(精品)建筑精品 浅析预应力混凝土(2013年优秀毕业设计)

毕业论文浅析预应力混凝土指导老师：学生姓名： 专 业：建筑工程技术年 级： 学 号： 浅析预应力混凝土 内容摘要：本文介绍了预应力和预应力混凝土的概念,着重阐述了预应力混凝土的张拉方式,无粘接预应力筋及其做法，分析了我国预应力的发展现状并提出了加大对预应力混凝土的科研力度的殷切希望。 关键词预应力 混凝土 先张法 后张法 引言： 预应力混凝土工程是一门新型的科学技术，1928年由法国弗莱西奈首先研究成功以后，在世界各国广泛的推广应用。其推广数量和范围多少，是衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一，近30年来,预应力混凝土技术在土建结构的各个领域扮演着重要的角色。 我国的预应力混凝土结构是在20世纪50年代发展起来的。最初试用于预应力钢弦混凝土轨枕,之后预应力混凝土在全国范围内开始推广。预应力混凝土技术在桥梁工程中发展最快,尤其在20世纪70年代后期,我国修建的各类大桥几乎全是预应力混凝土结构。近年来,预应力混凝土技术在桥梁以外的土建结构中也得到了迅速发展,一个发生在我国土建结构领域内的变革已经到来1。 一、预应力 在工程结构构件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢筋,施加预拉应力,提高构件的刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。对于机械结构来看,其含义为预先使其产生应力,其好处是可以提高构造本身刚性,减少振动和弹性变形这样做可以明显改善受拉模块的强度,使原本的抗性更强。 所谓预应力结构(构件)，就是在结构(构件)受拉区预先施加压力产生预应拉力，从而使结构(构件)在使用阶段产生的拉应力首先抵消预应拉力，从而推迟了裂缝的出现和限制裂缝的开展，提高了结构(构件)的抗裂强度和刚度，这种结构型式称之为预应力结构。 如木桶,在还没装水之前采用铁箍或竹箍套紧桶壁,边对木桶壁产生一个环向的压应力,若施加的压应力超过水压力引起的拉应力,木桶就不会开裂漏水2。在圆形水池上作用预应力就像木桶加箍一样。同样,在受弯构件的荷载加上去之前给构件施加预应力就会产生一个和与荷载作用产生的变形相反的变形,荷载要构件沿他作用方向发生变形之前必须最先把这个与荷载相反的变形抵消,才能继续使构件沿荷载方向发生变形。这样,预应力就像给构件多施加了一道防护一样。 二、预应力的应用预应力混凝土 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前,预先对受拉区的混凝土施加压力后的混凝土就是预应力混凝土。普通钢筋混凝土构件的抗拉极限应变值只有0.00010.00015，即相当于每米只允许拉长0.10.15mm，超过此值，混凝土就会开裂，如果混凝土不开裂，构件内的受拉钢筋应力也只能达到2030N/m。如果允许构件开裂，裂缝宽度限制在0.20.3时，构件内的受拉钢筋应力也只能达到150250m。因此，在混凝土构件中采用高强钢材的目的受到限制。采用预应力混凝土才是解决这一矛盾的有效办法。与普通混凝土相比，预应力混凝土除了提高构件的抗裂度和刚度外，还具有减轻自重，增加构件的耐久性，降低造价的优点。 根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类: 1.全预应力混凝土。在使用荷载作用下,不允许截面上混凝土出现拉应力的构件,属严格要求不出现裂缝的构件。 2.部分预应力混凝土。允许出现裂缝,但最大裂缝宽度不超过允许值的构件,属允许出现裂缝的构件3。 三、预应力混凝土施加预应力的方法 预应力混凝土构件按施工方法的不同分为先张法和后张法两大类。 （一）先张法 先张法是在浇灌混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力筋临时固定在台座或钢模上，待混凝土达到一定强度（一般不低于混凝土设计标准值的75%），混凝土与预应力筋具有一定的粘结力时，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹作用下，使构件受拉区的混凝土承受预压应力2。先张法生产可采用台做法和机组流水法。制作预应力筋时用到的工具有台座、夹具、张拉设备。夹具有锚固夹具和张拉夹具；张拉设备要求工作可靠，控制力准确，能以稳定的速率加大拉力，常用的张拉设备有油压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等。先张法施工工艺如下：1.预应力筋的铺设、张拉（1）预应力筋铺设前先做好台面的隔离层，应选用非油类模版隔离剂，隔离剂不得使预应力筋受污，以免影响预应力筋与混凝土的粘结。（2）预应力筋张拉力的确定预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工如采用超张拉，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表1的规定4。最大张拉控制应力值 表1钢种 张拉方法 先张法 后张法清除应力钢丝、钢绞线 0.8 fptk0.8fptk热处理钢筋 0.75fptk 0.70ptk2.混凝土的浇筑与养护为减少预应力损失损失，在设计配合比时应考虑减少混凝土的收缩和徐变应采用低水灰比，控制水泥用量，采用良好的骨料级配并振捣密实，振捣时，振动器不得碰撞预应力筋；对与混凝土的养护，可采用自然养护和湿热养护。3.预应力筋的张放（1）张放方法：配筋不多的中小型构件，钢丝可以用砂轮锯或切断机切断等方法张放；配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时张放。（2）张放顺序预应力筋的张放顺序，应满足设计要求，如设计无要求时应满足下列规定：对轴心受预压构件所有预应力筋应同时张放对偏心受预压构件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。如不能按上述规定张放时，应分阶段、对称、相互交错的张放，以防止在张放过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂现象。（二）.后张法先灌注构件,然后在构件上直接施加预应力的方法。一般做法多是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件,然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后,用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端,预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙必须用水泥浆灌实。水泥浆除起防腐作用外,也有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。为了方便施工,有时也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并用塑料套管或油纸包裹的无粘结后张预应力筋。后张法用到的锚具有单根粗钢筋锚具、钢筋束、钢绞线束锚具、钢丝束锚具，主要的拉张设备有千斤顶和高压油泵。后张法施工工艺与预应力施工有关的主要是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分，具体施工工艺如下：1.孔道留设（1）后张法构件中孔道留设一般采用钢管抽芯法、预埋管法。预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线孔道。孔道的留设是后张法构件制作的关键工作之一。所留孔道的尺寸与位置应正确，孔道要平顺，底部的预埋钢板应垂直于孔中心线。孔道直径一般比预应力筋的接头外径或需穿入孔道锚具外径大1015mm，以利于穿入预应力筋。2.预应力筋张拉用后张法张拉预应力筋时，混凝土强度应符合设计要求，如设计无规定时，不应低于设计强度等级的75%。（1）张拉控制应力 张拉控制应力越高，建立的预应力值越大，构件的抗裂性越好，但是张拉控制力过高，构件使用过程中经常处于高应力状态，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，往往构件破坏前没有明显征兆，而且当控制应力过高，构件混凝土预压应力过大而导致混凝土的徐变应力损失增加。因此控制应力应符合设计规定。在施工过程中预应力筋需要超张拉力时，可比设计要提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表1的规定。（2）张拉顺序 张拉顺序应使构件不扭转和测弯，不产生过大偏心力，预应力筋一般应对称张拉，对配有多根预应力筋构件，不可能同时张拉时，应分批、分阶段对称张拉，张拉顺序应符合设计要求。（3）叠层构件的张拉 对叠交生产的预应力混凝土构件，上层构件产生的水平摩阻力会阻止下层构件预应力筋张拉时混凝土弹性的自由变形，当上层构件吊起后，由于摩阻力影响消失，将增加混凝土弹性压缩变形，因而引起预应力损失。该损失值与构件形式、隔离层和张拉方式有关。为了减少和弥补该项预应力损失，可自上而下逐层加大张拉力，底层张拉力不宜比顶层张拉力大15%，且不得超过表一的规定。 （4）.张拉端的设置 为减少预应力筋与预留孔壁摩擦引起预应力损失，对于抽芯成型孔道，曲线预应力筋和长度大于24M的直线预应力筋，应在两端张拉；对长度等于或小于24M的直线预应力筋，可在一端张拉；预埋波纹管孔道，对于曲线预应力筋和长度大于30M的直线预应力筋，宜在两端张拉，对于长度小于30M的直线预应力筋可在一端张拉。当同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设在构件的两端，以免构件受力不均匀。 （5）预应力值的校核和伸长值的测定 为了了解预应力值建立的可靠性，需对预应力筋的应力及损失进行检验和测定，以便使张拉时补足和调整预应力值，检验预应力损失最方便方法是，在预应力筋张拉24小时后孔道灌浆前重拉一次，测度前后两次预应力值之差，即为钢筋预应力损失。预应力筋张拉锚固后，实际预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为5%5。 （6）孔道灌浆 预应力筋张拉完毕后，应进行孔道灌浆。灌浆的目的是为了防止钢筋锈蚀，增加结构整体性和耐久性，提高结构抗裂性和承载力。灌浆用的水泥浆应有足够强度和粘结力，且有较好流动性，较小的干缩性和缩水性，对空隙较大的孔道，可采用砂浆灌浆。为了增加孔道灌浆密实性，在水泥浆或砂浆内可掺入对预应力筋无腐蚀作用的外加剂。灌浆用的水泥浆或砂浆应过筛，并在灌浆过程中不断搅拌，灌浆工作应持续进行，不得中断。当灰浆强度达到15N/mm2时，方能移动构件，灰浆强度达到100%的设计强度时，才允许吊装。四、无粘结预应力筋无粘结预应力钢筋。将预应力钢筋的外表面涂以沥清,油脂或其他润滑防锈材料,以减小摩擦力并防锈蚀,并用塑料套管或以纸带,塑料带包裹,以防止施工中碰坏涂层,并使之与周围混凝土隔离,而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。无粘结预应力具有不需要预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工作，施工程序简单，加快了施工速度。同时摩擦力小，且易弯成多跨曲线型，特别适用于大跨度的单、双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖。无粘结预应力钢筋主要有预应力钢材，涂料层、外包层和锚具组成，制作时，钢丝盘放在放线盘上，穿过梳子板汇成钢丝束，通过油枪均匀涂油后穿入锚环用冷镦机冷镦锚头，带有锚环的成束钢丝用牵引机向前牵引，同时开动装有塑料条的缠纸转盘，钢丝束一边前进一边进行缠绕塑料布条工作。当钢丝束达到需要长度后，进行切割，成为一完整的无粘结预应力筋。四、结语 我国推广预应力混凝土已有五十多年的历史,但普及程度不高,熟悉业务的专业人才不多,据相关部门调查了解,即使是一些甲级设计院,迄今仍只有少数几个专业工程人员,与60年代相比,进展不大。为什么难普及?原因很多,但最主要的是预应力混凝土学科比较复杂,涉及领域有高强材料、生产工艺、机械设备、设计与施工等专业,而且这些技术交织在一起很难分开,要掌握完整的学科知识,难度的确较大。在实际生产实践中,国外多采用专业分工与合作的方式进行。例如预制预应力混凝土房屋的设计应与预制工厂合作;现浇后张预应力混凝土房屋的设计应与后张技术专业公司合作进行设计。 随着我国经济的发展,预应力混凝土结构的应用范围将更加广阔,因此我们应加强提高预应力技术水平的科研工作。和发达国家相比,我们预应力混凝土工程的研究相对落后。设计和施工的分离也是影响我国预应力混凝土结构迅速发展的因素之一。因此有必要成立大型强而有力的预应力混凝土工程公司,承担重大预应力混凝土工程,担负新技术开发研究,并做好与设计和施工之间的联系,以提高我国的预应力技术水平。 参考文献: 1李国平.预应力混凝土结构发展史.建筑,2008,(12):43.2丁晓玲.预应力混凝土结构的理论与应用.大众商务3王雪,桑洪杰.预应力混凝土的分类及使用.中国建材,2003,(04):414姚谨英。建筑施工技术，中国建筑工业出版社，5徐素峰.浅谈后张法预应力筋伸长值的计