5預(yù)應(yīng)力混凝土工程—先張法

1、預(yù)應(yīng)力混凝土工程,主要內(nèi)容：預(yù)應(yīng)力混凝土工程的先張法、后張法的施工工藝，機(jī)具設(shè)備和施工方法。電熱張法、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)：了解預(yù)應(yīng)力混凝土的概念，及其在工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)；熟悉先張法、后張法的施工工藝；了解電熱張法、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工原理及應(yīng)用,,普通砼構(gòu)件當(dāng)裂縫寬度限制在0.2~0.3mm時(shí)受拉鋼筋的應(yīng)力也只能達(dá)到150~250MPa,不能充分發(fā)揮鋼筋作用。預(yù)應(yīng)力砼在外荷載作用于構(gòu)件之前，利用鋼筋張拉

2、后的彈性回縮，對(duì)構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土預(yù)先施加壓力，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，充分發(fā)揮鋼筋抗拉強(qiáng)度高和混凝土抗壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以提高構(gòu)件的承載能力。 特點(diǎn)：當(dāng)構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先抵消預(yù)應(yīng)力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區(qū)混凝土才受拉開(kāi)裂，從而延遲了構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的開(kāi)展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。 這種利用鋼筋對(duì)受拉區(qū)混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力的 鋼筋混凝土，叫做

3、預(yù)應(yīng)力混凝土。,基礎(chǔ)知識(shí),,,,,,,先 張 法,先張法(pre-tensioning method)在澆筑混凝土之前，在臺(tái)座或模板上先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，用夾具臨時(shí)固定，然后澆筑混凝土。待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度（一般不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75％），保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有足夠的粘結(jié)力時(shí)，放張或切斷預(yù)應(yīng)力筋， 借助于它們之間的粘結(jié)力， 在預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮時(shí)， 使混凝土構(gòu)件受拉區(qū)的 混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。,

4、先張法主要工序示意圖,(a) 張拉鋼筋；(b) 支模并澆搗混凝土；(c)放松并截?cái)囝A(yù)應(yīng)力鋼筋,先張法一般用于預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)定型的中小型構(gòu)件，如樓板、屋面板、檁條及吊車(chē)梁等。 先張法生產(chǎn)時(shí)，可采用臺(tái)座法和機(jī)組流水法。 采用臺(tái)座法時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的張拉、錨固，混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)及預(yù)應(yīng)力筋放松等均在臺(tái)座上進(jìn)行；預(yù)應(yīng)力筋放松前，其拉力由臺(tái)座承受。應(yīng)用較廣，可用于現(xiàn)場(chǎng)。 采用機(jī)組流水法時(shí)，構(gòu)件連同鋼模通過(guò)固定的機(jī)組，按流水方式

5、完成（張拉、錨固、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)）每一生產(chǎn)過(guò)程；預(yù)應(yīng)力筋放松前，其拉力由鋼模承受。只用在預(yù)制廠。,一、 先張法施工設(shè)備,（一） 臺(tái)座 臺(tái)座由臺(tái)面、橫梁和承力結(jié)構(gòu)等組成，是先張法生產(chǎn)的主要設(shè)備。臺(tái)座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以免臺(tái)座變形、傾覆、滑移而引起預(yù)應(yīng)力損失。 按照構(gòu)造型式可分為墩式和槽式兩類(lèi)。（1） 墩式臺(tái)座 墩式臺(tái)座由臺(tái)墩、臺(tái)面與橫梁等組成。臺(tái)墩 和臺(tái)面共同承受拉力。長(zhǎng)度10

6、0～150m，墩式臺(tái) 座用以生產(chǎn)各種形式的中小型構(gòu)件。,（2）槽式臺(tái)座,組成：由端柱、傳力柱、柱墊、橫梁和臺(tái)面組成；適用范圍：適用于張拉噸位較高的大型構(gòu)件。如吊車(chē)梁、屋架等；,錨固夾具,（二）夾具 夾具是預(yù)應(yīng)力筋張拉和臨時(shí)固定的錨固裝置，可分為錨固夾具和張拉夾具。錨固夾具：用來(lái)錨固預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座橫梁上的工具。,,張拉夾具：將預(yù)應(yīng)力筋與張拉機(jī)械連接起來(lái)，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張 拉的工具。,（三）張拉機(jī)械

7、 主要有：油壓千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)螺桿張拉機(jī)。它們的張拉能力不同，張拉機(jī)具的張拉力應(yīng)不小于預(yù)應(yīng)力筋張拉力的1.5倍；張拉機(jī)具的張拉行程不小于預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值的1.1～1.3倍。 要求：工作可靠、控制力準(zhǔn)確，能以穩(wěn)定的速率增大張拉。,,電動(dòng)螺桿張拉機(jī)由螺桿、頂桿、張拉夾具、彈簧測(cè)力器及電動(dòng)機(jī)組成。,,二、 先張法施工工藝 張拉預(yù)應(yīng)力筋　　澆筑混凝土、養(yǎng)護(hù)　 預(yù)應(yīng)力筋放張,,,先張法施工工藝流程,預(yù)應(yīng)力筋下料,預(yù)應(yīng)力鋪

8、設(shè),預(yù)應(yīng)力筋固定端錨具擠壓,（一）預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)、張拉 在鋪放鋼絲前，應(yīng)清掃并涂刷隔離劑。一般涂刷皂角水溶性隔離劑，易干燥，污染鋼筋易清除。涂刷均勻不得漏涂，待其干燥后，鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，一端用夾具錨固在臺(tái)座橫梁的定位承力板上，另一端卡在臺(tái)座張拉端的承力板上待張拉。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)防止雨水或養(yǎng)護(hù)水沖刷掉臺(tái)面隔離劑。 施工中為減少由于松弛等原因造成的預(yù)應(yīng)力損失，一般要進(jìn)行超張拉，預(yù)應(yīng)力筋的最大超張拉應(yīng)力不得超過(guò)下表的規(guī)

9、定。,最大張拉控制應(yīng)力允許值,,,張拉程序可按下列之一進(jìn)行：　　 或　　　　　　　　　　　　　　　　　其中σcon為預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力 如先超張拉5％σcon再持荷幾分鐘，則可減少大部分松弛損失。超張拉3％σcon亦是為了彌補(bǔ)松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失。 用應(yīng)力控制張拉時(shí)，為了校核預(yù)應(yīng)力值，在張拉過(guò)程中應(yīng)測(cè)出預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值。如實(shí)際伸長(zhǎng)值大于計(jì)算伸長(zhǎng)值10％或小于計(jì)算伸長(zhǎng)值5％，應(yīng)暫停張拉，查明原因并采取措

10、施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。 按照某一控制張拉應(yīng)力值張拉好的預(yù)應(yīng)力鋼筋的初始張拉應(yīng)力，由于 張拉工藝和材料特性等原因，會(huì)從構(gòu)件制作到安裝使用各個(gè)過(guò)程 中不斷降低。這種預(yù)應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。 所謂“松弛”，即鋼材在常溫、高應(yīng)力狀態(tài)下具有不斷產(chǎn)生塑性變 形的特性。 ,預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力，一般用伸長(zhǎng)值校核。預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)值ΔL按下式計(jì)算：　

11、 式中FP—預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力，kN；軸線張拉取張拉端的拉力；兩端張拉的曲線筋取張拉端的拉力與跨中扣除孔道摩阻損失后拉力的平均值； L—預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度，mm； AP—預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，mm2；　　　 ES—預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，kN/mm2。,預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值，宜在初應(yīng)力約為10%σcon時(shí)測(cè)量，并加初應(yīng)力以內(nèi)的推算伸長(zhǎng)值。國(guó)產(chǎn)2CN-1型鋼絲內(nèi)力測(cè)定儀如圖所示。,,（二）混凝土的澆

12、筑、養(yǎng)護(hù),澆筑：張拉、綁扎和立模完成之后，應(yīng)立即澆筑混凝土，每條生產(chǎn)線應(yīng)一次澆筑完畢；澆筑時(shí)不應(yīng)碰撞鋼絲，且混凝土未達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度前不允許碰撞或踩踏鋼絲。,混凝土的收縮是水泥漿在硬化過(guò)程中脫水密結(jié)和形成的毛細(xì)孔壓縮的結(jié)果。 混凝土的徐變是荷載長(zhǎng)期作用下混凝土的塑性變形，因水泥石內(nèi)凝膠體的存在而產(chǎn)生。 為了減少混凝土的收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失，在確定混凝土配合比時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用干縮性小的水泥，采用低水灰比，控制水泥用量，對(duì)骨料采取良好

13、的級(jí)配等技術(shù)措施。,混凝土的徐變 混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。 徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長(zhǎng)期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。 徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。 影響徐變的因素有：內(nèi)在因素、環(huán)境影響和初始應(yīng)力。,混凝土在水中硬化時(shí)體積會(huì)膨脹

14、，但其值較小，對(duì)混凝土影響不大。 混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂。混凝土收縮會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。,養(yǎng)護(hù)：常常采用自然養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)/濕熱養(yǎng)護(hù)。

15、自然養(yǎng)護(hù)不得少于14d。干硬性混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土采用濕熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，要盡量減少由于溫度升高而引起的預(yù)應(yīng)力損失。為了減少溫差造成的應(yīng)力損失，采用濕熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，在混凝土未達(dá)到一定強(qiáng)度前，溫差不要太大，一般不超過(guò)20°C。,（三）預(yù)應(yīng)力筋的放張 1、放張要求 ：放張時(shí)，混凝土應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的放張強(qiáng)度，若設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定，則不得低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75％。,2、放張順序 ：放張順序應(yīng)符合設(shè)