预应力混凝土工程

预应力混凝土工程第一页，共八十一页，2022年，8月28日第一节概述一、预应力混凝土的特点和应用1.特点：普通砼构件当裂缝宽度限制在0.2~0.3mm时受拉钢筋的应力也只能达到150~250N/mm2，不能充分发挥钢筋作用。通过对钢筋进行张拉、锚固（放松），使砼获得预压应力。当构件受力时，首先与压缩变形抵消，然后才被拉伸，这就延缓了裂缝的出现和开展。提高了构件的刚度、抗裂性和耐久性。预应力构件具有构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点。2.应用：单厂的预制构件、多层厂房、高层建筑、大型桥梁、核电站、电视塔和大跨度薄壁结构等。第二页，共八十一页，2022年，8月28日第三页，共八十一页，2022年，8月28日二、预应力筋的种类

预应力筋按材料类型可分为：钢丝、钢绞线、钢筋（钢棒）、非金属预应力筋等。1.冷拔低碳钢丝：一般直径3~5mm，适用于小型构件的预应力筋。2.消除应力钢丝（普通松弛型、低松弛型）。3.钢绞线：一般由7根钢丝绞合而成，直径一般为9~15mm。施工方便但价格较贵。4.热处理钢筋：普通中碳钢经调质处理制成，直径6~12mm，屈、强点1325、1470MPa。5.精轧螺纹钢筋：接长用连接器，端头锚固直接用螺母。连接可靠、施工方便。第四页，共八十一页，2022年，8月28日第五页，共八十一页，2022年，8月28日第六页，共八十一页，2022年，8月28日三、对混凝土的要求：预应力砼结构中，一般要求砼的强度等级不低于C30；当采用碳素钢丝、钢绞线、Ⅳ级热处理钢筋作预应力筋时，砼的强度等级不低于C40。目前一些重要的预应力结构中，已开始用C50~C60高强砼。预应力砼中，不宜掺用对钢筋有锈蚀作用的氯盐。第七页，共八十一页，2022年，8月28日第二节先张法施工一、先张法原理1.原理（附图）

2.先张法施工可采用台座法或机组流水法（台模法）。第八页，共八十一页，2022年，8月28日第九页，共八十一页，2022年，8月28日二、先张法施工设备

（一）台座台座是预应力张拉时的承力结构，必须有足够的强度、刚度和稳定性。台座分墩式台座和槽式台座。1.墩式台座其构造如图，一般用于生产中小型构件。台座一般长度为100~150m，可一次生产多根构件。墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。（1）台墩一般由现浇钢筋砼构成。台墩除应具有足够的强度和刚度外，还应进行抗倾覆与抗滑移等稳定性验算。1）抗倾覆验算2）抗滑移验算第十页，共八十一页，2022年，8月28日第十一页，共八十一页，2022年，8月28日（2）台面（3）横梁：按承受均布荷载的简支梁计算。2.槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面组成。设计时也应进行强度和抗倾覆稳定性验算。多用于生产较大型构件。第十二页，共八十一页，2022年，8月28日第十三页，共八十一页，2022年，8月28日（二）张拉设备与夹具

1.夹具（1）墩头式夹具：分单根墩头夹具和墩头梳筋板夹具，适用于有墩粗头的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级螺纹钢筋和钢丝。（2）锥销式夹具：适用于夹持直径的冷拔低碳钢丝和碳素钢丝。（3）夹片式夹具：分圆套筒三片式（12、14单根冷拉钢筋）；方套筒二片式（8.2热处理钢筋）；单根钢绞线夹具（12和15钢绞线）。第十四页，共八十一页，2022年，8月28日墩头式夹具第十五页，共八十一页，2022年，8月28日夹片式夹具第十六页，共八十一页，2022年，8月28日2.张拉设备

（1）钢丝张拉设备：1）单根张拉可用小型卷扬机或电动螺杆张拉机（附图），用弹簧测力计控制张拉力。2）多根同时张拉可用台座式千斤顶（YT120)。（2）钢筋张拉设备：钢筋张拉多采用穿心式千斤顶（YC20）（附图），也可张拉单根钢绞线或小型钢丝束；成组张拉粗钢筋多用台座式千斤顶。第十七页，共八十一页，2022年，8月28日电动螺杆张拉机第十八页，共八十一页，2022年，8月28日第十九页，共八十一页，2022年，8月28日三、先张法施工工艺

先张法工艺流程：（一）预应力筋的铺设

（二）预应力筋张拉1.张拉方法（1）单根预应力筋张拉1）冷拔低碳钢丝用10kN电动卷扬张拉机张拉，锥销式夹具锚固。2）高强刻痕钢丝用20kN电动卷扬张拉机张拉，优质锥销式夹具或墩头螺杆夹具锚固。3）冷拉钢筋、热处理钢筋和钢绞线用穿心式千斤顶张拉，夹片式夹具锚固。第二十页，共八十一页，2022年，8月28日第二十一页，共八十一页，2022年，8月28日第二十二页，共八十一页，2022年，8月28日（2）多根预应力筋成组张拉1）用梳筋板夹具张拉2）用多横梁装置张拉第二十三页，共八十一页，2022年，8月28日第二十四页，共八十一页，2022年，8月28日第二十五页，共八十一页，2022年，8月28日2.预应力筋张拉

（1）张拉控制应力1）张拉控制应力的确定张拉控制应力con设计最大值钢种张拉方法先张法后张法消除应力钢丝、钢绞线0.75fptk0.75fptk热处理钢筋0.70fptk0.65fptk精扎螺纹钢筋0.85fpyk第二十六页，共八十一页，2022年，8月28日2）与最大张拉控制应力允许值的关系

钢种张拉方法先张法后张法消除应力钢丝、钢绞线0.80fptk0.80fptk热处理钢筋0.75fptk0.70fptk精扎螺纹钢筋0.95fpyk第二十七页，共八十一页，2022年，8月28日（2）张拉程序1）预应力钢丝采用一次张拉程序：01.03con锚固2）粗钢筋张拉程序：01.05con持荷2mincon锚固超张拉的目的是为减少应力松弛损失。成组张拉时应预先调整初应力。（3）张拉张拉力Nj=mcon

·Ap

张拉顺序（4）预应力值校核预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力钢丝用钢丝内力测定仪测内力校核。（三）混凝土的浇筑与养护多层叠浇时，下层构件强度达到8~10N/mm2后，方可浇筑上层构件砼。蒸气养护时注意问题。第二十八页，共八十一页，2022年，8月28日（四）预应力筋的放张

1.放张预应力筋时，对砼强度的要求。

放张时混凝土的强度不得低于设计强度标准值的75％。

2.放张顺序放张顺序应符合设计要求，若无专门要求，应符合下列规定：（1）对承受轴心预压应力的构件，应同时放张。（2）对承受偏心预压应力的构件，应先放张预应力较小的预应力筋。（3）不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张。3.放张方法（1）预应力筋为钢丝或细钢筋可用钢丝钳或氧炔焰切割。（2）预应力筋为数量较少的粗钢筋可用氧炔焰放张。（3）多根钢丝或钢筋的同时放张，可用千斤顶、砂箱、楔块等方法放张。第二十九页，共八十一页，2022年，8月28日4.放张的检验测定钢丝的回缩情况。第三十页，共八十一页，2022年，8月28日第三节后张法施工一、预应力锚、夹具标准及其检验方法锚具按锚固性能分成两类：Ⅰ类锚具和Ⅱ类锚具。1.静载锚固性能由锚具效率系数a和总应变apu.tot确定。2.动载锚固性能（1）疲劳荷载性能（2）周期荷载性能3.其它要求（1）满足工艺要求（2）满足灌浆的要求（3）连接器4.锚具的质量检验第三十一页，共八十一页，2022年，8月28日二、锚具（一）常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级钢筋固定端用第三十二页，共八十一页，2022年，8月28日按使用锚具常分为：1.单根钢筋的锚具（1）螺丝端杆锚具由螺丝端杆螺母及垫板组成（附图）。也可用作先张法夹具。适用于18~36Ⅱ、Ⅲ级钢筋。（2）帮条锚具由衬板和三根帮条焊接而成（附图），是单根粗钢筋非张拉端用锚具。（3）精轧螺纹钢筋锚具由螺母和垫板组成（附图），适用于锚固25、32mm高强精轧螺纹钢筋。（4）单根钢绞线锚具由锚环与夹片组成（附图），适用于锚固12和15钢绞线。第三十三页，共八十一页，2022年，8月28日第三十四页，共八十一页，2022年，8月28日第三十五页，共八十一页，2022年，8月28日第三十六页，共八十一页，2022年，8月28日2.预应力钢筋束、钢绞线束锚具

（1）KT-Z型锚具由锚环与锚塞组成（附图）

，适用于锚固3~6根12的冷拉螺纹钢筋与钢绞线束。（2）JM型锚具由锚环与夹片组成（附图），用于锚固3~6根12冷拉Ⅳ级钢筋束和钢绞线束。（3）XM型锚具由锚板和夹片组成（附图），适用于锚固单根至多根15钢绞线束和钢丝束。（4）QM型锚具由锚板和夹片组成，适用于锚固单根至多根钢绞线束。第三十七页，共八十一页，2022年，8月28日第三十八页，共八十一页，2022年，8月28日JM锚具第三十九页，共八十一页，2022年，8月28日第四十页，共八十一页，2022年，8月28日HVM锚具总成第四十一页，共八十一页，2022年，8月28日HVM张拉端——圆形锚工作锚板、夹片、锚垫板、螺旋筋、波纹管第四十二页，共八十一页，2022年，8月28日HVM固定端——P型挤压锚第四十三页，共八十一页，2022年，8月28日工程例子第四十四页，共八十一页，2022年，8月28日3.预应力钢丝束锚具（1）锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成（附图）

。适用于锚固14~28s5钢丝束。（2）钢丝束墩头锚具（附图）

适用于锚固任意根数s5钢丝束。（3）钢质锥形锚具由锚环和锚塞组成（附图）

。适用于锚固6、12、18与24s5钢丝束。第四十五页，共八十一页，2022年，8月28日锥形螺杆锚具第四十六页，共八十一页，2022年，8月28日墩头锚具第四十七页，共八十一页，2022年，8月28日第四十八页，共八十一页，2022年，8月28日钢质锥形锚第四十九页，共八十一页，2022年，8月28日第五十页，共八十一页，2022年，8月28日锚具的自锁与自锚1.锥销式锚具的自锁与自锚（1）锚具的自锁(不会反弹而脱出能力)1NQ0cosNQ0sin以1=tg1代入，得：1（2）锚具的自锚(不被从夹具中拉出的能力)P=2N+S=2N+Ntg2.夹片式锚具的自锁与自锚3.顶压力对锚具锚固性能的影响第五十一页，共八十一页，2022年，8月28日第五十二页，共八十一页，2022年，8月28日三、张拉设备主要根据锚具型式和总张拉力的大小进行选择。常用的有拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶和锥锚式千斤顶等。1.拉杆式千斤顶(YL)（附图）

2.穿心式千斤顶(YC)（附图）

3.锥锚式千斤顶(YZ)（附图）

第五十三页，共八十一页，2022年，8月28日穿心式千斤顶YC-600第五十四页，共八十一页，2022年，8月28日第五十五页，共八十一页，2022年，8月28日四、后张法施工原理和工艺流程（一）后张法施工原理（录像）（二）工艺流程（附图）

第五十六页，共八十一页，2022年，8月28日第五十七页，共八十一页，2022年，8月28日（三）预应力筋的制作主要根据所用预应力钢材品种、锚具形式及生产工艺等确定。1.下料计算时考虑结构的孔道长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、焊接接头或墩头的预留量、冷拉伸长率、弹性回缩值、张拉伸长值、台座长度等。（1）单根预应力粗钢筋下料长度1）预应力筋两端采用螺丝端杆锚具成品全长L1=l+2l2张拉端：l2=2H+h+5mm锚固端：l2=H+h+10mm钢筋部分的成品长度:L0=L1-2l1预应力钢筋的下料长度L=L0/(1+-)+nl02）预应力筋一端用螺丝端杆，另一端采用帮条锚具（2）预应力钢丝束下料长度（3）钢筋束或钢绞线束的下料长度2.编束第五十八页，共八十一页，2022年，8月28日第五十九页，共八十一页，2022年，8月28日五、后张法施工工艺

后张法施工的顺序：做构件预留孔道穿预应力筋预应力筋张拉并锚固孔道灌浆。（一）孔道留设

1.钢管抽芯法2.胶管抽芯法3.预埋管法

第六十页，共八十一页，2022年，8月28日第六十一页，共八十一页，2022年，8月28日第六十二页，共八十一页，2022年，8月28日第六十三页，共八十一页，2022年，8月28日第六十四页，共八十一页，2022年，8月28日（二）预应力筋张拉

张拉时砼的强度应符合要求，不低于设计强度的75%；块体拼装立缝强度的要求。1.张拉控制应力2.张拉操作程序

（1）采用低松弛钢丝和钢绞线时，0con（2）采用普通松弛预应力筋时，按下列超张拉程序进行操作：对镦头锚具等可卸载锚具01.05con持荷2mincon对夹片锚具等不可卸载锚具01.03con

第六十五页，共八十一页，2022年，8月28日3.预应力张拉方式张拉顺序应符合设计要求，采用分批、分阶段、对称张拉。（1）一端张拉方式（2）两端张拉方式：对曲线预应力筋、抽芯成孔的长度大于24m直线预应力筋、预埋波纹管成孔长度大于30m直线预应力筋应在两端张拉。（3）分批张拉方式：应考虑分批张拉的预应力损失值。EC=ES/EC·(con-SI)AP/An

（4）分阶段张拉方式（5）补偿张拉方式（6）设计要求的其它张拉顺序。4.张拉伸长值校核第六十六页，共八十一页，2022年，8月28日第六十七页，共八十一页，2022年，8月28日第六十八页，共八十一页，2022年，8月28日第六十九页，共八十一页，2022年，8月28日（三）孔道灌浆

1.灌浆材料要求：水泥采用不低于32.5普硅水泥；强度不小于20N/mm2；水灰比0.4左右；可掺外加剂，流动度为140~180mm。2.灌浆施工第七十页，共八十一页，2022年，8月28日第七十一页，共八十一页，2022年，8月28日六、无粘结预应力混凝土特点：施工简单，摩阻力小，易弯成曲线，适用于双向连续平板、密肋板和多跨连续梁。1.无粘结预应力束的制作由专用防腐润滑脂作涂料层，由塑料作外包层的钢绞线或碳素钢丝束制作而成。（1）预应力筋：j12、j15的钢绞线和7S5的碳素钢丝束。（2）防腐润滑脂涂层和塑料外包层无粘结预应力施工工艺

2.

（1）无粘结预应力束的铺设根据交叉处两预应力束的标高确定铺设顺序，波峰用铁马凳架设。（2）无粘结预应力束的张拉与普通后张法预应力钢丝束张拉方法相似，张拉程序一般采用01.03con，采用两端同时张拉。第七十二页，共八十一页，2022年，8月28日第七十三页，共八十一页，2022年，8月28日第七十四页，共八十一页，2022年，8月28日第七十五页，共八十一页，2022年，8月28日第七十六页，共八十一页，2022年