预应力混凝土施工

预应力混凝土研究性学习关键词：预应力混凝土先张法后张法施工工序一．预应力混凝土的提出钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发挥其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂缝宽度的作用也不大。预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力，构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力；从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。预应力混凝土简支梁工作原理如右图所示：引申：日常生活中的木桶在其外围加一圈铁箍，其基本原理与预应力混凝土类似二．预应力混凝土优缺点优点：1、抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。2、节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。3、提高构件的抗剪能力。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋（束）合力的竖向分力将部分地抵消剪力。4、提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。5、提高构件的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动荷载的结构来说是很有利的。缺点：1、工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。3、预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。需要注意的地方：预应力混凝土由于事先人为地施加了一个预加力Ny，使其在受力方面有许多和普通混凝土结构不同的特点。但是，在正常配筋范围内，预应力混凝土梁的破坏弯矩Mp，主要与构建的组成材料的性能有关，而与是否在受拉钢筋中施加拉应力的影响很小。其破坏弯矩值与同条件下的普通钢筋混凝土的破坏弯矩值几乎相同。这说明预应力混凝土结构并不能创造出超越其本身材料强度能力之外的奇迹，而只是大大地改善了结构在正常适用阶段的工作性能。三．张拉预应力钢筋的方法预应力通过张拉钢筋，利用钢筋回弹，对混凝土施加压力来实现，根据张拉钢筋和浇筑混凝土的先后关系分为先张法和后张法先张法（张拉钢筋在浇筑混凝土之前的方法）主要施工工序：张拉预应力筋→浇筑混凝土→预应力筋放张台座准备刷隔离剂剂放预应力筋张拉侧模安装浇筑混凝土土制作试块养护堆放出槽脱模放张试块试压先张法施工的工艺流程图（一）预应力筋的张拉为了便于脱模，在预应力筋铺设前，对台面及模板应先刷隔离剂，同时，为控制保护层厚度，避免铺设预应力筋时因其自重下垂破坏隔离剂，沾污预应力筋，影响预应力筋与混凝土的粘结，应沿台面每隔一定距离放置垫块或定位钢筋。如果预应力筋被污染应立即清洗干净，在施工过程中应防止雨水冲刷掉台面上的隔离剂。如果钢丝需要接长，可将两根钢丝搭接起来，并在搭接长度内用绕线器和20～22号铅丝紧密扎牢。碳素钢丝的搭接长度约为250～300mm，；冷拔低碳钢丝的搭接长度约为200～250mm。钢筋接长可用简易镦头钢筋连接器、对接式套筒连接器或双排式帮条连接器预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求，施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过下表规定。最大张拉控制应力允许值钢种张拉方法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢钢丝、钢绞线线0.80fptkk0.75fptkk热处理钢筋、冷拔拔低碳钢丝0.75fptkk0.70fptkk冷拉钢筋0.95fpyyk0.90fpyyk注：fptk为预应力筋极限抗拉强度标准值fpyk为预应力筋屈服强度标准值预应力筋的张拉程序可采用两种不同方式：或（其中σcon是预应力筋设计张拉控制力）方式①中，超张拉5%并持荷2min的目的是加速钢筋松弛早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失。方式②中，超张拉3%的目的是为了弥补应力松弛引起的预应力损失。张拉顺序应使构件不扭转与侧弯，不产生过大偏心力，预应力筋一般应对称张拉。对配有多根预应力筋构件，不可能同时张拉时，应分批、分阶段对称张拉，张拉顺序应符合设计要求。预应力钢筋张拉后，一般应校核其伸长值，其理论伸长值与实际伸长值的误差不应超过+10%、-5%。若超过，则应分析其原因，采取措施后再继续施工。理论伸长值按下式计算：式中Fp——预应力筋张拉力；l——预应力筋长度；Ap——预应力筋截面面积；Es——预应力筋的弹性模量。预应力筋实际伸长值，宜在初应力为张拉控制应力10%左右时开始量测，但必须加上初应力下的推算伸长值。（二）混凝土的浇筑、养护为减少混凝土收缩、徐变引起的预应力损失，应采用低水灰比，控制水泥用量，采用良好的级配，保证振捣密实，特别是构件端部，以保证混凝土的强度和粘结力。若采用蒸汽养护，应采取正确的养护制度，以减少由于温差引起的预应力损失。宜在开始蒸汽养护混凝土时，控制温差在20℃内，待混凝土强度达到10后再正常升温加热养护混凝土至规定的强度。用机组流水法钢模制作预应力构件，因蒸汽养护钢模与预应力筋同步伸缩，不产生预应力损失。（三）预应力筋的放张混凝土强度达到标准强度的75%后，可放松预应力筋。如果放张过早，，将会引起较大的应力损失或产生钢丝滑动，造成质量事故。预应力筋少时，可逐根放松；预应力筋多时，应同时放松，松弛横梁进行。B.优点：1）张拉工序简单2）不需放置永久性锚具3）批量生产C.缺点：1）需成批钢模，养护池，一次性投资大2）适用于直线型面筋，对于曲线布置较困难2.后张法（张拉钢筋在混凝土凝结之后的方法）A.主要施工工序：混凝土构件制作（预留孔道）→预应力筋张拉、锚固→孔道灌浆检查构件预应应力筋制作穿穿预应力筋锚具检验安装锚具具及张拉设备备张拉设备检检验张拉孔道灌灌浆制作水泥泥浆试块张拉压水泥浆浆试块后张法施工的工艺流程流程图（一）孔道留设后张法构件中的孔道留设一般采用钢管抽芯法、胶管抽芯法或埋入铁皮管及波纹管成孔。钢管抽芯法和胶管抽芯法所使用的钢管或橡胶管可重复使用，因而造价低。但施工较麻烦，且因管子规格的限制，一般只用于中、小型预应力构件的留孔。铁皮及波纹管为一次性埋入构件，造价较高，但施工简单，孔道的规格不受限制。下面以钢管抽芯法为例。钢管应平直光滑，钢管宜充压力水或其他措施以增强刚度，波纹管应密封良好并有一定的轴向刚度，接头应严密，不得漏浆。固定各种成孔管道用的钢筋井字架间距：钢管不宜大于1.0m；波纹管不宜大于0.8m；胶管不宜大于0.5m；曲线孔道宜加密。灌浆间距：预埋波纹管孔道不宜大于30m；抽芯成形孔道不宜大于12m；曲线孔道的曲线波纹峰部位，宜设置泌水管。孔道成形后，应立即逐孔检查，预留孔道的规格、型号、数量、位置和形状除应满足设计要求外，孔道必须保证尺寸与位置准确，平顺畅通，无局部弯曲；孔道端部的预埋钢筋应垂直于孔道轴线，孔道接头不得漏浆，灌浆孔和排气空应符合设计要求的位置。孔道不符合要求时，要清理或作好处理。（二）预应力筋张拉穿筋前，应检查钢筋的规格、总长是否符合要求。穿筋时，带有螺丝端杆的预应力筋，应将丝扣保护好，以免损坏。钢筋束或钢丝应将钢筋或钢丝顺序编号，并套上穿束器。先把钢筋或穿束器的引线由一端穿入孔道，在另一端穿出，然后逐渐将钢筋或钢丝束拉出到另一端，钢筋穿好后将束号在构件上注明，以便核对。安装锚具及张拉设备时，对直线预应力仅5，应使张拉力的作用线与孔道中心线在张拉过程中相互重合；对曲线预应力仅5，应使张拉力的作用线与孔道末端中心点的切线相重合。预应力筋张拉时，混凝土强度必须符合设计要求，当设计无专门要求时，不得低于设计的混凝土强度标准值的75%。预应力筋的张拉程序，应按设计规定进行，若设计无规范时，可采取下列程序之一：或（其中σcon是预应力筋设计张拉控制力）预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，当设计无具体要求时，可采用分批、分阶段对称张拉。采用分批张拉时，应计算分批张拉的预应力损失值，分别加到先张拉预应力筋的张拉控制力值内，或采用同一张拉值逐根复位补足。（三）孔道灌浆孔道灌浆应采用不低于32.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥配置的水泥浆；对空隙大的孔道，可采用砂浆灌浆；水泥浆及砂浆强度，均不应小于30。灌浆用水泥浆的水灰比不宜大于0.4，搅拌后3h泌水率宜控制在2%以下；当采用二次灌浆工艺时，不宜大于3%。水泥浆中可掺入对预应力筋不腐蚀作用的外加剂。预应力筋张拉后应立即进行孔道灌浆，以减少预应力损失。灌浆顺序应先下后上，避免上层孔道灌浆把下层孔道堵住，待排气孔冒出浓浆后，即堵死排气孔，再压浆至0.6MPa,保持1～2min后，即可堵塞灌浆孔。B.优点：1）后张法直接在构件上张拉，可布置钢筋的形状多样2）适用于现场制作，块体拼接，特殊结构C.缺点：1）永久性锚具量大2）工序复杂，施工周期长其他方法：电热法：通过加电使钢筋伸长（后张法）自应力混凝土：膨胀水泥，使混凝土硬结后，体积膨胀而受到钢筋的约束，产生预压应力（先张法）四．先张法与后张法的比较工序主要设备优缺点适用场合先张法台座放置预应力筋筋→张拉、支模模安预埋件→→浇筑养