预应力工程-1先张法

1、 第四章 预应力混凝土工程 预应力屋架n东方明珠电视塔封顶n江阴大桥n江阴大桥n金茂大厦n南京二桥一、预应力混凝土工程概述（一）预应力混凝土的基本原理n在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。n当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。（二）预应力筋种类n混凝土结构设计规范GB50010-20024.2.1第二条：n预应力

2、钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。1、热处理钢筋n钢筋是用低合金钢热轧圆盘条钢筋，经冷加工后（或者不经冷加工）淬火和回火后的调质热处理而制成。n按钢棒形状分为光圆钢棒、螺旋槽钢棒、螺旋肋钢棒和带肋钢棒四种。GBT_5223.3-2005 预应力混凝土用钢棒2、钢丝预应力混凝土用钢丝GB.T5223-20023、钢绞线预应力混凝土用钢绞线GB.T5224-2003（三）预应力混凝土分类n按预应力度大小分：全预应力混凝土和部分预应力混凝土；n按施加预应力的时间先后分：先张法混凝土和后张法混凝土；n按预应力筋的粘结状态分：有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土；二、先张法预应力混凝土

3、n浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋，将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定强度（一般不低于混凝土强度标准值的75），并使预应力筋与混凝土间有足够粘结力时，放松预应力，预应力筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结，对混凝土产生预压应力。先张法特点n预应力筋在台座上或钢模上张拉，由于台座或钢模承载力有限，先张法一般只能用于生产中小型构件，而且制造台座或钢模一次性投资大，所以，先张法多用于预制厂生产，可多次反复利用台座或钢模。n预应力筋用夹具固定在台座上，放松后夹具不起作用工具锚，可回收使用。n预应力传递靠粘结力。 （一）施工设备和夹具1、台座n台座由台面、横梁和承力结

4、构等组 成，应有足够的强度、刚度和稳定性。 n台座按构造型式分为墩式台座和槽式台座。 1）墩式台座n墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。n台墩和台面共同承受拉力。n墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。（1）台墩n台墩是墩式台座的主要受力结构。n台墩依靠其自重和土压力平衡张拉力产生 的倾覆力矩；n依靠土的反力和摩阻力平衡张力产生的水 平位移。n为了改善传力墩的受力状况，提高台座承 受张拉力的能力，往往采用与台面共同工 作的台墩，从而减小台墩自重和埋深。n承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。n稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。抗倾覆验算 2111.5pjGLE eMKMPe式中 K-抗

5、倾覆安全系数，应不小于1.5； M-倾覆力矩（N*m），由预应力筋的张拉力产生； Pj-预应力筋的张拉力（N）； e1-张拉力合力作用点至倾覆点的力臂（m）； M1-抗倾覆力（N*m），由台座自重和土压力等产生； G-台墩自重（）； -台墩重心至倾覆点的力臂（m）； -台墩后面的被动土压力合力（），当台墩埋深 较浅时，可忽略不计； -被动土压力合力至倾覆点的力臂（m）。抗滑移验算11.3ejNKP式中 -抗滑移安全系数，应不小于1.； -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，可不作抗滑移计算，而应验算台面的承载力。（）台面n台面是预应力混凝土构

6、件成型的胎模。n它是由素土夯实后铺碎砖垫层，再浇筑0mm厚的C15C20混凝土面层组成的。n台面要求平整、光滑，沿其纵向留设0.3%的排水坡度，每隔1020m设置宽3050mm的温度缝。 台面与台墩共同作用时其水平承载力 12cAfPK K式中式中 轴心受压纵向弯曲系数，取=1； Ac台面截面面积（mm2）； fc混凝土轴心抗压强度设计值（MPa）； K1台面承载力超载系数，取1.2； 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。（3）横梁n横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。n横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。

7、 墩式台座的强度验算：墩式台座的强度验算： n传力墩的牛腿和外伸台面局部加厚部分，分别按钢筋混凝土结构的牛腿和偏心受压构件计算；n横梁按简支梁计算。2）槽式台座n槽式台座是由端柱，传力柱和上、下横梁以及砖墙组成的。 n槽式台座能够承受较为强大的张拉力，适于双向预应力混凝土构件的张拉，同时也易于进行蒸汽养护。n槽式台座需进行强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。 2、张拉机具n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不小于预应力筋伸长值的1.11.3倍。n先张法常用张拉机具有

8、： 电动卷筒式张拉机 ；电动螺杆张拉机 ；穿心式千斤顶 ；油压千斤顶 1）电动卷筒式张拉机 2）电动螺杆张拉机 3）穿心式千斤顶4）油压千斤顶3、夹具n夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，要求夹具工作可靠，构造简单，施工方便，成本低。n根据夹具的工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。 1）张拉夹具n张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来，进行预应力张拉的工具。n常用的张拉夹具有：偏心式夹具和压销式夹具。n偏心式夹具偏心式夹具用作钢丝的张拉。它是由一对带齿的月牙形偏心块组成。偏心块可用工具钢制作，其刻齿部分的硬度较所夹钢丝的硬度大。这种夹具构造简单，使用方便。 n压销式夹具压销式夹具用作直径121

9、6 mm的HPB235RRB400级钢筋的张拉夹具。它是由销片和楔形压销组成。2）锚固夹具n锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。n常用的锚固夹具有： 圆锥齿板式夹具及圆锥形槽式夹具 ； 圆套筒三片式夹具； 镦头锚具 圆锥齿板式夹具及圆锥形槽式夹具圆套筒三片式夹具镦头锚具 （二）施工工艺1、预应力筋张拉1）张拉控制应力2）张拉程序超张拉制度 2minconcon0105% 持荷目的：是为了减少预应力筋的松弛应力损失。所谓“松弛”，即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形的特性， n松弛的数值与张拉控制应力和延续时间有关。n控制应力高，松弛也大，所以钢丝、钢绞线的松弛损失比冷拉热

10、轧钢筋大；n松弛损失还随着时间的延续而增加，但在第一分钟内可完成损失总值的50，24h内则可完成80。 2、预应力值校核n 混 凝 土 结 构 施 工 质 量 验 收 规 范 （GB50204）5.4.2预应力钢丝张拉时，伸长值不作校核。3、预应力筋放张n预应力筋放张过程是预应力的传递过程，是先张法构件能否获得良好质量的一个重要生产过程。n应根据放张要求，确定合理的放张顺序、放张方法及相应的技术措施。 1）放张要求 n放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。当设计无要求时，不得低于设计的混凝土强度标准值的75。n对于重叠生产的构件，要求最上一层构件的混凝土强度不低于设计强度标准值的75时方

11、可进行预应力筋的放张。n过早放张预应力筋会引起较大的预应力损失或产生预应力筋滑动。n预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对混凝土试块进行试压， 以确定混凝土的实际强度。 2）放张顺序n（ 1）对承受轴心预压力的构件(如压杆、桩等)，所有预应力筋应同时放张； n（ 2）对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋再同时放张预压力较大区域的预应力筋； n（ 3）当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张，以防止放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象； n（ 4）放张后预应力筋的切断顺序，宜由放张端开始，逐次切向另一端。3）放张方法n（1） 对于中小型预应力混凝土构件，预应力丝的放张宜从生产线中间处开始，以减少回弹量且有利于脱模；对于构件应从外向内对称、交错逐根放张，以免构件扭转、端部开裂或钢丝断裂。n（2）放张单根预应力筋，一般采用千斤顶放张。 n（3）构件预应力筋较多时，整批同时放张可采用砂箱、楔块等放松装置。 楔块放张 n楔块装置放置在台座与横梁之间，放张预应力筋时，旋转螺母使螺杆向上运动，带动楔块向上移动，钢块间距变小，横梁向台座方向移动，便可同时放松预应力筋。楔块放张，一般用于张拉力不大于300kN的情况。 砂箱放张 n砂箱装置放置在台座和横梁之间，它由钢