城市轨道交通高架桥施工技术课件：预应力混凝土认知及先张法施工

预应力混凝土认知及先张法施工预应力混凝土的概念contents目录预应力混凝土的特点先张法施工设备先张法施工工艺先张法的特点PART1预应力混凝土的概念城市高架桥施工中预应力混凝土的应用比较广泛,本项目主要介绍预应力混凝土的特点、预应力混凝土先张法与后张法施工、预应力梁体的预制等。预应力混凝土的概念在普通钢筋混凝土的结构中,由于混凝土极限拉应变低,在使用荷载作用下,构件中钢筋的应变大大超过了混凝土的极限拉应变。钢筋混凝土构件中的钢筋强度得不到充分利用。所以普通钢筋混凝土结构采用高强度钢筋是不合理的。为了充分利用高强度材料,弥补混凝土与钢筋拉应变之间的差距,人们把预应力运用到钢筋混凝土结构中,即在外荷载作用到构件上之前,预先用某种方法,在构件上(主要在受拉区)施加压力,当构件承受由外荷载产生的拉力时,首先抵消混凝土中已有的预压力,然后随荷载增加,才能使混凝土受拉而后出现裂缝,因而延迟了构件裂缝的出现和展开。预应力混凝土的概念及特点预应力混凝土的特点预应力钢筋混凝土与普通钢筋混凝土相比,有下列优点:①抗裂性和抗渗性好。②耐久性好。因为预应力钢筋混凝土构件,在荷载作用下,不会产生裂缝,钢筋可免受外界有害因素的侵蚀,因而使用寿命长。③结构物的刚度提高。普通混凝土开裂后,刚度受到很大影响,有时会显著降低。预应力钢筋混凝土结构,在使用荷载作用下可避免产生裂缝,因而相对提高了刚度。④节省钢材和混凝土,降低工程造价。在预应力钢筋混凝土结构中,钢筋强度的发挥不再受混凝土应变值过小的约束,可以充分利用高强度钢筋和高强度混凝土,减小构件截面,从而减少钢筋和混凝土的用量,降低工程造价。PART2先张法施工设备先把钢筋放在台座上并按构件设计选用的张拉应力拉紧,然后灌注混凝土,待混凝土达到一定强度并与钢筋牢固黏结后,放松钢筋,钢筋回缩,依靠混凝土与钢筋的黏结力使混凝土得到预压。

工艺过程为:张拉固定钢筋→浇混凝土→养护(至75%强度)→放松钢筋。先张法工艺过程如图3-1所示。先张法施工设备台座先张法施工中对台座的要求包括:有足够的强度、刚度和稳定性;满足生产工艺的需要等。先张法施工中台座的形式包括:(1)墩式台座墩式台座(传力墩、台面、横梁)长度100~150m,适用于中、小型构件。常用类型如图3-2所示。(2)槽式台座槽式(传力柱、上下横梁、砖墙)长45~76m,适于双向预应力构件,易于蒸汽养护,如图3-3所示。(3)钢模台座钢模台座是将构件制作的钢模板做成具有相当刚度的结构,作为预应力筋的锚固支座,将预应力筋直接放在模板上进行张拉。钢模台座如图3-4所示。designcodetestlaunchPlan施工设备常用的锚固夹具有以下几种。锥形夹具:锥形夹具是用来锚固预应力钢丝的。常用的单根钢丝夹具,适用于锚固直径3~5mm的冷拔低碳钢丝和碳素(刻痕)钢丝。既可用于固定端,也可用于张拉端。锥形夹具如图3-5所示。图3-5锥形夹具圆套筒三片式夹具:圆套筒三片式夹具是用于锚固预应力钢筋的,由中间开有圆锥形孔的套筒和3个夹片组成。套筒的内孔呈圆锥形,3个夹片互成120°角,钢筋夹持在3个夹片中心,夹片内槽上有齿纹,以保证钢筋的锚固。这种夹具适用于夹持直径12mm和14mm的单根冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋。圆套筒三片式夹具如图3-6所示。镦头夹具:镦头夹具用于预应力筋固定端锚固。冷拔低碳钢丝可采用冷冲镦粗的方法制作镦头,碳素钢丝宜采用液压冷镦的方法制作镦头,直径小于22mm的钢筋可在焊机上采用电热镦粗的方法制作镦头,大直径的钢筋只能采用热锻方法锻制镦头。镦头夹具如图3-7所示。锚固夹具1.张拉夹具是将预应力筋与张拉机具连接起来,进行预应力张拉的工具。常用的夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔型夹具等。张拉夹具2.张拉机械包括穿心式千斤顶和电动螺杆。穿心式千斤顶:YC-20型,最大拉力20t、行程200mm,适用于12~20单根钢筋,如图3-8所示。电动螺杆:拉力30~60t、行程800mm,适用于钢筋、钢丝。张拉机械3.先张法施工设备PART3先张法施工工艺及特点工作概述具体工作明细重点工作回顾五项工作概述张拉预应力钢筋先张法施工流程图先张法施工工艺及特点预应力钢筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果,影响到构件的抗裂度和刚度,因而控制应力不能过低。但是,控制应力也不能过高,不允许超过其屈服强度,以使预应力筋处于弹性工作状态,否则会使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近,这是很危险的。过大的超张拉会造成反拱过大,预拉区出现裂缝也是不利的。预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求。当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表3-1的规定。预应力筋张拉程序有以下两种:①0→105%σcon持荷2min→σcon②0→103%σcon以上两种张拉程序是等效的,施工中可根据构件设计标明的张拉力大小、预应力筋与锚具品种、施工速度等选用。预应力筋进行超张拉(103%~105%控制应力)主要是为了减少松弛引起的应力损失值。所谓应力松弛是指钢材在常温高应力作用下,由于塑性变形而使应力随时间延续而降低的现象。这种现象在张拉后的头几分钟内发展得特别快,往后则趋于缓慢。例如,超张拉5%并持荷2min,再回到控制应力,松弛已完成50%以上。张拉控制要点:张拉时应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过±6%,否则应停拉;从台座中间向两侧进行(防偏心损坏台座);多根成组张拉,初应力应一致(测力计抽查);拉速平稳,锚固松紧一致,设备缓慢放松;拉完的筋位置偏差≤5mm,且小于或等于构件截面短边的4%;冬季施工张拉时,温度≥-15℃;注意安全:两端严禁站人,敲击楔块不得过猛。混凝土一次浇完,混凝土强度不小于C30;防止较大徐变和收缩:选收缩变形小的水泥,水灰比≤0.5,级配良好,振捣密实(特别是端部);防止碰撞、踩踏钢丝;减少应力损失:非钢模台座生产,采取二次升温养护,(开始温差≤20℃,达10MPa后按正常速度升温)。混凝土浇筑与养护先张法的特点是:张拉钢筋时只需工具锚(锚具作为工具设于台座两端,构件制作后能重复使用)。钢筋依靠预应力与混凝土的黏结力自锚于混凝土中,因此又称“自锚”。先张法的优点是构造简单,节省材料,加工方便,成本便宜。主要用于构件厂生产中、小型构件。先张法特点先张法施工的预应力放张时,预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求。设计无要求时,其强度不低于设计的混凝土强度标准值的75%。过早放张预应力会引起较大的预应力损失或使预应力钢丝产生滑动。对于薄板等预应力较低的构件,预应力筋放张时混凝土的强度可适当降低。预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压。预应力混凝土构件的预应力筋为钢丝时,放张前,应根据预应力钢丝