第四章 預(yù)應(yīng)力混凝土2013

1、第四章第四章 預(yù)應(yīng)力混凝土工程預(yù)應(yīng)力混凝土工程 4.1 概述概述 4.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，較普通鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)改善了受拉區(qū)混凝土的受力性能，充分發(fā)揮 了高強(qiáng)鋼材的受拉性能，從而提高了鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)剛度、抗裂度和耐久性，減輕了結(jié)構(gòu)自重； 但要增加預(yù)應(yīng)力工序與增添專用設(shè)備，技術(shù)含量 高，操作要求嚴(yán)，相應(yīng)的費(fèi)用高。 將預(yù)應(yīng)力作為一種拼裝手段，縱橫方向張拉預(yù)應(yīng) 力筋，將拼裝好的預(yù)制構(gòu)件形成裝配整體的預(yù)應(yīng) 力結(jié)構(gòu)等。預(yù)應(yīng)力混凝土在大柱網(wǎng)和大跨度結(jié)構(gòu) 中具有較大的發(fā)展前景與推廣價(jià)值。 4.1.2 材料和機(jī)具要求材料和機(jī)具要求 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，用于預(yù)

2、應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的 預(yù)應(yīng)力鋼筋有以下幾種（圖4-1）： 1. 熱處理鋼筋 熱處理鋼筋是由特定強(qiáng)度的熱軋鋼筋通過加熱、 淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理的鋼筋。熱處理后， 鋼筋強(qiáng)度能得到較大幅度提高，而塑性降低并不 多。 圖 4-1 2. 高強(qiáng)度鋼絲 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)常用的高強(qiáng)鋼絲按交貨 狀態(tài)分為冷拉和矯直回火兩種，按外形分 為光面并經(jīng)消除應(yīng)力的高強(qiáng)度圓形鋼絲、 刻痕鋼絲和螺旋肋鋼絲等。 3.鋼絞線 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線用冷拔鋼絲制造而 成，方法是在絞線機(jī)上以一種稍粗的直鋼 絲為中心，其余鋼絲圍繞其進(jìn)行螺旋狀絞 合，再經(jīng)低溫回火處理即可。鋼絞線規(guī)格 有2股、3股、7股、19股等，常用的是3股、 7股鋼絞

3、線。 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。 不能摻用對(duì)鋼筋有侵蝕作用的氯鹽、氯化 鈉等， 采用機(jī)械方法進(jìn)行張拉的先張法與后張法， 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉和固定均需用夾具或錨具。 通常把永久錨固在構(gòu)件鋼筋端部的稱作錨 具，主要用于后張法；將用于臨時(shí)夾持預(yù) 應(yīng)力筋，在澆筑混凝土達(dá)到強(qiáng)度后可以取 下的稱為夾具。有些錨具與夾具可以互換 使用。 4.2 先張法先張法 先張法是在澆筑混凝土前張拉預(yù)應(yīng)力筋，然后澆筑混凝 土，待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的75， 放松預(yù)應(yīng)力筋，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)，對(duì)混 凝土施加預(yù)應(yīng)力的施工工藝，如圖4-2所示。 圖 4-2 4.2.1 施工設(shè)備 1臺(tái)座 （1）墩式臺(tái)座。

4、墩式臺(tái)座是由傳力墩、臺(tái)面和橫梁組成 的（圖4-3）。 圖 4-3 （2）槽式臺(tái)座。槽式臺(tái)座由鋼筋混凝土傳力 柱、下橫梁、臺(tái)面和磚墻組成（圖5-4）。傳 力柱是臺(tái)座的主要承力結(jié)構(gòu)，抵抗張拉和傾覆 力矩能力大。磚墻起擋土作用，并作為蒸汽養(yǎng) 護(hù)時(shí)的側(cè)壁，與傳力柱、臺(tái)面共同組成養(yǎng)護(hù)坑 槽。 圖 4-4 2夾具 （1）錐形夾具。 錐形夾具是用 于預(yù)應(yīng)力鋼絲 的錨具，由錐 形孔套筒和刻 齒錐形板（或 銷）組成。它 又分為圓錐齒 板式夾具和圓 錐三槽式夾具 （圖4-5）。 圖 4-5 （2）鐓頭錨具。它是利用預(yù)應(yīng)力鋼筋末端 繳粗加以固定的，墩頭卡在錨固墊板上。 這種鐓頭錨具用于預(yù)應(yīng)力筋的固定端。如 圖4-6

5、所示。 圖 4-6 （3）圓套筒三片 式夾具。由圓錐 孔形套筒和三個(gè) 夾片組成（圖4- 7）。套筒和夾片 均由45號(hào)鋼制作。 它是利用擠壓摩 擦阻力自鎖固定 的。 圖 4-7 3張拉機(jī)械 （1）YC20型穿心式千斤頂。該機(jī)由偏心式夾 具。油缸和彈性頂壓頭三部分組成（圖4-8）。 其最大張拉力為200kN，張拉行程為200mm，可 用來張拉1220mm直徑的預(yù)應(yīng)力鋼筋。 圖 4-8 （2）電動(dòng)螺桿張拉機(jī)。電動(dòng)螺桿張拉機(jī)由電 動(dòng)機(jī)、變速箱、測(cè)力裝置、張拉螺桿、承 力架和夾具組成（圖4-9）。 圖 4-9 4.2.2 施工工藝施工工藝 1預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉 預(yù)應(yīng)力筋的就位，在固定在臺(tái)座橫梁上時(shí)， 鋼筋

6、的定位板必須安裝準(zhǔn)確，定位板的撓 度不應(yīng)大于lmm，橫梁撓度不大于2mm， 以免影響預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)力。預(yù)應(yīng)力筋的張 拉應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。 （1）張拉控制應(yīng)力的確定。預(yù)應(yīng)力筋的張 拉控制應(yīng)力，應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)值選用。施 工時(shí)為克服應(yīng)力損失需要超張拉時(shí)，鋼絲、 鋼絞線及熱處理鋼筋最大張拉應(yīng)力為其抗 拉強(qiáng)度的75。 （2）張拉程序的確定。 01.05con（持荷2分鐘）con 或 01.03con 鋼筋種類 張拉方法 先張法后張法 預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼鉸線0.75 fptk0.75 fptk 熱處理鋼筋0.70 fptk0.65 fptk 表4-1 張拉控制應(yīng)力限值 （3）預(yù)應(yīng)力筋的檢查。應(yīng)嚴(yán)格控制多根鋼筋之

7、 間內(nèi)應(yīng)力的一致性，避免產(chǎn)生因內(nèi)力大小不均而 導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象。 多根鋼絲同時(shí)進(jìn)行張拉完畢后，應(yīng)抽查鋼絲的內(nèi) 應(yīng)力值，一根鋼絲的預(yù)應(yīng)力值的偏差，不得大于 或小于按一個(gè)構(gòu)件全部鋼絲預(yù)應(yīng)力總值的5， 避免各鋼絲受力的不均衡性。 預(yù)應(yīng)力筋張拉后，對(duì)設(shè)計(jì)位置的偏差不得超過 5mm，同時(shí)也不得大于構(gòu)件截面最短邊尺寸的 4%。否則，將會(huì)影響設(shè)計(jì)的受力狀況。 應(yīng)合理確定截面內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序，原則上 應(yīng)盡量避免使臺(tái)座承受過大的偏心壓力，故宜先 張拉靠近臺(tái)座截面重心處的預(yù)應(yīng)力筋，防止臺(tái)座 產(chǎn)生彎曲變形。 2混凝土的澆筑 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土澆筑，應(yīng)一次 連續(xù)澆筑完成，不允許留設(shè)施工縫。 盡可能采用低水灰

8、比，控制水泥用量，選 用級(jí)配優(yōu)良的骨料。 澆筑時(shí)應(yīng)充分搗實(shí)，尤其要注意靠近端部 混凝土的密實(shí)度。 這些都是為了減少混凝土在預(yù)加應(yīng)力作用 下的收縮和徐變值，從而減小應(yīng)力損失。 3預(yù)應(yīng)力筋的放張 放張時(shí)混凝土的強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的 75。具體放張時(shí)間要通過同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土 試塊試壓結(jié)果決定。 按照以下原則進(jìn)行放張： 1）對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，所有預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)同時(shí)放 張，避免產(chǎn)生偏心受壓現(xiàn)象； 2）對(duì)于偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)先同時(shí)放張預(yù)壓力較 小區(qū)域內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，然后再同時(shí)放張壓力較大 區(qū)域內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋，否則，容易產(chǎn)生彎曲或裂縫。 3）如果按上述二原則放張有困難時(shí)，則應(yīng)分階 段、對(duì)稱、相互交錯(cuò)地進(jìn)行放

9、張，這樣可以防止 在放張過程中構(gòu)件翹曲或裂縫。 對(duì)預(yù)應(yīng)力筋配置較多的構(gòu)件，不允許采用 剪斷或割斷等方式突然放張，應(yīng)采用千斤 頂或在臺(tái)座與橫梁之間設(shè)置砂箱（圖4-11） 或楔塊（圖4-12）進(jìn)行緩慢放張。 圖 4-11 圖 4-12 表5-1 張拉控制應(yīng)力限值 4.3 后張法后張法 4.3.1錨具和預(yù)錨具和預(yù) 應(yīng)力筋制作應(yīng)力筋制作 1.常用錨具常用錨具 (1)螺紋端桿錨螺紋端桿錨 具。具。螺紋端桿錨螺紋端桿錨 具它由螺紋端桿、具它由螺紋端桿、 螺母和墊板組成，螺母和墊板組成， 如圖如圖4-13所示，所示， 是單根預(yù)應(yīng)力粗是單根預(yù)應(yīng)力粗 鋼筋張拉端常用鋼筋張拉端常用 的錨具。的錨具。 圖圖 4-1

10、3 (2)幫條錨具。幫條錨具（圖4-14）由幫條和襯板 組成。幫條筋采用與預(yù)應(yīng)力筋同級(jí)鋼筋，而襯板 則可用普通低碳鋼鋼板，焊條應(yīng)選用E5003。焊 接幫條時(shí)，三根幫條與襯板相接觸面應(yīng)在同一垂 直平面上，防止受力后產(chǎn)生扭曲。 圖圖4-14 （3）鋼質(zhì)錐形錨具。鋼質(zhì)錐形錨具（圖4-15） 由錨塞和錨環(huán)組成。一般適用于錨固碳素鋼絲束， 可錨固1224根鋼絲。錨塞和錨環(huán)均用45號(hào)鋼 制作。錨塞和錨環(huán)的錐度應(yīng)嚴(yán)格保持一致，保證 對(duì)鋼絲的擠壓力均勻，不致影響摩擦阻力。 圖 4-15 （4）鐓頭錨具。鐓頭錨具由錨環(huán)、錨 板和螺母組成（圖4-16）。鐓頭錨具 適用錨固1224根碳素鋼絲。 圖 4-16 （5）

11、錐形螺桿錨具。錐形螺桿錨具是由錐形 螺桿、套筒、螺母和墊板組成（圖4-17）。 該錨具適用于1428根碳素鋼絲的錨固。 圖 4-17 （6）JM12型錨具。JM12錨具由錨環(huán)和夾 片組成（圖4-18）。多用于鋼絞線束的錨固。 JM12錨具有良好的錨固性能，預(yù)應(yīng)力筋滑移 量比較小，施工方便，但是加工量大且成本高。 圖 4-18 （7）多孔夾片錨具。它也稱群錨，由多孔的錨 板與夾片組成（圖4-19）。在每個(gè)錐形孔內(nèi)裝一 副夾片，夾持一根鋼絞線。這種錨具的優(yōu)點(diǎn)是每 束鋼絞線的根數(shù)不受限制；任何一根鋼絞線錨固 失效，都不會(huì)引起整束錨固失效。 圖 4-19 4.3.2 張拉機(jī)械張拉機(jī)械 （1）拉桿式千斤

12、頂。 拉桿式千斤頂由主缸、主缸活塞、 副缸、副缸活塞、拉桿、連接器和傳力架等組成（圖4- 25）。拉桿式千斤頂主要用于張拉螺紋端桿錨具的粗鋼 筋、帶螺桿式錨具或鐓頭式錨具的鋼絲束。 圖 4-25 （2） YC60型穿心式千斤頂。YC60型穿心 式千斤頂廣泛地用于預(yù)應(yīng)力筋的張拉。它適用于 張拉各種形式的預(yù)應(yīng)力筋。它主要由張拉油缸、 頂壓油缸、頂壓活塞和彈簧組成（圖4-26）。 圖 4-26 （3）錐錨式雙作用 千斤頂。錐錨式雙 作用千斤頂用于張 拉錐形錨具錨固的 預(yù)應(yīng)力鋼絲束。它 是由主缸、主缸活 塞、副缸、副缸活 塞、頂壓頭、卡環(huán) 和銷片等主要部件 所組成，其構(gòu)造和 張拉工作過程如圖 4-27

13、所示。 圖 4-27 4.3.3 施工工藝施工工藝 1孔道的預(yù)留孔道的預(yù)留 （1）鋼管抽芯法（鋼管抽芯法（錄像錄像）。）。在澆灌混凝土前，在澆灌混凝土前， 先將鋼管敷設(shè)在模板內(nèi)的孔道位置上并加以固定，先將鋼管敷設(shè)在模板內(nèi)的孔道位置上并加以固定， 鋼管每隔鋼管每隔1m用鋼筋井字架子以固定。一般鋼管用鋼筋井字架子以固定。一般鋼管 的長(zhǎng)度不超過的長(zhǎng)度不超過15m，以便于鋼管的轉(zhuǎn)動(dòng)和抽出，以便于鋼管的轉(zhuǎn)動(dòng)和抽出， 長(zhǎng)度較大的構(gòu)件可用兩根鋼管組合使用，中間用長(zhǎng)度較大的構(gòu)件可用兩根鋼管組合使用，中間用 套管連接，混凝土澆筑后，套管連接，混凝土澆筑后，每隔一定時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)一每隔一定時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)一 次鋼管次鋼管，防止

14、其與混凝土粘結(jié)。待混凝土，防止其與混凝土粘結(jié)。待混凝土初凝以初凝以 后，于終凝之前后，于終凝之前抽出鋼管，形成穩(wěn)定的孔道。選抽出鋼管，形成穩(wěn)定的孔道。選 用的鋼管應(yīng)平直、表面光潔。用的鋼管應(yīng)平直、表面光潔。 抽管的關(guān)鍵是抽管的時(shí)間： 時(shí)間與混凝土的性質(zhì)、氣溫和養(yǎng)護(hù)條件有 關(guān)。 常溫下可在澆筑混凝土后36h即可抽管。 在同一構(gòu)件截面上的鋼管抽出順序宜先上 后下、先曲后直。抽管時(shí)要平穩(wěn)、速度均 勻和邊轉(zhuǎn)邊抽。 嚴(yán)禁導(dǎo)致孔道邊緣的混凝土松動(dòng)。 （2）膠管抽芯法。注意事項(xiàng)： 1）使用前宜先在管內(nèi)充入壓強(qiáng)為 0.60.8N/mm2的壓縮空氣或壓力水，套管直 徑擴(kuò)大約34mm。 2）每隔500mm用井字形

15、鋼筋支架將膠管固 定在預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)計(jì)位置上。然后澆筑混凝 土。 (錄像） 3）待混凝土硬化并具有一定的強(qiáng)度后，即可 釋放管內(nèi)的壓縮空氣或壓力水，膠管回縮后 抽出比較容易。 （3）預(yù)埋波紋管法。對(duì)波紋管的基本要求：一 是在外荷載的作用下，有抵抗變形的能力；二是 在澆筑混凝土過程中，水泥漿不得滲入管內(nèi)。 波紋管的安裝，應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的曲線坐標(biāo)在側(cè) ?；蜾摻钌蟿澗€，以波紋管底為準(zhǔn)，波紋管的固 定，可采用鋼筋托架，間距為600mm。 在混凝土澆筑過程中，為了防止波紋管偶爾漏漿 引起孔道堵塞，應(yīng)采用通孔器通孔，通孔器由長(zhǎng) 6080mm的圓鋼制成，其直徑小于孔10mm， 用尼龍繩牽引。（錄像） 2預(yù)應(yīng)力筋

16、的張拉預(yù)應(yīng)力筋的張拉（錄像）（錄像） 后張法預(yù)應(yīng)力筋的張拉應(yīng)在構(gòu)件混凝土達(dá) 到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后進(jìn)行。如果需要提前 張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 值的75。對(duì)于塊體拼裝的混凝土構(gòu)件， 除應(yīng)符合上述規(guī)定外，其拼接立縫混凝土 或砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于塊體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度 等級(jí)的40，并且不得低于15N/mm2。上 述規(guī)定的目的是為防止因混凝土強(qiáng)度不足 在張拉時(shí)引起裂縫，以及因較大的壓縮變 形引起過大的應(yīng)力損失，以確保預(yù)應(yīng)力混 凝土構(gòu)件的質(zhì)量。 配有多根預(yù)應(yīng)力筋的混凝土構(gòu)件，需要分 批并按一定順序進(jìn)行張拉，避免構(gòu)件在張 拉過程中承受過大的偏心壓力，引起構(gòu)件 彎曲裂縫現(xiàn)象。通常是分批、分階段、對(duì) 稱地進(jìn)

17、行張拉。在分批張拉時(shí)，要考慮后 批張拉的鋼筋對(duì)混凝土產(chǎn)生的彈性壓縮， 導(dǎo)致前批已張拉的鋼筋內(nèi)應(yīng)力降低。因此， 應(yīng)設(shè)法補(bǔ)足前批鋼筋的應(yīng)力損失，或預(yù)先 計(jì)算出預(yù)應(yīng)力損失值，加在首批（或前批） 鋼筋張拉控制應(yīng)力內(nèi)，以補(bǔ)足損失值。也 可采用相同的張拉力值逐根復(fù)拉補(bǔ)足的辦 法。 曲線預(yù)應(yīng)力筋或長(zhǎng)度大于24m的直線預(yù)應(yīng) 力筋的張拉，要考慮鋼筋與孔道壁之間的 摩擦對(duì)張拉控制應(yīng)力的影響，應(yīng)在構(gòu)件的 兩端進(jìn)行張拉，盡量減小摩擦阻力影響。 對(duì)于長(zhǎng)度等于或小于24m的直線預(yù)應(yīng)力筋， 可在一端進(jìn)行張拉，但張拉端宜交替設(shè)置 在構(gòu)件兩端。 當(dāng)兩端同時(shí)張拉一根（束）預(yù)應(yīng)力筋時(shí)， 為了減少預(yù)應(yīng)力損失，在最后錨固時(shí)，宜 先錨固

18、一端，另一端則需在補(bǔ)足張拉力后 再錨固。 平臥重疊澆筑的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng) 力筋的張拉應(yīng)自上而下逐層進(jìn)行，以減少 上層構(gòu)件重壓和粘結(jié)力對(duì)下層構(gòu)件張拉影 響。為了減少上下層構(gòu)件之間因摩擦阻力 引起的應(yīng)力損失，可自上而下逐層加大張 拉力，但底層構(gòu)件的張拉力不宜比頂層構(gòu) 件的張拉力大5并且不得超過超張值的限 制值。 預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長(zhǎng)度不宜小于 15mm，并應(yīng)采取可靠的防銹措施，嚴(yán)防 錨固端鋼筋和錨具的銹蝕，以保證結(jié)構(gòu)的 安全性。(錄像） 張拉程序：張拉程序：同先張法同先張法 張拉程序張拉程序 01.0501.05 con con（持荷 （持荷2 2分鐘）分鐘） con con 01.03 01.03 con con 超張拉超張拉減少由于鋼筋松弛變形造 成的預(yù)應(yīng)力損失。 3孔道灌漿孔道灌漿 預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后，應(yīng)盡快進(jìn)行孔道灌 漿，以防止預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕，并能增強(qiáng)預(yù) 應(yīng)力筋與構(gòu)件混凝土之間的粘結(jié)力，這樣 有利于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能和耐 久性。因此，孔道灌漿應(yīng)符合強(qiáng)度和密實(shí) 度的要求。 4.4 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工是將預(yù)先加工好 的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋一樣直接放 置在模板內(nèi)，然后澆筑混凝土，待混凝土 達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行張拉