《土木工程施工》第13次课.ppt

1,二、预应力筋的制作,单根粗钢筋的制作包括配料、对焊、冷拉等工序。其关键是配料中的钢筋下料长度计算。计算时，需要考虑锚具的种类、对接头和镦粗头的压缩量、张拉伸长值、冷拉率、钢筋的弹性回缩率、构件或构件孔道长的影响。锚具特点：螺丝端杆外露在孔道外的长度为120150mm，帮条、镦头视锚具尺寸而定。对焊接头：每个对焊接头的压缩量约等于钢筋直径。,（一）单根粗钢筋的制作,2,单根预应力粗钢筋的下料长度计算分为三种情况。,弹性回缩率：冷拉后的回缩值与冷拉完成时的长度的比值，一般为0.3左右。,（1）预应力筋两端均采用螺丝锚具时，其下料长度,钢筋冷拉率：实际测定作为下料依据。,3,（3）预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用镦粗头锚具时，其下料长度,（2）预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具时，其下料长度,镦头锚具长度（可取2.25倍的预应力钢筋直径加垫板厚度15mm）；,帮条锚具长度（可取7080mm）；,式中，,式中，,4,式中：,构件的孔道长度；,螺丝端杆伸出构件外的长度（可取120150mm）；,螺丝端杆的长度（一般取320mm）；,预应力筋的冷拉率；,预应力筋的冷拉弹性回缩率（可取0.40.6）；,n对焊接头数量；,每个对焊接头的压缩量。,5,(c)预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用镦头锚具,(a)预应力筋两端采用螺丝端杆锚具,(b)预应力筋一端采用螺盛端杆锚具，另一端采用帮条锚具,6,【例5-1】,某24m跨度的预应力钢筋混凝土屋架。屋架下弦孔道长度23800mm，预应力筋为4l25，实测钢筋冷拉率3.5，冷拉后的弹性回缩率10.3，预应力筋两端采用螺丝杆锚具，螺丝端杆长度320mm，其露在构件外的长度为120mm。预应力筋用三根钢筋对焊而成。试求粗钢筋的下料长度。若预应力筋一端为螺丝端杆，另一端采用帮条锚具，帮条锚具及垫板厚度为90mm；预应力筋一端为螺丝端杆，另一端采用镦头锚具（垫板厚度为15mm）。试求粗钢筋的下料长度。,7,解：,（1）预应力筋两端均为螺丝端杆锚具，各参数的取值为,则,8,（2）预应力筋一端为螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具时，各参数的取值为,则,9,（3）预应力筋一端为螺丝端杆锚具，另一端采用镦粗头锚具时，各参数的取值为,则,10,钢筋束的制作包括编束、下料和张拉等工作。,（二）钢筋束的制作,钢筋束目前主要采用12钢筋36根组成，钢绞线束主要采用36根75组成。由于其强度高，柔性好，而且钢筋不需要接头等优点，近年来钢筋束和钢绞线束预应力筋的应用越来越广泛。钢筋束所用钢筋一般是盘圆状供应，长度较长，不需要对焊接长。钢筋束预应力筋的制作工艺一般是：开盘冷拉、下料和编束。冷拉RRB400级钢筋及钢绞线下料切断时，宜采用切断机或砂轮锯切断，不得采用电弧切割。钢绞线切断前，在切口两侧50mm处应用铅丝绑扎，以免钢绞线松散。,11,1一混凝土构件；2孔道；3一钢筋束；4-JMl2型锚具；5一镦头锚具,12,（1）预应力钢筋束两边同时张拉时，其下料长度,1钢筋束的下料长度,式中：,构件的孔道长度；,端留量，采用YC-60型穿心式千斤顶张拉，JM12锚具时，a850mm；,预应力筋的下料长度；,13,（1）预应力钢筋束一端张拉时，预应力筋的下料长度,式中：,非张拉端（固定端）留量，b80mm；,为了防止预应力钢筋束在穿筋和张拉时发生扭结现象，必须进行编束工作。首先理顺钢筋根数，然后用1822号铁丝，每隔1m左右绑扎一道，形成束状。,2钢筋束的编束,14,钢丝束的制作包括调直、下料、编束和安装锚具等工作。,（三）钢丝束的制作,采用钢质锥形锚具进行预应力张拉的钢丝束，其下料长度计算基本与采用JM-12型锚具进行预应力张拉的钢筋束相同。,1钢丝束的下料长度,采用锥形螺杆锚具以拉杆式千斤顶在构件上张拉时，下料长度见教材图5-33所示。,15,式中：,钢丝伸出套筒的长度，取a20mm；,预应力筋下料后的弹性回缩值；,锥形螺杆长度（可取380mm）；,预应力钢丝束的下料长度,锥形螺杆锚具的套筒长度；,其它符号的意义同前。,16,预应力钢丝束的编束是为了防止钢丝互相扭结。编束工作应在平整的场地上把钢丝理顺放平，然后在全长每隔1m左右用铁丝将钢丝变成帘子状，最后每隔1m放置一个直径与螺杆直径相一致的钢丝弹簧圈作为衬圈，将编好的钢丝帘绕衬圈形成束，再用铁丝绑扎牢固。如下图所示。,2钢丝束的编束,钢丝编束示意图1钢丝；2铁丝；3衬圈；,17,三、后张法施工工艺,后张法施工工艺流程图如下所示。,18,19,后张法施工工艺中比较重要的施工过程有孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。,（一）孔道留设,1、要求（1）孔道尺寸、位置应正确，孔道要平顺；（2）端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线；（3）孔道直径取决于预应力筋和锚具、保证预应力筋穿入。,20,2、施工方法（1）钢管抽芯法适宜于留设直线孔道。方法在需留设孔道处预埋钢管，在混凝土浇筑、养护中定期慢转钢管，以防粘结，待混凝土初凝后，终凝前抽出钢管，形成孔道。,施工时应注意的问题,钢管应平直，光滑，埋前应出锈，刷油，位置正确；每根长度小于15米，以便于旋转、抽管；,21,恰当掌握抽管时间早：坍孔；晚：抽管难，抽不出来。一般在初凝后终凝前，手指按压混凝土不粘浆又无明显印痕时，则可抽管。常温下，一般36小时即可抽管。,抽管顺序和方法先上后下，边抽边转，速度均匀，与孔道保持在同一直线。,22,注意：留设预留孔道的同时，还要在设计规定位置留设灌浆孔和排气孔。一般在构件两端和中间每隔12m左右留设一个直径20mm的灌浆孔，在构件两端各留一个排气孔。留设灌浆孔和排气孔的目的是：方便构件孔道灌浆。留设方法：用木塞或白铁皮管。,23,钢管连接方法1一钢管；2一白铁皮套管；3一硬木塞,24,（2）胶管抽芯法适宜于留设直线孔道、曲线孔道、折线孔道等。,方法在孔道留设处，安放胶管（内充气或水、钢丝网胶管），浇筑混凝土，养护，初凝后，通过放气（水）或直接拉，形成孔道。,长度2030米以内整根管，一端抽出。较长时在中间接长，接头处应防漏气、漏水；抽管顺序：先上后下，先曲后直。,施工时应注意的问题：,25,胶管密封装置(a)胶管封头(b)胶管与阀门连接1一胶管；2一铁丝密缠；3一钢管堵头；4一阀门,注意：胶管抽芯法的灌浆孔和排气孔的留设方法同钢管抽芯法。,26,（3）预埋波纹管法适宜于曲线孔道。,施工时应注意的问题：,使用前应作灌水试验，检查有无渗漏；连接用大一号波纹管（接长时）；固定：用钢筋卡子，并用铁丝绑牢；避免反复弯曲。,方法波纹管直接埋设在需留设孔道处，不再抽出。,27,波纹管外形(a)单波纹；(b)双波纹,波纹管的连接1波纹管；2接头管；3密封胶带,28,金属螺旋管(波纹管)的固定1箍筋；2一钢筋托架；3波纹管；4一后绑的钢筋；5垫块；6梁侧模,波纹管的安装，应根据预应力筋的曲线坐标在侧模或箍筋上划线，以波纹管底为准。波距为600mm。钢筋托架应焊在箍筋上（如上图所示），箍筋下面要用垫块垫实。波纹管安装就位后，必须用铁丝将波纹管与钢筋托架扎牢，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起的质量事故。,29,灌浆孔的留设1波纹管；2一海棉垫片；3塑料弧形压板；4一增强塑料管5铁丝绑扎,灌浆孔与波纹管的连接，如下图所示。其做法是在波纹管上开洞，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。灌浆孔间距不宜大于30m，曲线孔道的曲线波峰位置，宜设置泌水管。,在混凝土浇筑过程中，为了防止波纹管偶尔漏浆引起孔道堵塞，应采用通孔器通孔。通孔器由长6080mm的圆钢制成，其直径小于孔径10mm，用尼龙绳牵引。,30,（二）预应力筋的张拉,张拉前，将预应力筋穿入钢筋的预留孔道。混凝土应有一定的强度，张拉过早将使混凝土收缩徐变产生的预应力损失增大。因此，张拉时混凝土的强度应符合设计规定，如设计无规定时，不应低于设计强度等级的70。对于拼装的预应力构件，其拼缝处混凝土或砂浆强度如设计无要求时，不宜低于块体混凝土设计强度等级的40，且不低于15MPa。,1.控制应力,与先张法一样，张拉控制应力过大或过小都会产生不良影响。后张法控制应力也应符合设计规定，如无设计规定时，可按表5-1取值。,31,2.预应力筋张拉程序,3.后端法张拉端设置,后张法预应力筋张拉端的设置，应符合设计要求；当无具体设计要求时，应符合下列规定：,（1）抽芯成形孔道。对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；对长度不大于24m的直线预应力筋，可在一端张拉；,32,（2）预埋波纹管孔道。对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；对长度不大于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，张拉端宜分别设置在结构的两端；当两端同时张拉同一根预应力筋时，宜先在一端锚固，再在另一端补足张力后进行锚固。,4.张拉顺序,预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等，因此，对称张拉是一条重要原则。下图所示为预应力混凝土屋架下弦杆与吊车梁的预应力筋张拉顺序。,33,预应力筋的张拉顺序(a)、(b)屋架下弦杆(c)吊车梁,对称张拉是为了避免张拉时构件截面呈现过大的偏心受压状态。,对配有多根预应力筋的预应力混凝土构件，由于不可能同时一次张拉完预应力筋，应分批、对称的进行张拉。分批张拉时，要考虑后批预应力筋张拉时对混凝土产生的弹性压缩，从而引起前批张拉的预应力筋应力值降低，所以对前批张拉的预应力筋的张拉应力应增加。,34,式中，张拉控制应力；钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；张拉后批预应力筋时，对已张拉的预应力筋重心处的混凝土法向应力Nmm2；钢筋的弹性模量(kNmm2)；混凝土的弹性模量(kNmm2)；预应力筋第一批的应力损失值(kNmm2)；后批张拉的预应力筋截面积（mm2)。混凝土构件的净截面面积(包括构造钢筋的折算面积)（mm2)。,35,对平卧叠浇的预应力混凝土构件，上层构件的重量产生的水平摩阻力，会阻止下层构件在预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形，待上层构件起吊后，由于摩阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形，从而引起预应力损失。该损失值，随构件型式、隔离剂类别和张拉方式而不同，其变化差异较大。目前尚未掌握其变化规律，为便于施工，在工程实践中可采取逐层加大超张拉的办法来弥补该预应力损失，但是底层的预应力混凝土构件的预应力筋的张拉力不得超过顶层的预应力筋的张拉力，具体规定是：,预应力筋为钢丝，钢绞线、热处理钢筋，应小于5%，其最大超张拉力应小于抗拉强度的75；预应力筋为冷拉热轧钢筋，应小于9%，其最大超张拉力应小于标准强度的95。,36,且不得超过表5-2的规定。,5.预应力筋伸长值校核,预应力筋张拉时，通过伸长值的校核，可以综合反应预应力筋的张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大以及预应力筋是否有异常现象等。根据规范规定，如实际伸长值比计算伸长值大于10或小于5，应暂停张拉，在采取措施予以调整后，方可继续张拉。预应力筋的计算伸长值L，可按下式计算,式中，施工中实际采用的张拉控制应力；预应力筋的弹性模量；预应力筋的长度。,37,的取值，可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比关系用计算法或图解法确定。,预应力筋张拉伸长值的量测，应在建立初应力之后进行。其实际伸长值应为,式中，从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；初应力以下推算伸长值；施加应力后，后张法混凝土构件的弹性压缩值，其值微小时可忽略。,具体计算见教材。,38,【例5-2】,某24m跨度的预应力混凝土屋架。其下弦孔道长度为23800mm，配有5j15.2预应力钢绞线束，极限抗拉强度标准值为fptk1860N/mm2，弹性模量Es2105MPa；预应力筋张拉控制应力con0.7fptk1302MPa；每束预应力筋面积Ap700mm2；混凝土强度等级为C40级，弹性模量Eh3.3104MPa。采用YC120型千斤顶张拉，张拉缸液压活塞面积F25000mm2，锚具采用JM15锚具。屋架制作采用现场四层平卧叠浇，隔离剂采用II类，试进行预应力筋的张拉计算。采用01.03con的张拉程序。,39,解：,（1）各层张拉力的计算,顶层预应力筋张拉力N1为,第二层预应力筋张拉力N2为,第三层预应力筋张拉力N3为,第四层预应力筋张拉力N4为,以上各层张拉力均小于976.5kN（最大张拉力），符合要求。,40,（2）油压表读数及伸长值的计算结果，如下表所示。,预应力筋张拉伸长值和油压表读数,41,（三）灌浆及封锚,预应力筋张拉锚固后，孔道应及时灌浆以防止预应力筋锈蚀，增加结构的整体性和耐久性。但采用电热法时孔道灌浆应在钢筋冷却后进行。,孔道灌浆应采用标号不低于425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆；对空隙大的孔道可采用砂浆灌浆。水泥浆及砂浆强度均不应低于20MPa。灌浆用水泥浆的水灰比宜为0.4左右，搅拌后3h泌水率宜控制在0.2，最大不超过0.3%，纯水泥浆的收缩性较大，为了增加孔道灌浆的密实性，在水泥浆中可掺入水泥用量0.2的木质素磺酸钙或其它减水剂，但不得掺入氯化物或其它对预应筋有腐蚀作用的外加剂。,42,灌浆前混凝土孔道应用压力水冲刷干净并润湿孔壁。灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆而把下层孔道堵塞。孔道灌浆可采用电动灰浆泵，灌浆应缓慢均匀地进行，不得中断，灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加压至0.50.6MPa并稳压一定时间，以确保孔道灌浆的密实性。对于不掺外加剂的水泥浆可采用二次灌浆法，以提高孔道灌浆的密实性。灌浆后孔道内水泥浆及砂浆强度达到15MPa时，预应力混凝土构件即可进行起吊运输或安装。,最后把露在构件端部外面的预应力筋及锚具，用封端混凝土保护起来。,43,张拉端锚具及外露预应力筋的封闭保护应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：,（1）锚固后的外露部分宜采用机械方法切割，外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不小于30mm；,（2）预应力筋的外露锚具必须有严格的密封保护措施，应采取防止锚具受机械损伤或遭受腐蚀的有效措施；,（3）外露预应力筋的保护层厚度，处于正常环境时不小于20mm，处于易腐蚀的环境时，不应小于50mm；,（4）凸出式锚固端锚具的保护层厚度不应小于50mm。,44,（四）先张法与后张法的比较,（1）先张法施工工艺需要张拉台座和成套的起重运输设备，一次投资费用大，而后张法工艺则不需张拉台座等设备，一次投资费用较小；,（2）先张法因需张拉台座，故适合预制构件厂生产构件，又受运输条件的限制，只适合生产中、小型构件；后张法无需张拉台座，直接在构件上张拉钢筋，适合现场预制大、中、重型构件；,（3）先张法无需预留穿筋孔道和孔道灌浆等工序，工艺简单，后张法工艺复杂，施工操作，尤其是预应力筋的张拉计算控制比较难以准确掌握；,45,（4）先张法工艺不需要固定在构件上的锚具等设备，可减少用钢量，后张法工艺需用一次性的锚具锚固钢筋，故用钢量较大；,（5）先张工艺多在构件厂生产，设备成套，易于保证构件质量，而后张工艺因多在现场生产，影响构件的质量因素较多，施工条件不如构件厂稳定；,（6）先张工艺建立预应力靠钢筋和混凝土（砼）之间的粘结力，而后张工艺是靠预应力筋两端的锚具牢固地锚固在构件端部对构件建立预压应力。,由于先张法和后张法的生产条件和情况各异，各有其优缺点，选用时应该根据具体条件和构件特征，全面比较后确定采用何种施加预应力的方法。,46,后张法预应力施工工艺：有粘结：预应力筋与混凝土之间灌浆成永久性粘结。无粘结：预应力筋与混凝土之间可永久性相对滑动。,无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土近些年发展起来的一项新技术，其做法是在预应力筋表面刷涂料并包裹塑料布（管）后，再如同普通钢筋一样先铺设在支好的模板内，进行浇筑混凝土，待混凝土达到要求强度后进行张拉和锚固。,一、无粘结后张法,47,1.无粘结预应力筋的制作无粘结预应力筋的制作是无粘结后张预应力混凝土施工中的主要工序。无粘结筋一般由钢丝、钢绞线等柔性较好的预应力钢材制作，当用电热法张拉时，亦可用冷拉钢筋制作。,2.无粘结筋的铺放无粘结筋的铺设工序通常在绑扎完底筋后进行。无粘结筋铺放的曲率，可用垫铁马凳，或其他构造措施控制。其放置间距不宜大于2m，用铁丝与非预应力筋扎紧。铺设双向配筋的无粘结筋时，应先铺低的，再铺高的，应尽量避免两个方向的无粘结筋相互穿插编结。绑扎无粘结筋时，应先在两端拉紧，同时从中间往两端绑扎定位。,48,浇筑混凝土前应对无粘结筋进行检查验收，如各控制点的矢高；塑料保护套有无脱落和歪斜；固定端镦头与锚板是否贴紧；无粘结筋涂层有无破损等；