堵材料的抗压强度大于10MPa时方可灌浆。3．灌浆顺序宜先灌下层孔道，后浇上层孔道。(三)灌浆质量要求1、灌浆用水泥浆的配合比应通过试验确定，施工中不得任意更改。2、灌浆试块采用7.07cm3的试模制作，其标养28d的抗压强度不应低于30MPa。移动构件或拆除底模时，水泥浆试块强度不应低于15MPa。3、孔道灌浆后，应检查孔道上凸部位灌浆密实性；如有空隙，应采取人工补浆措施。

第三节无粘结预应力施工后张无粘结预应力砼施工：指在预应力筋表面涂防腐油脂并包裹塑料套管后，敷设在设计位置，然后浇筑砼，待砼达到设计规定强度后进行张拉锚固。

特点：无需留孔与灌浆、穿筋等，施工简单，预应力筋能适合各种形状需要，特别是曲线配筋结构。在连续单、双向板、密肋板中应用较为经济，也可用于连续梁中。

一、无粘结预应力筋的制作1、组成：预应力筋（钢丝或钢绞线）涂料层、外包层和锚具。二、无粘结预应力筋铺设（一）