[教育]預應力混凝土工程課件二

1、第四章 預應力混凝土工程,第四章 預應力混凝土工程,第一節(jié) 概述第二節(jié) 先張法第三節(jié) 后張法,第一節(jié) 概述,概述 施工方法,back,概述一、預應力原理 在結構或構件承受使用荷載前，張拉結構或構件受拉區(qū)中的預應力鋼筋，將鋼筋的彈性收縮力傳遞到混凝土構件上，對受拉區(qū)的混凝土預先施加壓應力,即產生預應力。以抵消或減少使用荷載作用下產生的拉應力，充分利用鋼材的抗拉性能。,二、優(yōu)點1. 構件截面小、

2、自重輕、剛度大、抗裂度高、 耐久性好、材料省等；2. 大開間、大跨度與重荷載的結構中，可減少材料用量，擴大使用功能，綜合經濟效益好；3. 提高結構或構件的抗裂度、剛度；4. 充分發(fā)揮高強鋼材的作用；5. 把散件拼成整體。,back,施工方法一、預應力筋按材料類型分： 鋼絲：冷拔低碳鋼絲 、碳素鋼絲、刻痕鋼絲 鋼絞線 鋼筋：冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、精軋螺紋鋼 筋

3、 以鋼絞線與鋼絲采用最多。發(fā)展趨勢： 高強度、低松弛、粗直徑、耐腐蝕。,二、施工方法 按施工順序分： 先張法 后張法 按張拉方法分： 機械張拉 電熱張拉,back,第二節(jié) 先張法,概述 施工工藝,back,概述一、特點 在臺座或鋼模上先張拉預應力筋并用夾具臨時固定，再澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，放張并切斷預應力筋。

4、適用于預制構件廠生產中、小型構件二、工藝流程 如圖示,,back,施工工藝一、設備1. 臺座要求：有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性； 滿足生產工藝的要求。種類： 墩式（傳力墩、臺面、橫梁） 適于中、小型構件 如圖4.1 槽式（傳力柱、上下橫梁、磚墻） 如圖4.2 適于雙向預應力構件，蒸汽養(yǎng)護 鋼模臺座,go,back,back,2.夾具（1） 錨固夾具

5、 錐形（錐銷式、二片式、三片式）錨固單根直徑12～14預應力筋。如圖4.3 鐓頭錨具 帶槽螺栓、梳子板。 如圖4.4 、4.5、4.6、4.7 （2）張拉夾具 偏心式、楔形。,go,back,,,,,,接千斤頂,圖4.6 鐓頭梳筋板夾具（整體張拉）,back,3.張拉設備（1）穿心式千斤頂 適于12～20單根鋼筋。如圖4.8（2）電動螺桿 電動機帶動變速箱，變速箱使力給螺桿

6、，使螺旋桿轉動，使螺旋桿上的夾具運動。適于鋼筋、鋼絲。如圖4.9（3）卷揚機,go,圖4.8 YC20穿心式千斤頂的工作原理,back,圖4.9 電動螺桿張拉機的工作原理,back,二、施工工藝1. 預應力筋鋪設 預應力鋼絲和鋼絞線下料，應采用砂輪切割 機，不得采用電弧切割； 長線臺座臺面在鋪設鋼絲前應涂隔離劑，隔 離劑不應沾污鋼絲，以免影響鋼絲與混凝土的粘結； 鋼絲接長，可借助

7、于鋼絲拼接器；圖4.10 預應力筋與工具式螺桿連接，可用套筒式 連接器。圖4.11,圖4.10 鋼絲拼接器 圖4.11 套筒式連接器,back,2. 張拉預應力筋（1）張拉程序,,,,（2）控制應力及最大應力 超張拉可減少由于鋼筋松弛變形造成的預應力損失，超張拉可比設計要求提高5%，但最大張拉控制應力不得超過相應規(guī)定。,1.03σcon,0,σcon,1

8、.05σcon（持荷2分鐘）,0,（3）注意要點 張拉時應校核預應力筋的伸長值。實際與設 計伸長值偏差≯ ±6%，否則停拉； 從臺座中間向兩側進行，防偏心損壞臺座； 多根成組張拉，初應力應一致； 拉速平穩(wěn)，松緊一致，設備緩慢放松； 拉完的筋位置偏差≯5mm，且≯構件截面短 邊的4%； 臺座兩端應有防護設施，嚴禁站人； 張拉過程中發(fā)生斷絲或滑脫鋼絲時，應更換,3. 混凝土澆筑與養(yǎng)

9、護 混凝土一次澆完，混凝土≮C30 防止較大徐變和收縮 尺量減小水灰比，減小水泥用量，以減小收縮和涂變 正確選擇養(yǎng)護制度，減小溫差應力損失 防止碰撞、踩踏鋼絲或鋼筋,4.預應力筋放松 放張時，混凝土的強度應符合設計要求；如設計無規(guī)定，不應低于混凝土設計強度標準值的75%。（1）放張順序 如設計無規(guī)定，應： 軸心受壓的構件，所有預應力筋應同時放張； 偏心受壓的構件，應先同時放張預壓力較

10、小區(qū)域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區(qū)域的預應力筋；,如不能滿足1、2兩項要求時，應分階段、對稱、交錯地放張，以防放張過程中構件產生彎曲、裂紋和預應力筋斷裂； （2）放張方法 鋸斷 剪斷 熔斷 粗鋼筋放張： 千斤頂、 砂箱、楔塊。如圖4.12、4.13 應緩慢進行，防止沖擊。,,（3）放張注意事項 檢查構件放張時鋼絲與混凝土的粘結，切斷鋼絲時應測定鋼絲的回縮情況； 放張前，應拆除側模，使構件能自由壓縮

11、，以防損壞模板或構件開裂； 用氧炔焰切割時，應采取隔熱措施。,back,第三節(jié) 后張法,概述 后張法施工工藝 電熱法張拉 無粘結預應力混凝土施工,back,概述 后張法是先制作構件或結構，待混凝土達到一定強度后，在構件，或結構上張拉預應力筋的方法。一、特點 1. 不需要臺座設備，靈活性大； 2. 適于大構件及結構的現場施工； 3.工序多、工藝復雜； 4.錨具不能重復利用。二、工藝過程,

12、back,后張法施工工藝一、張拉機具1.錨具 （1）單根粗鋼筋錨具： 螺絲端桿錨具 鋼筋冷拉前焊接好 適于直徑18～36mm筋，如圖4.14 幫條錨具 幫條與預應力筋同級，如圖4.15 鐓頭錨具,go,圖4.14 螺絲端桿錨具,back,0,4.15 幫條錨具,back,（2）單根鋼絞線錨具 錐銷夾具 夾片夾具 如圖4.16（3）鋼筋束、鋼絞線束錨具多孔夾片式：XM型、Q

13、M型、BS型等 圖4.17 JM－12型錨具 圖4.18 KT－Z型錨具等 圖4.19（4）鋼絲束錨具 鐓頭錨 圖4.20 鋼質錐形錨具、錐形螺桿錨具等 圖4.21、4.22、4.23,back,圖4.17 多孔夾片錨固體系,back,back,back,4.20 鐓頭錨,back,4.21 鋼質錐形錨具,圖4.22 扁型夾片錨具,

14、圖4.23 錐形螺桿錨具,2. 張拉機械（1）單根粗鋼筋拉桿式千斤頂（YL60） 圖4.24 穿心式千斤頂（YC60、YC20、YC18）圖4.25（2）鋼筋束、鋼絞線束 錐錨式千斤頂（YZ60、YZ85） 圖4.26 用于KT－Z及鋼制錐形錨具； 穿心式千斤頂（YC60、YC120） 用于KT－Z及JM－12、JM－15錨具 大孔徑穿心式千斤頂（YCD、YCQ

15、、YCW型） 用于大噸位鋼絞線束 圖4.27、4.28,圖4.24 YL-60拉桿式千斤頂,back,圖4.25 YC60型千斤頂工作原理圖,back,圖4.26 錐錨式千斤頂,back,圖4.28 YCQ型千斤頂,（3）鋼絲束 錐錨式雙作用千斤頂 拉桿式千斤頂 穿心式千斤頂 圖4.29,圖4.29 錐形螺桿錨具、拉桿式千斤頂安裝示意,二、預應力筋的下料1. 單根粗鋼筋下料長度計

16、算（1）兩端用螺絲端桿錨具,（4.1）,（2）一端用螺桿、一端用幫條錨具：,（4.2）,2.鋼筋束下料長度（1）兩端張拉： L＝l0＋2a （4.3）（2）一端張拉： L＝l0＋a＋b （4.4）a：張拉端留量（600～850mm，由機具定）b：非張拉端外露長度（80～100mm）3.鋼絲束下料長度 用鋼質錐形錨具時同鋼筋束。,

17、（2）一端張拉 （4.6）,4.鋼絞線下料長度 （1）兩端張拉

18、 （4.5）,鋼絞線下料長度計算簡圖1 構件 2 孔道 3 鋼絞線 4 夾片式工作錨 5 千斤頂 6 夾片式工具錨,三、預留孔道1.方法（1）鋼管抽芯法 鋼管應平直、光滑，用前刷油；每根長≯15米，每端伸出500mm； 兩根接長，中間用木塞及套管連接；圖4.30

19、 用鋼筋井字架固定，間距≯1米； 澆混凝土后每10～15分鐘轉動一次； 混凝土初凝后、終凝前抽管； 抽管先上后下，邊轉邊拔；,go,圖4.30 鋼管的連接,back,（2）膠管抽芯法 用于長孔或曲線孔；（3）埋管法 預埋波紋管——用于鋼筋較密或曲線孔道 塑料波紋管提高預應力筋的防腐保護，可防止氯離子侵入而產生的電腐蝕；不導電，可防止雜散電流腐蝕；密封性好，預應力筋不生銹； 強度高，剛度大，不怕踩

20、壓；減小孔道摩擦損失；提高預應力筋的耐疲勞能力。,預埋金屬螺旋管 可先穿筋，接頭嚴密，有一定剛度，灌漿孔間距≯30米；波峰設排氣泌水管。 圖4.31、4.32,圖 4.31 金屬螺紋管,2. 質量要求（1）預留孔道的規(guī)格、數量、位置和形狀應符合設計要求； （2）預留孔道的定位應牢固，澆筑混凝土時不出現移位和變形；（3）孔道應平順，端部的預埋錨墊板應垂直于孔道中心線；（4）成孔管道應密封良好，接頭嚴密不漏

21、漿；（5）曲線孔道控制點的豎向位置偏差符合規(guī)定；,（6）曲線孔道的波峰部位應設置泌水管，灌漿孔與泌水管的孔徑應能保證漿液暢通。排氣孔不得遺漏或堵塞；,四、預應力筋張拉（1）條件 結構的混凝土強度符合設計要求或達75%設計強度標準值；做好準備工作。（2）張拉程序 同先張法（3）張拉控制應力和超張拉最大應力 比先張法低0.05fptk 表 4.1,（4）張拉順序 配有多根鋼

22、筋或多束鋼絲的構件分批對稱張拉 疊澆構件自上而下逐層張拉，逐層加大拉應力，但頂底相差 ≯5%（鋼絲、鋼絞線、熱處理筋） ≯9%（冷拉筋）,（5）張拉方式 一端張拉 （多根筋，張拉端設在結構兩端） 兩端張拉 分批張拉、分段張拉、 補償張拉等注意：對抽芯法： 長度≤24 m直孔——一端張拉 長度>24 m直孔、曲線孔——兩端張拉對埋管法： 長度≤30 m直孔——一端張

23、拉； 長度＞30 m直孔、曲線孔——兩端張拉,五、孔道灌漿1.目的保護預應力筋，防止生銹；使預應力筋與構件混凝土有效的粘結，增加整體性。2.基本要求（1）灌漿材料 應采用水泥≮32.5級普硅的水泥漿； 水灰比0.4左右，不得大于0.45 ； 攪拌后3h泌水率≯ 2%，最大≯3％。泌水應 在24h內全部重新被水泥漿吸收；,可摻無腐蝕性外加劑：鋁粉、木鈣、微膨脹劑等； 不摻外加劑時，可用二次灌漿法

24、、重力補漿法，在孔道最高處連續(xù)不斷地補充水泥漿。 （2）灌漿工藝 檢查構件孔道是否暢通。對抽拔管成孔，可用壓力水沖洗孔道。對預埋管成孔，必要時可用壓縮空氣清孔。 孔道潔凈，灌漿由下層孔到上層；,灌漿應緩慢均勻，不得中斷，排氣通順，孔道兩端冒出濃漿并封閉排氣孔后，宜繼續(xù)加壓至0.5～0.7，穩(wěn)壓2min，稍后再封閉灌漿孔；室外溫度低于+5℃時，孔道灌漿應采取抗凍保溫措施，防止?jié){體凍脹使混凝土沿孔道產生裂縫。,back,電熱法張拉

25、 利用鋼筋熱脹冷縮原理來張接預應力筋 一、特點1.優(yōu)點： 設備簡單，操作方便。施工安全； 高空作業(yè)等機械無法張拉的部位；2.缺點 ： 鋼材材質不同，產生的伸長值不同。使預應力差值較大； 耗電量大。,二、鋼筋伸長值 電熱法是以伸長值控制預應力值，因此要正確計算伸長值。 在預應力設計時，電熱法預應力主要是在切斷電流后溫度逐步升高預應力逐漸達到設計值。所以與先張法相類似。三、電熱設備選擇

26、1. 鋼筋電熱溫度計算：2. 電熱設備選擇；（功率選擇）,四、電熱張拉工藝及要點1. 端部加熱； 2. 電熱前先擰緊端頭螺桿，保持 總固定一端，按照另一端測量伸長值；3. 重復張拉次數不超過3次；4. 不考慮張拉先后順序對預應力值的影響；5. 不考慮構件重疊生產時，摩擦力的影響。,back,無粘結預應力混凝土施工 后張法的改進一、特點1.無需預留孔道與灌漿，施工簡單2.張拉摩阻力小，預應力筋受力

27、均勻；3.可做成多跨曲線狀；4.構件整體性略差，錨固要求高；5.適于現場整澆結構。,二、無粘結筋1. 涂料層 防腐、不侵蝕其它材料，穩(wěn)定性好，潤滑、不透水、不吸濕。2. 包裹層 塑料布或塑料管，0.8～1mm厚。三、就位固定 應嚴格按設計要求的曲線形狀就位并固定牢靠,四、張拉端固定,五、非張拉端錨固,六、無粘結預應力筋鋪設鋪設順序單向板中，無粘結預應力筋的鋪設與非預應力筋鋪設基本相同；雙向

28、板中，無粘結預應力筋需配置成兩方向的懸垂曲線；通常在底部鋼筋鋪設后進行。支座處負彎矩鋼筋在最后鋪設；避免兩向相互穿插，端頭與承壓板垂直；其它鋼筋安裝后，縱橫交叉者，先低后高,七、無粘結預應力筋張拉 1. 樓蓋結構的張拉順序，宜先張拉樓板，后張拉樓面梁。板中的無粘結筋可依次張拉，梁中宜對稱張拉； 2. 曲線筋的長度超過35m時，宜兩端張拉； 3. 筋長超過70m時，宜采取分段張拉； 4. 張拉伸長值校核與普通預應力筋相同；