预应力讲座.doc

预应力砼结构施工知识讲座武汉建工特种工程有限公司 刘震一 基本知识：1. 什么叫预应力砼结构?所谓预应力砼结构，即对砼结构在受荷载以前预先预加应力的结构。2. 为什么要施加预应力?砼的特点：a.抗压高，抗拉低（约为抗压强度的1/10）,抗裂性差;b.结构自重比较大，开裂后随裂缝的开展变形也比较大。 砼的极限拉伸应变1max很小，约为0.110-30.1510-3，如果要求构件在使用时不出现裂缝，则钢筋中的拉应力最多为g=1maxEg=(0.110-30.1510-3) 2.010-5=20.030.0MPa可见，钢筋强度没有充分利用。（如果允许构件在使用时出现裂缝，当控制裂缝宽度小于0.20.3mm以内时，相应钢筋中的拉应力最多能达到170.0250.0 MPa）。解决这个问题的主要办法就是施加预应力。3. 预应力砼结构的优越性a.节约材料，减轻自重，节省空间；b.增强结果的抗裂性和抗渗性，改善耐久性；c.提高刚度，减少变形，提高构件的稳定性。 4.应用范围a.大跨度、大开间、荷载大；b.筒仓、塔；c.地锚、岩锚；d.拉索；e.体外预应力（钢结构，加固）； 5.主要分类a.先张法：在台座上先张拉预应力筋并用夹具临时固定，再浇筑砼，待砼达到一定强度后，放张并切断构件外预应力筋的方法；b.后张法：先制作构件或结构，待砼达到一定强度后再张拉预应力筋的方法；后张法预应力施工又分为有粘结和无粘结两类。6.预应力筋主要品种a.预应力钢丝，常用5高强钢丝；b.预应力钢绞线，常用s15.2,1860MPa钢绞线，又分有粘结和无粘结2种；c.精轧螺纹钢；d.拉索。7.锚具a.张拉端：常用夹片式锚具；b.固定端：采用P锚；8.波纹管a.金属波纹管；b.塑料波纹管；9.张拉机具a.穿心式千斤顶；b.高压油泵； 二预应力专项施工准备1图纸会审及施工方案编制等各项工作进行之前，应对设计图纸充分熟悉，并根据施工图纸进行放样，计算专项施工工程量。此外，还需对图纸进行核定，对预应力筋的位置、与非预应力筋的关系、张拉的空间等进行核实。2施工用地及临时设施的准备工作本工程根据实际情况安排工人住宿、材料（主要是钢绞线、波纹管、需防雨防潮）堆放、加工用地。3材料、设备进场及主要材料设备验收方法预应力专项施工开始之前材料、设备必须提前进场，尤其是钢绞线进场后，还需进行下料、送检，应提前准备。以下是主要材料设备验收及方法：a.预应力钢绞线预应力钢绞线常用1860MPa级低松驰高强钢绞线，产品必须有出厂合格证。到现场的预应力钢绞线必须按有关规范的要求进行抽样送检，检测合格后方能使用。预应力钢绞线应成批验收。每批应由同一牌号、同一规格、同一生产工艺制度的钢绞线组成，每批重量不大于60t。从每批钢绞线中任取3盘，进行表面质量、直径偏差、捻距和力学性能等试验，从每盘钢绞线端部正常部位取一根试样进行上述试验。试验结果如有一项不合格时则不合格盘报废。再从未试验过的钢绞线中取双倍的试样进行不合格项的复验。如仍有一项不合格，则该批判为不合格品。b.锚具锚具的性能应符合预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-2002的规定，产品必须有出厂合格证。锚具进场时，除应按出厂证明文件核对其锚固性能、类别、型号、规格及数量外，尚应做硬度检测。c.波纹管外观应清洁，内外表面无油污，无孔洞和不规则的折皱，咬口无开裂、无脱扣。d.张拉设备张拉设备必须进行校核标定后方可进场使用。三、预应力施工工艺要点以有粘结预应力梁为例说明。1、钢铰线下料与编束a.预应力筋下料长度对两端张拉的预应力束为：L=L0+2（L1+L2+L3+100） (单位：mm)预应力筋下料长度对一端张拉的预应力束为：L=L0+L1+L2+L3+100 (单位：mm)L0构件的孔道长度； L1工作锚厚度；L2穿心式千斤顶长度； L3夹片式工具锚厚度。b.钢铰线进场后，要求垫高堆放，如露天堆放须用油布遮盖，防止锈蚀。c.钢铰线下料时，应将钢铰线盘卷装在铁笼内，且应从盘卷中央逐步抽出。下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割，下料时如发现钢丝表面有电焊接头或机械损伤，应随时剔除。2、支架筋的安装a.支架筋按设计图中的预应力曲线定位点进行定位。b.支架筋大样需根据结施进行翻样。3、波纹管和锚垫板的安装具体安装要求如下：a.预留孔道的尺寸与位置应准确。应事先按设计图中预应力筋坐标在箍筋上，以波纹管底为准，定出波纹管位置。b.应尽量使各种管线，孔洞为预应力孔道让路，在铺放波纹管的过程中，应尽量避免反复弯曲，以防波纹管开裂。同时还应尽量减少电气焊使用次数，以免损伤管道。c.安装波纹管时做好如下事项：在主筋绑扎好后，局部的腰筋及拉钩筋暂不绑扎，待波纹管穿好后再绑；钢筋绑扎好后梁一侧模不封，以方便施工；次梁钢筋在波纹管穿入后绑扎，以让出波纹管位置；梁柱接头处的柱子箍筋根据不同部位采取先套上待穿波纹管与预埋件定位后，再绑扎的方法。d.波纹管的接头采用大一号的波纹管连接，接头长度5d(d波纹管内径)，接缝处用胶带密封。波纹管进入喇叭口的接合处裹一层海绵，铁丝绑扎牢固后，用胶带密封，以防漏浆入管内。波纹管连接接头构造见下图所示。e.锚垫板的安装严格按设计图纸尺寸定位，尽量保证锚垫板面垂直于预应力曲线切线方向。泌水孔、灌浆孔的按施工图布置。留设孔与波纹管的连接方法应符合设计要求。泌水管构造详图如下图所示:f.波纹管锚垫板安装好后应用棉纱塞紧锚垫板上的灌浆孔，张拉端部用黄胶带密封以防漏浆。所有工作完成后要注意成品保护，后续工种不得破坏波纹管、锚垫板和密封胶带。g.螺旋筋要贴紧锚垫板后安装，安有螺旋筋的位置不采用钢筋网片，但如果有的节点位置钢筋太密而螺旋筋无法安装，则必须采用钢筋网片。4、穿束穿束的方法有先穿法、后穿法及人工法、机械法；5、浇筑砼浇筑砼应注意以下几点：a.在合模浇筑以前，需检查波纹管的位置，曲线形状是否符合设计要求，波纹管的固定是否可靠，接头是否完好，管壁有无破损,端部密封是否完好；同时还应检查预埋件，发生问题及时进行处理。并检查灌浆孔、泌水孔有无堵塞现象，如有应立即处理。b.浇筑砼前，应进行隐蔽工程检查验收；c.采用泵送砼、分层浇捣。在钢筋密集处采用30小型振捣器振捣。振捣时为防止振捣棒碰到波纹管，施工前对每个振捣手现场进行技术交底，熟悉各处波纹管位置，制定砼浇筑方案，并实行专人负责制，加强质量管理。砼浇筑时安排预应力施工人员跟踪监护操作。7、张拉a.张拉力及伸长值的确定：混凝土强度达到设计的要求以后方可以进行张拉工作，张拉控制应力一般为：con=0.70 0.75fptk；张拉伸长值：L=NpL/APEs fptk预应力筋强度标准值 Ap预应力筋截面面积 Np计算张拉力 Es预应力筋弹性模量 L预应力筋长度b.张拉顺序：对称张拉是一个原则，同时，也要考虑尽量减少张拉设备的移动次数。主次梁都有预应力的一般先张拉次梁后张拉主梁。c.张拉工艺要求：张拉端形式为整体张拉方式。清理干净外露预应力筋及预埋垫板；安装工作锚具，安装锚具时应注意工作锚环与锚板对中，夹片均匀轻轻敲紧并外露一致；安装千斤顶，千斤顶上的工具锚孔位与工作锚的孔位排列顺序要一致；安装张拉设备时，应使张拉力作用线与孔道中心线重合，并应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行；张拉：两端张拉时， 可以两端同时张拉；也可以先张拉一端，另一端补张拉。张拉按如下程序：00.2con（记录相应伸长值）1.0con1.03con持荷二分钟后锚固，记录相应伸长值。然后再在另一端补张拉。张拉时采用应力控制为主,伸长值控制为辅的原则。实际伸长值与计算伸长值偏差应在-6%+6%范围内，超过时应停止张拉，检查分析原因，并采取合理处理措施后才能继续张拉。当预应力筋较长，张拉伸长值大于千斤顶行程时，可采用分级张拉，即锚固一次后千斤顶回程进行第二次循环。直至达到控制值。两端均应拉到控制值，伸长值合并计算。8.减少摩阻损失的措施a.采取超张拉技术，超张至1.03con；b.张拉时锚具一定要到喇叭口的定位槽口之内，做到千斤顶、孔道、锚具三对中，避免不必要的孔道摩擦损失；c.承压板上的水泥残渣、钢绞线上的污物均清理干净，以减少张拉时预应力的损失；9、孔道灌浆有粘结预应力筋张拉完毕后开始灌浆，灌浆要点如下：a.孔道灌浆一般采用42.5级普硅水泥配制的水泥浆；b.灌浆用水泥浆的水灰比0.4；c.灌浆前，首先要进行机具准备和试机。并检查灌浆孔、出气孔是否通畅；d.灌浆应缓慢均匀地进行,并应排气通顺；e.灌浆操作时，灌浆采用从端部锚垫板上的灌浆孔灌浆，灌浆进行到泌水管冒浓浆时，即可堵塞此处的泌水管，封闭该泌水管再继续加压至0.50.7N/mm2，稍后再封闭灌浆孔；f.压浆完毕两小时后拔去出浆管和进浆管的木塞进行补浆，用细铁丝加以振捣，直至水泥浆灌满为止；g.水泥浆从调制到压入管道的间隔时间不能太长，压浆过程中应随时检查压浆管是否堵塞；h.水泥浆强度等级为M30。灌浆时，每一工作班应留取不少于一组的立方体试件,标养28天，检查其抗压强度作为水泥浆质量评定的依据；当水泥浆强度达到M20（一般灌浆10后即可）以上才能拆除预应力梁底模；10、封端张拉后预应力筋应立即进行封端保护，具体方法如下：a.用手提砂轮切割机切除张拉后的外露预应力筋，并保留夹片外露长度35mm；b.清除封端部位锚板、预应力筋及砼表面上的杂物；c.再由土建施工方加构造筋、用C40补偿性收缩细石砼封锚，砼保护层最小厚度不少于35mm。四检测和质量验收1.预应力专项检测预应力专项检测一般根据设计要求进行抽检，常规检测项目如下：a.预应力筋与孔道之间的摩擦损失和值；b.锚具变形和钢筋的内缩值；c.柱顶变位和梁的反拱值；d.局部承压下的裂缝观测；2.后张法有粘结预应力施工质量验收a.主控项目（1）预应力筋进场时应按现行国家预应力混凝土用钢丝（GB/T 5223）、预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224）等的规定抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。检查数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。（2）预应力筋用锚具和连接器的性能，应符合现行国家预应力筋用锚具、夹具和连接器（GB/T14370-2000）的规定。检查数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。（3）孔道用灌浆用水泥应采用普通硅酸盐水泥，其质量应符合现行国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB 175）的规定。孔道灌浆用外加剂的质量应符合有关标准的规定。检查数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。注：对孔道浆用水泥和外加剂用量较少的一般工程，当有可靠依据时，可不作材料性能的进场复验。（4）预应力筋安装时，其品种、级别、规格、数量必须符合设计要求。检查数量：全数检查检验方法：观察、钢尺检查（5）施工过程中，应避免电火花损伤预应力筋；受损伤的预应力筋应予以更换。检查数据：全数检查。检验方法：观察。（6）预应力筋张拉时，混凝土强度应符合设计要求。检查数量：全数检查。检验方法：检查同条件养护试件试验报告。（7）预应力筋的张拉力、张拉顺序及张拉工艺应符合设计与施工技术方案的要求，预应力筋张拉时实际伸长值与计算伸长值的相对允许偏差6%。检查数量：全数检查。检验方法：检查张拉记录。（8）张拉过程中，应避免预应力筋断裂或滑脱。如有发生，其断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3%，且每束预应力筋不得超过一根。检查数量：全数检查。检验方法：观察，检查张拉记录。（10）锚具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：凸出式锚固端锚具的保护层厚度不应小于50mm；外露预应力筋的保护层厚度不应小于20mm（正常环境）或50mm（腐蚀环境）。检查数量：在同一检验批内，抽查预应力筋总数的5%，且不少于5处。检验方法：观察、钢尺检查。b.一般项目（1）预应力混凝土用金属螺旋管的尺寸和性能应符合行业标准预应力混凝土用金属螺旋管（JG/T 3013-94）的规定。检查数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法：检查产品合格下、出厂检验报告和进场复验报告。（2）预应力筋、锚具、金属螺旋管等使用前，应进行外观检查。检查数量：全数检查。检验方法以：观察。（3）预应力筋端部锚具的制作质量，应符合规范的要求。检查数量：对挤压锚具，每个工作班抽查5%，且不应少于5件；对压花锚具，每个工作班抽查3件；对钢丝镦头强度，每批钢丝检查6个镦头试件；对两端采用镦头锚具的钢丝束下料长度，每工作班抽查预应力筋总数的3%，且不少于3束。（4）后张法有粘结预应力筋预留孔道的规格、数量、位置和形状除应符合设计要求。检查数量：全数检查。检验方法：观察，钢尺检查。（5）预应力筋束形控制点的竖向位置偏差符合的规定。检查数量：在同一检验批内，抽查各类构件中预应力筋总数的5%，且对各类型构件中预应力筋总数的5%，且对各类型构件均不少于5束，每束不应少于5处。检验方法：钢尺检查。（6）浇筑混凝土前穿入孔道的预应力筋，宜采取防止锈蚀的措施。检查数量：全数检查。检验方法：观察。（7）锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量应符合设计要求：当设计无具体要求时，应符合有关规范规定。检查数量：每个工作班抽查预应力筋总数的3%，且不少于3束。检验方法：钢尺检查。（8）后张法预应力筋锚固后的外露部分，宜采用机械方法切割；其外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不宜小30mm。检查数量：在同一检验批内，抽查预应力筋总数的3%，且不少于5束。检验方法：观察，钢尺检查。（9）灌浆用水泥浆的水灰比不应大于0.45；搅拌后3h泌水率不宜大于2%，且不应大于3%, 泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。检查数量：同一配合比检查一次。检验方法：检查水泥浆性能试验报告。（10）灌浆用水泥浆的抗压强度不应小于30N/mm2。检查数量：每工作班留置一组边长为70.7mm的立方体试件。检验方法：检查水泥浆试件强度试验报告。五、施工中必须注意的问题1.确保波纹管的完好波纹管的完好与否是预应力梁成败的关键，因此在预应力梁的整个施工过程中施工各方（包括土建施工、预应力施工、水电安装等）都要切实保护波纹管的完好，否则，一旦波纹管破损漏浆将无法张拉，预应力梁需敲掉重新浇注。2.确保张拉端砼的密实张拉端锚垫板（喇叭口）后面的砼在张拉后需承受几百吨的力，一旦砼不密实则张拉时垫板在高应力下破裂凹陷，此时进退两难，很难处理。因此