土木工程施工技术第五章

土木工程施工技术第五章预应力混凝土工程第一节预应力混凝土工程施工概述预应力混凝土的分类及优缺点1、预应力混凝土的分类预应力混凝土按施加预应力的方式不同，可分为先应力混凝土与后应力混凝土；按施加预应力的手段不同，可分为机械与电热；按预应力钢筋与混凝土之间的作用不同，可分为有黏结与无黏结预应力混凝土；按施加预应力的程度不同，可分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。2、预应力混凝土的优缺点与普通钢筋混凝土相比较，预应力混凝土能有效利用高强度钢丝和高等级混凝土的优良性能。预应力混凝土广泛应用于屋架、吊车梁、大型屋面板和大跨度空心楼板等单个构件中，在现代结构中具有广阔的发展前景，如图5-1所示。图5-1预应力混凝土的应用第一节预应力混凝土工程施工概述预应力混凝土常用的材料1、混凝土预应力混凝土构件对混凝土具有高强度、收缩、、快硬、早强等基本要求。2、钢材与普通混凝土构件不同，在预应力混凝土构件中，钢筋从构件制作开始，到构件破坏为止，始终处于高应力状态，故需要有较高的质量要求。①高强度。②与混凝土间有足够的黏结强度。③良好的加工性能。④具有一定的塑性。预应力筋是指在预应力结构中用于建立预加应力的单根或成束的预应力钢丝、钢绞线或钢筋等。预应力筋按材料类型可分为钢丝、钢绞线、钢筋（钢棒）和非金属预应力筋等。第一节预应力混凝土工程施工概述预应力混凝土常用的材料2、钢材（1）预应力钢丝预应力钢丝是指使用优质高碳钢盘条，经索氏体化处理、酸洗、镀铜或磷化后冷拔而成的钢丝总称，如图5-2所示。预应力钢丝按深加工要求的不同，可分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种。其中，消除应力钢丝按应力松弛程度的不同，又可分为普通松弛钢丝和低松弛钢丝。预应力钢丝按表面形状的不同，可分为光圆钢丝、螺旋肋钢丝和刻痕钢丝，如图5-3所示。图5-2预应力钢丝（a）光圆预应力钢丝

（b）螺旋肋预应力钢丝（c）刻痕预应力钢丝图5-3预应力钢丝的种类第一节预应力混凝土工程施工概述预应力混凝土常用的材料2、钢材（2）预应力钢绞线预应力钢绞线一般由多股高强钢丝经铰盘拧成螺旋状而形成，如图5-4所示。图5-4预应力钢绞线第一节预应力混凝土工程施工概述预应力混凝土常用的材料2、钢材（3）预应力钢筋①热处理钢筋。它是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高下压制而成，分为带纵肋和不带纵肋两种，如图5-5所示。（a）带纵肋热处理钢筋（b）不带纵肋热处理钢筋图5-5热处理钢筋第一节预应力混凝土工程施工概述预应力混凝土常用的材料2、钢材（3）预应力钢筋②精轧螺纹钢筋。它也称为预应力混凝土用螺纹钢筋，是一种特殊形状带有不连续的外螺纹的直条钢筋，如图5-6所示。③冷轧带肋钢筋。它是用热轧盘条经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有二面或三面月牙形的钢筋。图5-6精轧螺纹钢筋第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具1、锚具或夹具（1）夹片式锚具夹片式锚具是由一个锚环和若干夹片组成的，如图5-7所示。图5-7夹片式锚具第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具1、锚具或夹具（2）螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具主要用于预应力钢筋。预应力钢筋与螺丝端杆直接对焊连接或通过套筒连接，螺丝端杆另一端与斤顶相连。止时，通过螺帽和垫板将预应力钢筋锚固在构件上。螺丝端杆锚具的主要形式如图5-8所示。图5-8螺丝端杆锚具第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具1、锚具或夹具（3）墩头锚具墩头锚具用于锚固钢筋束，其采用锚杯，固定端采用锚板，如图5-9所示。（a）镦头锚

（b）固定端镦头锚图5-9墩头锚具第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具1、锚具或夹具（4）锥形锚具锥形锚具由锚环和锚塞两部分组成，如图5-10所示。图5-10锥形锚具第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具1、锚具或夹具（5）握裹式锚具①挤压锚具。挤压锚具利用液压压头机将套在钢绞线端头上的套筒挤压，使套筒变细，紧夹住钢绞线形成挤压头，如图5-11所示。1—波纹管；2—约束圈；3—出浆管；4—螺旋筋；5—钢绞线；6—固定锚板；7—挤压套图5-11挤压锚具第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具1、锚具或夹具（5）握裹式锚具②压花锚具。压花锚具是利用液压轧花机将钢绞线端头压成梨型散花头的一种黏结式锚具，如图5-12所示。图5-12压花锚具第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具2、备用来应力钢筋的专用设备称为备。常用的备有卷扬机、电动螺杆、拉杆液压千斤顶、穿心液压千斤顶、锥锚液压千斤顶等。（1）卷扬机。在长线台座上筋时，小直径钢筋可采用卷扬机，用杠杆或弹簧测力。弹簧测力时，宜设行程开关，在规定的应力时，能自行停机，如图5-13所示。1—台座；2—放松装置；3—横梁；4—预应力筋；5—锚固夹具；6—垫块；7—测力计；8—固定梁；9—滑轮组；10—卷扬机图5-13用卷扬机筋第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具2、备（2）电动螺杆。电动螺杆可单根应力钢丝或钢筋，如图5-14所示。1—电动机；2—配电箱；3—手柄；4—前限位开关；5—减速箱；6—胶轮；7—后限位开关；8—钢丝钳；9—支撑杆；10—弹簧测力计；11—滑动架；12—梯形螺杆；13—计量标尺；14—微动开关图5-14电动螺杆第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具2、备（3）拉杆液压千斤。拉杆液压千斤顶适用于螺丝端杆锚具、钢丝墩头锚具和锥形螺杆锚具等，如图5-15所示。1—主缸；2—主缸活塞；3—主缸进油孔；4—副杆；5—副缸活塞；6—副缸进油孔；7—连接器；8—传力架；9—拉杆；10—螺母；11—预应力钢筋；12—混凝土构件；13—预埋钢板；14—螺丝端杆图5-15拉杆式千斤顶工作原理图第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具2、备（4）穿心液压千斤顶。穿心液压千斤顶是一种具有穿心孔，利用双液压缸应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶，如图5-16所示。1—缸；2—顶压油缸；3—顶压活塞；4—回程弹簧；5—预应力筋；6—工具锚；7—楔块；8—锚环；9—构件；10—油嘴；11—顶压缸油嘴；12—油孔；13—作油室；14—顶压工作油室；15—程油室图5-16YC60型千斤顶第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具2、备（5）锥锚液压千斤顶。锥锚液压千斤顶是一种具有、顶锚和退楔功能的三作用千斤顶，仅可用于锥形锚具的钢丝束，如图5-17所示。1—预应力筋；2—顶压头；3—副缸；4—副缸活塞；5—主缸；6—主缸活塞；7—主缸拉力弹簧；8—副缸压力弹簧：9—锥形卡环；10—楔块；11—主缸油嘴；12—副缸油嘴；13—锚塞；14—构件；15—锚环图5-17YZ型千斤顶构造第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具3、台座（1）墩式台座。墩式台座由承力台墩、台面和横，如图5-18所示。1—混凝土台墩；2—横梁：3—混凝土台面；4—预应力筋图5-18墩式台座第一节预应力混凝土工程施工概述施工主要机具3、台座（2）槽式台座。槽式台座是由端柱、传力柱、上横梁、下横墙组成的，如图5-19所示。1—钢筋混凝土墙和柱；2—砖墙：3—下横梁：4—上横梁图5-19槽式台座第二节先工先工先在混凝土构件浇筑前先应力筋，并用夹具将其临时锚固在台座或钢模上，再浇筑构件混凝土，待其达到一定强度（一般为75%）后放松并切断预应力筋，使预应力筋产生弹性回缩，借助混凝土与预应力筋间的黏结，对混凝土产生预压应力，如图5-20所示。（c）放力筋1—台座承力结构；2—横梁；3—台面；4—预应力筋；5—锚固夹具；6—混凝土构件图5-20先应力工艺流程（a）应力筋（b）浇筑混凝土第二节先工先工先应力混凝土施工的工艺流程如图5-21所示。图5-21先应力混凝土施工的工艺流程第二节先工预应力筋的铺设、1、预应力筋铺设铺设前先做好台面的隔离层，应选用非油类模板隔离剂，隔离剂不得使预应力筋受污，以免影响预应力筋与混凝土的黏结。钢丝接长可借助钢丝拼接器用20～22号铁丝密排绑扎，如图5-22所示。1—拼接器；2—钢丝图5-22钢丝拼接器第二节先工预应力筋的铺设、2、预应力筋力的确定预应力筋的制应力，应符合设计要求；若采用超，可比设计要求提高5%，如表5-1所示。表5-1最大制应力值预应力筋种类制应力一般情况超况消除应力钢丝、钢绞线0.75fptk0.80fptk中强度预应力钢丝0.70fptk0.75fptk预应力螺纹钢筋0.85fptk0.90fptk第二节先工预应力筋的铺设、3、预应力筋的计算预应力筋P(kN)按下式计算。4、序预应力筋的序可按下列程序之一进行。①0→②0→（持荷2min）→第二节先工预应力筋的铺设、5、预应力筋伸长值与应力的测定预应力筋，一般应校核预应力筋的伸长值。如实际伸长值与计算伸长值的偏差超过±6%时，应暂停，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续。预应力筋的伸长值△L按下式计算第二节先工混凝土浇筑与养护振捣混凝土时，振动器不得碰撞预应力钢筋。混凝土未达到一定强度前也不允和踩动预应力筋，以保证预应力筋与混凝土有良好的黏结力。预应力混凝土可采用自然养护和湿热养护。当采用湿热养护时应采取正确的养护制度，减少由于起的预应力损失。第二节先工预应力筋的放张1、放放力筋时，混凝土应达到设计要求的强度。如设计无要求时，应不得低于设计混凝土强度等级的75%。2、放配筋不多的中小型构件，钢丝可用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时放张；如逐根放张，最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，使得构件端部容。3、放预应力筋的放应满足设计要求，如设计无要求时应满足相关规定。第二节先工预应力筋的放张1、放放力筋时，混凝土应达到设计要求的强度。如设计无要求时，应不得低于设计混凝土强度等级的75%。2、放配筋不多的中小型构件，钢丝可用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时放张；如逐根放张，最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，使得构件端部容。3、放预应力筋的放应满足设计要求，如设计无要求时应满足相关规定。第三节后工后工后在构件混凝土浇筑之前按预应力筋的设置位置预留孔道，待混凝土达到设计强度后，再将预应力筋穿入孔道；然后利用构件本身作为加力台座，应力筋使混凝土构件受压；当应力钢筋的应力达到设计规定值后，在用锚具锚住钢筋，使混凝土获得预压应力；最后在孔道内灌浆，使预应力钢筋与构件混凝土形成整体，如图5-23所示。（a）制作混凝土构件（b）应力筋（c）锚固及孔道灌浆1—混凝土构件；2—预留孔道；3—预应力筋；4—千斤顶；5—锚具图5-23后应力工艺流程第三节后工后黏结预应力施工工艺后黏结预应力施工工艺如图5-24所示。图5-24后黏结预应力施工工艺第三节后工后黏结预应力施工工艺1、孔道留设孔道留设是后结预应力施工的关键工作。孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法。（1）钢管抽芯法钢管抽芯法是制作后应力混凝土构件时，在预应力筋位置预先埋设钢管，在混凝土浇筑后，每隔10～15min慢慢转动钢管，使之不与混凝土黏结，待混凝土初凝后、终凝前将钢管旋转抽出的留孔方法。（2）胶管抽芯法胶管有帆布胶管和钢丝网胶管两种。若采用钢丝胶管，留孔方法跟钢管一样，只是浇筑混凝土后不需要转动，由于其具有一定的弹性，抽管时在拉力作用下断面缩小出。（3）预埋波纹管法波纹管为特制的带波纹的金属管，如图5-25所示。（a）单波纹管（b）双波纹管图5-25波纹管第三节后工后黏结预应力施工工艺2、预应力筋的制作