预应力混凝土工程教学PPT学习教案

1、会计学1第1页/共93页5.1 先张法 本 章 内 容End 5.2 后张法 5.3 无粘结预应力混凝土 小结与作业第2页/共93页1.主要内容：预应力混凝土工程的基本知识，先张法、后张法的施工工艺、机具设备和施工方法，无粘结预应力混凝土施工方法，以及整体预应力结构施工的基本知识。2.学习目标：掌握先张法与后张法的概念、施工工艺与施工要求；熟悉无粘结预应力技术；了解预应力及预应力混凝土的概念、分类，先张法与后张法的施工设备，整体预应力结构施工。第3页/共93页引言： 1、什么是预应力混凝土？ 2、我们为什么要使用预应力混凝土？第4页/共93页第5页/共93页 在构件承受外荷载前，预先在构件的受

2、拉区对混凝土施加预压应力，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。 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。预应力混凝土的原理： 第6页/共93页第7页/共93页分类：先张法 先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。 后张法 是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。按照施工方法不同第8页/共93页 冷拔低碳钢丝，直径：35； 冷拉钢筋； 碳素钢丝，直径：38； 钢

3、绞线，由多根钢丝绞合而成； 热处理钢筋，直径：610； 精轧螺纹钢筋，直径：25，32。 对混凝土的要求： 混凝土强度等级一般不低于C30； 当采用碳素钢丝、钢绞线、V级钢筋（热处理）作 预应力筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。第9页/共93页 先张法： （）在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，待混凝土达到一定的强度（不低于混凝土标准值的75%），并使预应力筋与混凝土间由足够粘结力时，放松预应力筋， （）预应力筋收缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结力，对混凝土产生预压应力。 先张法生产示意图见图5.1所示。 第10页/共93页第11页/共9

4、3页第12页/共93页第13页/共93页 先张法施工特点： （）台座（或钢梁）是张拉预应力筋的支点； （）夹具是张拉和临时固定预应力筋的工具，夹具是可以周转使用的； （）施加的预应力是依靠预应力筋与混凝土之间的粘结力进行传递的。 第14页/共93页先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件： 如 楼板 屋面板 檩条 吊车梁等。使用范围第15页/共93页第16页/共93页5.1.1 先张法施工设备 1、台座2、夹具3、张拉设备。 台座是先张法生产的主要设备。台座应有足够的强度、刚度和稳定性，以免因台座变形、倾覆或滑移引起预应力损失。根据成立结构不同： 墩式台座 槽式台座第17页/共93页（一）

5、 墩式台座（1）概念：以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。（2）使用范围：一般用于生产中小型构件。5.1.1.1 台座 第18页/共93页第19页/共93页2、槽式台座用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。第20页/共93页5.1.1.2 夹具1、钢丝的夹具和张拉机具 （1）钢丝夹具 锚固夹具：锥形、楔形。 第21页/共93页 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。 墩头锚具： 采用冷墩形成。第22页/共93页5.1.1.3 张拉机具 要求： A、 简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。 B、张拉设备的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍， 张拉行程应不小于预应力筋张拉伸长值的1.1-1.

6、3倍。 种类： A、卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。 B、电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小，重量轻， 操作灵活，移动方便。 C、液压千斤顶 第23页/共93页第24页/共93页5.1.2 先张法施工工艺 第25页/共93页第26页/共93页(一）预应力筋的铺设5.1.2 先张法施工工艺1、隔离剂的涂刷2、牵引车铺设，接长可采用钢丝拼接器第27页/共93页1、张拉控制应力2、张拉程序3、张拉力的计算4、预应力筋的校核5、张拉方法与要求(二）预应力筋张拉5.1.2 先张法施工工艺第28页/共93页定 义：是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，应按设计规定采用。控制应力的数值直接影响预应力的效果

7、。施工中采用超张拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高3%5%。 施工中采用超张拉工艺时，其最大张拉控制应力不得超过表5.1的规定。 张拉控制应力第29页/共93页表5.1最大张拉控制应力值 钢 种张拉方法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.80fptk0.75fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.75fptk0.70fptk冷拉钢筋0.95fpyk0.90fpykfptk：预应力钢筋的极限抗拉强度标准值，fpyk：冷拉钢筋的屈服强度标准值。第30页/共93页张拉程序（1）超张拉法：（钢筋） 0 1.05 0 1.03 concon持荷2分钟con（2）一次张拉法：（钢丝） 0con张拉顺序

8、（1）多根同时张拉； （2）单根张拉。5.1.2 先张法施工工艺第31页/共93页5.1.2 先张法施工工艺第32页/共93页L 预应力筋的长度，预应力筋的长度，mm；AP 预应力筋的截面面积，预应力筋的截面面积，mm2；ES 预应力筋的弹性模量，预应力筋的弹性模量，kN/mm2。预应力值的校核ppsF LA EL5.1.2 先张法施工工艺第33页/共93页3.张拉设备应配套校验，以确定张张拉设备应配套校验，以确定张拉力与仪表读数的关系曲线，保拉力与仪表读数的关系曲线，保证张拉力的准确，证张拉力的准确，每半年校验一每半年校验一次次。张拉方法与要求 5.1.2 先张法施工工艺第34页/共93页4

9、.台座面（或胎模）在铺放钢丝前，应清扫并涂刷隔离剂。在生产过程中，应防止雨水或养护水冲刷掉台面隔离剂。5.为避免台座承受过大的偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋（从中间到两边的张拉顺序）。 6.同时张拉多根预应力钢丝时，应预先调整初应力（10%con），使其相互之间的应力一致。张拉方法与要求 第35页/共93页7.钢质锥形夹具锚固时，敲击锥塞或楔块应先轻后重，同时倒开张拉设备并放松预应力筋，两者应密切配合，既要减少钢丝滑移，又要防止锤击力过大导致钢丝在锚固夹具处断裂。 8.对重要结构构件（如吊车梁、屋架等）的预应力筋，用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。张拉方法与要求 第3

10、6页/共93页9.预应力筋张拉后，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。10.在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。11.张拉、锚固预应力筋应专人操作，实行岗位责任制，并做好预应力筋张拉记录。12.在已张拉钢筋（丝）上进行绑扎钢筋、安装预埋铁件、支承安装模板等操作时，要防止踩踏、敲击或碰撞钢丝。 张拉方法与要求 第37页/共93页（三）混凝土的浇筑与养护 1、浇筑要求： 同一生产线的构件应一次浇筑完毕； 构件应避开温度缝； 振捣时不应碰撞钢丝； 叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构件； 混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。 2、养护：

11、 自然养护； 湿热养护。5.1.2 先张法施工工艺第38页/共93页（四） 预应力筋放张1、放张要求 混凝土强度应大于混凝土强度标准值的75 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免过大的冲击 与偏心。同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小； 保证预应力筋与混凝土之间的粘结。2、放张方法 钢丝：数量少，逐根放张；数量多，同时放张。 粗钢筋：数量少，逐根加热熔断；数量多，同时放张。 5.1.2 先张法施工工艺第39页/共93页3、放张顺序 轴心受压构件：同时放张。 偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应力筋； 再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。 如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互

12、交错进行 放张。 注意：放张时，应拆除侧模。第40页/共93页4、放张装置第41页/共93页回忆复习1、预应力混凝土施工，按预加应力不同分为哪两类？2、先张法施工特点？3、预应力钢筋的张拉方法？ 两种张拉的程序？第42页/共93页后张法：（）先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出 相应孔道；（）待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋 进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固；（）最后进行孔道灌浆。 预应力筋的张拉主要通过锚具传递给混凝土构件。预应力混凝土后张法生产工艺见图5.12所示。 第43页/共93页第44页/共93页 1.预应力筋直接在混凝土构件上张拉，不需要固定的台座设备，生产灵

13、活,张拉力可达几百吨，所以，后张法适用于大型预应力混凝土构件制作。 2.锚具固定在构件上，不仅在张拉过程中起作用，而且在工作过程中也起作用，永远停留在构件上，成为构件的一部分。 3.预应力传递靠锚具。2、特点：第45页/共93页3、适用范围现场制作大型构件，避免大型构件运输的麻烦。4、生产过程 （1）构件生产阶段； （2）预加应力阶段 （包括锚具、预应力筋制作、张拉、灌浆等）第46页/共93页图5.12.1 后张法施工流程图后张法施工流程第47页/共93页对锚具的要求：、类锚具 可靠的锚固性能有足够刚度和强度，锚固组装件达到实际破坏拉力时，全部零件均不得出现裂缝和破坏；除能满足分级张拉和补张拉

14、外，宜具有能放松预应力筋的性能 宜设置灌浆口（一）锚具和预应力筋的制作常见预应力筋类型： 单根粗钢筋，直径大于12毫米； 钢筋束与钢绞线束； 钢丝束。第48页/共93页 1、锚具 张拉端：螺丝端杆锚具。 固定端：螺丝端杆锚具、帮条锚具或墩头锚具。（1）螺丝端杆锚具 组成：螺丝端杆、螺母、垫板。（2）帮条锚具 组成：帮条、衬板。（3）镦头锚具 直接在钢筋端部用热镦、冷镦、锻打成型。 一）单根预应力筋的锚具及制作第49页/共93页第50页/共93页第51页/共93页与螺丝端杆锚具配套的张拉设备为拉杆式千斤顶。常用的有YL60型、 YC60型、YC20型、YC18油压千斤顶。YL60型千斤顶是一种通

15、用型的拉杆式液压千斤顶（图5.15）。YL60型千斤顶适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及镦头锚具的钢筋束。2. 张拉设备第52页/共93页图5.15 用拉杆式千斤顶张拉单根粗钢筋的工作原理图1主油缸；2主缸活塞；3主缸油嘴；4副缸；5副缸活塞；6副缸油嘴；7连接器；8顶杆9拉杆；10螺母；11预应力筋；12混凝土构件；13预埋钢板；14螺丝端杆第53页/共93页3、预应力筋的制作（1）制作： 包括配料、对焊、冷拉等工序。（2）下料长度计算 锚具特点：螺丝端杆外露在孔道外的长度为120150mm， 帮条、镦头视锚具尺寸而定。 对焊接头：每个对焊接头的压缩量约等于钢筋直径。

16、 钢筋冷拉率：实际测定作为下料依据。 弹性回缩率：冷拉后的回缩值与冷拉完成时的长度的比值， 一般为0.3左右。第54页/共93页图5.16 粗钢筋下料长度计算示意图1螺丝端杆；2预应力钢筋；3对焊接头；4垫板；5螺母第55页/共93页1）两端用螺丝端杆锚具时预应力筋中的钢筋冷拉前的下料长度L为：l构件的孔道长度。2l螺丝端杆伸出构件外的长度。1l螺丝端杆的长度，一般为320mm。预应力筋的冷拉率。预应力筋的冷拉弹性回缩率。 n 对焊接头数量。 每个对焊接头的压缩量。nlllnLL122-1120第56页/共93页2）一端用螺丝端杆，另一端用帮条锚具时3l式中：帮条或镦头锚具长度（包括垫板厚度）

17、+1=0nLL第57页/共93页 二）钢筋束、钢绞线束预应力筋的锚具及制作钢筋束采用： 12，36根钢绞线束采用： 36根 7 51、锚具（1）JM12型锚具 可锚具多根预应力筋 既可作张拉端锚具，又可作固定端锚具。第58页/共93页JM12型锚具构造：第59页/共93页（2）KTZ型锚具（可锻铸铁锥形锚具） 用于螺纹钢筋束和钢绞线束。第60页/共93页（3）XM型锚具可锚固： 钢绞线束 钢丝束 单根预应力筋 多根预应力筋第61页/共93页2、钢筋束和钢绞线束的制作（1）制作工序： 开盘下料编束（2）下料长度计算（与张拉设备和选用的锚具有关） L=l+2（l1+100）+l2+l 3(一端张拉

18、） L=l+2（l1+l2+l3+100） (两端张拉） 第62页/共93页 三）钢丝束预应力筋的锚具及制作1、锚具（1）钢质锥形锚具 适用于6、12、18、24根直径5mm碳素钢丝（2）钢丝束镦头锚具 用于锚具1254根直径5mm碳素钢丝的钢丝束。（3）锥形螺杆锚具 适用于14、16、20、24、28根直径5mm的钢筋束。第63页/共93页2、钢丝束的制作（1）制作程序： 调直下料编束安装锚具（2）下料长度计算： 用钢质锥形锚具锚固的钢丝束，下料长度计算同钢筋束。 用镦头锚具锚固的钢丝束，下料长度与A型、B型锚具以 及一端张拉或两端张拉有关。 用锥形螺杆锚固的钢丝束，应在非应力状态下料。 第

19、64页/共93页【例5.1】21m预应力屋架的孔道长为20.80m，预应力筋为冷拉HRB400钢筋，直径为22mm，每根长度为8m，实测冷拉率r=4%，弹性回缩率=0.4%，张拉应力为0.85fpyk。螺丝端杆长为320mm，帮条长为50mm，垫板厚为15mm。计算：（1） 两端用螺丝端杆锚具锚固时预应力筋的下料长度?（2） 一端用螺丝端杆，另一端为帮条锚具时预应力筋的下料长度?（3） 预应力筋的张拉力为多少?下料长度计算 第65页/共93页【解】（1） 螺丝端杆锚具，两端同时张拉，取l2=120mm；对焊接头个数n=2+2=4；每个对焊接头的压缩量=22mm，则预应力筋下料长度 L=(l-2

20、l1+2l2)/(1+r-)+n =(20800-2320+2120)/(1+4%-0.4%)+422 =19779(mm)下料长度计算 第66页/共93页(2)帮条长为50mm，垫板厚15mm，则预应力筋的成品长度 L1=l+l2+l3=20800+120+（50+15）=20985（mm） 预应力筋（不含螺丝端杆锚具）冷拉后长度： L0=L1-l1=20985-320=20665（mm） L=L0/(1+r-)+n=20665/(1+0.04-0.004)+422 =20009（mm）(3)预应力筋的张拉力 FP=conAP=0.855003.14/4222=161475（N） =161.

21、475（kN）下料长度计算 第67页/共93页5.2.2 施工工艺 后张法施工工艺与预应力施工有关的是 1.孔道留设 2.预应力筋张拉 3.孔道灌浆第68页/共93页5.2.2.1孔道留设1.孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过。2.孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固， 浇筑混凝土时不应出现移位和变形。 3.在设计规定位置上留设灌浆孔。 4.在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管， 必要时可在最低点设置排水管。 5.灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。 构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求： 第69页/共93页预留孔道形状有 直线 曲线

22、折线形1.预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。2.在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；3.待混凝土初凝后至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。 留设方法：钢管抽芯法胶管抽芯法 预埋波纹管法 第70页/共93页1.钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过15m，钢管两端各伸出构件500mm左右，以便转动和抽管。2.构件较长时，可采用两根钢管，中间用套管连接（图5.33）。3.抽管时间与水泥品种、浇筑气温和养护条件有关。 钢管抽芯法第71页/共93页1.胶管采用57层帆布橡胶管（壁厚67mm），用于直线、曲线或折线孔道成型。2.胶管

23、一端密封，另一端接上阀门，安放在孔道设计位置上；待混凝土初凝后、终凝前，将胶管阀门打开放水（或放气）降压，胶管回缩与混凝土自行脱落。3.一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。胶管抽芯法 第72页/共93页1.埋管法是用钢筋井字架将带波纹的金属管固定在设计位置上，在混凝土构件中埋管成型的一种施工方法。2.适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋设，但电热后张法施工中，不得采用波纹管或其他金属管埋设的管道。 预埋波纹管法第73页/共93页第74页/共93页第75页/共93页5.2.2.2预应力筋张拉 预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求，施工时预应力筋需超张拉，可比设计要求提高3%5%。超张拉

24、目的： 为了抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉机温度变形等因素产生的预应力损失。第76页/共93页 （1） 穿筋 成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套在穿束器上（图5.34）。 第77页/共93页（2） 预应力筋张拉程序 预应力筋的张拉程序，主要根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。用超张拉方法减少预应力筋的松弛损失时，预应力筋的张拉程序宜为： 如果预应力筋张拉吨位不大，根数很多，而设计中又要求采取超张拉以减少应力松弛损失时，其张拉程序可为： 2minconcon0105% 持荷con0103%第78页/共93页（3） 预应力筋的张拉方法 一端张拉：两端张拉：分批张拉：分段张拉

25、：分阶段张拉：补偿张拉：但张拉端宜分别设置在构件两端。早期预应力损失基本完成后，进行补张拉 配有多束预应力钢筋的构件或结构。多跨连续梁板分段施工中。分阶段逐步施加预应力第79页/共93页安装张拉设备时（1）对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；（2）对于曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。 （3） 预应力筋的张拉方法第80页/共93页（4） 张拉安全事项 在张拉构件的两端应设置保护装置，如用麻袋、草包装土筑成土墙，以防止螺帽滑脱、钢筋断裂飞出伤人；在张拉操作中，预应力筋的两端严禁站人，操作人员应在侧面工作。 第81页/共93页5.2.2.3孔道灌浆1

26、.孔道灌浆作用：（1）保护预应力钢筋，防止锈蚀。（2）使预应力钢筋与构件混凝土有效的粘结，以控制超载时，裂缝的间距与宽度并减轻构件端锚具的负荷载。 2.灌浆用水泥浆应有： 足够的粘结力； 且应有较大的流动性； 较小的干缩性和泌水性。 第82页/共93页5.2.2.3孔道灌浆3.施工要求（1）灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔、泌水孔、排气孔是否通畅。 对抽芯成孔，用压力水冲洗和湿润孔道； 对预埋管成孔，必要时可采用压缩空气成孔。 对锚具夹片孔隙和其他可能产生的漏浆处进行封堵，封堵材料的抗压强度大于10Mpa时方可灌浆。 第83页/共93页5.2.2.3孔道灌浆3.施工要求（2）灌浆过程中，可用电动或手动灰浆泵进行灌浆，水泥浆应均匀缓慢地注入，不得中断。（3）当孔道直径较大且水泥浆不掺微膨胀剂