第六章 预应力混凝土工程

第六章预应力混凝土工程概述§6-1先张法§6-2后张法§6-3无粘结预应力混凝土施工概述一、预应力混凝土原理：在构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，当构件在外荷载作用下产生拉应力时，首先要抵消预压应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。使混凝土结构在荷载作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，提高构件的承载能力，并使高强钢材在钢筋混凝土构件中得到应用。二、施加预应力的目的：

1、提高结构或构件的抗裂度；

2、提高结构或构件的刚度；

3、充分发挥高强钢材的作用；

4、把散件拼成整体。三、预应力混凝土的施工方法：

1、先张法先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。2、后张法后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。§6-1先张法一、概念：在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。二、适用：构件厂生产中小型构件（如空心板、屋面板、走道板、平板、天沟板、吊车梁、薄腹梁……）夹具横梁台座预应力筋台面A、张拉预应力筋混凝土构件B、浇筑混凝土构件C、放张施加预应力三、先张法施工的设备：（一）台座：

1、墩式台座（1）组成：台墩、台面、横梁

（2）用途：用于以钢丝为预应力筋的中小型构件。长度100～150m。（3）台座设计：

A.抗倾覆稳定性验算

K=M/M′≥K1=1.5M——抗倾覆力矩M′——倾覆力矩K1——抗倾覆系数B.抗滑移稳定性验算K=（N+EP+F）/T≥K2=1.3N——台面抗滑移EP——台座前被动土压力F——台座与土的摩阻力T——滑移力

K2——抗滑移系数

C.强度验算横梁——均布荷载的简支梁牛腿——按牛腿台墩外伸部分——偏心受压台面——轴心受压重力式墩式台座的几种形式与台面共同作用式构架式桩基构架式锚桩式台座

2、槽式台座（1）组成：钢筋混凝土传力柱、上下横梁、台面、砖墙

（2）用途：用于张拉力和倾覆力矩都较大的中小型双向预应力构件。易于蒸汽养护，长度45～76m。（3）台座设计：

横梁——均布荷载的简支梁端部传力柱——偏心受压、抗倾覆稳验算中间传力柱——偏心受压槽式台座压杆砖墙上横梁下横梁砖墙压杆（二）夹具：：1、锚固夹具具：（1）锥销夹具（2）穿心式夹具具（锚片夹具具）适用锚固单根根直径12～14预应力筋。（2）镦头夹具——带槽螺栓、梳梳子板。适用：冷拉筋筋、冷拔丝、、碳素钢丝。。（3）楔形夹具2、张拉夹具：（1）偏心式夹具具（2）楔形张拉夹夹具（3）偏心式夹具具（4）单根粗钢筋筋螺杆夹具锥销夹具穿心式夹具（三片式锚片夹具）方套筒二片式夹具穿心式夹具（二片式锚片片夹具）固定端镦头夹具单根镦头钢筋螺杆夹具高强镦头钢丝用梳筋板夹具接千斤顶镦头梳筋板夹夹具（制作预预应力圆孔板板用）（三）张拉设设备1、要求：简单可靠，能能准确控制内内力，能以稳稳定的速率增大拉力。。2、设备：（1）卷扬机机＋滑车组：：用弹簧测力计计或杠杆测力力计测定张拉拉力。（2）电动螺螺杆张拉机：：用弹簧测力计计或杠杆测力力计测定张拉拉力。拉力30～～60t、行程800mm，用于钢筋、钢丝。。（3）千斤顶顶：用油压表测定定张拉力。拉杆式（YL）——粗钢筋或钢丝丝束穿心式（YC）——钢丝束、钢筋筋束和钢绞线线束锥锚式（YZ）——钢丝束拉杆式千斤顶张拉钩连接套筒承力架电动螺杆张拉拉机的工作原原理图四、先张法施施工工艺准备台座→→刷刷隔离剂→→安安放预应力钢钢筋→张拉固固定钢筋→→立模板、、安钢筋和预预埋件→浇混凝凝土→养养护→→放放松预应力钢钢筋→预留试试块→试试压（一）预应力力筋张拉：1、张拉程序序（1）0→1.05σcon（持荷2分钟））→σcon超张拉5%并持荷2分钟的的目的：加速钢筋松弛的早早期发展。（2）0→1.03σcon超张拉3%目的：弥补钢筋松弛引起起的预应力损损失。fptk：极限抗拉强度度标准值fpyk：屈服强度标准准值预应力筋种类σcomσmax碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线

0.75fptk0.80fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.70fptk0.75fptk冷拉钢筋0.90fpyk0.95fpyk2、控制应力力及最大应力力：超张拉可比设设计要求提高高5%，但最最大张拉控制制应力不得超过下下列规定：3、张拉要点点：（1）从台座座中间向两侧侧进行（防偏偏心损坏台座座）；（2）多根成成组张拉，初初应力应一致致(测力计抽抽查)；（3）拉速平平稳，锚固松松紧一致，设设备缓慢放松松；（4）冬施张张拉时，温度度≮－15℃℃；（5）注意安安全：两端严严禁站人，敲敲击楔块不得得过猛。4、张拉偏差：：（1）位置：≯5mm且≯构件截面面短边的4%；（2）应力：≯≯5%预应力总值；；（3）伸长值：重重要结构（吊吊车梁、屋架架）≯设计计计算值的10%且≮设计计算算值的5%。(二)预预应力力筋放放张：：1.条条件：：混凝土土达到到设计计规定定且≮≮75%强强度值值后。。2.方方法：：（1）钢丝丝A.配筋不不多：：可逐逐根放放张（（自中中间向向两侧侧），，可剪剪断、锯锯断。。B.配筋多多：应应同时时放张张，用用放张张横梁梁配合合千斤斤顶、、楔块、、砂箱箱等。。（2）钢筋筋A.配筋不不多：：可逐逐根放放张（（自中中间向向两侧侧），，可熔熔断、或或用楔楔块、、砂箱箱（固固定端端）。。B.配筋多多：应应同时时放张张，用用放张张横梁梁配合合千斤斤顶、、楔块、、砂箱箱等。。配筋多多时，，不得得逐根根放张张，以以防最最后放放张的的钢丝丝（钢钢筋））应力力增加加过大大而断断裂或或使构构件端端部开开裂。。3.放放张张顺序序：（1）轴心心受压压构件件：同同时放放张；；（2）偏心心受压压构件件：先先同时时放张张预压压应力力较小小区域域的钢钢筋，再再同时时放张张预压压应力力较大大区域域的钢钢筋；；（3）如不不能满满足上上述要要求，，应分分阶段段、对对称、、相互互交错错放张。。横梁螺杆螺母承力板台座钢块钢块钢楔块楔块放张法活塞钢套箱进砂口出砂口砂子钢套箱底板砂箱放张法§6-2后张张法法一、概概念：：先制作作构件件，预预留孔孔道，，待构构件混混凝土土达到到规定定强度度后，，在孔孔道内内穿入入预应应力筋筋进行行张拉拉并加加以锚锚固，，最后后进行行孔道道灌浆浆。借借助构构件两两端的的锚具具将钢钢筋的的张拉拉力传传给混混凝土土，使使混凝凝土产产生预预压应应力。。二、适适用：：大构件件及结结构的的现场场施工工，如如屋架架、现现浇大大梁等等。三、预预应力力筋、、锚具具和张张拉机机具（一））单根根粗钢钢筋（（直径径18～36mm））：1、锚锚具：：（1））固定定端A.螺丝端端杆锚锚具螺杆45#钢，，钢筋筋冷拉拉前焊焊接好好；螺母、、垫板板用Q235钢。B.帮条锚锚具帮条与与预应应力筋筋同级级，互成120°，E50焊条；；垫板用用3#钢。C.镦头锚锚具（2）张拉拉端：：螺丝端端杆锚锚具螺丝端杆锚具帮条锚具2、张拉拉千斤斤顶：：（1）拉杆杆式千千斤顶顶（YL－－60）；；（2）穿心心式千千斤顶顶（YC－－60、YC－－20、YC－－18）。。YL-60拉杆式千斤顶YC60型千斤顶配装撑脚和拉杆后的外貌图（二））钢筋筋束、、钢绞绞线束束：1、锚锚具：：（1）固定定端A.镦头锚锚具（（固定定板））：钢钢筋可可用；；B.挤压锚锚具：：钢绞绞线可可用。。（2）张拉拉端A.JM－12型锚具具：锚锚环、、夹片片用45#钢。。可锚锚3～～6根根直径12的的光圆圆、螺螺纹HRB500级筋或或钢绞绞线；；B.KT－Z型锚具具：可可锚3～6根直直径12的的HRB400~500级筋；C.单孔夹片式式锚具：二二片式、三三夹片（直直、斜开缝缝）D.多孔夹片式式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型…JM12锚具镦头锚具JM12锚具JM12锚具(a)l1JM12－－6锚具KT-Z型锚具锚环锚塞(a)组装图锚环夹片钢绞线(b)锚环(c)三夹片式夹片(e)斜开缝夹片(d)二夹片式夹片单孔夹片式式锚具多孔夹片锚固体系多孔锚固体系构造图2、张拉千斤斤顶：（1）锥锚式千千斤顶（YZ60、、YZ85）：用于KT－Z、XM型及钢制锥锥形锚具。。（2）穿心式千千斤顶（YC60、、YC120）：用于KT－Z、XM型及JM－12、JM－－15锚具。（3）大孔径穿穿心式千斤斤顶（YCD、YCQ、YCW型）：用于大吨位位钢绞线束束（群锚））。锥锚式千斤斤顶构造简简图YCD型千斤顶工工作示意图图工具锚缸体顶压器工作锚活塞YCQ型千斤顶的的操作顺序序（三）钢丝丝束：1、锚具：：（1）固定端：：用镦头锚具具（锚板））（DM5B）（2）张拉端：：A.镦头锚具（（DM5A）：锚12～54根根φ5钢丝；B.锥形螺杆锚锚具：由锥形螺杆杆、套筒、、螺母组成成，锚14、16、、20、24、28根φb5钢丝束等；；C.钢质锥形锚锚具：由锚环、锚锚塞组成，，锚18根根以下φ5钢丝。D.XM型锚具（穿穿心式锚具具）：由锚环、夹夹片组成，，锚钢筋、、钢筋束、、钢铰线束束、钢丝束。锥形螺杆锚具钢质锥形锚具镦头锚具2、张拉千斤斤顶：（1）锥锚双作作用千斤顶顶：用于钢质锥锥形锚具、、XM型锚具；（2）拉杆式千千斤顶：用于镦头锚锚具、锥形形螺杆锚具具；（3）穿心式千千斤顶：用于镦头锚锚具、锥形形螺杆锚具具；锥形螺杆锚具的预紧锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图四、预应力力筋制作（一）单根根粗钢筋的的配料：工序：下料料→对焊→→冷拉。1、当两端采采用螺丝端端杆锚具时时l4钢筋下料长长度：l=+n△（1＋δ）（1－δ1）式中：l4——冷拉后长度度l4=L－2l5L——预应力筋全全长L=l1＋2l2l1——孔道长度l2——螺丝端杆在在构件外的的外露长度度120~150l5——螺丝端杆长长度320或370δ——钢筋冷拉δ——钢筋冷拉后后弹性回缩缩率n——对焊接头总总数△——每个对焊接接头的预留留量，取1d2、当一端用用螺丝端杆杆锚具、一一端用帮条条锚具或镦镦头锚具时：l4钢筋下料长长度：l=+n△（1＋δ）（1－δ1）式中l4=L－l5L=l1＋l2＋l3l3——帮条锚具长长度（70~80）或镦头锚具中镦头头留量与垫垫板厚度之之和（2.25d＋垫板厚））l3（二）钢筋筋束和钢铰铰线束的配配料：工序：冷拉→→下料→编束束。1、两端张拉：：l＝l1＋2a2、一端张拉：：l＝l1＋a＋bA——张拉端留量（（600～850mm，由机具定）B——固定端外露长长度（80～～100mm）（三）钢丝束束的配料：工序：下料→→编束→安锚锚具。下料长度与锚锚具形式、张张拉方法有关关。五、施工工艺艺浇筑混凝土结结构或构件（（留孔）→养养护拆模→（（达75%强强度后）穿筋筋张拉→固定定→孔道灌浆浆→（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移移动、吊装。。（一）孔道留留设：1、要求：（1）位置准确；；（2）内壁光滑；；（3）端部预埋钢钢板垂直于孔孔道轴线（中中心线）；（4）直径、长度度、形状满足足设计要求（（直径与锚具具及筋有关）。2、方法：（1）钢管抽芯法法留设直孔，钢钢管应平直、、光滑，用前前刷油；每根根长≯15米米，每端伸出出500mm；两根接长，中中间用木塞及及套管连接；；用钢筋井字字架固定，@≯1米；浇浇混凝土后每每10～15分钟转动一一次；混凝土土初凝后、终终凝前抽管；；抽管先上后后下，边转边边拔。（灌浆孔间距≯≯12米）（2）胶管抽芯法法留设长孔或曲曲线孔。充气气或充水；钢钢筋井字架@≯0.5米米；混凝土达达一定强度（（200℃·h）后拔管。。（3）埋管法留设长孔或曲曲线孔。预埋埋螺旋管，不不抽管。可先先穿筋，接头头严密，有一一定刚度；井井字架@≯0.8米；灌浆孔间距≯≯30米；波波峰设排气泌泌水管。胶管与阀门连接钢管的连接胶管的封端处理金属螺旋管螺旋管的连接螺旋管上留灌浆孔螺旋管的固定(二)预应力力筋张拉：1、张拉条件件：（1）结构的混凝凝土强度符合合设计要求或或达75%强强度标准值；（2）做好各种准准备工作。2、张拉控制应应力和超张拉拉最大应力：：（比先张法均均低0.05f）3、张拉程序：：同先张法。4、张拉方式式：（1）对抽芯芯法：A.长度≤24m直孔——一端端张拉（多根根筋时，张拉拉端设在结构两端端）；B.长度>24m直孔、曲线孔孔——两端张张拉（一端锚锚固后，另一端补补足再锚固））。（2）对埋螺螺旋管法：A.长度≤30m直孔——一端端张拉；B.长度＞30m直孔、曲线孔孔——两端张张拉。5、张拉顺序：：预应力筋不能能同时张拉时时，应分批、、分阶段、对对称地张拉。张拉拉顺序应保证证混凝土构件件尽可能小承承受偏心压力。分批张拉，应应补偿后批钢钢筋张拉时混混凝土受压变变形引起先批张拉拉钢筋的预应应力损失。可可将先批张拉拉钢筋的预应力增加αE·σC（但不应超过过最大张拉值值），或者补张拉。αE——预应力筋与混混凝土弹性模模量之比σC——第二批预应力筋张拉时，在已已张拉预应力筋处产生的混混凝土法向应应力。σC=（σcom-σ1x）Ap/Anσcom——控制应力σ1x——第一批变形损损失Ap——后批张拉筋面积An——混凝土净截面面面积（包括括构造钢筋的折算算面积6、叠浇构件：：自上而下逐层层张拉。下层层构件因上层层构件的重量量造成混凝土不能能自由变形，，可采用逐层层超张拉方法法解决，但底顶张拉力力相差≯5%（钢丝、、钢绞线、热热处理筋）、、

≯9%（冷拉筋筋），且≯最大张拉值。构件之间基本本上架空时，，也可采用同同一张拉值。（三）孔道灌浆浆：1、目的：防止钢筋生锈锈；增加结构构整体性和耐耐久性，提高结构抗裂裂性和承载能能力。2、基本要求求：（尽尽早早进进行行，，饱饱满满、、密密实实））（1）水水泥泥≮≮32.5级级普普硅硅；；（2）水水泥泥浆浆强强度度≮≮30MPa；；（3）水水灰灰比比0.4左左右右，，不不得得大大于于0.45；；（4）泌泌水水率率：：拌拌后后三三小小时时宜宜≯≯2%，，最最大大≯≯3%；；（5）可可掺掺无无腐腐蚀蚀性性外外加加剂剂：：铝铝粉粉（（微微膨膨胀胀剂剂））（（水水泥泥重的的0.5～～1/万万）），，或或木木质质素素磺磺酸酸钙钙（（减减水水剂剂、、塑塑化剂剂））（（0.25%））；；（6）孔孔道道湿湿、、洁洁净净，，由由下下层层孔孔到到上上层层进进行行；；（7）灌灌满满孔孔道道并并封封闭闭排排气气孔孔后后，，加加压压0.5～～0.6MPa，，稍后再再封封闭闭灌灌浆浆。。§6-3无粘粘结结预预应应力力混混凝凝土土施施工工一、、特特点点：：“无无粘粘结结””，，永永久久地地允允许许预预应应力力筋筋与与其其周周围围的的混混凝凝土土产产生生纵纵向向相相对对滑滑动动。。二、、适适用用：：现场场整整浇浇结结构构（（梁梁板板等等）），，特特别别适适合合曲曲线线配配筋筋的的结结构构。。三、、优优缺缺点点：：无需需留留孔孔与与灌灌浆浆，，施施工工简简单单；；张张拉拉摩摩阻阻力力小小，，预预应力力筋筋易易弯弯成成曲曲线线形形状状；；构构件件整整体体性性略略差差，，锚锚固固要要求求高高。。四、、施施工工方方法法：：1、无无粘粘结结筋筋的的制制作作：：钢丝丝束束、、钢钢绞绞线线束束外外包包涂涂料料层层：：－－20℃℃～～＋＋70℃℃不不变