先张法施工工艺

先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋 并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的衡量上或钢模上 然后进行非预应力筋的绑扎 支设模板 浇筑混凝土 养护混凝土 至规定强度 一般不低于混凝土设计强度标准值的 75 保证预 应力筋与混凝土之间有足够的粘结力时 放张或切断预应力筋 使 预应力筋弹性回缩 通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应 力 使之对钢筋混凝土构件受拉区的混凝土产生预压应力 先张法 台座法 施工主要工艺流程是 清理台座 刷隔离剂 预应力筋制作 非预应力筋骨架制作 穿预应力筋及安放非预应 力钢筋骨架 安放预埋铁件 调整初应力 张拉预应力筋 安装模 板 浇筑混凝土 养护混凝土 拆除模板 放张 切断预应力筋 构件起吊堆放 继续养护 先张法可采用台座法 机组流水法和传送带法 采用台座法生 产时 预应力筋的张拉 锚固 混凝土构件的浇筑 养护和预应力 筋的放张等工序皆在台座上进行 预应力筋的张拉力由台座承受 用机组流水法和传送带法生产时 预应力筋的张拉力由钢模承受 先张法施工时 由于台座或钢模承受预应力筋张拉力的能力受到限 制 并考虑到构件的运输条件 所以一般适用于生产中小型预应力 混凝土构件 如预应力空心板 预应力屋面板 中小型预应力吊车 梁等构件 下面着重介绍用台座法生产预应力混凝土构件 2 2 1 先张法施工的设备和机具 2 1 1 台座 台座是先张法生产的主要设备之一 它承受预应力筋的全部张拉 力 因而要求台座必须具有足够的强度 刚度和稳定性 同时要满 足生产工艺要求 台座法一般用于以钢丝作预应力筋的中小型构件 的生产 台座构造形式有墩式台座 槽式台座和构架式台座 选用时根据 构件种类 张拉吨位和施工条件而定 2 1 1 1 墩式台座 墩式台座由台墩 台面与横梁等组成 图 5 2 目前常用的 是现浇钢筋混凝土制成的 由台座与台面共同受力的台座 横梁用 于锚固预应力筋 台座的长度和宽度由场地大小 构件类型和产量 而定 一般长度 100 150m 这样既可利用钢丝长的特点 张拉一 次可生产多根构件 又可减少因钢丝滑动或台座横梁变形引起的预 应力损失 台座稍有变形 滑移或倾角 均会引起较大的应力损失 所以 台座设计时应进行稳定性和强度验算 稳定性是指台座的抗倾覆能 力和抗滑移能力 台座的抗倾覆验算可按下式进行 图 5 3 K M1 M GL Ep e2 Ne1 1 5 1 3 式中 K 抗倾覆安全系数 M 倾覆力矩 是由预应力筋的张拉力产生的 N 预应力筋的张拉力 e1 张拉力合力作用点至倾覆点的力臂 M1 抗倾覆力矩 由台座自重力和土压力等产生 G 台座的自重力 L 台墩重心至倾覆点的力臂 Ep 台座后面的被动土压力合力 当台墩埋置深度较浅 时 可忽略不计 e1 被动土压力合力至倾覆点的力臂 台墩倾覆点位置 对台墩与台面共同工作的台墩 按理论计算 倾覆点应在混凝土台面表面处 但考虑到台墩的倾覆趋势使台面端 部顶点出现局部应力集中 倾覆点应在混凝土台面面层下 4cm 5cm 处 台座抗滑移验算可按下式进行 K0 N1 N 1 30 2 式中 K0 抗滑移安全系数 N 张拉力合力 N1 抗滑移的力 对独立的台墩 由侧壁土压力和底部 摩阻力等产生 对与台面共同工作的台墩 因台面混凝土的弹性模量 C20 混凝 4 土为 2 6 104N mm2 和土的压缩模量 低压缩土为 20N mm2 相 差极大 二者不可能共同工作 而底部摩阻力也较小 约占 5 实际上台墩的水平推力几乎全部传递给台面 不存在滑移问题 因 此 台墩与台面共同工作时 可不作抗滑移计算 而应验算台面强 度 即台面承载力 台座强度验算时 支承横梁的牛腿按柱子牛腿计算方法计算其配筋 台墩与台面接触的外伸部分 按偏心受压构件计算 台面按轴心受压杆件计算 台面承载力按下式计算 P Afc K1K2 3 式中 轴心受压中心弯曲系数 A 台面截面面积 Fc 混凝土轴心抗压强度计算值 K1 超载系数 取 1 25 K2 考虑台面截面不均匀和其他影响因素的附加安全 系数 取 1 5 台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层 6cm 10cm 的 C15 C20 混凝土而成 台面还要求平整 光滑 沿其纵向设 3 的 排水坡度 台面伸缩缝可根据当地温差和经验设置 一般大约 10m 设置一条伸缩缝 横梁是锚固夹具临时固定预应力筋的支点 也是张拉机械张拉预应 力筋的支座 常采用型钢或钢筋混凝土制作 横梁需有足够的刚度 5 受力后挠度不应大于 2mm 并不得产生翘曲 横梁按承受均布荷载 的简支梁计算 预应力筋的定位板必须安装准确 受力后其挠度不 应大于 1mm 2 1 1 2 槽式台座 槽式台座由钢筋混凝土压杆 上下横梁和砖墙等组成 既可承受张 拉力 又可作蒸气养护槽 适用于张拉吨位较高的大型构件 如吊 车梁 屋架 薄腹梁等 图 5 4 槽式台座长度一般为 45m 可 生产 6 根 6m 吊车梁 或 76m 可生产 10 根 6m 吊车梁 为便于混 凝土运输与蒸气养护 台座宜低于地面 槽式台座也需进行强度和稳定性计算 2 1 2 夹具 夹具是先张法施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在台座上的临 时性锚固装置 构件制作完毕可取下重复使用 对夹具的要求是应 具有良好的自锚性能 松锚性能和重复使用性能 需敲击才能松开 的夹具 必须保证其对预应力筋的锚固没有影响 且对操作人员的 安全不造成危险 夹具应符合现行国家标准 预应力筋锚具 夹具 和连接器 GB T14370 的要求 夹具按作用可分为两类 一类是 将预应力筋固定在台座上的锚固夹具 另一类是张拉时夹持预应力 筋用的张拉夹具 6 2 1 2 1 锚固夹具 常用的锚固夹具有 1 锥形夹具 锥形夹具是用来锚固预应力 钢丝的 图 5 5 是常用的单根钢丝夹具 适用于锚固直径 3 5mm 的冷拔低碳钢丝和碳素 刻痕 钢丝 既可用于固定端 也 可用于张拉端 2 圆套筒三片式夹具 圆套筒三片式夹具是用于锚固预应力钢筋 的 由中间开有圆锥形孔的套筒和三片夹片组成 图 6 套筒的 内孔成圆锥形 三个夹片互成 120 钢筋夹持在三片夹片中心 夹片内槽上有齿纹 以保证钢筋的锚固 这种夹具适用于夹持直径 12mm 和 14mm 的单根冷拉 级钢筋 3 镦头夹具 镦头夹具用于预应力筋固定端锚固 图 5 7 冷拔低碳钢丝可采用冷冲镦粗的方法制作镦头 碳素钢丝宜采用液 压冷镦的方法制作镦头 直径小于 22mm 的钢筋可在焊机上采用电热 镦粗的方法制作镦头 大直径的钢筋只能采用热锻方法锻制镦头 2 1 2 2 张拉机具 张拉机具是将预应力筋与张拉机具连接起来 进行预应力张拉的 工具 常用的夹具有月牙形夹具 偏心式夹具和楔型夹具等 图 5 8 2 1 3 张拉设备 7 张拉设备要求简易可靠 控制应力准确 能以稳定的速率增加拉 力 先张法施工中预应力筋可单根进行张拉或多根成组张拉 常用 的张拉机具有油压千斤顶 卷扬机 张拉千斤顶等 应力控制方面 有弹簧测力计 杠杆测力器 荷重控制及油压表等不同方法 张拉 机具设备应与锚具配套使用 且张拉机具及仪表应定期维护和校验 千斤顶与压力表应配套校验 以确定张拉力与压力表之间的关系曲 线 校验应在经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行 对长 期不使用的张拉机具设备 应在使用前进行全面校验 使用期间的 校验期限应视机具设备的情况确定 当千斤顶使用超过 6 个月或 200 次或使用过程中出现不正常现象以及在检修以后应重新校验 弹簧测力计的校验期限不宜超过 2 个月 千斤顶一般张拉力较大 适于预应力筋成组张拉 用弹簧测力计或 杠杆测力计控制应力 目前 随着电阻应变技术的日益广泛的应用 有些预制厂已采用电阻应变式传感器控制张拉力 可达到很高的精 度 图 5 10 选择张拉机具时 为了保证设备 人身安全和张拉力准确 张拉机 具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的 1 5 倍 张拉机具的张拉行 程应不小于预应力筋张拉伸长值的 1 1 1 3 倍 2 2 先张法施工工艺 2 2 1 预应力筋的铺放 8 台座表面在铺放预应力筋前应涂刷隔离剂 应选用非油质类模板隔 离剂 隔离剂不得污染预应力筋 以免影响预应力筋与混凝土的粘 结 如果预应力筋受到污染 应使用适当的溶剂加以清洗 在生产 过程中 应防止雨水冲刷掉台面上的隔离剂 2 2 2 预应力筋的张拉 张拉前 应对台座 横梁及各项张拉设备进行详细检查 符合要求 后方可进行操作 2 2 2 1 张拉控制应力值 预应力筋的张拉控制应力 应符合设计要求 张拉控制应力的数值 直接影响预应力的效果 控制应力越高 建立的预应力则越大 但 控制应力过高 预应力筋处于高应力状态 使构件出现裂缝的荷载 与破坏