教学材料《结构设计原理》-12

第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺（二）预留孔道工艺为了能在梁体混凝土内形成钢束管道，应在浇筑混凝土前安置制孔器。按照制孔的方式不同，可分为预埋式制孔器和抽拔式制孔器两大类。预埋式制孔器按预应力钢筋设计位置和形状固定在钢筋骨架中，本身便是孔道。抽拔式制孔器是按设计位置固定在钢筋骨架中，待混凝土达到一定强度时，再将制孔器抽拔出以形成孔道。１预埋式制孔器上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺预埋式制孔器包括金属波纹管、塑料波纹管等。金属波纹管由制管机卷制而成，横向刚度大，纵向也便于制成各种线性，与混凝土梁的粘结较好，故较适用。塑料波纹管是一种新型成孔材料，与金属波纹管相比，它具有以下优点：（１）塑料波纹管为连续挤出成型，密封性好，无渗水漏浆现象。（２）塑料波纹管原材料为高密度聚乙烯（简称为“ＨＤＰＥ”），耐酸碱腐蚀，耐老化，永不生锈。（３）塑料波纹管与钢绞线的摩擦系数小，能有效地减小张拉过程中的预应力摩擦损失。（４）塑料波纹管柔韧性好，环向刚度高，不怕踩压。（５）塑料波纹管不导电，可以防止杂散电流腐蚀。（６）塑料波纹管弯曲度大，连接方便，可以大力提高施工效率。上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺２抽拔式制孔器为了增加橡胶管的刚度和控制位置的准确，需在橡胶管内设置圆钢筋（又称芯棒），以便在先抽出芯棒之后，橡胶管易于从梁体内拔出。（三）锚具的种类锚具是在制作预应力混凝土构件时锚固预应力钢筋的一种装置。对锚具的要求是：受力安全可靠；预应力损失小；构造简单，制作方便，用钢量少，价格低廉；施工设备简便，张拉锚固方便迅速。１锥塞式锚具其工作原理是通过张拉钢束时顶压锚塞，将预应力钢丝卡在锚圈与锚塞间，当张拉千斤顶放松预应力钢丝后，钢丝向梁内回缩时带动锚塞向锚圈内紧，这样预应力钢丝通过摩擦阻力将预应力传到锚圈，然后由锚圈承压，将预加力传到混凝土构件上，如图１２-２所示。上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺２夹片式锚具夹片式锚具主要用于锚固钢绞线筋束。由于钢绞线与周围接触面积小，且强度高，硬度大，所以对锚具性能要求高。ＪＭ锚（图１２-３）是我国２０世纪６０年代研制的钢绞线夹片锚具。之后我国又先后研制出ＸＭ锚具、ＱＭ锚具、ＹＭ锚具及ＯＶＭ锚具系列等。３镦头锚具镦头锚具工作原理：先将钢丝逐一穿过锚杯的蜂窝眼，然后用专门的镦头机将钢丝端头镦粗，借镦粗头直接承压将钢丝固定于锚杯上（图１２-４）。锚杯的外圈轧有螺纹，穿束后，在固定端将锚圈（螺帽）拧上，即可将钢束锚固于梁端上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺。在张拉端则先将与千斤顶连接的拉杆旋入锚杯内进行张拉，待锚杯带动钢筋或钢丝伸长到设计需要时，将锚圈沿锚杯外的螺纹旋紧顶在构件表面，再慢慢放松千斤顶，退出拉杆，于是钢丝束的回缩力就通过锚圈、垫板，传到梁体混凝土上而获得锚固。（四）千斤顶（１）锥锚式千斤顶。图１２-５所示是ＴＤ—６０型锥锚式三作用千斤顶的构造和张拉装置简图。这种千斤顶具有张拉、顶锚和退楔块三种功能，适用于锥形锚具的钢丝束。千斤顶的工作靠高压油泵的进油与回油来控制，施加预应力的大小靠油表读值及力筋延伸率大小来控制。上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺（２）拉杆式千斤顶。拉杆式千斤顶构造简单，操作方便，适用于张拉常用螺杆式和墩头式锚、夹具的单根粗钢筋、钢筋束或碳素钢丝束。图１２-６所示为常用的ＧＪＺＹ—６０Ａ型拉杆式千斤顶的构造示意图。张拉前先用连接器将预应力钢筋和张拉杆连接。（３）穿心式千斤顶。这种千斤顶主要用于张拉带有夹片式锚、夹具的单根钢筋、钢筋束和钢绞线束。图１２-７所示为ＧＪＺＹ—６０型穿心式千斤顶的构造简图。张拉前先将预应力钢筋穿过千斤顶，在其后端用锥销式工具锚将力筋锚住，然后借助高压油泵完成张拉工作。（４）千斤顶应在下列情况下进行标定：１）新千斤顶初次使用前。２）压力表受到碰撞或出现失灵现象，油压表指针不能退回零点。上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺３）千斤顶、油压表和油管进行过更换或维修后。４）张拉１００～２００次或连续张拉１～２个月后。５）停放三个月不用后重新使用前。６）张拉过程中，预应力钢筋突然发生成束破断。二、预应力钢筋的张拉满足设计要求后才可进行穿束张拉；设计无要求时，应在梁体混凝土的强度达到设计强度的８０％以上，混凝土养护时间不少于１４ｄ时，才可进行穿束张拉。穿束前用空压机吹风等方法清理孔道内的污物和积水，以确保孔道畅通（表１２-１）。上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺三、孔道压浆、真空灌浆与封端１孔道压浆压浆的目的是防护预应力钢筋免予锈蚀，使之与构件相粘结而形成整体，减轻锚具受力，提高梁承载力、耐久性、抗裂性能。压浆是用压浆机将水泥浆压入孔道，要使孔道从一端到另一端充满，并且不使水泥浆在凝结前漏掉；需设带阀压浆嘴的接口和排气孔。二次压浆时，第一次从甲端压入直至乙端流出浓浆时将乙端的阀关闭，待灰浆压力达到要求且各部再无漏水现象时，再将甲端的阀关闭。待第一次压浆后３０ｍｉｎ，打开甲、乙端的阀，自乙端再进行第二次压浆，重复上述步骤，待第二次压浆完成经３０ｍｉｎ后，卸除压浆管，压浆工作便告完成。上一页下一页返回第一节后张法预应力混凝土梁的施工工艺２真空灌浆真空灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生０．０８～０．１ＭＰａ的真空度，然后用灌浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，并加以０．５～０．７ＭＰａ的正压力，持压１～２ｍｉｎ，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。采用真空灌浆工艺是提高后张法预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。３封端孔道压浆后，应立即将梁端水泥浆冲洗干净，并将端面混凝土凿毛。在绑扎端部钢筋网和安装封端模板时，要妥善固定，以免在灌筑混凝土时因模板走动而影响梁长。封端混凝土的强度应不低于梁体的强度。浇完封端混凝土并静置１～２ｈ后，按一般规定进行浇水养护。封锚混凝土强度等级应符合设计要求，一般不低于梁体混凝土强度的８０％，并不宜低于Ｃ３０上一页返回第二节先张法预应力混凝土梁的施工工艺先张法是在浇筑混凝土构件前把张拉后的预应力钢筋（丝）临时锚固在台座（在固定的台座上生产时）或钢模（机组中流水生产时）上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定强度时放松预应力，借助混凝土与预应力钢筋（丝）之间的粘结，对混凝土产生预压应力。先张法施工设备包括台座、张拉机具和夹具等。先张法施工工艺流程如图１２-８所示。一、台座１墩式台座墩式台座是靠自重和土压力来平衡张拉力所产生的倾覆力矩，并靠土壤的反力和摩擦力来抵抗水平位移。台座由台面、承力架、横梁和定位钢板等组成，如图１２-９所示。下一页返回第二节先张法预应力混凝土梁的施工工艺２槽式台座当现场地质条件较差，台座又不很长时，可以采用由台面、传力柱、横梁、横系梁等构件组成的槽式台座，如图１２-１０所示。传力柱和横系梁一般用钢筋混凝土做成，其他部分与墩式台座相同。二、张拉为了避免台座承受过大的偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力钢筋（见表１２-２）。放张时，混凝土应达到设计规定的放张强度，若设计无规定，则不得低于设计混凝土强度标准值的８０％。从台座上将预应力钢筋的张拉力放松，逐渐将此力传递到混凝土构件上。放松的方法有多种，下面仅介绍常用的两种方法。上一页下一页返回第二节先张法预应力混凝土梁的施工工艺（１）千斤顶放松：首先要在台座上重新安装千斤顶，先将力筋稍张拉至能够逐步扭松端部固定螺帽的程度，然后逐渐放松千斤顶，让钢筋慢慢回缩完毕为止（图１２-１１）。（２）砂筒放松：在张拉预应力之前，在承力架和横梁之间各放一个灌满被烘干过的细砂子的砂筒（图１２-１２）。张拉时筒内砂子被压实。当需要放松预应力钢筋时，可将出砂口打开，使砂子慢慢流出，活塞徐徐顶入，直至张拉力全部放松为止。本法易于控制放松速度，应用较广。上一页返回图１２-１后张法施工工艺流程返回图１２-２锥塞式锚具返回图１２-３ＪＭ１２型夹片式锚返回图１２-４镦头锚具返回图１２-５ＴＤ—６０型锥锚式三作用千斤顶的构造和张拉装置简图返回图１２-６ＧＪＺＹ—６０Ａ型拉杆式千斤顶的构造示意图返