5预应力砼工程

第五章预预应应力混凝土土工程概述先张拉法施施工后张拉法施施工电热张拉法法施工第一节概概述述一、预应力力混凝土的的特点和应应用1.特点：普普通通砼构件当当裂缝宽度度限制在0.2~0.3mm时受拉钢钢筋的应力力也只能达达到150~250N/mm2，不能充分分发挥钢筋筋作用。通通过对钢筋筋进行张拉拉、锚固固（放松）），使砼获获得预压应应力。当构构件受力时时，首先与与压缩变形形抵消，然然后才被拉拉伸，这就延缓了裂缝缝的出现和和开展。提提高了构件件的刚度、、抗裂性和和耐久性。2.应用：单单厂厂的预制构构件、多层层厂房、高高层建筑、、大型桥梁梁、核电站站、电视塔塔和大跨度度薄壁结构构等。二、预应力筋的的种类1.冷拔低碳钢钢丝：一般直径径3~5mm，适用用于小型构构件的预应应力筋。2.冷拉钢筋：可直接做做预应力钢钢筋。3.碳素钢丝：钢丝直径径一般为3~8mm，最大12mm；；直直径3~4mm主要用于于先张法，，直径5~8mm主主要用于后后张法。4.钢绞线：一般由7根钢丝绞绞合而成，，直径一般般为9~15mm。。施工方便便但价格较较贵。5.热处理钢筋筋：普通中碳碳钢经调质质处理制成成，直径6~12mm，屈、、强点1325、、1470MPa。6.精轧螺纹钢钢筋：接长用连连接器，端端头锚固直直接用螺母母。连接可可靠、施工工方便。三、对混凝凝土的要求求：预应力砼结结构中，一一般要求砼砼的强度等等级不低于于C30；当采用碳碳素钢丝、、钢绞线、、Ⅳ级热处处理钢筋作作预应力筋筋时，砼的的强度等级级不低于C40。目目前一一些重要的的预应力结结构中，已已开始用C50~C60高强强砼。预预应力力砼中，不不宜掺用对对钢筋有锈锈蚀作用的的氯盐。第二节先先张张法施工一、先张法原原理1.原理理（附图））2.先张张法施工工可采用用台座法法或机组组流水法法（台模模法）。。二、先张法施工设设备（一）台座台座是预应力力张拉时的承承力结构，必必须有足够的的强度、刚度度和稳定性。。台座分墩式式台座和槽式式台座。1.墩式台座其构造如图，，一般用于生生产中小型构构件。台座一一般长度为100~150m，可一一次生产多根根构件。墩式式台座由台墩墩、台面与横横梁等组成。。（1）台墩一般般由由现现浇浇钢钢筋筋砼砼构构成成。。台台墩墩除除应应具具有有足足够够的的强强度度和和刚刚度度外外，，还还应应进进行行抗抗倾倾覆覆与与抗抗滑滑移移等等稳稳定定性性验验算算。。1））抗抗倾倾覆覆验验算算2））抗抗滑滑移移验验算算（2））台台面面（3））横横梁梁：：按按承承受受均均布布荷荷载载的的简简支支梁梁计计算算。。2.槽式式台台座座由端端柱柱、、传传力力柱柱、、柱柱垫垫、、横横梁梁和和台台面面组组成成。。设设计计时时也也应应进行行强强度度和和抗抗倾倾覆覆稳稳定定性性验验算算。多多用用于于生生产产较较大大型型构构件件。。（二二））张拉拉设设备备与与夹夹具具1.夹具（1））墩头式式夹具具：分单单根墩墩头夹夹具和和墩头头梳筋筋板夹夹具，，适用用于有有墩粗粗头的的Ⅱ、、Ⅲ、、Ⅳ级级螺纹纹钢筋筋和钢钢丝。。（（2）锥销式式夹具具：适用用于夹夹持直直径的的冷拔拔低碳碳钢丝丝和碳碳素钢钢丝。。（（3））夹片式式夹具具：分圆圆套筒筒三片片式（（12、14单单根冷冷拉钢钢筋）；方方套筒筒二片片式（（8.2热热处理理钢筋筋）；单单根钢钢绞线线夹具具（12和15钢绞绞线）。墩头式式夹具具夹片式式夹具具2.张拉设设备（1））钢丝张张拉设设备：1））单根根张拉拉可用用小型型卷扬扬机或或电动动螺杆杆张拉拉机（（附图图），，用用弹簧簧测力力计控控制张张拉力力。2））多根根同时时张拉拉可用用台座座式千千斤顶顶（YT1200)。（2）钢筋张拉拉设备：钢筋张张拉多采采用穿心心式千斤斤顶（YC200）（（附图图），，也可张张拉单根根钢绞线线或小型型钢丝束束；成组组张拉粗粗钢筋多多用台座座式千斤斤顶。电动螺杆杆张拉机机三、先张法施施工工艺艺先张法工工艺流程程：（一）预应力筋筋的铺设设（二）预应力筋筋张拉1.张拉方法法（1）单根预应应力筋张张拉1）冷拔拔低碳钢钢丝用10kN电动卷卷扬张拉拉机张拉拉，锥销销式夹具具锚固。。2）高高强刻痕痕钢丝用用20kN电动动卷扬张张拉机张张拉，优优质锥销销式夹具具或墩头头螺杆夹夹具锚固固。3）冷冷拉钢筋筋、热处处理钢筋筋和钢绞绞线用穿穿心式千千斤顶张张拉，夹夹片式夹夹具锚固固。（2）多根预应应力筋成成组张拉拉1）用梳梳筋板夹夹具张拉拉2）用多多横梁装装置张拉拉2.预应力筋筋张拉（1）张拉控制制应力1）张拉拉控制应应力的确确定张拉控制制应力con设计最大大值钢种张拉方法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.75fptk0.70fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.70fptk0.65fptk冷拉钢筋0.90fpyk0.85fpyk2）与最最大张拉拉控制应应力允许许值的关关系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0.95fpyk0.90fpyk（2）张拉程序序1）预应应力钢丝丝采用一一次张拉拉程序：：01.03con锚固2）粗钢钢筋张拉拉程序：：01.05con持荷2mincon锚固超张拉的的目的是为为减少应应力松弛弛损失。成成组张拉拉时应预预先调整整初应力力。（3）张拉张拉力Nj=mcon·Ap张拉顺序序（4）预预应力值值校核预预应应力钢筋筋的张拉拉力，一一般用伸伸长值校校核。预预应应力钢丝丝用钢丝丝内力测测定仪测测内力校校核。（三）混凝土的的浇筑与与养护多层叠浇浇时，下下层构件件强度达达到8~10N/mm2后，方可可浇筑上上层构件件砼。蒸蒸气气养护时时注意问问题。（四）预应力筋筋的放张张1.放张预应应力筋时时，对砼砼强度的的要求。放张时混混凝土的的强度不不得低于于设计强强度标准准值的75％。2.放张顺序序放张顺序序应符合合设计要要求，若若无专门门要求，，应符合合下列规规定：（（1））对承受受轴心预预压应力力的构件件，应同同时放张张。（（2）对承承受偏心心预压应应力的构构件，应应先放张张预应力力较小的的预应力力筋。（（3）不能能按上述述规定放放张时，，应分阶阶段、对对称、相相互交错错地放张张。3.放张方法（1）预应力力筋为钢丝或或细钢筋可用用钢丝钳或氧氧炔焰切割。。（（2））预应力筋为为数量较少的的粗钢筋可用用氧炔焰放张张。（3）多根钢钢丝或钢筋的的同时放张，，可用千斤顶顶、砂箱、楔楔块等方法放放张。4.放张的检检验测测定钢丝的的回缩情况。。第三节后后张法施施工一、预应力锚锚、夹具标准准及其检验方方法锚具按锚固性性能分成两类类：Ⅰ类锚具和ⅡⅡ类锚具。1.静载锚固性能能由锚具效率系系数a和总应变apu.tot确定。2.动载锚固性能能（1）疲劳荷荷载性能（（2）周周期荷载性能能3.其它要求求（（1）满足工工艺要求（（2）满满足灌浆的要要求（（3）连连接器4.锚具的质质量检验二、锚具（（一）常用用锚具适用范围体系名称预应力筋张拉机具螺丝端杆锚具直径36mm冷拉Ⅱ、Ⅲ级钢筋YL600螺杆式锥形螺杆锚具5钢丝束YC600精轧螺纹钢筋锚具精轧螺纹钢筋YC200墩头式钢丝束墩头锚具5钢丝束锥销式钢质锥形锚具5钢丝束YZ380、600KT-Z型锚具钢筋束、钢绞线束YC600JM型锚具Ⅳ级钢筋束、钢绞线束YC600、1200夹片式XM型锚具15钢绞线束YC1000、2000QM型锚具12、15钢绞线束YCQ1000、2000、3500单根钢绞线锚具12、15钢绞线束YC180、200其它帮条锚具冷拉Ⅱ、Ⅲ级钢筋固定端用按使用锚具常常分为：1.单根钢筋的锚锚具（1）螺丝端端杆锚具由由螺丝端杆螺螺母及垫板组组成（附图））。也可用用作先张法夹夹具。适用于于18~36Ⅱ、Ⅲ级钢钢筋。（（2））帮条锚具由由衬板板和三根帮条条焊接而成（附图），是单根粗钢钢筋非张拉端端用锚具。（（3）精轧轧螺纹钢筋锚锚具由由螺母和垫垫板组成（附图），适用于锚固固25、32mm高强强精轧螺纹钢钢筋。（（4）单单根钢绞线锚锚具由由锚环与与夹片组成（附图），适用于锚固固12和15钢绞线。。2.预应力钢筋束束、钢绞线束束锚具（1）KT-Z型锚具由由锚锚环与锚塞组组成（附图）），适用于锚固固3~6根12的冷拉拉螺纹钢筋与与钢绞线束。。（（2）JM型锚具由由锚环与与夹片组成（附图），用于锚固3~6根12冷拉Ⅳ级级钢筋束和钢钢绞线束。（（3））XM型锚具具由由锚板和夹夹片组成（附图），适用于锚固固单根至多根根15钢绞绞线束和钢丝丝束。（（4）QM型锚具由由锚板和夹片片组成，适用用于锚固单根根至多根钢绞绞线束。JM锚具3.预应力钢丝束束锚具（1）锥形螺螺杆锚具由由锥锥形螺杆、套套筒、螺母、、垫板组成（（附图）。适用于锚固固14~28s5钢丝束。（（2）钢丝束束墩头锚具（附图）适用于锚固任任意根数s5钢丝束。（（3）钢钢质锥形锚具具由由锚环和锚塞塞组成（附图）。适用于锚固固6、12、、18与24s5钢丝束。锥形螺杆锚具具墩头锚具钢质锥形锚锚具的自锁与与自锚1.锥销式锚锚具的自锁与与自锚（（1）锚具具的自锁(不会反弹而脱脱出能力)1NQ0cosNQ0sin以以1=tg1代入，得：1（2）锚具的的自锚(不被从夹具中中拉出的能力力)P=2N+S=2N+Ntg2.夹片式锚具的自锁与与自锚3.顶压力对对锚具锚固性性能的影响三、张拉设备主要根据锚具型式式和总张拉力力的大小进行行选择。常常用的有拉杆杆式千斤顶、、穿心式千斤斤顶和锥锚式式千斤顶等。。1.拉杆式千千斤顶(YL)（附图图）2.穿心式千千斤顶(YC)（附图图）3.锥锚式千千斤顶(YZ)（附图图）穿心式千斤顶顶YC-600四、后张法施工原原理和工艺流流程（一）后张法法施工原理（（录像）（二）工艺流程（附图）（三）预应力筋的制制作主要根据所用用预应力钢材材品种、锚具具形式及生产产工艺等确定定。1.下料计算时考虑结结构的孔道长长度、锚夹具具厚度、千斤斤顶长度、焊焊接接头或墩墩头的预留量量、冷拉伸长长率、弹性回回缩值、张拉拉伸长值、台台座长度等。。（1）单根预应力粗粗钢筋下料长长度1）预应力筋筋两端采用螺螺丝端杆锚具具成成品品全长L1=l+2l2张拉端：l2=2H+h+5mm锚锚固端：：l2=H+h+10mm钢钢筋筋部分的成品品长度:L0=L1-2l1预应力钢筋的的下料长度L=L0/(1+-)+nl02）预应力筋筋一端用螺丝丝端杆，另一一端采用帮条条锚具（2）预应力力钢丝束下料料长度（3）钢筋束束或钢绞线束束的下料长度度2.编束五、后张法施施工工艺后张法施工的的顺序：做构件预留孔道穿预应力筋预应力筋张张拉并锚固孔道灌浆。。（一）孔道留设1.钢管抽芯芯法2.胶管管抽芯法3.预埋埋管法（二）预应力筋张拉拉张拉时砼的强强度应符合要要求，不低于于设计强度的的75%；块块体拼装立缝缝强度的要求求。1.张拉控制应力力2.张拉程序（1）01.05con持荷2mincon（2）0con（3）01.03con3.张拉方法张拉方法有一一端张拉和两两端张拉。对对曲线线预应力筋、、抽芯成孔的的长度大于24m直线预预应力筋、预预埋波纹管成成孔长度大于于30m直线线预应力筋应应在两端张拉拉。4.张拉顺序张拉顺序应符符合设计要求求，采用分批批、分阶段、、对称张拉。。（1）分分批张拉时应应考虑分批张张拉的预应力力损失值。EC=ES/EC·(con-SI)AP/An（（2）采用同同一张拉值，，逐根复位补补足。（（3））对重要结构构采用二次张张拉。（（4）设计要要求的其它张张拉顺序。5.张拉伸长长值校核6.张拉要求求（三）孔道灌浆1.灌浆材料要求求：水泥采用不不低于425#普硅水泥；强强度不小于20N/mm2；水灰比0.4左右；可可掺外加剂，，流动度为120~170mm。2.灌浆施工六、无粘结预应力力混凝土特点：施工简简单，摩阻力力小，易弯成成曲线，适用用于双向连续续平板、密肋肋板和多跨连连续梁。1.无粘结预应力力束的制作由专用防腐润润滑脂作涂料料层，由塑料料作外包层的的钢绞线或碳碳素钢丝束制制作而成。（（1）预应应力筋：j12、j15的钢绞线线和7S5的碳素钢丝丝束。（（2）防腐润滑脂涂涂层和塑料外外包层无粘结预应力力施工工艺2.（1）无粘结预应力力束的铺设根据交叉处两两预应力束的的标高确定铺铺设顺序，波波峰用铁马凳凳架设。（（2）无粘结预应力力束的张拉与普通后张法法预应力钢丝丝束张拉方法法相似，张拉拉程序一般采采用01.03con，采用两端同时时张拉。某工程预应力力筋采用低松松弛预应力钢钢绞线Φs15，直15.24mm，由七根钢钢丝拧成，预预应力锚具采采用B＆S锚锚具。预应力筋的板板内张拉端楼板钢筋中预预埋的预应力力钢筋板边张张拉端（3）锚具及及端部处理1）锚具无无粘粘结筋锚具的的性能，应符符合一类锚具具的规定。常常用钢丝束墩墩头锚具和夹夹片式锚具。。2）采用墩头头锚具时其端端部处理如下下：3）对对无粘结钢绞绞线采用夹片片式锚具，其其端部处理为为：第四节电热张拉法法一、电热张张拉法原理理与特点二、钢筋伸伸长值计算算△△L=(con+30)/ES·L三、钢筋电电张时的温温度计算温温升值值△T=△△L/L钢钢筋电电张后的温温度T=To+△T四、电热设设备的选择择五、电热张张拉工艺本章习题：：1.先张法法生产某种种预应力混混凝土空心心板，混凝凝土强度等等级为C40，预应应力钢丝采采用φs5，其极限限抗拉强度度fptk=1570N/mm2，单根张拉拉。（（1））试确定张张拉程序及及张拉控制制应力；（（2）计算张张拉力并选选择张拉机机具；（（3）计算算预应力放放张时，混混凝土应达达到的强度度值。2.某24m屋架，，采用后张张法施工，，下弦预应应力筋采用用2φl25，fpyk=500N/mm2，冷拉率为为4%，弹弹性回缩率率为0.5%。每根根预应力筋筋用3根钢钢筋对焊，，每个对焊焊接头的压压缩长度为