第五章预应力混凝土工程第一节先张法

1、第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程2第一节第一节 预应力混凝土分类和材料预应力混凝土分类和材料3一、一、预应力砼分类预应力砼分类2.按预应力筋与砼的粘结状态分：按预应力筋与砼的粘结状态分： 3.按施加预应力的手段分：按施加预应力的手段分：先张法、后张法先张法、后张法有粘结、无粘结有粘结、无粘结机械张拉、电热张拉机械张拉、电热张拉1.按施加预应力的方式分：按施加预应力的方式分：5.按施工方法分：按施工方法分：全预应力、部分预应力全预应力、部分预应力预制、现浇、组合预应力砼预制、现浇、组合预应力砼4.按施加预应力大小的程度分：按施加预应力大小的程度分：4（一）预应力砼钢材（一）预应力砼

2、钢材 （1）预应力筋）预应力筋 预应力筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可预应力筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。采用热处理钢筋。二、二、预应力砼材料预应力砼材料51) 钢绞线钢绞线 用冷拔钢丝制成，方法是在绞线机上以一种稍粗的直钢用冷拔钢丝制成，方法是在绞线机上以一种稍粗的直钢丝为中心，其余钢丝围绕其进行螺旋状绞合，再经低温回丝为中心，其余钢丝围绕其进行螺旋状绞合，再经低温回火处理即可。规格有火处理即可。规格有2股、股、3股、股、7股股、19股等。股等。2）高强度钢丝）高强度钢丝 按交货状态分为冷拉和矫直回火两种，按外形分为光面并按交货状态分为冷拉和矫直回火两种，按外形分为光面并经

3、消除应力的高强度圆形钢丝、刻痕钢丝和螺旋肋钢丝。经消除应力的高强度圆形钢丝、刻痕钢丝和螺旋肋钢丝。3）热处理钢筋）热处理钢筋 由特定强度的热轧钢筋经过加热、淬火和回火等调质工由特定强度的热轧钢筋经过加热、淬火和回火等调质工艺处理的钢筋。艺处理的钢筋。 后张法中宜用高强度低松弛钢绞线；先张法中宜用刻痕后张法中宜用高强度低松弛钢绞线；先张法中宜用刻痕钢丝、螺旋肋钢丝和钢绞线等；对直线预应力筋或拉杆，也钢丝、螺旋肋钢丝和钢绞线等；对直线预应力筋或拉杆，也可用热处理钢筋。可用热处理钢筋。6 （2）涂层预应力筋涂层预应力筋1) 镀锌钢丝和钢绞线镀锌钢丝和钢绞线 镀锌钢丝是用热镀方法在钢丝表面镀锌制成；镀

4、锌钢绞线镀锌钢丝是用热镀方法在钢丝表面镀锌制成；镀锌钢绞线的钢丝应在捻制钢绞线之前进行热镀锌。抗腐蚀能力强。的钢丝应在捻制钢绞线之前进行热镀锌。抗腐蚀能力强。2）环氧涂层钢绞线）环氧涂层钢绞线 通过静电喷涂使每根钢丝周围形成一层环氧保护层。通过静电喷涂使每根钢丝周围形成一层环氧保护层。73）缓粘结钢绞线）缓粘结钢绞线 用缓慢凝固的特种树脂涂料涂敷在钢绞线表面上，并外包用缓慢凝固的特种树脂涂料涂敷在钢绞线表面上，并外包压波的塑料护套制成。比无粘结预应力筋的张拉摩阻小，压波的塑料护套制成。比无粘结预应力筋的张拉摩阻小，不用预埋管和灌浆作业，施工方便等优点。不用预埋管和灌浆作业，施工方便等优点。4）

5、无粘结钢绞线）无粘结钢绞线 用防腐润滑油脂涂敷在钢用防腐润滑油脂涂敷在钢绞线表面上，并外包塑料绞线表面上，并外包塑料护套制成。护套制成。 在体外索、拉索及其他环境恶劣的工程结构中，宜采用在体外索、拉索及其他环境恶劣的工程结构中，宜采用镀锌钢丝，镀锌钢绞线和环氧涂层钢绞线；在无粘结预应力镀锌钢丝，镀锌钢绞线和环氧涂层钢绞线；在无粘结预应力混凝土结构中，宜采用无粘结钢绞线；无粘结钢绞线也可用混凝土结构中，宜采用无粘结钢绞线；无粘结钢绞线也可用于体外索、拉索等。于体外索、拉索等。8（二）（二） 预应力混凝土预应力混凝土 在预应力混凝土结构中所采用的混凝土在预应力混凝土结构中所采用的混凝土应具有高强、

6、轻质和高耐久性的性质。一般应具有高强、轻质和高耐久性的性质。一般要求混凝土的强度等级要求混凝土的强度等级不低于不低于C30。9第二节第二节 预应力张拉锚固体系预应力张拉锚固体系10一、夹具一、夹具 (J) 在先张法预应力混凝土构件施工中，为保持预应在先张法预应力混凝土构件施工中，为保持预应力筋的拉力并将其固定在台座（设备）上的临时性力筋的拉力并将其固定在台座（设备）上的临时性锚固装置；在后张法预应力混凝土构件施工时，在锚固装置；在后张法预应力混凝土构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。置。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具

7、。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。11 由夹具效率系数（由夹具效率系数（ ）确定）确定g（一）性能要求（一）性能要求1. 静载性能静载性能0.92gpugpmFF式中式中 预应力筋预应力筋- -夹具组装件的实测极限拉力。夹具组装件的实测极限拉力。 预应力筋的实际平均极限抗拉力，由预应力预应力筋的实际平均极限抗拉力，由预应力 钢材试件实测破断荷载平均值计算得出钢材试件实测破断荷载平均值计算得出。gpuFpmF 良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。 2. 工艺性能工艺性能12（二）进场验收（二）进场验收u外观检查外观检查u硬度检验硬度

8、检验u静载锚固性能试验静载锚固性能试验。 （三）预应力筋用夹具（三）预应力筋用夹具u 夹片夹具夹片夹具u锥销夹具锥销夹具u镦头夹具镦头夹具u螺母夹具螺母夹具 13114二、锚具二、锚具 (M) 在后张法预应力混凝土结构或构件施工中，为在后张法预应力混凝土结构或构件施工中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的夹持预应力筋的的永久性锚固装置。夹持预应力筋的的永久性锚固装置。 根据工作特点分为根据工作特点分为张拉端锚具张拉端锚具和和固定端锚具固定端锚具。15 锚具效率系数：锚具效率系数：（一）性能要求（一）性能要求1. 静载锚固性能静载锚固性能式

9、中式中 预应力筋预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力；锚具组装件的实测极限拉力； 预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力 钢材试件实测破断荷载平均值计算得出；钢材试件实测破断荷载平均值计算得出； 预应力筋的效率系数预应力筋的效率系数。 apuFpmFp95. 0pmpapuaFF 总应变：总应变：%0 . 2apu16u应满足循环次数为应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验要求。万次的疲劳性能试验要求。u在抗震结构中，预应力筋在抗震结构中，预应力筋-锚具组装件还应满足循环锚具组装件还应满足循环次数为次数为50次的周期荷载试验。次的周期荷载试验。 2. 动载

10、锚固性能动载锚固性能u锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。工艺的要求。u锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，尚宜具有单根张拉的可能性。能外，尚宜具有单根张拉的可能性。 3. 工艺性能工艺性能17（二）进场验收（二）进场验收外观检查；硬度检验和静载锚固性能试验。外观检查；硬度检验和静载锚固性能试验。 （三）预应力筋用锚具（三）预应力筋用锚具 夹片锚具、镦头锚具、螺母锚具、挤压锚具、压接夹片锚具、镦头锚具、螺母锚具、挤压锚具、压接锚具、压花锚具、冷铸锚具和热铸锚具等。锚具、压花

11、锚具、冷铸锚具和热铸锚具等。18三、连接器三、连接器 (L) 永久留在混凝土结构中的预应力筋连接器，应符永久留在混凝土结构中的预应力筋连接器，应符合锚具的性能要求；用于先张拉法施工且在张拉后还合锚具的性能要求；用于先张拉法施工且在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的性能要求。将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的性能要求。19第三节第三节 先张法施工先张法施工20夹具夹具横梁横梁台座台座预应力筋预应力筋台面台面A、张拉预应力筋、张拉预应力筋混凝土构混凝土构件件B、浇筑混凝土构件、浇筑混凝土构件C、放张施加预应力、放张施加预应力一、先张法施工工艺流程一、先张法施工工艺流程21特点：特点：1.

12、张拉吨位受限制；张拉吨位受限制；2. 适用于中小型构件；适用于中小型构件；3. 通过夹具张拉、锚固；通过夹具张拉、锚固；4. 通过粘结力传递预应力。通过粘结力传递预应力。22 (一）台座一）台座1. 墩式台座墩式台座（1） 组成：组成：u 台墩台墩u 台面台面u 横梁组成。横梁组成。二、二、 先张法施工设备先张法施工设备23（2） 墩式台座计算要点墩式台座计算要点 M1抗倾覆力矩抗倾覆力矩 M1GL+Epe2M倾覆力矩倾覆力矩 MN1抗倾覆抗倾覆安全安全系数系数 稳定性验算：（抗倾覆、抗滑移的能力）稳定性验算：（抗倾覆、抗滑移的能力）A. 抗倾覆验算：抗倾覆验算：5 . 111MMK24B.

13、抗滑移验算：抗滑移验算：30. 110NNKNN1 1抗滑移力。抗滑移力。对于独立的台墩，由侧壁上压力和对于独立的台墩，由侧壁上压力和底部摩阻力等产生；对与台面共同工作的台墩，其水底部摩阻力等产生；对与台面共同工作的台墩，其水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可不作不作抗滑移计算，此时应验算台面的强度。抗滑移计算，此时应验算台面的强度。 NN张拉力合力张拉力合力25 强度验算：强度验算：u支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋；支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋；u墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压构墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压

14、构件计算；件计算；u横梁按承受均布荷载的简支梁计算；横梁按承受均布荷载的简支梁计算；u台面按轴心受压构件计算。台面按轴心受压构件计算。21KKAfPc262. 槽式台座槽式台座用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。273. 构架式台座构架式台座28294. 钢模台座钢模台座将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚固支座。将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚固支座。钢模台座钢模台座 l侧模；侧模；2底模；底模；3活动铰；活动铰；4预应力筋锚固孔预应力筋锚固孔301. 张拉张拉夹具夹具u偏心式夹具：用作钢丝的张拉；偏心式夹具：用作钢丝的张拉；u压销式夹具：用作直径压销式夹

15、具：用作直径1216mm的钢筋的钢筋的的张拉。张拉。 (二）夹具二）夹具312.2.锚固锚固夹具夹具u圆锥齿板式夹具：用于夹持圆锥齿板式夹具：用于夹持3 35mm5mm高强钢高强钢丝，由套筒和齿板组成丝，由套筒和齿板组成321214mm单根单根钢筋钢筋；圆套筒三片式夹具圆套筒三片式夹具(a)(b)(c)(a) 装配图装配图 (b) 夹片夹片 (c) 套筒套筒3334三、先张法施工工艺三、先张法施工工艺台座台座支底模支底模 安放骨架及预应力筋安放骨架及预应力筋 张拉预应力筋张拉预应力筋支侧模，安设预埋件支侧模，安设预埋件浇筑混凝土浇筑混凝土 养护养护拆模拆模留试块留试块压试块压试块放松预应力筋放

16、松预应力筋 构件出槽构件出槽, ,堆放堆放预应力筋制作预应力筋制作张拉机具准备张拉机具准备调整初应力调整初应力35 钢筋种类钢筋种类 张拉控制应力张拉控制应力 消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线 中强度预应力钢丝中强度预应力钢丝预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋1.1.张拉方法：张拉方法：u单根预应力筋张拉单根预应力筋张拉u多根预应力筋张拉多根预应力筋张拉2. 张拉控制应力张拉控制应力conptkf75. 0ptkf70. 0pykf85.0张拉控制应力限值张拉控制应力限值363.3.张拉程序张拉程序 超张拉超张拉： 0 1.05 0 1.03 concon持荷持荷2分钟分钟con4. 预应力

17、筋张拉力计算预应力筋张拉力计算pconpFmA37规范规定规范规定：实际伸长值与理论伸长值的相对允：实际伸长值与理论伸长值的相对允许偏差为许偏差为6 6u理论伸长值理论伸长值：u实际伸长值：初应力约为实际伸长值：初应力约为1010时开始量测的时开始量测的伸长值，加上初应力以下的推算伸长值。伸长值，加上初应力以下的推算伸长值。5. 预应力筋伸长值验算预应力筋伸长值验算ppsFlLAE 38 （二）混凝土的浇筑与养护（二）混凝土的浇筑与养护 1. 浇筑要求：浇筑要求： 同一生产线的构件应一次浇筑完毕；同一生产线的构件应一次浇筑完毕； 构件应避开温度缝；构件应避开温度缝； 振捣时不应碰撞钢丝；振捣时

18、不应碰撞钢丝； 叠层生产时，下层混凝土强度达叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构件；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。混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。 392. 养护：养护： 自然养护；自然养护； 湿热养护。湿热养护。3. 注意：注意： 减少砼由于收缩引起的预应力损失。减少砼由于收缩引起的预应力损失。 严格控制砼的用水量和水泥用量，振捣密实。严格控制砼的用水量和水泥用量，振捣密实。 在台座上采用湿热养护时，应采用二次升温在台座上采用湿热养护时，应采用二次升温法，减少由于温差引起的预应力损失。法，减少由于温差引起的预应力损失。40 （三）预应力筋放张（三）预应力筋放张1. 放张要求放张要求 混凝土强度应大于混凝土强度应大于75C设设；（重叠生产指；（重叠生产指最上层构件）最上层构件） 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，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；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。保证预应力筋与混凝土之间的粘结。412. 放张顺序放张顺序 轴心受压构件：同时放张。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