建筑施工技术教学课件-第四章预应力混凝土结构工程

第四章预应力混凝土施工，第一节概要，第一，什么是预应力混凝土？ 预应力的种类是什么？普通钢筋混凝土的拉伸极限变形只有0.00010.0015，在通常的使用条件下拉伸区混凝土破裂，构件的刚性小，弯曲大。 为了防止混凝土破裂，在拉伸钢筋的应力只有30Mpa的允许龟裂发生的部件中，龟裂宽度被限制在0.20.3mm的情况下，拉伸钢筋的应力也只达到200Mpa左右。 为了克服普通钢筋混凝土早期裂缝和钢筋无法充分发挥其作用的矛盾，创造了对混凝土施加预应力的方法。 也就是说，在结构和部件被拉伸的区域，拉伸钢筋时，钢筋的反弹力会施加到混凝土上，从而对混凝土施加预压应力，产生一定的压缩变形。 该构件受力后，拉伸区混凝土的拉伸变形首先与压缩变形抵消，然后随着外力的增加，混凝土逐渐拉伸，裂纹的发生时间显着变慢。 预应力混凝土的优点：能提高钢筋混凝土构件的刚性、抗裂性和耐久性，能有效利用高强度钢筋和高强度等级混凝土。 与普通混凝土相比，在相同条件下截面小，自重轻，质量好，能节省材料(必须节约钢材20%40% )，能扩大预制化的程度。 1、混凝土的发展过程：素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土2、预应力混凝土的优点：截面小、轻量、刚性大耐裂性、耐久性好节约钢材宽大的跨度结构中，综合经济3、预应力筋的种类，冷拔低碳钢线，直径：35mm； 冷却钢筋碳钢线，直径：38mm； 钢绞线是缠绕有6根碳素钢丝热处理钢筋，直径：610mm； 精轧螺纹，直径： 2532mm。 4、混凝土要求混凝土强度等级一般在C30以上，采用碳钢线、钢绞线、级钢筋作为预应力时，混凝土强度等级不能在C40以下。 第二节先张法，(一)，先张法施工设备，一)台座组成：地面、梁、承重结构。 分为墩式台座、槽式台座、桩式台座等。 1、腿式底座：混凝土腿为承重结构的底座称为腿式底座。 一般用于中小型零部件的生产. (1)脚式台座分类：简易脚式台座重力脚式台座框架式台座，概略图：(2)脚式台座计算点：M-耐倾斜力矩M=G1l1 G2l2M，-倾斜力矩m，-TeK1-耐倾斜系数，稳定性管理：(耐倾斜、耐滑动能力) a，耐倾斜管理：b，耐滑动T=N，FF=u(G1 G2 )摩擦力n，-地面抵抗力P-拉力合力，强度管理：支撑梁的牛脚，用柱的牛脚计算配筋的脚式台座与地面接触的外伸部分，由偏心受压部件计算的桌面用轴心受压部件计算的梁用承受平均布载荷的单纯支撑梁计算2、槽式底座用于生产张力和流动力矩大的部件。 (二)担架和夹具、一、钢丝的夹具和担架(一)钢丝夹具锚定夹具：锥形、楔形。 拉伸夹具：偏心式、夹紧式、楔形。 奥利奥锚：用冷脚形成。 (2)担架，要求：简易可靠，正确控制钢丝的拉力，以稳定的速度增大拉力。 种类： a、卷扬机张力：弹簧力、杠杆力。 b、电动螺杆拉力机拉力：结构简单，体积小，重量轻，操作灵活，移动方便。 2、钢筋夹具和拉伸器，(1)钢筋夹具锚定夹具：工具式螺杆-螺钉端锚定穿心式夹具-自锚定穿心式锚定器： d22mm加热锻打拉伸夹具：压销式、穿孔式。 (2)钢筋拉力机备有液压千斤顶、拉力机、贯通千斤顶、电动螺杆拉力机。螺钉端锚： (2)先张法施工技术、工艺流程图：1 )拉伸、1、拉伸控制应力和超拉伸最大应力拉伸控制应力(规范规定)冷拉伸低碳钢丝0.9fPYK冷拉伸低碳钢丝0.70fPUK碳素钢丝、钢绞线0.75fPUK超拉伸(2)一把。 (二)混凝土的浇筑和养护、一、浇筑要求：同一生产线的构件必须一次完成浇筑构件必须避免温度狭缝振打时不能碰撞钢丝层叠生产时，下层混凝土的强度达到5MPa，可以浇筑上层构件2、养护：自然养护湿热养护。 3 )预应力筋拉伸，1，拉伸要求混凝土强度必须大于75%C (重叠生产指最上层部件)在拉伸过程中，必须使预应力部件自由伸缩，避免过大的冲击和偏心。 同时，台座受到的霸权力矩和偏心力必须减小保证预应力和混凝土的粘结。 2、出差方法钢丝：数量少，每条出差数多，同时出差。 粗钢筋：数量少，每根加热熔断的数量多，同时张开。 3、开放顺序，轴心受压部件：同时开放。 偏心构件：同时张紧预应力小区域内的预应力筋，同时张紧预应力大区域的预应力筋。 不能满足上述要求时，必须阶段性、对称、交替扩张。 注意：提高张力时，请拆下侧模。 第三节后张法施工，1，定义：制造留有细孔的混凝土构件，在混凝土达到设计规定的强度后，用拉伸机将钢筋拉伸到设计规定的应力值，通过锚定器将预应力筋锚定在构件的端部，最后灌浆细孔2、特点：混凝土弹性压缩不直接影响预应力值的建立锚不能再利用，成本高技术比较复杂(构件制作、残孔、通筋、拉伸、灌浆)可以组装预制装配式(现场组装)。 3、适用范围、现场制作大型零件，避免大型零件的运输麻烦。 4、生产过程(1)构件的生产阶段(2)预应力阶段(包括锚杆、预应力的制作、拉伸、灌浆等)，对锚杆的要求：尺寸准确预应力筋不发生滑动有充分的刚性和强度。(1)锚定和预应力筋的制作，常见的预应力筋类型：一根钢筋，直径12mm以上钢筋束和钢绞线束钢丝束。 1、锚杆拉伸端：螺钉端锚。 固定端：助手锚或奥利安锚。 (1)螺纹端杆锚杆的构成：螺纹端杆、螺母、板。 (2)助手锚的构成：助手、背板。 (3)镦锻锚在钢筋的端部直接用热镦锻、冷镦锻、锻造成形。 (4)级精轧螺旋钢筋的直径有25和32种。 一)一条预应力筋的锚定和制作，二、预应力筋的制作，(一)制作：配料、焊接、冷拔等工序。 (2)底材长度的计算锚的特征：螺杆露出孔外的长度为120150mm，支杆、镦头由锚的尺寸决定。 对接焊接接头：每个对接焊接接头的压缩量与钢筋的直径大致相等。 钢筋冷膨胀率：以实际测量的作为下材的依据。 弹性收缩率：冷拔后的收缩值与冷拔结束时的长度之比一般为0.3%左右。 1 )两端使用螺钉端锚时，预应力筋的完成长度L1 (冷拔后的全长)为：预应力筋的钢筋冷拔结束后的长度L0 :预应力筋的钢筋冷拔前的材料长度l为：式中：-部件的细孔长度。-螺钉的端杆伸出部件外的长度。-螺钉的末端杆的长度一般为320mm。 -预应力的冷拉伸率。-预应力筋的冷拉伸弹性收缩率。 n-焊接头的数量。 焊接头的各对的压缩量。2 )一端用螺丝末端、另一端用锚定时，预应力钢筋的完成长度：预应力钢筋中的钢筋冷拉伸完成后的长度：预应力钢筋中的钢筋材料长度：2 )钢筋束、钢绞线束、预应力钢筋的锚定和制作，1，锚定(1)JM12 JM12型锚固结构：(2)KT-Z型锚固(铸铁制锥形锚固)用于螺纹束和钢绞线束。 (3)XM型锚杆，可锚定：钢丝束钢丝束单根预应力筋多根预应力筋，2，预应力筋制作，(1)制作工序：附近-下材-编束(2)下材长度计算(拉伸设备与选定锚定的关系)，3 )钢丝束预应力筋的锚定钢质锥形锚定适用于直径5mm碳素钢线6、12、18、24根，(2)钢扎设锚定适用于直径5mm碳素钢线1254根，(3)锥形螺钉锚定适用于直径5mm的钢筋束14、16、20、24、28根。 2、钢丝束的制作，(1)制作过程：调整底材编制锚杆的安装(2)底材长度计算：用钢质锥形锚杆锚杆的钢丝束，底材长度计算为同钢筋束。 用镦锻锚固的钢丝束的下材长度与a型、b型锚固及一端张力或两端张力有关。 锥形螺杆锚杆的钢丝束在非应力状态下材料。 (二)后张法的施工技术，一)保留细孔，一)要求(一)细孔尺寸、位置准确，细孔必须平滑；(2)端部埋入钢板必须垂直于细孔中心线；(3)孔径依赖于预应力筋和锚，保证预应力筋的贯入2、施工方法(1)钢管定心法-适合留直线孔的方法：在应留孔的地方埋钢管，在混凝土浇注、养护中定期转动钢管防止粘结，混凝土先凝固后，最终凝固前拔钢管形成孔。 施工时要注意的问题是，钢管平坦光滑，填埋前要生锈，要涂油，位置必须正确，一根长度不到15米，容易旋转、拔管，掌握拔管时间快：斜孔慢：管难，不能取出一般来说，在第一次凝固后最终凝固前，用手指按混凝土也不附着浆糊，没有明显的痕迹的情况下，可以拔掉管子。 常温下，通常36小时就能拔管。 拔管的顺序和方法前后，边拔管边旋转，速度均匀，保持与孔相同的直线。 (2)软管吸引法-适合留有直线孔、曲线孔、折线孔等方法：在留有孔的地方放置软管(内填充或水、钢丝软管)，浇注混凝土，养护，初次凝固后，放气(水)或直接拉，形成孔施工时应注意的问题：在长2030米以内穿过整个管道，引出一端。 较长时，请在中间长时间连接，防止接头部漏气、漏水。 拔管的顺序：先上下，先弯曲笔直。 (3)事先埋设波纹管法适合曲线的孔，方法：波纹管直接埋设在应留下孔的地方，不提取。 施工时应注意的问题：使用前进行浇水试验，检查有无泄漏的连接用大1号波纹管(连接时)固定：用钢筋固定，避免用铁丝捆住的反复弯曲。高架桥预应力混凝土梁拆除场面， 二)预应力筋的拉伸、核心问题预应力筋的应力控制、1、拉伸控制应力和超拉伸最大应力(1)拉伸控制应力、预应力钢材品种先张法后张法碳钢线、记分钢线、钢绞线0.750.70热处理钢筋， 冷拉低碳钢丝0.700.65冷拉最大应力冷拉钢筋(软钢) 0.95钢丝、钢绞线、热处理钢筋(硬钢) 0.75， 2、预应力损失细孔摩擦损失锚固损失钢筋应力缓和损失混凝土收缩缓变损失受拉钢筋和受拉设备因温差引起的应力损失、各阶段的预应力损失值的组合：前张法：后张法：混凝土预压后的损失(第二次)、前张法：后张法： 拉伸程序取构件类型、张锚系统、松弛损失值，超张力5%的目的：主要减少钢筋松弛、混凝土弹性压缩、锚变形和孔摩擦等引起的应力损失。 超张力3%的目的：主要弥补设计或施工中无法预见的损失。 负担两分钟的目的：主要是为了加速肌肉松弛的早期发展。 4、拉伸力的计算，(1)所有的筋一次拉伸：M-超拉伸率，(2)同一构件的分批拉伸设定：分两次拉伸，第一次拉伸应力为：式中：-设计控制应力，即第二次预应力的设计控制应力。 钢筋弹性模量与混凝土的比。-在第二次预应力筋拉伸时在预应力筋的重心产生的混凝土法向应力。 其中：-第一个预应力损失。 PS预应力筋截面积(第一批的总截面积)。 An-混凝土的净截面积。 第一张力：第二张力：2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 第二次预应力筋的拉伸控制应力为425MPa，一条预应力筋的拉伸力为209KN，第一次预应力筋的拉伸控制应力和拉伸力按如下方式计算：(一条钢筋拉伸力)，5，拉伸注意事项，(1)混凝土强度要求：拉伸时砌块组装、竖井的混凝土和砂浆强度不得低于15MPa和40%C的设计。 (2)多根预应力张力：不能同时施加张力时，应分割、阶段、对称地施加张力。 (3)重叠多层拉伸：现场生产零部件，对重叠的多层零部件施加预应力，其损失从上向下增加。 重叠部件的拉伸力先上下，超拉伸应力依次增加。 (4)拉伸方式的影响主要克服和减少摩擦阻力的影响，一端拉伸：构件长度小于24米的直线预应力筋。 两端同时拉伸：构件长度在24米以上或曲线预应力筋。 三)细孔灌浆1，作用保护预应力筋，防锈。 使预应力筋和混凝土结构一体化。 2、要求，细孔用砂浆满足强度、粘合力、流动性、干燥收缩性、泌水性的要求灌浆前，混凝土孔用压力水洗干净，润湿孔壁灌浆时，水泥浆缓慢均匀地泵送，不可中断灌浆后张法预应力施工法：有粘结：预应力筋和混凝土之间的灌浆为永久粘结。 无粘结：预应力和混凝土之间永久性地相对滑动。 无粘结预应力施工技术是后张法预应力混凝土的发展。 第四节无粘结预应力混凝土结构施工，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。无粘合筋一般用钢线、钢绞线等柔软性高的预应力钢材制作，用电热法拉伸时也用冷拉伸钢筋制作，2 .铺设无粘合筋的无粘合筋的铺设工序通常在捆扎底筋后进行。 无粘结筋铺层的曲率可以通过铺层的长椅或其他构造措施来控制。 其配置间隔不能大于1m，用铁丝和非预应力筋紧固。 铺设双向钢筋的无粘结筋时，必须先铺设低的，再铺设高的，尽量避免双向无粘结筋交替交织。 捆扎没有粘结筋时，首先在两端收紧，同时从中央捆扎在两端。 在浇筑混凝土之前，应该进行各控制点的矢高等没有粘结筋的检查检查的塑料保护盖的脱落和有无变形固定端头和锚板是否紧贴，没有粘结筋的涂层有无破损等合格后，可以浇筑混凝土担架通常采用0-103%，进行锚定。 因为无粘结预应力束是曲线配筋，所以必须采用两端同时张力。 最好在束的无粘结筋正式拉伸之前，用千斤顶反复几次来降低拉伸摩擦损失。 实