海阔天空精品预应力混凝土

第五章 预应力混凝土 n本章要求 1. 了解预应力混凝土工程的特点和工作原理 。 2. 掌握先张法、后张法施工工艺及预应力值的建 立传递的原理，张拉力的计算和校验 ，了解建 立张拉程序的依据及放张要求 。 3. 了解预应力筋张拉的台座、锚（夹）具、张拉 机具的构造及使用方法，正确计算预应力筋的 下料长度 。 4. 粗讲电张法设备、电热伸长值的计算 。 n本章重点 先张法和后张法的施工工艺过程，质量控制 与技术措施，施工过程中可能产生的应力损失 及弥补的方法。 n本章难点 锚（夹）具、张拉机具的构造及使用方法； 施工过程中可能产生的应力损失及弥补的方法 ，质量控制与技术措施。 预应力混凝土分类和材料 n预应力混凝土分类 先张法和后张法预应力混凝土 有粘结和无粘结预应力混凝土 全预应力混凝土 预制、现浇、组合预应力混凝土 n预应力混凝土材料 钢材。钢绞线是用冷拔钢丝绞扭而成，其方法是在绞 线机上以一种稍粗的直钢丝为中心，其余钢丝则围绕其 进行螺旋状绞合，再经低温回火处理即可。高强钢丝， 常用的高强钢丝分为冷拉和矫直回火两种，按外形分为 光面、刻痕和螺旋肋三种。常用的高强钢丝的直径（ mm）有： 4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等几种。 预应力钢绞线的截面 D 钢绞线直径； d 0 中心钢丝直径； d 外层钢丝直径 n预应力筋 1 .性能要求 高强、低松弛、高均匀延伸率 2 .类型 (1)高强钢丝 优质碳素钢盘条，经多次冷拔、低温回 火消除内应力，直径39mm，14701960MPa; (2)钢绞线 3股或7股钢丝扭成，直径9.515.7mm， 15701960MPa; n(3)热处理钢筋 热轧中碳低合金钢经调质处理，直径 6mm、8.2mm、10mm，1470MPa； n (4)无粘结预应力钢绞线 无粘结预应力钢绞线是用防腐 润滑脂 和护套涂包的钢绞线。 防腐润滑脂是用脂 肪酸混合金属皂将深度精制的矿物润滑油稠化而成，并 加人了多种添加剂，具有防锈防蚀性能，适用于无粘结 预应力筋的专用防腐润滑脂。 护套是包裹在钢绞线和防 腐润滑脂外的塑料套管，用以保护预应力钢绞线不受腐 蚀，并防止与周围混凝土之间发生粘结。 预应力混凝土 n 在预应力混凝土结构中所采用的混凝土应 具有高强、轻质和高耐久性的性质。一般要求 混凝土的强度等级不低于C40。目前，我国在一 些重要的预应力混凝土结构中，已开始采用 C50C60的高强混凝土，最高混凝土强度等级已达 到C80，并逐步向更高强度等级的混凝土发展。 国外混凝土的平均抗压强度每10年提高510MPa， 现已出现抗压强度高达200MPa的混凝土。高耐久 性：控制混凝土中活性碱含量、氯离子含量。 预应力夹具和锚具 n夹具 夹具 的静载性能，应由预应力筋 - 夹具组装件静载试 验测定的夹具效率系数（ ）确定。夹具效率系数按下 式计算： 式中 预应力筋 - 夹具组装件的实测极限拉力。 试验结果应满足夹具效率系数（ ）等于或大于 0.92 的要求。 当预应力筋夹具组装件达到实测极限拉力时，应 由预应力筋的断裂，而不应由夹具的破坏导致试验终结 。 n锚具 在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋-锚 具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效 率系数（ ）等于或大于0.95和预应力筋总应变（ ）等 于或大于2.0%两项要求。 锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件静 载试验测定的锚具效率系数（ ）和达到实测极限拉力 时组装件受力长度的总应变（ ）确定。锚具效率系数 （ ）应按下式计算： 式中 预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力； 预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力 钢材试件实测破断荷载平均值计算得出； 预应力筋的效率系数，它指考虑预应力筋根 数 等因素影响的预应力筋应力不均匀的系数。 应按下列规定取用：预应力筋-锚具组装件中预应力 钢材为 1至5根时， =1；6至12根时， =0.99；13至19根 时， =0.98；20根以上时， =0.97。 当预应力筋-锚具（或连接器）组装件达到实测极 限拉力（ ）时，应由预应力筋的断裂，而不应由锚具 （或连接器）的破坏导致试验的终结。预应力筋拉应力 未超过0.8fptk时，锚具主要受力零件应在弹性阶段工作， 脆性零件不得断裂。 用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构， 其预应力筋-锚具组装件，除应满足静载锚固性 能要求外，尚应满足循环次数为200万次的疲劳 性能试验要求。在抗震结构中，预应力筋-锚具 组装件还应满足循环次数为50次的周期荷载试验 。 锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力 等张拉工艺的要求。锚固多根预应力筋的锚具 ，除应具有整束张拉的性能外，尚宜具有单根 张拉的可能性。 预应力张拉机械 n电动螺杆张拉机 在先张法台座上生产构件进行单根钢筋张拉， 一般用小型电动螺杆张拉机，以弹簧、杠杆等设备 测力。用弹簧测力时宜设置行程开关，以便张拉到 规定的拉力时能自行停车。 电动螺杆张拉 1电动机；2手柄；3前 限位开关；4后限位开关； 5减速箱；6夹具；7测 力器；8计量标尺；9螺 杆 n拉杆式千斤顶 拉杆式千斤顶张拉原理 1一主油缸；2主缸活塞；3一进油孔；4一回油缸；5一回油活塞； 6回油孔；7连接器；8传力架；9拉杆；10螺母； 11一预应力筋；12一混凝土构件；13预埋铁板；14螺丝端杆 n锥锚式千斤顶 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 n穿心式千斤顶 YC-60型千斤顶具和JM型锚的安装 1工作锚；2YC-60型千斤顶；3工具锚；4预应力筋束 第一节 先张法施工 一、 台座 用台座法生产预应力混凝土构件时，预应力 筋锚固在台座横梁上，台座承受全部预应力的 拉力，故台座应有足够的强度、刚度和稳定性 ，以避免台座变形、倾覆和滑移。 台座由台面、横梁和承力结构等组成。根据 承力结构的不同，台座分为墩式台座、槽式台 座、桩式台座等。 n墩式台座 以混凝土墩作承力结构的台座称墩式台座，一般用 以生产中小型构件。台座长度较长，张拉一次可。生产 中型构件或多层叠浇构件可用图4-33所示墩式台座。 墩式台座 l混凝土墩；2钢横梁； 3局部加厚的台面； 4 预应力筋 型钢构架式台座 1-砂浆填缝；2-台面；3-废旧混凝土板 桩基构架式台座 1-受压桩；2-受拉桩；3-边部框架；4-中间构架 n墩式台座的受力特点及稳定验算 （1）墩式台座的受力特点 n墩式台座受力可按台面受力和台面不受力 两种情况考虑。 n图5-7为不考虑台面受力的情况，此时台墩 借自重及土压力来平衡张拉力矩，借土压 力和摩阻力以抵抗水平滑移。因此，这种 情况下需要台墩有较大的埋深和较大的自 重。当考虑台面受力时（如图5-8），则由 张拉力引起的水平滑移主要由混凝土台面 抵抗，而土压力和摩阻力只抵抗少部分滑 移力，因而可减小台座的埋深。 图5-7 不考虑台面受力时，承力结构受力简图 (a)重力墩；(b)构架墩 n墩、板式长线台座 n线杆连接器 图5-8 考虑台面受力时，承力结构受力简图 (a)重力墩；(b)桩基构架墩 n为了保证台座正常工作，墩式台座设 计时需考虑张拉力引起的倾覆、滑移 以及台墩各部分的强度和刚度。其中 抗倾覆与抗滑移是设计的关键。 n（2）台墩的抗倾覆验算： n式中 抗倾覆安全系数，应不小于1.5； n 抗倾覆力矩，由台座自重和土压力等产 生； n 倾覆力矩，由预应力筋张拉力产生。 n 对于台墩与台面共同工作的台墩，倾覆点的位 置按理论计算 （3）台墩的抗滑移验算 ： n式中 抗滑移安全系数，应不小于1.3； n 抗滑移力，由侧壁土压力和底部的摩阻力等提 供； n 预应力筋的总张拉力。 n槽形台座： 槽形台座由钢筋混凝土压杆及横 梁组成。它可以承受较大的张拉力和 张拉力矩，故一般用以生产张拉力较 大的构件（如吊车梁及屋架等）。在 施工现场可利用预制钢筋混凝土柱或 砌块组成的临时性槽形台座生产吊车 梁等构件。 n槽形台座的材料用量不仅与受力大小有关，还随台 座长度的增加而增加，同时考虑到钢筋搬运、安装 方便等因素，故台座长度不宜过长，一般为45 47m（可生产610根6m长吊车梁）。为便于混凝 土运输及蒸汽养护，台座以低于地面为好，但考虑 到地下水位及排水等因素。为便于拆移，钢筋混凝 土压杆可分段制作，每段长56m。如钢筋混凝土 压杆按偏心受压构件计算，其断面高度宜略取大些 ，以减小细长比及偏心矩。端部压杆还应进行抗倾 覆验算 。 n钢模台座 钢模台座是将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚 固支座的一种台座。 钢模台座 l侧模；2底模；3活动铰；4预应力筋锚固孔 二、施工工艺 先张法的主要施工工序为：在台座上张拉预 应力筋至预定长度后，将预应力筋固定在台座 的传力架上；然后在张拉好的预应力筋周围浇 筑混凝土；待混凝土达到一定的强度后（约为 混凝土设计强度的70%左右）切断预应力筋。由 于预应力筋的弹性回缩，使得与预应力筋粘结 在一起的混凝土受到预压作用。因此，先张法 是靠预应力筋与混凝土之间粘结力来传递预应 力的。 先张法施工工艺流程 1预应力筋；2混凝土构件；3台座；4夹具 n预应力筋张拉 张拉控制应力。混凝土结构设计规定，预 应力筋的张拉控制力不宜超过下表的数值 钢筋种类 张拉法 先张法 后张法 消除应力钢丝、钢绞 线 热处理钢筋 张拉程序 超张拉：是指张拉应力超过规范规定的控制应力 值，张拉程序是 如果在设计中钢筋的应力松弛损失按一次张拉取 值，则张拉程序是 预应力筋伸长验算 如实际伸长值比计算伸长值达或小6%，应暂 停张拉，查明原因并采用措施予以调整后方可继续 张拉。预应力筋的计算伸长值 计算可参考下式 -预应力筋的平均张拉力，kN。直线筋取张拉端的拉 力，两端张拉的曲线筋，取张拉端的拉力与跨中扣除孔 道摩阻损失后拉力的平均值。 - 预应力筋的长度,mm. -预应力筋的截面积，mm2 -预应力筋的弹性模量，kN/mm2 预应力筋张拉计算 预应力筋张拉力 的计算公式： -超张拉系数，取1.03或1.05。 -预应力筋张拉控制应力，N/mm2 -预应力筋截面面积，mm2 n混凝土施工 确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝 土的收缩和徐变，以减少预应力损失。收缩和徐变都与 水泥品种和用量、水灰比、骨料孔隙率、振动成型等有 关。 预应力筋张拉完成后，钢筋绑扎、模板拼装和混 凝土浇筑等工作应尽快跟上。混凝土应振捣密实。混凝 土浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。混凝土未达到强 度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。 混凝土可采用自然养护或湿热养护。但必须注意， 当预应力混凝土构件在台座上进行湿热养护时，由于预 应力筋张拉后锚固在台座上，温度升高预应力筋膨胀伸 长，使预应力筋的应力减小。在这种情况下混凝土逐渐 硬结，而预应力筋由于预应力筋膨胀伸长引起的的应力 损失不能恢复。因此，应采取正确的养护制度以减少由 于温差引起的预应力损失。一般可采用两次升温的措施 ：初次升温应在混凝土尚未结硬、未与预应力筋粘结时 进行，初次升温的温差一般控制在20以内；第二次升 温在混凝土构件具备一定强度（7.510MPa），即混凝 土与预应力筋的粘结力足以抵抗温差变形后，再将温度 升到养护温度进行养护，此时，预应力筋将和混凝土一 起变形，预应力筋不再引起应力损失 . n预应力筋放张 混凝土强度达到设计规定的数值（一 般不小于混凝土标准强度的75%）后，才 可放松预应力筋。这是因为放松过早会由 于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失 。预应力筋放松应根据配筋情况和数量， 选用正确的方法和顺序，否则易引起构件 翘曲、开裂和断筋等现象。 n当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的中 小型钢筋混凝土构件，钢丝可用砂轮锯或 切断机切断等放松。配筋多的钢筋混凝土 构件，钢丝应同时放松，如逐根放松，则 最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突 然断裂，易使构件端部开裂。长线台座上 放松后预应力筋的切断顺序，一般由放松 端开始，逐次切向另一端。 n预应力筋的放张顺序：轴心受压构件(如拉杆 、杆等)，所有预应力筋应同时放张；偏心受 压构件(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；板类构件应按对称原则从两边同时向中 间放松，以防止放松过程中构件发生翘曲、裂缝 ；采用剪丝钳剪断预应力筋时，两手用力要均 匀，不得采用扭折的办法；对用胎膜生产的构 件，放松预应力钢丝时应采取防止构件端部产生 裂缝的有效措施，并使构件能自由滑动；对有 多根预应力钢丝密集的构件，宜采用螺杆松张器 等缓慢放松后再逐根剪断。 预应力筋为钢筋时，对热处理钢筋不得用电 弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多 时，也应同时放松。多根钢丝或钢筋的同时放 松，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等。 采用湿热养护的预应力混凝土构件，宜热 态放松预应力筋，而不宜降温后再放松。 砂箱放张装置示意图 1-螺母；2-横梁；3-螺杆；4-夹 具；5-传力架；6-冷拔丝；7-构 件；8-砂箱；9-台墩；10-活塞； 11-套筒；12-进砂口；13-出砂口 楔形垫放张法示意图 1-台座；2-横梁；3、4-钢 块；5-钢楔块；6-螺杆； 7-承力板；8-螺母 第二节 后张法施工 后张法施工由于直接在混凝土构 件上进行张拉，故不需要固定的台 座设备，不受地点限制，适用于在 施工现场生产大型预应力混凝土构 件，特别是大跨度构件。 一、锚具 预应力锚具是确保预应力结构能保持 持久正常工作状态的关键部件，它是随着 预应力主材(高强度钢筋、钢丝或钢绞线) 生产技术的发展而研制开发的。对锚具的 要求形状要准确、工作可靠、构造简单、 施工方便；有足够的强度和刚度，受力后 变形小，锚固可靠，不产生预应力筋的滑 移和断裂现象。 n（一）单根粗钢筋锚具 单根粗钢筋锚具主要有： 螺丝端杆锚具、镦头锚具和帮条锚 具。 1、螺丝端杆锚具：当采用高强精轧钢 筋作为预应力钢筋时，可采用螺丝 端杆锚具。它具有受力明确，锚固 可靠，构造简单，施工方便等特点 。螺丝端杆锚具长度一般为320mm， 适用于直径不大于36mm的钢筋，它 由螺丝端杆、螺母和垫板组成 。 n2、帮条锚具：帮条锚具由衬板和帮 条组成，一般采用三根帮条，按1200 均匀布置，并应与垫板相接触的截 面在同一个垂直面上，以免受力时 发生扭曲，如图5-23所示。帮条应采 用与预应力筋级别相同的钢筋，并 在预应力筋冷拉前焊接。 n3、镦头锚具：镦头锚具由镦头和垫 板组成，用于单根粗钢筋的镦头锚具 一般直接在预应力筋端部热镦、冷镦 或锻打成型，如图5-22所示。 镦头锚具，操作简便迅速，施工 较方便，应用灵活。但对钢筋下料长 度的精度要求较高。 n镦 头 锚 具 （二）钢筋束、钢绞线锚具 预应力钢筋束、钢绞线常用的锚具有KT-Z 型和JM12型。固定端也可采用镦头锚具。 1、KT-Z型锚具：KT-Z型锚具由锚环和锚 塞两部分组成，如图5-24所示。该锚具为 半埋式，使用时先将锚环小头嵌入承压钢 板中，并用断续焊缝焊牢，然后埋设在构 件端部。 2、JM12型锚具：JM12型锚具是由带有锥 形内孔的锚环和一组合成锥形的夹片组 成，夹片的数量与被锚固的钢筋数量相 等。锚环分甲型1和乙型2两种。甲型锚 环为一个具有锥形内孔的圆锥体，使用 时直接放在构件端部垫板5上。乙型锚 环在圆锥体外部增添正方形肋板，使用 时直接预埋在构件端部而不需另外放置 垫板。 3.固定端用镦头锚具：固定端用镦头 锚具是由锚固板和带镦头的预应力筋组 成。为了降低成本，在张拉预应力钢筋 束时，固定端可用镦头锚具代替KT-Z锚 具或JM12型锚具。 n(三)钢丝束锚具：预应力钢丝束常用锚 具有锥形锚具、锥形螺杆锚具和镦头锚 具。 1.锥形锚具：锥形锚具是由一个环形锚圈 和一个锥形锚塞组成。锥形锚具适用于 锚固1224根直径为5mm的碳素钢丝组 成的钢丝束，亦可锚固直径为4mm的钢 丝。采用这种形式锚具钢丝束的制备较 容易，但接长和重复张拉较困难，滑丝 的可能性相对较大。 n2.锥形螺杆锚具：锥形螺杆锚具由锥形 螺杆、套筒和螺母三部分组成。使用 时，先将钢丝束均匀整齐地紧贴在螺 杆锥体部分，然后套上套筒，用拉杆 式千斤顶使端杆锥体通过钢丝挤压套 筒，从而锚紧钢丝。 n3.镦头锚具：镦头锚具是用特制的镦头机将 钢材的端部冷镦成一个铆钉头形的端头，然后把 它们成束地串扣在锚杯或锚板上。这种锚具适用 于锚固1254根直径为5mm的高强钢丝束，锚固 性能良好，安全可靠，预应力损失小，操作方便 。 但对钢丝的下料长度要求较严，相对误差应控制 在1/80001/3000之间，且应有专门的冷镦设备 。 1工艺流程 有粘结后张法预应力的主要施工工序为： 浇筑好混凝土构件，并在构件中预留孔道，待混 凝土达到预期强度后（一般不低于混凝土设计强 度的75%），将预应力钢筋穿入孔道；利用构件 本身作为受力台座进行张拉（一端锚固一端张拉 或两端同时张拉），在张拉预应力钢筋的同时， 使混凝土受到预压。张拉完成后，在张拉端用锚 具将预应力筋锚住；最后在孔道内灌浆使预应力 钢筋和混凝土构成一个整体，形成有粘结后张法 预应力结构。 有粘结后张法工艺流程 l混凝土构件；2预留孔道；3预应力筋；4张拉千斤顶；5锚具 预应力筋制作 由于预应力混凝土自身的特点，用作预应 力筋的钢材需满足下列要求： n(1)强度高。结构构件中所建立的混凝土预压应 力的大小，取决于预应力筋张拉力的大小。构 件在制作和使用过程中，由于混凝土的收缩、 徐变、钢筋松弛、锚具的变形等引起预应力损 失，因此，只有采用高强钢材，才能建立较高 的有效预应力值。 n(2)具有一定的塑性。预应力筋在施工过程中常 需弯折，且锚固段预应力筋要承受较大的应力 。因此，预应力筋要满足一定的抗弯折能力。 钢材强度越高，一般其塑性性能越低，为了保 证高强钢筋破坏前有一定的较大变形，预应力 筋也应具有足够的塑性性能。 n(3)具有良好的粘结力。后张法构件要求预 应力筋与灌浆料之间具有良好的粘结力， 以保证混凝土与钢筋的协同工作。 n(4)稳定性好。经过二次加工处理的钢筋力 学性能离散程度大，质量不稳定，如用于 工程往往造成隐患，影响结构的安全性。 因此，我国混凝土结构设计规范 (GB50010-2002)中规定预应力筋宜采用预 应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋 。 n(5)具有良好的加工性能。预应力筋在加工 后其力学性能应不受影响，良好的加工性 能是保证加工质量的重要条件。 n(6)低松弛。高强钢筋在持续的高应力状态 下会发生较大的松弛，这将大大减少所建 立的预压应力值，所以预应力筋应采用低 松弛的钢材以减少由此引起的松弛损失。 n(7)耐腐蚀。预应力筋直径相对较小， 强度较高，对腐蚀更敏感，尤其是应力 腐蚀。预应力筋的腐蚀将会降低结构的 使用寿命，导致结构的提前破坏。因此 ，为了保证结构的安全性，预应力筋应 具有良好的耐腐蚀性。 n单根预应力粗钢筋 n单根预应力粗钢筋的制作一般包括下料 、对焊、冷拉等工序。热处理钢筋及冷 拉IV级钢筋宜采用切割机切断，不得采 用电弧切割。对焊时应尽可能把冷拉率 相近的钢筋对焊在一起，以保证钢筋冷 拉应力的均匀性。预应力筋的下料长度 应由计算确定，计算时应考虑锚具、夹 具的厚度，对焊接头的压缩量、钢筋的 冷拉率、弹性回缩率、张拉伸值和构件 长度等的影响。 n(1)两端采用螺丝端杆锚具时预应力筋下料长 度 预应力筋全长： 预应力钢筋部分的计算长度： 预应力筋钢筋部分的下料长度： n(2)预应力筋一端为螺丝端杆，另一端用帮 条锚具或镦头锚具 预应力钢筋束或钢绞线束 n一般用KTZ锚具或JM12锚具，其下料长度 n钢丝束的制作 n三、构件的孔道留设 孔道留设是有粘结预应力后张法构件制作中的关 键工作。孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和 预埋波纹管法。预埋波纹管法只用于曲线形孔道。在 留设孔道的同时还要在设计规定位置留设灌浆孔。一 般在构件两端和中间每隔12 m留一个直径20 mm的灌浆 孔，并在构件两端各设一个排气孔。 钢管抽芯法 n钢管抽芯法适用于直线孔道，它是预先将钢管 埋设在模板内孔道位置处，在浇筑混凝土后， 每隔一定时间慢慢转动钢管，使之不与混凝土 粘结。待混凝土初凝后、终凝前抽出钢管形成 孔道。为保证孔道的质量，施工时应注意以下 几点： n(1)钢管要平直、光滑，预埋前应除锈、刷油， 安放时位置要准确。钢管在构件中的位置，采 用间距不大于2.0m的井字形钢筋网架固定。浇 筑混凝土时，应防止振动器直接接触钢管，以 免发生钢管变形和位移。 n(2)钢管接长。当一根钢管的长度不够时， 可用电焊接长。焊接时，为了能使中心线 对准，可在接头处套以衬管。焊好后，接 头处用砂轮打平，再用砂纸磨光。当预留 孔道较长时，抽管的阻力很大会造成拔管 困难，因此，当孔道长度大于15m时，不 宜采用通长钢管，而宜采用对接钢管，两 段钢管可用短衬管连接，从孔道两端抽拔 。 n(3)掌握好抽管时间。抽管时间与混凝土性 质、气温和养护条件有关。抽管过早，会 造成塌孔，抽管过晚，则抽管困难，甚至 抽不出来。一般情况下，在混凝土初凝后 、终凝前，以手指按压混凝土不粘浆又无 明显印痕时即可抽管。当气温较低时，为 了提前抽管，可在管中通入蒸汽加热混凝 土。 n(4)拔管顺序和方法。拔管应按先上后下、 先曲后直的顺序进行。可采用人工或卷扬 机抽拔，抽拔力作用的方向应与孔道轴线 方向一致。抽管时，对于直线孔道，应边 拔边转动，速度应均匀。对曲线孔道，应 避免转动，以免混凝土表面发生裂缝。 胶管抽芯法 n胶管弹性大，易于弯曲，它不但可以用于留设 直线孔道，而且可用于留设任何形状的曲线孔 道和折线孔道，因而胶管抽芯法的应用范围较 钢管抽芯法要大。常用胶管有五层或七层夹布 胶管和供预应力混凝土专用的钢丝网橡皮管两 种。夹布胶管质软，必须在管内充气或充水后 ，才能使用。钢丝网橡皮管质硬，具有一定的 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，抽管时可利用其有 一定弹性的特点，在拉力作用下断面缩小，即 可把管抽出。 n胶管在使用时应当注意：当管内充气或充水时 ，应考虑充气或充水后直径胀大的影响，以免 造成孔径过大与设计不符。一般情况下，胶皮 管中充气或充水压力达到0.60.8MPa时，直径 可增大3mm左右。为保证预留孔道的质量，对 夹布胶管，必须具有良好的密封装置。使用前 ，应把胶管的一端密封，勿使漏水漏气，另一 端接上阀门。 n胶管穿入钢筋骨架后，应每隔300500mm设一 定位架固定其位置，定位架用电焊焊牢在钢筋 骨架上。孔道的弯曲处，定位架应适当加密， 间距不应大于400mm。胶管充气可用小型空气 压缩机，充水可用手压泵，拔管前，先将压缩 空气或压力水放掉。在没有充气或充水设备的 情况下，也可在胶管中塞满冷拔钢丝，拔管前 ，先将穿入管中的钢丝束抽出，然后用机械或 手工将管拔出。抽管顺序，应先上后下，先曲 后直。 n钢丝束抽芯法 n钢丝束抽芯法应用比较少，它既适用于直线孔 道，也适用于曲线孔道。钢丝束芯可分为实心 和空心两种。实心钢丝束芯是将直径为4mm成 捆的冷拔低碳钢丝用密缠布条组成；空心钢丝 束是由许多纵向钢丝紧密排列在螺旋钢丝上， 用布条密缠而成(如图5-38所示)。纵向钢丝为直 径45mm的冷拔低碳钢丝，螺旋钢丝圈用直径 为4mm或5mm冷拔低碳钢丝绕成，螺距58cm 。抽芯时，对实心钢丝首先用钳子逐根抽出少 量钢丝，然后用手工陆续将钢丝全部抽出，最 后抽出布条；对空心钢丝束应先抽出螺旋圈， 再逐根抽出纵向钢丝，最后再将布条拉出。 空心钢丝束芯 1缠布； 2钢丝； 3螺旋钢丝 预埋波纹管法 n波纹管是由厚0.3mm的薄钢带经压波后螺 旋咬合卷成(如图5-37所示)，它具有重量 轻、刚度好、弯折方便、连接简单、摩阻 系数小、与混凝土粘结性好等优点。预埋 波纹管法最早于1981年开始应用在南京金 陵饭店预应力混凝土井式梁板屋盖施工中 ，它是目前最常用的孔道留设方法。 圆形波纹管 (a)单波管； (b)双波管； (c)咬口 n波纹管可按不同方法进行分类。按截面形状分为 圆形和扁形；按径向刚度分为标准型和增强型； 按每两个相邻的折叠咬口之间凸出的数量分为单 波与双波；按钢带表面情况分为镀锌钢带和不镀 锌钢带。一般预应力混凝土工程可选用标准型、 圆形、不镀锌的螺旋管。波纹管的生产长度主要 由运输尺寸确定，当使用量较小时，一般生产长 度为6m左右。当用量较多时，生产长度可达10 12m，也可按照实际需要到施工现场加工。波纹 管要满足：(1)在外荷载作用下，有抵抗变形的能 力；(2)在浇筑混凝土过程中，水泥浆不能渗入管 内。 n波纹管的接长可采用大一号同型波纹管作为接 头管。接头长度：管径为 时取200mm ； 时取250mm； 时取300mm。管 两端用密封胶带或塑料热缩管封裹，以防接缝 处漏浆。端部波纹管与预埋钢板的连接有两种 做法：一种方法是波纹管延伸至预埋钢板的孔 洞外口齐平，这种方法的优点是孔道密封较好 ，但预埋钢板的孔径要稍大于波纹管外径。另 一种方法是采用长为100mm、小一号同型波纹 管作为接头管，一端插入预埋钢板孔洞内，另 一端与波纹管连接。这种方法接头较麻烦，但 预埋钢板的孔洞与波纹管内径相同即可。 n波纹管安装前，应按设计图中预应力筋的 曲线坐标在侧模板上弹线，以波纹管底为 准，定出波纹管曲线位置；也可以梁底模 板为基准，按预应力筋曲线坐标，直接量 出相应点的高度，标在箍筋上，定出波纹 管曲线位置。波纹管可采用钢筋托架固定 ，间距为600mm。钢筋托架应焊在箍筋上 ，箍筋下面要用垫块垫实。 预埋铁皮管成孔 灌浆孔、排气孔的留设 n灌浆孔、排气孔的留设必须在留置孔道的 时候同时留设。留设时应注意以下几条： n(1)孔的位置应设置在构件两端及跨中，也 可设置在锚具或铸铁喇叭处，孔距一般不 宜大于12m。灌浆孔的直径应与输浆管管 嘴外径相适应，一般不宜小于16mm。 n(2)为避免截面过分减小，灌浆孔位置不应 集中于构件的同一截面，方向应能使灌浆 时灰浆自上而下垂直或倾斜注入孔道，或 自侧向水平注入孔道，以便于操作。 n(3)排气孔设置要保证孔道内的气流通畅，不形 成死角，保证水泥浆充满孔道。排气孔对直径 要求不严，一般施工中将灌浆孔与排气孔统一 做成灌浆孔。 n(4)灌浆孔和排气孔的一般做法：对预制构件， 可采用木塞留孔。木塞应抵紧钢管、胶管或波 纹管，并应固定，严防混凝土振捣时脱开。对 现浇预应力结构波纹管留孔，其做法是在波纹 管上开口，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧 形压板，并用铁丝扎牢，再用增强塑料管插在 嘴上，并将其引出梁顶面400500mm。 预应力筋穿束 n预应力筋穿入孔道，简称预应力筋穿束，它包 括穿束方法和穿束时机。 n穿束方法： n（1）人工穿束: 人工穿束可利用起重设备将预 应力束吊起，工人站在脚手架上逐步穿入孔内 。对于多波曲线束，宜采用特制的牵引头，工 人在前面牵引，后面推送，前后两端保持同时 出力。 n(2)用穿束机穿束:用穿束机穿束适用于单根钢纹 线的穿束情况。一种是由油泵驱动链板夹持钢 纹线传送，速度可任意调节，穿束可进可退， 使用方便；另一种是由电动机经减速箱减速后 由两对滚轮夹持钢纹线传送，进退由电动机的 正反控制。 n（3）用卷扬机穿束：卷扬机穿束适用于特长束、 特重束、多波曲线束等情况。卷扬机功率为1.5 2.0kw，速度宜慢些(每分钟约为10m)。束的前端 装有穿束网套或特制的牵引头，使用时将钢纹线 穿入网套中，前端用铁丝扎死，顶紧不脱落即可 。 n穿束时机：根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关 系，可分为先穿束和后穿束两种情况。先穿束法 即在浇筑混凝土之前穿束，此法穿束省力，但占 用工期，束的自重引起的波纹管摆动会增大摩擦 损失，束端如保护不当易失锈。后穿束法即在浇 筑混凝土之后穿束。该法可在混凝土养护期内进 行，不占工期，便于用通孔器或高压水通孔，穿 束后即行张拉，易于防锈，但穿束较为费力。 n预应力筋张拉 n1.一般规定：预应力张拉时，构件混凝土 强度应符合设计要求，当设计无具体要 求时，不应低于混凝土设计强度标准值 的75%。构件如分段制作，则在张拉前 应进行拼装，拼装的预应力构件立缝处 混凝土或砂浆的强度如设计无具体要求 时，不应低于混凝土设计强度标准值的 40%，也不得低于15MPa。安装张拉设备 时，对直线预应力筋，应使张拉力的作 用线与孔道中心线重合。对曲线预应力 筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线 末端的切线重合。 n2.张拉控制应力 张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张 拉时所控制达到的最大应力值。其值 为张拉设备所指示的总张拉力除以预 应力钢筋面积得到的应力值。控制应 力直接影响预应力的效果，控制应力 越高，建立的预应力值就越大，构件 的抗裂性也越好。 n但是，控制应力也不能过高，否则会使构件 出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，在破坏 前没有明显的预兆，使构件的延性较差。还 会造成预拉区开裂，以及端部混凝土局部受 压破坏。同时，超张拉应力过大使钢筋应力 超过屈服点，产生塑性变形将影响预应力值 的准确性和张拉工艺的安全性。如果张拉控 制应力取值过低，则预应力钢筋在经历各种 损失后，对混凝土产生的预压应力过小，不 能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和 刚度。 n预应力筋张拉控制应力应符合设计要求且不 宜超过表6-7所列数值 n3.张拉程序 n预应力筋的张拉程序，主要根据构件类型、张锚体系 、松弛损失取值等因素确定，可按表5-6进行。第一种 张拉程序中，超张拉的目的，主要是为了减少钢筋松 弛、混凝土弹性压缩、锚具变形和孔道摩擦等引起的 应力损失。持荷2min的目的，主要是为了加速钢筋松 弛的早期发展。重复张拉的目的，除可减少应力损失 外，尤其是在成束张拉时还可使钢筋的应力随着松弛 的发展而得到调整，使每根钢筋受力均匀。第二种张 拉程序中，超张拉3%后即锚固，其目的是为了弥补设 计和施工中预见不到的或考虑不够的某些因素所造成 的应力损失。为了施工方便，一般多采用第二种张拉 程序，即进行一次超张拉。超张拉的最大应力值应按 表5-选取，并延长持荷时间至5min。 n预应力损失 （1）应力筋与孔道壁之间的摩擦所引起的应力损失; (2)多根配筋分批张拉时，后批张拉的砼弹性压缩， 对先批张拉的应力筋将引起应力损失； （3）平卧重叠制作构件时，上下层之间的摩阻力对 张拉时砼弹性压缩影响所引起的应力损失； （4）锚口损失 n孔道灌浆 预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆，尤其 是钢丝束，张拉后应尽快进行灌浆，以防锈蚀与增 加结构的抗裂性和耐久性。在浇注混凝土之前需设 置灌浆孔、排气孔、排水孔与泌水管。 灌浆前，用压力水冲洗和润湿孔道。灌浆过程 中，可用电动或手动灰浆泵进行灌浆，水泥浆应均 匀缓慢地注入， 不得中断。 灌满孔道并封闭气孔 后， 宜再继续加注至 0.50.6 MPa， 并稳定一段时间 ，以确保孔道灌浆的密实性。对不掺外加剂的水泥 浆，可采用两次灌浆法来提高灌浆的密实性。 灌浆顺序应先下后上。曲线孔道灌浆宜由最低 点注入水泥浆，至最高点排气孔排尽空气并溢出浓 浆为止。 n该桥梁是 南水北调 中线京石 段应急供 水工程中 总干渠桥 梁的南固 城桥。共 有