土木工程施工教学提纲.doc

土木工程施工与预算 教学提纲 1 土木工程施工土木工程施工 1 绪绪 论论 2 1 1 土木工程施工的内容 2 1 2 研究对象 2 1 3 研究内容 2 1 4 本学科的教学安排 3 2 土方工程土方工程 3 2 1 概 述 3 2 2 场地平整土方量计算与调配 3 2 3 排水和降低地下水 4 2 4 土方边坡和支护 6 2 5 土方机械化施工 7 3 桩基础工程桩基础工程 8 3 1 概述 8 3 2 混凝土预制桩施工 8 3 3 混凝土灌注桩施工 10 4模板工程模板工程 11 4 1 模板材料 11 4 2 基本构件的模板构造 12 4 3 模板工程设计 13 4 4 模板工程安装与拆除 16 4 5 新型模板体系施工 16 5 钢筋工程钢筋工程 17 5 1 钢筋的检验 17 5 2 钢筋翻样和配料 17 5 3 钢筋加工 18 5 4 钢筋连接 19 5 5 钢筋安装与检查 20 6 混凝土工程混凝土工程 20 6 1 混凝土的制备 20 土木工程施工与预算 教学提纲 2 6 2 混凝土运输 21 6 3 混凝土浇筑 22 6 4 混凝土的养护 22 6 5 混凝土的缺陷修整 22 6 6 混凝土的质量检查 22 6 7 混凝土特殊施工 23 7 预应力混凝土工程预应力混凝土工程 23 概 述 23 7 1 预应力钢材和锚 夹 具 24 7 2 预应力张拉设备 28 7 3 后张法施工 29 8 结构安装工程结构安装工程 33 8 0 概述 33 8 1 起重机械 33 8 2 混凝土结构安装 35 8 3 钢结构安装 40 8 4 特殊安装法施工 41 1 1 绪绪 论论 1 11 1 土木工程施工的内容土木工程施工的内容 1 1 11 1 1基本工种工程施工基本工种工程施工 包括 土方工程 基础工程 模板工程 钢筋工程 混凝土工程 预应力工程 钢结构工 程 结构安装工程 砌筑工程 脚手架工程 防水工程 装饰工程等 1 1 21 1 2项目工程施工 以方案为主 技术创新为主 项目工程施工 以方案为主 技术创新为主 包括 深基础工程施工 高层建筑主体结构工程施工 大跨空间结构工程施工 连续桥梁与 拱桥工程施工 悬索桥与斜拉桥工程施工 构筑物工程施工 隧道工程施工等 土木工程施工与预算 教学提纲 3 1 21 2 研究对象研究对象 是研究一个具体的施工对象 一个建设项目或单位工程 生产过程中的施工技术和相关的组织 问题 具体 房屋建筑 特种结构 桥梁工程 公路 铁道 隧道 水利等 1 31 3 研究内容研究内容 1 施工技术 是研究一个工种工程的施工规律 包括 操作方法 施工方案 质量 安全等 例如 混凝土工程施工 材料的选择 配合比 搅拌 混凝土运输 浇捣 养护 机械的选择 搅拌 水平和垂 直运输 浇捣和养护等 进度和质量控制 生产组织 2 施工组织与管理 由其他学科研究 是研究一个建筑或桥梁产品 一个工程或一个项目各工种工程之间相互配合 相互协 调的施工规律 例如 一个单位工程 建筑物 构筑物 桥梁等 施工方案 方法 进度 劳动力 材料 机械的组织 生产现场的布置等 3 施工经济 土木工程概预算 是研究完成一个建设产品直接和间接消耗劳动资源的数量和全部费用 成本和价格 例如 预算定额 劳动定额 综合定额等 预算 施工图预算 施工预算 结算等 1 41 4 本学科的教学安排本学科的教学安排 1 本学科是一门综合性很强的应用学科 内容多 范围广 2 时间安排 认识实习 课堂教学 时间 作业 答疑 参观或看录象 考试 课程设 计 生产实习 自行联系 选修课 3 研究生招收情况 最近几年形势大好 返回 土木工程施工与预算 教学提纲 4 2 2 土方工程土方工程 2 12 1 概概 述述 2 1 12 1 1 土方工程的特点土方工程的特点 面广量大 劳动强度大 施工条件复杂 工期长 对工程质量影响大等 2 1 22 1 2 土的特性对施工的影响土的特性对施工的影响 土的分类 按挖土的难易程度分 一般可分为 1 8类土 1 4类为土 5 8 类为石 土的 含水量 土的可松性及可松性系数 土的容重 2 22 2 场地平整土方量计算与调配场地平整土方量计算与调配 2 2 12 2 1 场地设计标高的确定场地设计标高的确定 H0 1 应考虑的主要因素 2 初步确定场地设计标高 若无其他要求时 一般应按 挖 填土方量平衡 的方法 1 方法 常用方法为 方格网法 2 按挖填平衡确定场地设计标高 即理论值 开挖前的土方量 开挖后的土方量 注意 上式中各符号所表示的意义 3 场地设计标高 理论值 的调整 应考虑 土的可松性 设计标高以上的填土量或挖土量 边坡的影响 经济上的考虑 2 2 22 2 2 计算土方量计算土方量 1 考虑泄水坡度的影响 即计算各角点的设计标高 场地内任意一点的设计标高可按下式计算 2 计算各角点的施工高度 施工高度 设计标高 自然标高 为填土 为挖土 3 确定 零线 4 计算方格网内的土方量 1 全挖全填 43210 432 4 1 HHHH N H yyxxn ililHH 0 土木工程施工与预算 教学提纲 5 2 两个角点为挖 或填 另两个角点为填 或挖 3 一个角点为挖 或填 另三个角点为填 或挖 5 计算总土方量 2 2 32 2 3 土方调配土方调配 土方调配的原则 土方调配的方法 步骤 划分调配区 计算调配区的土方量 计算每对 调配区的平均运距 绘制土方调配图和土方调配平衡表 2 32 3 排水和降低地下水排水和降低地下水 2 3 12 3 1 排除地面水排除地面水 一般采用 围 堵 引 的办法 常用挖掘排水沟 截水沟和修筑土堤相结合的方法 2 3 22 3 2 降低地下水降低地下水 当基坑开挖以后 地下水会渗入坑内 引起 施工条件恶化 坑壁塌方 周围建筑物沉降等 2 3 2 12 3 2 1 集水坑降水法集水坑降水法 即明排水法即明排水法 其施工过程 挖土 开排水沟 集水坑 用抽水机排水 不断进行 施工方法和施工设备简单 基本上只需抽水机 是常用的一种方法 但应有条件使用 2 3 2 2 流砂及其防治 流砂 是指当土质为细砂或粉砂 又采用明排水降水时 基坑一旦开挖到地下水位以下 约0 5米 基底下的土有时会形成流动状态 随地下水一起涌入坑内 就形成流砂 流砂引起的后果 施工条件恶化 地基完全丧失承载能力 附近建筑物沉降 倾斜 1 流砂的形成 1 外因 动水压力 D G 水位差愈大 动水压力就愈大 渗透路经愈长 动水压力就愈小 动水压力的方向与水流方 向一致 a 动水压力的方向与浸水容重的方向一致 不会产生流砂 b 动水压力的方向与浸水容重的方向垂直 在基坑边缘可能会产生流砂 c 动水压力的方向与浸水容重的方向相反 极有可能会产生流砂 2 内因 有地下水是普遍现象 产生流砂则是特殊现象 粘性差 粘性土的含量小 土细且级配均匀 渗透系数较小 土松 土的空隙大 水多 2 流砂的防治 应按流砂的形成原理进行防治 即 减小水位差 枯水期施工 水下挖土 人工降低地下水 位等 增大渗透线路 打桩止水 等 土木工程施工与预算 教学提纲 6 d m r R ln hH 366 1 Q 3 22 注意 在地下水有压力时 应随时防止管涌冒砂 2 3 2 32 3 2 3 井点降水法井点降水法 即人工降低地下水法即人工降低地下水法 其施工顺序 先降水 后挖土 适用于 可能会产生流砂地区的降水 方法 轻型井点 深井井点 管井井点 喷射井点 电渗井点等 说明 实际工程中经常用到 轻型井点降水 所以本课程主要讲轻型井点降水 1 降水设备 1 管路系统 滤管 井点管 总管 弯连管 2 抽水系统 抽水原理 地下水 气 在真空度的作用下 进入水气分离器 然后水由抽水机抽出 气由真空泵抽出 不断循环 从而降低地下水位 抽水过程 主要设备 真空泵 抽水机 水气分离器的等 2 井点布置 应根据基坑平面形状 尺寸 基坑深度 土质 地下水及施工要求等因素综合确定 1 平面布置 单排布置 双排布置 环形布置 常用 2 高程布置 即竖向布置 井点管的埋置深度 并考虑必要的构造要求 注意 当H 6米时 可增大h 当H 6米时 可采用以下几种方法 降低井点管的埋设面 采用二级轻型降水井点 采用其他降水方法 如深井降水等 3 轻型井点计算 计算内容 涌水量Q 井点管数量 n 井点管间距 设备的选用等 1 井的形式 2 涌水量的计算 无压完整井单井涌水量的计算 涌水量 Q 渗透速度 V 过水面积 A 无压完整井群井涌水量的计算式 Q 1 366K 2 0 HS S RX lnln m3 d 土木工程施工与预算 教学提纲 7 无压非完整井群井涌水量的计算式 Q 1 366K 2 0 0 HSS RX lnln m3 d 注意 H H 0 其他群井涌水量的计算式 3 井点管数量和间距的确定 井点管数量的确定 井点管间距的确定 4 抽水设备的选择 4 井点管施工要点 2 42 4 土方边坡和支护土方边坡和支护 土体塌方 由于边坡土体下滑力 剪应力 土体内的抗剪能力 进引起失稳所致 主要原因 开挖过深 土质较差 放坡太小 水的侵入以及支护较弱等综合原因 措施 放坡及支撑护壁等 2 4 12 4 1 土方边坡与稳定土方边坡与稳定 1 土方边坡 坡度与坡度系数 确定坡度的大小应考虑 土质情况 开挖深度 使用情况 边上堆载 使用时间等 2 边坡稳定 1 剪应力的增加 外力 2 抗剪强度降低 外因转换为内因 2 4 22 4 2 土壁支护土壁支护 说明 施工时只要条件允许 地质和场地条件 采用放坡是较经济的方案 采用土壁支护应根据 工程特点 开挖深度 地质条件 地下水位 临近建筑物的情况 施工方法等 要求 牢固可靠 经济合理 确保安全等 1 板桩支护 作用 既可挡土 又可挡水 1 钢木混合式板桩 适用 埋深较浅的土 砂土层 地下水位较浅 注意 软土地基要慎用 传力机理 土的侧压力 衬板 工字钢桩 导梁 或顶撑或拉锚 2 钢板桩支护 土木工程施工与预算 教学提纲 8 单锚板桩的破坏形式 板桩的入土深度不够 板桩本身的强度 刚度不够 拉锚承载力或长度不够 2 灌注桩支护 特点 布置灵活 施工简便 成桩快 价格低 形式 连续排桩 双排式灌注桩 3 深层搅拌桩 用于加固软弱地基的一种新方法 4 土层锚杆 类型 普通锚杆 高压灌浆锚杆 预应力锚杆 2 52 5 土方机械化施工土方机械化施工 2 5 12 5 1 主要土方机械主要土方机械 推土机 铲运机 单斗挖土机 拉铲挖土机 抓铲挖土机 2 5 22 5 2 土方机械的选择土方机械的选择 略讲略讲 2 5 32 5 3 土的填筑与压实土的填筑与压实 1 填方土料的选择 2 压实方法 碾压法 夯实法 振动压实法 3 填土压实的影响因素 1 压实功 一般为3 8遍即可 2 含水量 一般 16 左右 最优含水量 可查表 3 铺土厚度和压实遍数 每层填土的厚度应有所控制 4 填土压实的质量控制 返回 3 3 桩基础工程桩基础工程 3 13 1 概述概述 P59页 当上部建筑物荷载特别大时有两种处理方法 加大基础受荷面积或深基础 3 1 13 1 1桩基础的构造桩基础的构造 桩体 承台桩体 承台 土木工程施工与预算 教学提纲 9 3 1 23 1 2桩的分类桩的分类 1 按受力分 端承桩 摩擦桩 2 按材料分 木桩 混凝土桩 钢管桩 砂桩 石灰桩 3 按施工方法分 预制桩 预制 运输 打桩 灌注桩 成孔 安放钢筋 混凝土 3 23 2 混凝土预制桩施工混凝土预制桩施工 3 2 13 2 1 桩的预制桩的预制 相当于预制混凝土构件制作 包括 桩的制作 起吊 运输和现场堆放等 1 桩的制作 主要是混凝土的施工问题 第四章讲 短桩 12m 一般在加工场预制 较长的桩 一般在现场预制 现场预制的方法常采用 间隔法和反转法 要求 叠浇层数 4层 场地平整 隔离层可靠 下层构件强度达30 R28后方可浇筑上层 混凝土 2 桩的运输和堆放 1 桩起吊时对混凝土强度的要求 吊装时 达75 运输时 达100 2 合理的吊点位置 起吊时构件正 负弯矩基本相等 内力最小 3 运输 要求 保证运输和堆放过程中使桩保持完好 技术问题 打桩方便 3 2 23 2 2 沉桩前的准备工作沉桩前的准备工作 1 室内准备工作 确定施工方法 选择打桩机械 确定打桩顺序和打桩进度等 要求 力争各桩能均匀打入 确保地基承载能力和地基沉降基本一致 2 现场准备工作 场地平整 打桩机械进场 及安装 压桩试验 定位放线 轴线和桩位 20mm 3 2 33 2 3 沉桩方法沉桩方法 3 2 3 13 2 3 1 锤击沉桩锤击沉桩 1 桩锤 1 落锤 适用于 粘土或含砂石较多的地基土 锤重 一般为0 5 2 0吨 特点 施工简单 冲击力大 生产效率太低 说明 强夯也属于落锤的一种 2 蒸汽锤 利用蒸汽或压缩空气作动力 冲击部分是汽缸 单动气锤 仅靠桩锤自由落体产生的冲击力进行工作 适用 打各种桩 锤重 一般为1 5 15 0吨 特点 生产效率高 40 70次 min 但噪声大 一般城市内禁用 双动气锤 冲击部分是活塞 土木工程施工与预算 教学提纲 10 双动 既有活塞杆自由落体的冲击力 又有蒸汽对活塞杆所做的功 适用于 打各种桩 又可进行拔桩 锤重 一般为0 6 6 0吨 特点 打桩频率快 生产效率高 3 柴油锤 导杆式 活塞式 管式 常用的是管式柴油锤 特点 不需另带动力设备 但污染大 适用 除过硬 过软地基外可打各种桩 4 电磁锤 2 桩架 作用 定位 导向 形式 塔式打桩架 直式打桩架 履带式打桩架 高度选择 H h 1 hhhh 2345 3 桩锤重量和桩架的选择 1 桩锤重量 合宜比 的问题 2 桩架 基本要求 可能 经济和实用 4 打桩工艺 1 吊桩就位 提升 就位 保证垂直度和水平位置 2 打桩 重捶低击 轻锤高击 退打 和 顶打 3 注意事项 自学 4 打桩的质量要求 入土深度 端承桩 以 贯入度 为主 标高 为参考 摩擦桩 以 标高 为主 贯入度 为参考 平面位置和垂直度 平面轴线位置 100 150mm 垂直度 1 0 桩身的质量 杜绝 头碎 桩裂 身断 等 5 验收 3 2 3 23 2 3 2 振动沉桩振动沉桩 采用 振动锤 偏心块 适用 砂质粘土 砂土及软土 硬质不行 3 2 3 33 2 3 3 静力压桩静力压桩 利用桩机或配重 采用机械或液压装置将桩压入土中 适用 软土地基 特点 无噪音 节约材料 成本低 质量好 速度快 土木工程施工与预算 教学提纲 11 3 33 3 混凝土灌注桩施工混凝土灌注桩施工 灌注桩 直接在桩位上用机械或用人工的方法成孔 并在孔内放入钢筋笼 浇入混凝土 特点 与预制桩相比 桩体不承担施工荷载 可节约大量的钢材和劳动力 节约运输费用 等 施工简单 速度快 不须截桩 机械化程度高 施工过程 成孔 安钢筋笼 浇筑混凝土 种类 钻孔灌注桩 人工挖孔灌注桩 套管沉管灌注桩 爆扩灌注桩 说明 不同种类的灌注桩 仅是成孔的方法不同而已 其他基本相同 成孔又分为 挤压成 孔 和 取土成孔 二大类 3 3 13 3 1 钻孔灌注桩钻孔灌注桩 1 泥浆护壁成孔灌注桩施工 适用 粘土 硬塑或软塑 承载能力相对比较低 沉降量也较大 1 成孔机械 潜水钻机 2 钻孔过程 孔口设 护筒 泥浆护壁 钻孔 清孔 2 泥浆护壁 当在有地下水时钻孔时 应采用 泥浆护壁 泥浆的组成 膨润土成分 二氧化硅 SiO2 三氧化二铝 Al2O3 等 三氧化二铁 Fl2O3 掺合物 特性 触变性 作用 护壁 带砂 3 浇筑混凝土 可采用水下混凝土施工 3 3 23 3 2 干作业成孔灌注桩施工干作业成孔灌注桩施工 用钻孔机 全叶螺旋钻机 麻花钻机 适用于地下水位以上的粘土 3 3 33 3 3 人工挖孔桩人工挖孔桩 1 特点 设备简单 施工速度快 无噪音 无振动 受力性能好 可承担水平力 单桩 承载能力大 直径大 单桩承载能力可达上千吨 缺点 生产效率低 劳动量消耗大 单方混凝土提高的承载能力小 2 施工工艺 1 护壁 分段浇筑钢筋混凝土护壁 逆作法 2 挖土和底端扩孔 3 浇筑混凝土 4 特别要注意安全 3 3 43 3 4 套管沉孔灌注桩套管沉孔灌注桩 沉管 与预制桩施工差不多 土木工程施工与预算 教学提纲 12 施工过程 定位 放桩靴 沉管 放钢筋笼 浇筑混凝土 单打法和复打法 有关问题 共4点 自学 3 3 53 3 5 爆扩桩爆扩桩 1 特点 成孔方便 成本低 省劳动力 承载能力也较大 其长度在3 6m 最大不超过 10m 2 适用 除软土和新填土外的无地下水的土壤 3 施工过程简介 略 返回 4 4 模板工程模板工程 模板工程虽属 临时结构工程 但它施工质量的好坏直接影响工程的质量 进度 成本 安全等这些最基本要求 必须慎重对待 模板工程的基本要求 共3点即 安装质量 Q 安全性能 S 经济性 E 4 14 1模板材料模板材料 1 木模板 1 其主要特点 制作拼装方便 冬期施工保温性能好 保水性好 2 构造 板条和拼条 2 钢模板 1 特点 组装灵活 通用性强 安装工效高 周转次数多 表面过于光滑粘着性差 粉刷较困难 钢板较薄 拆模时易变形 2 材料 由2 3 2 5mm厚的薄钢板压轧成型 3 规格 宽度 100mm为基数 50mm为模数 至300mm 长度 450mm为基数 900mm内以150mm为模数进级 900mm以上以300mm模数 至1500mm 4 形式 平面模板 代号P 例如 P3015 宽300 长1500 阳角模板 代号E 阴角模板 代号Y 联接角模 代号J 5 连接 土木工程施工与预算 教学提纲 13 肋与肋用 U 形卡 端部与端部用 L 插销 边部与边部用 连接角模 3 胶合板模板 常用木胶合板模板 现也用竹胶合板模板 胶合层数一般为 奇数 若用钢框围边后 即 为 钢框胶合板 周转次数就更多 特点 幅面大 915 1830 1220 2440 自重轻 锯裁方便 不翘不开 开洞容易 周转次 数较少 4 塑料和玻璃钢模板 特点 重量轻 强度较高 价格贵 常用于现浇 密肋楼盖 中做 模壳 5 脱模剂 油类 腊类和树脂类等 作用 机械润滑作用 减少粘结力 4 24 2 基本构件的模板构造基本构件的模板构造 4 2 14 2 1 柱 墙模板柱 墙模板 1 柱模板 其特征为 面积不大但高度较大 混凝土浇筑速度快 侧压力大 组成 模板 柱箍等组成 2 墙模板 其特征为 高和宽度不大 但长度较大 混凝土浇筑速度快 侧压力相对也大 组成 模板 内肋 外肋和对拉螺栓等 模板可用 木模板 钢模板 胶合板模板等 4 2 24 2 2 梁板模板梁板模板 其特征为 宽度不大但长度较大 混凝土浇筑速度快 侧压力相对也大 1 木模板与钢模板 2 梁 板模板的支撑系统 支撑系统包括 竖向支撑 横向支撑 斜向支撑以及各种连接件 竖向支撑和连接件是主要的承重构件 斜向支撑是主要的稳定支撑 横向支撑既是承重支撑 又是稳定支撑 对于竖向支撑 其安全系数一般都应考虑到2或3 1 支撑形式有 可调钢支柱 也称单管支架 长度一般为3 4m 承载能力一般为 2吨 钢管支架 高度可随意 其承载能力随其高度而定 同时还必须考虑扣件的抗滑能力 一个 扣件的抗滑能力一般为800kg 框架式支架和木琵琶撑 2 力的传递 梁 底板 大 小横杆 通过扣件到竖杆 墙 模板 竖楞 横楞 对拉螺栓 斜撑 土木工程施工与预算 教学提纲 14 4 34 3 模板工程设计模板工程设计 模板系统设计 包括模板和支撑 也包括选形选材 荷载计算 结构验算 以及模板安装与 拆除方案等 并不单纯仅仅是计算问题 4 3 14 3 1 荷载荷载 1 模板和支架的自重 竖向 恒载 一般按设计图纸按实计算 常用的肋形楼盖和无梁楼盖可查表 2 新浇混凝土自重标准值 竖向 恒载 普通混凝土按24kN m3计 其他混凝土按实际重力密度计算 3 钢筋自重标准值 竖向 恒载 一般按设计图纸按实计算 一般楼板按1 5 kN m3 板按1 1 kN m3进行计算 4 施工人员和设备荷载标准值 竖向 活载 1 计算模板和直接支承模板的小楞 按均布荷载2 5kN m2计算 并和集中活荷载2 5kN进行验算 最后应取较大的弯矩值 2 计算直接支承小楞的构件 按均布荷载1 5kN m2计算 3 计算支架立柱及其他支承结构构件 按均布荷载1kN m2计算 注意 大型混凝土上料平台 泵送混凝土以及混凝土堆料高度超过100mm时都应按实进行计 算 5 振捣混凝土时产生的荷载标准值 活载 对水平模板 竖向2 0kN m2 对垂直模板 横向4 0kN m2 注意 该荷载的作用范围应在新浇混凝土的有效压头高度之内 6 新浇混凝土对模板侧面的压力标准值 横向 活载 混凝土振捣时使混凝土原始的凝聚结构状态解体 使混凝土呈流体化 对模板产生近似于流 体静压力的侧压力 新浇混凝土侧压力的影响因素 混凝土的密度 初凝时间 浇灌速度 塌落度 入模温度 掺加外加剂 浇筑高度等 新浇混凝土侧压力的计算 FtV C 0 22 012 1 2 与高度无关 FH c 与高度有关 以上二式计算的侧压力 kN m2 取小值 浇灌速度 模板内混凝土上升的平均速率 其中 新浇混凝土的有效压头高度按下式计算 0 F h 土木工程施工与预算 教学提纲 15 7 倾倒混凝土时产生的荷载标准值 横向 活载 与混凝土的供料有关 注意 该荷载的作用范围应在新浇混凝土的有效压头高度之内 8 风荷载的标准值 横向 活载 4 3 24 3 2 荷载组合与荷载的分项系数荷载组合与荷载的分项系数 考虑荷载的效应组合 同时工作的可能性 考虑永久荷载和可变荷载的不同影响问题 1 分项系数 标准值 设计值 永久荷载 分项系数 1 2 可变荷载 分项系数 1 4 2 折减系数 模板工程属临时性结构 可考虑某些折减 设计钢模板和支架时 截面塑性发展系数 1 0 设计荷载值 0 85予以折减 设计木模板及支架时 设计荷载值 0 9予以折减 设计冷弯薄壁型钢 不能折减 3 荷载组合 参与组合的荷载项 模 板 类 别 验算承载能力验算刚度 平板和薄壳的模板和支架 梁和拱底板的模板和支架 梁 拱 柱 墙的侧模板 大体积 柱 边长 300 墙 厚 100 的侧模板 4 3 34 3 3 模板工程计算要点模板工程计算要点 1 计算要适当简化 要有一定的准确度 计算要简单 1 所有都可简化为均布荷载 即集中荷载也可当作均布荷载 2 各种单元件 模板 内外楞 大小楞及桁架均可当作 梁 3 计算跨度按实确定 但多于三跨时按三跨计算 2 设计荷载取值 1 验算模板的承载能力 即强度 和稳定性时 取荷载设计值 2 验算刚度 即变形 时 取荷载的标准值 3 计算内容和规定 1 因无临时性工程的设计规范 因此模板计算应按相应正式结构设计规范执行 2 验算方法 已知模板材料和荷载 确定模板的尺寸 即确定模板构件截面 跨度等 已知模板材料和构造尺寸 验算模板构件的承载能力和刚度 土木工程施工与预算 教学提纲 16 3 模板 支架的容许变形值 模板 结构表面外露 清水 L 400 结构表面不外露 混水 L 250 支架 压缩变形和弹性挠度 L 1000 其中 L 构件的计算跨度 4 支架 承受竖向荷载的支架 包括立杆和横杆 应验算承载能力和稳定性 斜杆主要验算稳定性 横拉杆基本上是按构造确定 步距一般不大于1 8米 较重要的支架 其底部应设横拉杆 俗称 扫地杆 4 3 44 3 4 墙模板的设计例题 略 墙模板的设计例题 略 1 计算新浇混凝土的侧压力 2 计算模板的设计荷载 计算标准荷载 计算设计荷载 计算有效压力头高度 绘出模板的计算荷载分布图 3 计算内竖楞间距 即模板的跨度 l1 确定计算简图 设模板宽度 计算线荷载 强度 刚度验算的取值不同 分别进行抗弯 抗剪和刚度验算 最大跨度应取三者的最小值 按三跨计算时 抗弯能力按 抗剪能力按 刚度验算按 1 2 1 67 1 q hbf l w 1 1 11 1 q hbf l v 3 1 1 q IEk l 其中 系数k 当为l 400时 k 0 37 当为l 250时 k 0 59 4 计算外横楞的间距 即内竖楞的跨度 5 计算对拉螺栓的间距 即外横楞的跨度 6 选择对拉螺栓规格 4 44 4 模板工程安装与拆除模板工程安装与拆除 1 模板的安装 搞清浇筑混凝土的力的传递 保证模板的强度和稳定 要有适当的起拱 跨度 4m 一般 构件 1 1000 3 1000 预应力结构取下限 2 模板的拆除 1 侧模 能保证混凝土结构或构件能自立 保证结构或构件的表面和棱角不致损坏的前提下就能拆除 2 底模 拆模混凝土必须达到一定的强度 其强度与混凝土结构的结构类型和结构跨度有关 土木工程施工与预算 教学提纲 17 3 多高层结构中 模板和支架的设置 与主体结构的施工速度有关 一般要配置2 4层模板 4 54 5 新型模板体系施工新型模板体系施工 4 5 14 5 1 大模板大模板 1 构造 面板 一般用4 5mm的钢板 也可用组合钢模板拼装而成 背楞 横楞 内楞或竖楞 外楞 竖楞或外楞 一般用较大的槽钢 6 5或 8 横楞 或内楞 一般用较小的槽钢 2 方案 平模方案 小角模方案 大角模方案 3 大模板的安装 4 5 24 5 2 滑动模板滑动模板 简称简称 滑模滑模 特点 节约模板 施工速度快 适用 竖向混凝土结构 如烟囱 水塔 桥墩等 框架 剪力墙等混凝土结构也可采用滑模 1 模板系统 包括 提升架 围圈和模板 模板 高度取决于滑升速度和混凝土的出模强度 一般取1 2米 常用钢模板 覆膜胶合板 以垂直拼缝为主 2 操作平台系统 包括 操作平台 料台 吊脚手 垂直运输设施 3 提升系统 包括 支承杆 常用 25 28的 级钢筋 千斤顶 穿心式液压千斤顶 提升动力装置 即液压系统 4 滑模提升原理 与爬树的原理相似 5 滑升工艺 1 初滑阶段 主要是检查滑升装置和混凝土的出模强度的情况 2 正常滑升阶段 速度一般在150 300mm h范围内 3 末滑阶段 滑模结束 此时滑模出现 空滑 现象 6 滑模装置的设计 设计荷载计算 模板系统和操作系统的自重 操作平台上的施工荷载 特殊荷载 混凝土的 侧压力和冲击力 板提升时的阻力等 支承杆的承载能力和数量的计算 确定滑模结构最小 截面尺寸等 4 5 34 5 3 爬升模板爬升模板 特点 爬升时模板与混凝土脱开 爬升阻力小 常用的方法 模板爬架子 架子爬模板 土木工程施工与预算 教学提纲 18 4 5 44 5 4 台模 飞模 桌模 台模 飞模 桌模 4 5 54 5 5 早拆模板早拆模板 返回 5 5 钢钢 筋筋 工工 程程 5 15 1 钢筋的检验钢筋的检验 1 钢筋的分类 形状 圆钢 钢号Q235 级钢 螺纹钢 级钢 化学成分 低碳钢 C 0 25 中碳钢 C 0 25 0 6 普通低合金钢 合金元素 0 3 加工方法 热扎钢筋 冷拉钢筋 冷拔钢筋 丝 2 钢筋的检验 1 检查项目 常进行机械性能检查 拉力试验 屈服强度 抗拉强度 伸长率 冷弯试验 注意弯心直径 2 检查方法 一批 60吨 取2根 一根做拉力试验 一根做冷弯试验 判断 若有一项试验不合格 则取 双倍试样再做 若仍有不合格 5 25 2 钢筋翻样和配料钢筋翻样和配料 加工顺序 冷拉 调直 切断 焊接 弯曲成型 绑扎 1 钢筋翻样 1 将混凝土结构分解成柱 梁 墙 板和楼梯等构件 以一种构件为主 画出其各种配筋 应注明钢筋的编号 数量 强度等级 直径 间距 锚固长度及搭接长度和接头位置等 2 对形状复杂和结构节点密度大的钢筋 绘出细部大样图 加工和安装图 2 钢筋配料单 1 根据结构构件混凝土保护层 钢筋弯曲和弯钩等计算下料长度 编制配料单 2 钢筋应按图施工或按有关构造要求配料 如遇钢筋规格不全时应按下列规定代换 等强 代换或等截面代换 3 量度差值 钢筋外包尺寸与轴线长度的差值 其值与被弯钢筋的直径 伸直长度和钢 土木工程施工与预算 教学提纲 19 筋的弯心直径有关 5 35 3 钢筋加工钢筋加工 1 钢筋的冷拉 钢筋 级钢 在常温下 450 C 强力拉伸超过钢筋的屈服点 使钢筋产生永久变 形 提高钢筋屈服强度的一种钢筋的加工方法 1 冷拉过程 拉过钢筋的屈服强度 2 冷拉特点 提高钢筋的屈服强度 塑性和弹性模量都有所降低 增加钢筋的长度 经 时效后 屈服应力进一步提高 塑性进一步降低 弹性模量基本恢复 3 冷拉原理 变形硬化 4 冷拉方法 控制应力法 在控制冷拉应力的同时控制最大冷拉率 控制冷拉率法 测定钢筋冷拉率时冷拉力要适当提高30Mpa 5 冷拉的质量检验和注意事项 6 注意 冷拉钢筋在承受动力荷载的结构或构件时慎用 如吊车梁 预制构件吊钩等 冷拉仅起调直作用时 其最大冷拉率 对于 级钢为4 对于 级钢为1 2 冷拔 1 冷拔原理 立体应力 拉伸与压缩 的作用下变形更充分 强度增加更大 塑性降低也 更多 2 总压缩率 dd d 0 22 0 2 100 3 冷拔方法 4 冷拔钢丝的质量检查 3 钢筋的调直 切断和弯曲 5 45 4 钢筋连接钢筋连接 1 绑扎连接 搭接长度和位置应满足规范和有关构造要求 2 焊接连接 1 碳当量 则 碳当量 CC M eq n 6 可焊性对焊电弧焊 土木工程施工与预算 教学提纲 20 良好 0 5 0 4 有限制 0 7 0 6 不好 0 7 0 6 级钢 0 21 0 33 小于0 4 好焊 级钢 0 37 0 52 小于0 6 比较好焊 级钢 0 57 0 75 大于0 6 难焊 2 闪光对焊 利用低电压强电流产生的热量进行焊接 连续闪光对焊 适用于80 混混凝凝土土养养护护 标准养护 温度20 C 相对湿度90 自然养护 温度大于 5 C 加热养护等 6 56 5 混凝土的缺陷修整混凝土的缺陷修整 一般是对混凝土上的 蜂窝 麻面 进行的修理 6 66 6 混凝土的质量检查混凝土的质量检查 1 质量检查的过程 包括施工前 施工中和施工后 即施工的全过程的控制 2 质量检查的内容 外观检查 轴线 标高 外表等 材质检查 原材料 配合比 塌落度 轴线 强度 抗冻 抗渗性等 3 混凝土的强度评定 1 混凝土试块 尺寸 150 150 150 同一盘中的三块为一组 要求 同强度 同配合比 同生产工艺为一个验收批次 随机抽样 当 100盘 100立 方米 或每一楼层时不得少于一组 土木工程施工与预算 教学提纲 24 2 试块强度代表值 a 取平均强度值时的条件 最大和最小值与中间值相比都小于 15 b 中间强度值时的条件 最大或最小值与中间值相比仅一个大 小 于15 c 作废时的条件 最大和最小值与中间值相比都大于 15 3 评定方法 统计法和非统计法 特殊情况时可从结构上钻取混凝土芯样进行检查 混混凝凝土土的的冬冬期期施施工工 1 原因 水在结冰过程中的冰胀应力 体积约增大8 2 定义 室外平均气温连续 5天稳定低于5度 当地多年气象资料 3 临界强度 混凝土受冻后 最终强度损失 5 的混凝土的预养强度 要求 普硅水泥 30 矿渣水泥 40 低于C10混凝土 5N mm2 4 方法和措施 改善配合比 原料加热 热养护 外加剂 施工过程中的保温 5 混凝土的施工 主要是蓄热法 利用混凝土 可加热 和水化热 采取保温措施使混凝土在正温条件下达到预养强度 其他 加热法 外加剂法等 6 76 7 混凝土特殊施工混凝土特殊施工 真空脱水 水下浇筑混凝土 喷射混凝土等 返回 7 7 预应力混凝土工程预应力混凝土工程 概概 述述 1 预应力混凝土 是在外荷载作用前 预先建立起有内应力的混凝土 内应力的大小 与分布应能抵消或减小给定的外荷载所产生的应力 混凝土的预压应力一般是通过张拉预应 力钢筋来实现的 2 施加预应力方法 先张法 后张法 自应力 3 预应力筋的粘结 有粘结 无粘结 缓粘结 4 施工方法 预制 现浇 叠合 土木工程施工与预算 教学提纲 25 7 1 预应力钢材和锚 夹 具预应力钢材和锚 夹 具 1 预应力筋 钢筋 冷拉钢筋 精扎螺纹钢筋 钢丝 冷拔钢丝 高强钢丝 钢绞线 2 锚具 锚具是后张法预应力混凝土构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土所用的永久 性 先张法为临时性装置 锚固装置 一般可分为 支承式锚具 螺丝端杆锚具 镦头锚具 楔紧式锚具 钢质锥形锚具 夹片式锚具等 锚具的基本要求 可靠的锚固能力 锚固内缩量小 构造简单 加工方便 价格低 互换 性好等 7 7 1 1 1 1 钢钢筋筋体体系系 精轧螺纹钢筋用锚具和连接器 精轧螺纹钢筋 外形为无纵肋而横肋为不连续的精轧螺纹 级钢筋 钢筋的连接用连接器 预应力筋的张拉用螺母 锚固时加垫板 7 7 1 1 2 2 钢钢丝丝体体系系 1 碳素钢丝 s5 采用高碳优质盘条 0 7 0 9含钢量 经多次冷拔而成 冷拔后的钢丝内部有较大的内应 力 都应进行低温 500 C 回火处理 常称矫直回火处理 做法 冷拔后的钢丝加热到500 C 然后自然冷却至室温 效果 强度和弹性模量提高 延性有所提高 低松弛 经稳定化处理 品种 s ptk fNmmn51570404 2 600 反复弯曲次 弹性比例限为0 75 屈服限为0 85 镀锌钢丝 耐腐蚀 刻痕钢丝 k 常用于先张法 直径 5 mm 7 mm 低松弛钢丝 张力下回火 2 单根锥销锚具 主要用于先张法 3 钢质锥形锚具 有锚塞和锚环组成 锚环 用45 钢 锥度为5 硬度为HB251 283 锚塞 用45 钢 表面有细齿 硬度为 HRC55 58 锚塞端部 有倒角 1 锚具的自锁 是指锚塞在顶压后不致回弹脱出 由于钢丝有锥度引起的 顶压时 DR 2 土木工程施工与预算 教学提纲 26 顶压后卸去Q后的平衡条件 Rf 1 锚塞与钢丝之间的摩擦力 1 f 分析 sinNR conff 1 1 1 锚塞与钢丝间的摩擦系数 11 Nf conNconff 11 1 代入 sinNR conNsinN 1 即 tg 1 要满足自锁条件 增大1 即增大钢丝与锚塞之间的摩擦力 减小 角度一般都很小 约5 太小时环向应力很大 2 锚具的自锚 钢丝在拉力的作用下 带着锚塞楔紧而不发生滑移 注意 钢丝与锚塞之间 绝对不能产生滑移 否则锚不住 钢丝与锚环之间 必须有滑移方能锚住 即锚具内缩损失 锚具自锚的分析 暂不考虑钢丝与锚具间夹角的影响 平衡条件 Pff 12 最大锚固能力 PffN maxmaxmax 1212 从 PP 1 max 这时钢丝与锚环之间可以产生滑移 max21 ffP f fcon 11 21 Nf f R 1 2 1 N con f R con N 2 R N sin 土木工程施工与预算 教学提纲 27 N con N N tg sin 2 2 自锚系数 K P P N N tgtg max 12 2 12 2 1 由此可见 要增大 K值 即应减小 和增大 21 一般情况下 满足自锚的锚具 往往都能满足自锁 凡楔紧式锚具都应考虑锚具的自锁和自锚的问题 4 镦头锚具 是利用钢丝两端的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种锚具 1 特点 优点 锚具加工简单 张拉方便 锚固可靠 成本低 规格多 缺点 同束钢丝的等长要求比较高 2 常用的镦头锚具 锚杯式锚具 张拉端锚具 锚杯 45 钢 调质后硬度为 HRC55 58 或HB251 283 锚板 同锚杯 螺母 45 钢 调质后硬度为 HRC25 28 3 设计要点 危险截面在最外圈钢丝孔洞的圆柱体截面上 抗剪 4 钢丝的镦头 用镦头机进行 机械 LD 10 要求 镦头的直径是钢丝直径的 1 5倍 0 5mm 镦头的高度是钢丝直径的 1 0倍 0 5mm 头形尺寸 mm 钢丝直径 d 镦头器 型 号 镦头压力 N mm2 d1h s5 s7 LD 10 LD 20 32 36 40 43 7 7 5 10 11 4 7 5 2 6 7 7 3 镦头的试验其强度应达到钢丝标准抗拉强度的 98 7 7 1 1 3 3 钢钢绞绞线线体体系系 1 钢绞线 目前 国产的钢绞线的质量都比较好 按根数分 二根 七根 按直径分 j 9 j 15 中间一根直径加大 0 2mm 目前国际上已达 j 28 按强度分 由 222 1860 1960 1470mmNmmNmmN ptk f最常用的为至 按松弛程度分 有普通松弛 现已取消 1000小时应力损失为8 低松弛 1000小时应力损失为2 5 土木工程施工与预算 教学提纲 28 等直 径直径允许偏差扭 距面 积线重量 级英寸in 公称mm英寸in公称mm d mm2 kg m 250级 3 89 53 51 610 405 即 1 212 70 0 0016 0 4112 1692 900 730 1725 0 615 24 139 251 094 270级 3 89 53 0 026 0 066 54 840 432 即 1 212 70 12 1698 710 775 1860 0 615 24 0 006 0 015 140 001 102 钢绞线的延伸率 610 3 5 弹性模量 Es 1 90 2 0 105 2 单根夹片锚具 也能锚固钢丝 单根锚的夹片是群锚的最基本的组成部分 要有重复或反复张拉的功能 1 组成 锚环 锥度为7 左右 45 钢 调质后硬度为 HB285 15 夹片 有二片式和三片式 直开缝和斜开缝之分 二片式夹片背面开有弹性槽 材料为20Cr 背面热处理后硬度为 HRC58 61 2 锚具的自锚条件 tgtg 锥角 夹片与钢绞线之间的摩擦角 夹片与锚环之间的摩擦角 为提高锚具的锚固性能 应尽量增大 适当减小 取小值 3 多孔夹片锚具 每套均包括锚垫板 螺旋筋 锚具 三片斜开缝式 端面有1 20的斜面 张拉要用顶压器 三片直开缝 张拉时用 限位板 二片直开缝 张拉时用 限位板 4 锚具 每套由钢板 网片和锚具组成 5 挤压锚具 一般用于钢绞线固定端 7 7 1 1 4 4 预预应应力力筋筋 锚锚具具组组装装件件的的锚锚固固性性能能试试验验 1 锚固性能要求 F fA apu pptmp 4 28 式中 Fapu 预应力筋 锚具组装件的实测拉力 fptm 试验用预应力钢材的极限抗拉强度平均值 土木工程施工与预算 教学提纲 29 Ap 预应力筋 锚具组装件中各根预应力钢材总截面面积 p 预应力束的效率系数 对 1 5取1 0 对6 12取0 99 对13 19取0 98 对20以 上取0 97 预应力筋锚具 夹具和连接器 GB T 13570 2000 以及 混凝土结构工程施工质量验 收规范 GB50204 2002 第6 2 2条的规定同时满足以下两式 a 0 95 apu 2 0 2 锚固性能试验 1 试验设备 台座 预应力筋 3000mm 测力设备和测伸长仪器 如 X Y记录仪 等 2 试验方法 组装预应力筋和锚具 安装张拉千斤顶 主动态 各根预应力筋要平行 受力要均 匀 张拉至0 80fptk con 检查夹片的平整情况 持荷 1小时 持荷1小时后分级拉至预应力筋 锚具组装件达极限最大拉力 7 27 2 预应力张拉设备预应力张拉设备 1 电动张拉机 一般用于先张法 2 液压张拉机 YC 60千斤顶的工作原理 工 作油 嘴工 作 活 塞备 状 态进油关闭回油增大减小不变注 张 拉 A B 顶 压 BA 弹簧 张拉回程 B A 顶压回程 AB 弹簧 弹簧作用 1 拉杆式千斤顶 如 YL 60 2 穿心式千斤顶 如YC 60 YCW 100型等 3 锥锚式千斤顶 如YZ 85型 土木工程施工与预算 教学提纲 30 4 大孔径穿心式千斤顶 5 前卡式千斤顶 3 千斤顶的标定 标定的原因 千斤顶活塞与缸体间存在摩擦力 1 用试验机标定 2 用标准测力计标定 7 37 3 后张法施工后张法施工 7 7 3 3 1 1 孔孔道道留留设设 1 钢管抽芯法 仅用于直线孔道 托架间距 1 0米 长度 15米 抽管时间 支架安装图 2 胶管抽芯法 托架间距 0 5米 3 预埋波纹管法 托架间距 0 6米 波纹管长度一般为 6 0米 4 灌浆孔的留设 7 7 3 3 2 2 预预应应力力制制作作 1 粗钢筋 包括下料 对焊 冷拉等 下料长度与张拉方法有关 0 0 1 ln L L 即 1 12 1 11 1 22 1 2 ln lll ln lL L 式中 0 1 2 1 2 2 2 1 1 螺杆长度 一般为320mm 2 螺杆外露长度 对张拉端 2H h 5mm 对固定端 H h 10mm 2 钢丝束 包括下料 编束 镦头等 1 镦头锚具 下料长度 ClHHKhlL 1 22 式中 l 孔道长度 mm 按实际丈量 h 锚杯底厚或锚板厚度 mm 钢丝镦头预留量 取 10 mm K 系数 一端张拉时取 0 5 两端张拉时取1 0 H 锚杯高度 mm 土木工程施工与预算 教学提纲 31 H1 螺母厚度 mm L 钢丝束张拉伸长值 mm C 张拉时构件混凝土弹性压缩等的综合 mm 3 钢绞线 钢绞线束的下料长度 Llll 12 钢绞线宜用砂轮切割机切断 严禁用电焊熔断 有关穿束问题 1 先穿法 埋入式的必须采用先穿法 构造 用挤压锚 分两种构造 单根部置和整束布置 2 后穿法 必须通孔 3 单根穿 用 子弹头 保护 可能产生缠绞 但对长束影响不大 4 整束穿 对于短束常用 但整束重量较大 穿束较困难 5 水平超长束的穿束 用 网套 和 穿束机 6 竖向超长束的穿束 宜 整束从上向下 穿束 7 7 3 3 3 3 预预应应力力筋筋张张拉拉 1 张拉程序 concon 分钟持荷2 05 1 0 0103 con 作用 低松弛预应力筋的张拉 2 张拉顺序 对称和分批的原则 方式 逐层浇注 逐层张拉 逐层浇注 顺向张拉 逐层浇注 逆向张拉 3 张拉方法 1 一端张拉与二端张拉 由锚具内缩损失的影响长度是否影响到跨中来确定 分析 锚具内缩损失 ls l E 2 其图形应是平行四边形 此时未考虑孔道反擦的影响 其图形 所做的功 应是平行四边形 土木工程施工与预算 教学提纲 32 孔道反摩擦是实际存在的 设 正反摩擦系数一样 其图形应是平行等边三角形 两者应该相等从而求得锚具内缩损失的影响长度 Lf L E m f s 式中 m 孔道摩擦损失的斜率 m KL LL con ab 锚具内缩损失 Lf mL 2 2 预应力筋张拉阶段的应力分布 确定一端张拉还是二端张拉 2 叠层构件张拉 由于叠层浇注引起的预应力损失 ls LLi L E 7 式中 L 预应力筋张拉时构件弹性压缩计算值 L E L c c 式中其他符号 略 叠层摩阻损失率 c con 100 平卧叠层浇筑构件逐层增加的张拉力百分比 3 预应力张拉的回松技术 4 单根张拉和整束张拉 7 7 3 3 4 4 张张拉拉伸伸长长值值的的计计算算 1 张拉伸长值的计算 计算参数 0 0015 0 003 0 25 0 30 一般可现场进行实测 E 1 95 105MPa 1 分段计算 2 近似计算 3 计算过程 计算各段的曲线长度 L H l