混凝土结构工程施工规范宣讲第6章 预应力工程-ppt课件

,混凝土结构工程施工规范宣贯培训,第6章 预应力工程,主讲人：王玉岭,引 言,预应力混凝土结构 预应力混凝土结构指配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。 预应力技术广泛应用于大跨、超长、大面积、重载等建筑结构中。,钢筋混凝土结构的缺点,需要带裂缝工作(使构件刚度下降，不能应用于不允许开裂的结构中；无法充分发挥高强度钢筋及高强度等级混凝土的作用；自重大，构件跨度受到限制等。,预应力混凝土结构基本概念 预应力混凝土结构，就是事先人为地在混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产科产生的内力抵销到一个合适程度的混凝土。这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。 以下页图简支梁为例：,1,简支梁施加预应力示意图,预应力混凝土结构的优缺点,优点： 1、提高了构件的抗裂度和刚度； 2、能有效利用高强度材料，节约材料，降低造价； 3、结构质量安全可靠； 4、增强结构耐久性； 5、能促进混凝土新型结构体系的发展等。缺点： 1、施工工艺较复杂，对质量要求高； 2、需要专门设备和专业施工人员； 3、预应力反拱不易控制； 4、设计要求高等。,引 言,较为完善的预应力技术标准体系 国家标准：混凝土结构设计规范GB50010国家标准：混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204行业标准：无粘结预应力混凝土应用技术规程JGJ 92行业标准：预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85协会标准：建筑工程预应力施工规程CECS 180标准图集：后张预应力混凝土结构施工图表示方法与构造详图06SG429等等,成为混凝土结构工程施工规范GB50666预应力工程章节编制的基础。,引 言,规范编制背景参考国际和国外先进标准协调国内相关标准,美国规范ACI 318 美国规范AASHTO 欧洲规范EN 1992-1-1 美国PCI手册及报告,混凝土结构设计规范GB 50010混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T14370预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85,引 言,规范章节安排一般规定材料制作与安装张拉和放张灌浆及封锚质量检查附录E：张拉伸长值计算和量测方法 附录F：摩擦预应力损失测试方法,预应力工程一章全面系统地规定了先张法和后张法、有粘结和无粘结预应力施工的技术及质量控制要求。,6.1 一般规定,专项施工方案和深化设计施工环境温度预应力筋的代换,本节共三条，主要体现三个方面,6.1 一般规定,一、专项施工方案和深化设计 【6.1.1】预应力工程应编制专项施工方案。必要时，施工单位应根据设计文件进行深化设计。 专项施工方案 深化设计,施工顺序和工艺流程 预应力施工工艺 材料采购和检验、机具配备和张拉设备标定 施工进度和劳动力安排、材料供应计划 有关分项工程的配合要求 施工质量要求和质量保证措施 施工安全要求和安全保证措施 施工现场管理机构 等等,材料 张拉锚固体系 预应力筋束形定位 锚固区构造 张拉控制应力和摩擦系数 张拉或放张顺序及工艺 灌浆要求 锚具封闭构造 等等,预应力专业施工单位完成的深化设计文件应经原设计单位确认 ！,6.1 一般规定,二、施工环境温度 【6.1.2】预应力工程施工应根据环境温度采取必要的质量保证措施，并应符合下列规定： 1 当工程所处环境温度低于15C时，不宜进行预应力筋张拉； 2 当工程所处环境温度高于35C或日平均环境温度连续5日低于5C时，不宜进行灌浆施工；当在上述温度条件下进行灌浆施工时，应采取专门的质量保证措施。,6.1 一般规定,三、预应力筋代换 【6.1.3】当需要进行预应力筋代换时，应进行专门计算，并应经原设计单位确认。,强条！,预应力筋代换意味着其品种、级别、规格、数量以及锚固体系的相应变化，将会带来结构性能的变化，包括构件承载能力、抗裂度、挠度以及锚固区承载能力等，因此进行代换时，应按现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010等进行专门的计算，并经原设计单位确认。,6.2 材料,预应力工程材料的性能要求预应力工程材料在运输、存放、加工、安装过程的保护预应力工程材料的外观质量要求,本节共四条，主要体现三个方面,一、预应力工程材料性能要求预应力筋锚固体系材料成孔材料灌浆材料减摩材料,【6.2.16.2.3】预应力工程材料应符合国家现行有关标准的规定。,预应力工程材料可根据结构特点、所处环境、经济及工程施工条件等因素选择确定。,6.2 材料,6.2 材料,一、预应力工程材料性能要求预应力筋,中强度钢丝高强度钢丝钢绞线精轧螺纹钢筋,无粘结预应力筋环氧树脂钢绞线镀锌钢绞线缓粘结预应力筋,预应力混凝土用钢绞线GB/T 5224预应力混凝土用钢丝GB/T 5223中强度预应力混凝土用钢丝YB/T156预应力混凝土用螺纹钢筋GB/T20065预应力混凝土用钢棒GB/T5223.3环氧涂层七丝预应力钢绞线GB/T21073高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线YB/T 152无粘结预应力钢绞线JG161等等,6.2 材料,一、预应力工程材料性能要求锚固体系材料（锚具、夹具、连接器、锚垫板）,钢绞线锚固体系钢丝束锚固体系螺纹钢筋锚固体系,楔片式锚具体系握裹式锚具体系支撑式锚具体系,预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T 14370预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85,普通锚垫板整体铸造锚垫板,锚具静载锚固性能锚具疲劳性能锚具低周反复加载性能锚具低温锚固性能锚具反复锚固和放松性能锚固区传力性能,JGJ 85-2010新增要求,6.2 材料,预应力工程材料性能要求,普通锚垫板,整体铸造锚垫板,6.2 材料,一、预应力工程材料性能要求成孔管道,金属波纹管塑料波纹管钢管,预应力混凝土桥梁用塑料波纹管JT/T 529预应力混凝土用金属波纹管JG 225,6.2 材料,二、预应力工程材料的保护 预应力筋等材料在运输、存放、加工、安装过程中，应采取防止其损伤、锈蚀或污染的措施，规范第6.2.4条还对预应力工程材料的防护提出了具体的要求。,6.2 材料,预应力工程材料的外观质量要求 【6.2.4】 1 有粘结预应力筋展开后应平顺，不应有弯折，表面不应有裂纹、 小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等； 2 预应力筋用锚具、夹具、连接器和锚垫板表面应无污物、锈蚀、 机械损伤和裂纹； 3 无粘结预应力筋护套应光滑、无裂纹、无明显褶皱； 4 后张预应力用成孔管道内外表面应清洁，无锈蚀，不应有油污、 孔洞和不规则的褶皱，咬口不应有开裂或脱落。,6.3 制作与安装,本节共十三条，主要体现五个方面,6.3 制作与安装,一、预应力筋下料与切割,国内常用的预应力筋，除精轧螺纹钢筋外，钢丝、钢绞线是成盘供应的，且大都采用事先下料备用的方式，而在建筑工程很少采用穿输机穿束，因此，预应力筋的下料长度应经计算确定。下料长度计算时除应考虑其在结构构件内的长度外，尚应考虑工艺需要的长度。考虑后续施工方便和避免对预应力筋材料性能的影响，规范还规定“预应力筋应采用砂轮锯或切断机等机械方法切断”。,6.3 制作与安装,二、预应力筋端部锚具制作,预应力筋下料后，往往要对其端部进行锚固需要的制作，包括钢丝的镦头、钢绞线的挤压锚挤压、压花或压接锚具的制作等。规范在第6.3.3 6.3.5条中，分别给出了挤压锚、压花锚和墩头锚等三种锚具制作的工艺和要求。这三种锚具加工均需要相应的专用机械设备，施工时，尚应遵守相关设备的产品使用说明书的要求。,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装,预应力筋或成孔管道安装的基本要求是确保其形状和位置准确，并固定牢固，确保符合设计要求并避免混凝土浇筑及振捣过程中出现移位或变形。对于无粘结预应力筋和先张法预应力筋的安装，关键是预应力筋的定位和固定，而对于后张有粘结预应力筋，主要考虑成孔管道的定位、连接、固定以及预应力筋的穿束等。,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装成孔管道连接,金属波纹管,塑料波纹管,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道定位,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道间距和保护层厚度（先张法） 1 先张法预应力筋之间的净间距不宜小于预应力筋公称直径或等效直径的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒径的1.25倍，且对预应力钢丝、三股钢绞线和七股钢绞线分别不应小于15mm、20mm和25mm。当混凝土振捣密实性有可靠保证时，净间距可放宽至粗骨料最大粒径的1.0倍；,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道间距和保护层厚度（后张法有粘结）2 对后张法预制构件，孔道之间的水平净间距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料最大粒径的1.25倍；孔道至构件边缘的净间距不宜小于30mm，且不宜小于孔道外径的0.5倍；3 在现浇混凝土梁中，曲线孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径，水平方向的净间距不宜小于孔道外径的1.5倍，且不应小于粗骨料最大粒径的1.25倍；从孔道外壁至构件边缘的净间距，梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm；裂缝控制等级为三级的梁，从孔道外壁至构件边缘的净间距，梁底不宜小于60mm，梁侧不宜小于50mm；4 预留孔道的内径宜比预应力束外径及需穿过孔道的连接器外径大6mm15mm，且孔道的截面积宜为穿入预应力束截面积的34倍；5 当有可靠经验并能保证混凝土浇筑质量时，预应力孔道可水平并列贴紧布置，但每一并列束中的孔道数量不应超过2个；,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道间距和保护层厚度（无粘结）6 板中单根无粘结预应力筋的水平间距不宜大于板厚的6倍，且不宜大于1m；带状束的无粘结预应力筋根数不宜多于5根，束间距不宜大于板厚的12倍，且不宜大于2.4m；7 梁中集束布置的无粘结预应力筋，束的水平净间距不宜小于50mm，束至构件边缘的净间距不宜小于40mm。,6.3 制作与安装,三、预应力筋或成孔管道安装先穿束和后穿束【6.3.11】后张法有粘结预应力筋穿入孔道及其防护应符合下列规定： 1 对采用蒸汽养护的预制构件，预应力筋应在蒸汽养护结束后穿入孔道； 2 预应力筋穿入孔道后至孔道灌浆的时间间隔不宜过长。当环境相对湿度大于60或处于近海环境时，不宜超过14d；当环境相对湿度不大于60时，不宜超过28d； 3 当不能满足本条第2款的规定时，宜对预应力筋采取防锈措施。,6.3 制作与安装,四、排气孔、泌水孔及灌浆孔留设,采用普通灌浆工艺时，从一端注入的水泥浆往前流动，并同时将孔道内的空气从另一端排除，但由于孔道往往呈起伏状，易出现水泥浆流过而空气未被往前挤压而滞留于管道内的情况，从而形成“月牙缺陷”，另外曲线孔道中的浆体由于重力下沉、水份上浮而会出现泌水并留存于“月牙缺陷”中，不利于预应力筋的防腐，因此，除了设置灌浆孔外，有必要在适当位置留设排气孔及泌水孔。规范第6.3.9条有关排气孔设置位置、间距的规定是根据工程实践经验提出的。,6.3 制作与安装,四、排气孔、泌水孔及灌浆孔留设,【6.3.9】预应力孔道应根据工程特点设置排气孔、泌水孔及灌浆孔，排气孔可兼作泌水孔或灌浆孔，并应符合下列规定：1 当曲线孔道波峰和波谷的高差大于300mm时，应在孔道波峰设置排气孔，排气孔间距不宜大于30m；2 当排气孔兼作泌水孔时，其外接管伸出构件顶面高度不宜小于300mm。,排水管常采用钢丝增强塑料管以及壁厚不小于2mm的聚乙烯管或者钢管，以防止混凝土浇筑过程中出现排气管压扁，不应采用PVC和再生塑料管。,6.3 制作与安装,五、锚垫板、连接器及局部加强钢筋设置,【6.3.10】锚垫板、局部加强钢筋和连接器应按设计要求的位置和方向安装牢固，并应符合下列规定：1 锚垫板的承压面应与预应力筋或孔道曲线末端的切线垂直。预应力筋曲线起始点与张拉锚固点之间的直线段最小长度应符合表6.3.10的规定；2 采用连接器接长预应力筋时，应全面检查连接器的所有零件，并应按产品技术手册要求操作；3 内埋式固定端锚垫板不应重叠，锚具与锚垫板应贴紧。,6.4 张拉和放张,张拉施工准备预应力张拉设备混凝土强度要求张拉质量控制张拉和放张顺序张拉工艺张拉安全措施张拉记录,本节共十五条，主要体现八个方面,6.4 张拉和放张,一、张拉施工准备1 计算张拉力和张拉伸长值，根据张拉设备标定结果确定油泵压力表读数；2 根据工程需要搭设安全可靠的张拉作业平台；3 清理锚垫板和张拉端预应力筋，检查锚垫板后混凝土的密实性。,6.4 张拉和放张,二、预应力张拉设备,在预应力筋张拉前，需根据张拉设备标定结果确定油泵压力表读数。因此，张拉设备的标定精度及操作控制决定了预应力筋的张拉力值精度。根据工程实践经验并参考相关标准的修订情况，规范第6.4.2条对张拉设备及压力表的标定期限和标定精度等提出了要求。液压千斤顶的性能要求及检验方法尚应符合现行行业标准预应力用液压千斤顶JG/T 32的要求。,【6.4.2】预应力筋张拉设备及压力表应定期维护和标定。张拉设备和压力表应配套标定和使用，标定期限不应超过半年。当使用过程中出现反常现象或张拉设备检修后，应重新标定。,6.4 张拉和放张,三、混凝土强度要求,张拉和放张时的混凝土强度过低或混凝土龄期过短，会出现混凝土与先张法预应力筋粘结性能偏低、混凝土徐变引起的预应力损失偏大、锚固区压缩变形过大等不利现象，应加以控制。,【6.4.3】施加预应力时，混凝土强度应符合设计要求，且同条件养护的混凝土立方体抗压强度应符合下列规定：1 不应低于设计混凝土强度等级值的75；2 对采用消除应力钢丝或钢绞线作为预应力筋的先张法构件，尚不应低于30MPa；3 不应低于锚具供应商提供的产品技术手册要求的混凝土最低强度要求；4 对后张法预应力梁和板，现浇结构混凝土的龄期分别不宜小于7d和5d。注：为防止混凝土早期裂缝而施加预应力时，可不受本条的限制，但应满足局部受压承载力的要求。,新增要求,6.4 张拉和放张,四、张拉质量控制,预应力筋张拉质量控制目标是使预应力筋的有效预应力与设计要求一致。,【6.4.5】采用应力控制方法张拉时，应校核最大张拉力下预应力筋伸长值。实测伸长值与计算伸长值的偏差应控制在6之内，否则应查明原因并采取措施后再张拉。必要时，宜进行现场孔道摩擦系数测定，并可根据实测结果调整张拉控制力。预应力筋张拉伸长值的计算和实测值的确定及孔道摩擦系数的测定可分别按本规范附录D、附录E的规定执行。,6.4 张拉和放张,四、张拉质量控制,采用应力控制方法张拉时，应校核最大张拉力下预应力筋伸长值。,取消了验收规范GB 50204-2002的第6.4.3条的规定，即取消“预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差”。,应力控制张拉法：张拉力值一般通过标定的油泵的压力表控制，读数应精确到刻度值的一半，并应尽量采用精度等级较高的压力表。操作中应保证张拉力稳定，达到控制力后应进行必要的持荷。,实测的预应力筋张拉伸长值与计算值往往会有偏差，二者的相对偏差应控制在6之内，否则应查明原因并采取措施后再张拉。,6.4 张拉和放张,四、张拉质量控制,否则应查明原因并采取措施后再张拉。,当伸长值相对偏差较小时，施工方可根据工程情况调整张拉控制力，但张拉控制力应符合规范第6.4.4条的规定，其中对于常用的高强钢绞线，其张拉控制应力不应超过预应力筋极限强度值的0.80倍。,当伸长值相对偏差较大时，应进行现场孔道摩擦系数测定，设计方应根据实测的孔道摩擦系数确定有效预应力和进行结构复核，以确定进一步采取的措施。预应力筋的张拉伸长值也应根据实测的孔道摩擦系数计算。,6.4 张拉和放张,四、张拉质量控制,预应力筋张拉伸长值的计算和实测值的确定可按本规范附录D的规定执行。,6.4 张拉和放张,四、张拉质量控制,孔道摩擦系数的测定可按本规范附录E的规定执行。,6.4 张拉和放张,四、张拉质量控制,锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量指预应力筋锚固过程中，由于锚具零件之间和锚具与预应力筋之间的相对移动和局部塑性变形造成的回缩值。规范给出的内缩量限值与混凝土结构设计规范GB50010-2010的内缩量取值一致，另外，在现行行业标准预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85-2010中给出了预应力筋的内缩量测试方法。,6.4 张拉和放张,五、张拉和放张顺序,预应力筋的张拉和放张顺序应根据结构和构件的受力特点、施工方便及操作安全等因素确定，并应符合“均匀、对称、缓慢”的原则。规范第6.4.6条给出了后张法现浇预应力混凝土楼盖和预制屋架等平卧叠浇构件的张拉顺序要求，第6.4.12条给出了先张法轴心受压、偏心受压及受弯构件的放张顺序要求。,6.4 张拉和放张,六、张拉工艺,为提高工作效率，先张法工具台座上的预应力钢丝束通常是整束张拉的，而长线台座上的预应力钢绞线，通常采用逐根张拉工艺。后张有粘结预应力筋一般应采用整束张拉，以保证各根预应力筋的受力均匀；对直线形或平行编排的有粘结预应力钢绞线束，当能确保各根钢绞线不受叠压影响时，也可逐根张拉。无粘结预应力筋可采用小型千斤顶逐根张拉。采用两端张拉时，宜两端同时张拉，也可一端先张拉，另一端补张拉。,6.4 张拉和放张,七、张拉安全措施,后张法预应力筋张拉锚固时，当出现异常情况，包括滑丝、断丝或整根滑移，如需要卸锚时，应采用专门的设备和工具处理。预应力筋张拉或放张时，由于预应力筋的高应力状态，如出现锚固失效等情况，很容易造成事故，因此，预应力筋张拉或放张时，应采取有效的安全防护措施，预应力筋两端正前方不得站人或穿越。,6.4 张拉和放张,八、张拉记录,【6.4.14】预应力筋张拉时，应对张拉力、压力表读数、张拉伸长值、锚固回缩值及异常情况处理等做出详细记录。,6.5 灌浆及封锚,灌浆灌浆用水泥浆灌浆准备工作灌浆施工工艺封锚,后张有粘结预应力工程的孔道灌浆以及预应力锚具的封闭和保护（简称封锚）是确保预应力工程质量和耐久性的重要工作。张拉完毕并经检查合格后，应尽早进行孔道灌浆，并应采取措施保证孔道内水泥浆饱满、密实和具有一定的强度。,本节共十条，主要体现二个方面,6.5 灌浆及封锚,一、灌浆：灌浆用水泥浆的原材料,【6.5.4】配制水泥浆用水泥、水及外加剂除应符合国家现行有关标准的规定外，尚应符合下列规定：1 宜采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；2 拌合用水和掺加的外加剂中不应含有对预应力筋或水泥有害的成分；3 外加剂应与水泥作配合比试验并确定掺量。,孔道灌浆一般采用素水泥浆，其原材料主要是水泥和水，为改善水泥浆性能通常掺入外加剂。普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥配制的水泥浆泌水率较小，是很好的灌浆材料，应优先选用。配制水泥浆用水泥、水及外加剂应符合国家现行有关标准的规定。预应力筋对应力腐蚀较敏感，因此水泥和外加剂中均不能含有对预应力筋有害的化学成分，特别是氯离子的含量需严格控制。,6.5 灌浆及封锚,一、灌浆：水泥浆的性能,【6.5.5】灌浆用水泥浆应符合下列规定：1 采用普通灌浆工艺时，稠度宜控制在12s20s；采用真空灌浆工艺时，稠度宜控制在18s25s；2 水灰比不应大于0.45；3 3h自由泌水率宜为0，且不应大于1，泌水应在24h内全部被水泥浆吸收；4 24h自由膨胀率，采用普通灌浆工艺时不应大于6；采用真空灌浆工艺时不应大于3；5 水泥浆中氯离子含量不应超过水泥重量的0.06；6 28d标准养护的边长为70.7mm的立方体水泥浆试块抗压强度不应低于30MPa.,一般工程现场试验需要进行稠度、泌水率、膨胀率和氯离子含量的验证性试验测试。根据我国多年的工程经验表明，孔道灌浆的质量隐患非常严重，为了进一步提高灌浆质量，本规范对灌浆质量影响密切的水泥浆性能提出了较高的要求。水泥浆的配合比应经试验确定。一般工程现场试验需要进行稠度、泌水率、膨胀率和氯离子含量的验证性试验测试。,真空灌浆真空灌浆是在孔道的一端采用真空泵抽预应力孔道中的空气，使之产生-0.1MPa左右的真空度，然后在孔道另一端用灌浆泵将水泥浆灌入，直至充满整条孔道，并加以0.7MPa的压力，以提高灌浆的饱满度和密实度。,真空灌浆示意图,6.5 灌浆及封锚,一、灌浆：水泥浆的制备,【6.5.6】灌浆用水泥浆的制备及使用应符合下列规定：1 水泥浆宜采用高速搅拌机进行搅拌，搅拌时间不应超过5min；2 水泥浆使用前应经筛孔尺寸不大于1.2mm1.2mm的筛网过滤；3 搅拌后不能在短时间内灌入孔道的水泥浆，应保持缓慢搅动；4 水泥浆应在初凝前灌入孔道，搅拌后至灌浆完毕的时间不宜超过30min。,6.5 灌浆及封锚,一、灌浆：灌浆施工,【6.5.6】灌浆施工应符合下列规定：1 宜先灌注下层孔道，后灌注上层孔道；2 灌浆应连续进行，直至排气管排除的浆体稠度与注浆孔处相同且无气泡后，再顺浆体流动方向依次封闭排气孔；全部出浆口封闭后，宜继续加压0.5MPa0.7MPa，并稳压1min2min后封闭灌浆口；3 当泌水较大时，宜进行二次灌浆和对泌水孔进行重力补浆；4 因