預應力混凝土工程教學PPT學習教案

1、會計學1第1頁/共93頁5.1 先張法 本 章 內(nèi) 容End 5.2 后張法 5.3 無粘結(jié)預應力混凝土 小結(jié)與作業(yè)第2頁/共93頁1.主要內(nèi)容：預應力混凝土工程的基本知識，先張法、后張法的施工工藝、機具設備和施工方法，無粘結(jié)預應力混凝土施工方法，以及整體預應力結(jié)構(gòu)施工的基本知識。2.學習目標：掌握先張法與后張法的概念、施工工藝與施工要求；熟悉無粘結(jié)預應力技術；了解預應力及預應力混凝土的概念、分類，先張法與后張法的施工設備，整體預應力結(jié)構(gòu)施工。第3頁/共93頁引言： 1、什么是預應力混凝土？ 2、我們?yōu)槭裁匆褂妙A應力混凝土？第4頁/共93頁第5頁/共93頁 在構(gòu)件承受外荷載前，預先在構(gòu)件的受

2、拉區(qū)對混凝土施加預壓應力，利用鋼筋張拉后的彈性回縮，對構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土預先施加壓力，產(chǎn)生預壓應力。 當構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉應力時，首先抵消預應力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區(qū)混凝土才受拉開裂，從而延遲了構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的開展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。預應力混凝土的原理： 第6頁/共93頁第7頁/共93頁分類：先張法 先張拉鋼筋，后澆筑混凝土，預應力靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力傳遞給混凝土。 后張法 是先澆筑混凝土并預留孔道，待混凝土達到一定強度后張拉鋼筋，預應力靠錨具傳遞給混凝土。按照施工方法不同第8頁/共93頁 冷拔低碳鋼絲，直徑：35； 冷拉鋼筋； 碳素鋼絲，直徑：38； 鋼

3、絞線，由多根鋼絲絞合而成； 熱處理鋼筋，直徑：610； 精軋螺紋鋼筋，直徑：25，32。 對混凝土的要求： 混凝土強度等級一般不低于C30； 當采用碳素鋼絲、鋼絞線、V級鋼筋（熱處理）作 預應力筋時，混凝土強度等級不宜低于C40。第9頁/共93頁 先張法： （）在澆筑混凝土構(gòu)件之前，張拉預應力筋將其臨時錨固在臺座或鋼模上， （）然后澆筑混凝土構(gòu)件，待混凝土達到一定的強度（不低于混凝土標準值的75%），并使預應力筋與混凝土間由足夠粘結(jié)力時，放松預應力筋， （）預應力筋收縮，借助于混凝土與預應力筋間的粘結(jié)力，對混凝土產(chǎn)生預壓應力。 先張法生產(chǎn)示意圖見圖5.1所示。 第10頁/共93頁第11頁/共9

4、3頁第12頁/共93頁第13頁/共93頁 先張法施工特點： （）臺座（或鋼梁）是張拉預應力筋的支點； （）夾具是張拉和臨時固定預應力筋的工具，夾具是可以周轉(zhuǎn)使用的； （）施加的預應力是依靠預應力筋與混凝土之間的粘結(jié)力進行傳遞的。 第14頁/共93頁先張法一般用于預制構(gòu)件廠生產(chǎn)定型的中小型構(gòu)件： 如 樓板 屋面板 檁條 吊車梁等。使用范圍第15頁/共93頁第16頁/共93頁5.1.1 先張法施工設備 1、臺座2、夾具3、張拉設備。 臺座是先張法生產(chǎn)的主要設備。臺座應有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以免因臺座變形、傾覆或滑移引起預應力損失。根據(jù)成立結(jié)構(gòu)不同： 墩式臺座 槽式臺座第17頁/共93頁（一）

5、 墩式臺座（1）概念：以混凝土墩作為承力結(jié)構(gòu)的臺座稱為墩式臺座。（2）使用范圍：一般用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。5.1.1.1 臺座 第18頁/共93頁第19頁/共93頁2、槽式臺座用于張拉力和傾覆力矩較大的構(gòu)件生產(chǎn)。第20頁/共93頁5.1.1.2 夾具1、鋼絲的夾具和張拉機具 （1）鋼絲夾具 錨固夾具：錐形、楔形。 第21頁/共93頁 張拉夾具：偏心式、鉗式、楔形。 墩頭錨具： 采用冷墩形成。第22頁/共93頁5.1.1.3 張拉機具 要求： A、 簡易可靠，準確控制鋼絲的拉力，穩(wěn)速增大拉力。 B、張拉設備的張拉力應不小于預應力筋張拉力的1.5倍， 張拉行程應不小于預應力筋張拉伸長值的1.1-1.

6、3倍。 種類： A、卷揚機張拉：彈簧測力、杠桿測力。 B、電動螺桿張拉機張拉：構(gòu)造簡單，體積小，重量輕， 操作靈活，移動方便。 C、液壓千斤頂 第23頁/共93頁第24頁/共93頁5.1.2 先張法施工工藝 第25頁/共93頁第26頁/共93頁(一）預應力筋的鋪設5.1.2 先張法施工工藝1、隔離劑的涂刷2、牽引車鋪設，接長可采用鋼絲拼接器第27頁/共93頁1、張拉控制應力2、張拉程序3、張拉力的計算4、預應力筋的校核5、張拉方法與要求(二）預應力筋張拉5.1.2 先張法施工工藝第28頁/共93頁定 義：是指在張拉預應力筋時所達到的規(guī)定應力，應按設計規(guī)定采用?？刂茟Φ臄?shù)值直接影響預應力的效果

7、。施工中采用超張拉工藝，使超張拉應力比控制應力提高3%5%。 施工中采用超張拉工藝時，其最大張拉控制應力不得超過表5.1的規(guī)定。 張拉控制應力第29頁/共93頁表5.1最大張拉控制應力值 鋼 種張拉方法先張法后張法碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線0.80fptk0.75fptk熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲0.75fptk0.70fptk冷拉鋼筋0.95fpyk0.90fpykfptk：預應力鋼筋的極限抗拉強度標準值，fpyk：冷拉鋼筋的屈服強度標準值。第30頁/共93頁張拉程序（1）超張拉法：（鋼筋） 0 1.05 0 1.03 concon持荷2分鐘con（2）一次張拉法：（鋼絲） 0con張拉順序

8、（1）多根同時張拉； （2）單根張拉。5.1.2 先張法施工工藝第31頁/共93頁5.1.2 先張法施工工藝第32頁/共93頁L 預應力筋的長度，預應力筋的長度，mm；AP 預應力筋的截面面積，預應力筋的截面面積，mm2；ES 預應力筋的彈性模量，預應力筋的彈性模量，kN/mm2。預應力值的校核ppsF LA EL5.1.2 先張法施工工藝第33頁/共93頁3.張拉設備應配套校驗，以確定張張拉設備應配套校驗，以確定張拉力與儀表讀數(shù)的關系曲線，保拉力與儀表讀數(shù)的關系曲線，保證張拉力的準確，證張拉力的準確，每半年校驗一每半年校驗一次次。張拉方法與要求 5.1.2 先張法施工工藝第34頁/共93頁4

9、.臺座面（或胎模）在鋪放鋼絲前，應清掃并涂刷隔離劑。在生產(chǎn)過程中，應防止雨水或養(yǎng)護水沖刷掉臺面隔離劑。5.為避免臺座承受過大的偏心力，應先張拉靠近臺座截面重心處的預應力筋（從中間到兩邊的張拉順序）。 6.同時張拉多根預應力鋼絲時，應預先調(diào)整初應力（10%con），使其相互之間的應力一致。張拉方法與要求 第35頁/共93頁7.鋼質(zhì)錐形夾具錨固時，敲擊錐塞或楔塊應先輕后重，同時倒開張拉設備并放松預應力筋，兩者應密切配合，既要減少鋼絲滑移，又要防止錘擊力過大導致鋼絲在錨固夾具處斷裂。 8.對重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如吊車梁、屋架等）的預應力筋，用應力控制方法張拉時，應校核預應力筋的伸長值。張拉方法與要求 第3

10、6頁/共93頁9.預應力筋張拉后，對設計位置的偏差不得大于5mm，也不得大于構(gòu)件截面最短邊長的4%。10.在澆筑混凝土前發(fā)生斷裂或滑脫的預應力筋必須予以更換。11.張拉、錨固預應力筋應專人操作，實行崗位責任制，并做好預應力筋張拉記錄。12.在已張拉鋼筋（絲）上進行綁扎鋼筋、安裝預埋鐵件、支承安裝模板等操作時，要防止踩踏、敲擊或碰撞鋼絲。 張拉方法與要求 第37頁/共93頁（三）混凝土的澆筑與養(yǎng)護 1、澆筑要求： 同一生產(chǎn)線的構(gòu)件應一次澆筑完畢； 構(gòu)件應避開溫度縫； 振搗時不應碰撞鋼絲； 疊層生產(chǎn)時，下層混凝土強度達5MPa，方可澆筑上層構(gòu)件； 混凝土的水灰比應嚴格控制，振搗應密實。 2、養(yǎng)護：

11、 自然養(yǎng)護； 濕熱養(yǎng)護。5.1.2 先張法施工工藝第38頁/共93頁（四） 預應力筋放張1、放張要求 混凝土強度應大于混凝土強度標準值的75 放張過程中，應使預應力構(gòu)件自由伸縮，避免過大的沖擊 與偏心。同時還應使臺座承受的傾覆力矩及偏心力減小； 保證預應力筋與混凝土之間的粘結(jié)。2、放張方法 鋼絲：數(shù)量少，逐根放張；數(shù)量多，同時放張。 粗鋼筋：數(shù)量少，逐根加熱熔斷；數(shù)量多，同時放張。 5.1.2 先張法施工工藝第39頁/共93頁3、放張順序 軸心受壓構(gòu)件：同時放張。 偏心構(gòu)件：先同時放張預應力較小區(qū)域內(nèi)的預應力筋； 再同時放張預應力較大區(qū)域內(nèi)的預應力筋。 如不能滿足上述要求，應分階段、對稱、相互

12、交錯進行 放張。 注意：放張時，應拆除側(cè)模。第40頁/共93頁4、放張裝置第41頁/共93頁回憶復習1、預應力混凝土施工，按預加應力不同分為哪兩類？2、先張法施工特點？3、預應力鋼筋的張拉方法？ 兩種張拉的程序？第42頁/共93頁后張法：（）先制作混凝土構(gòu)件，并在預應力筋的位置預留出 相應孔道；（）待混凝土強度達到設計規(guī)定的數(shù)值后，穿入預應力筋 進行張拉，并利用錨具把預應力筋錨固；（）最后進行孔道灌漿。 預應力筋的張拉主要通過錨具傳遞給混凝土構(gòu)件。預應力混凝土后張法生產(chǎn)工藝見圖5.12所示。 第43頁/共93頁第44頁/共93頁 1.預應力筋直接在混凝土構(gòu)件上張拉，不需要固定的臺座設備，生產(chǎn)靈

13、活,張拉力可達幾百噸，所以，后張法適用于大型預應力混凝土構(gòu)件制作。 2.錨具固定在構(gòu)件上，不僅在張拉過程中起作用，而且在工作過程中也起作用，永遠停留在構(gòu)件上，成為構(gòu)件的一部分。 3.預應力傳遞靠錨具。2、特點：第45頁/共93頁3、適用范圍現(xiàn)場制作大型構(gòu)件，避免大型構(gòu)件運輸?shù)穆闊?、生產(chǎn)過程 （1）構(gòu)件生產(chǎn)階段； （2）預加應力階段 （包括錨具、預應力筋制作、張拉、灌漿等）第46頁/共93頁圖5.12.1 后張法施工流程圖后張法施工流程第47頁/共93頁對錨具的要求：、類錨具 可靠的錨固性能有足夠剛度和強度，錨固組裝件達到實際破壞拉力時，全部零件均不得出現(xiàn)裂縫和破壞；除能滿足分級張拉和補張拉

14、外，宜具有能放松預應力筋的性能 宜設置灌漿口（一）錨具和預應力筋的制作常見預應力筋類型： 單根粗鋼筋，直徑大于12毫米； 鋼筋束與鋼絞線束； 鋼絲束。第48頁/共93頁 1、錨具 張拉端：螺絲端桿錨具。 固定端：螺絲端桿錨具、幫條錨具或墩頭錨具。（1）螺絲端桿錨具 組成：螺絲端桿、螺母、墊板。（2）幫條錨具 組成：幫條、襯板。（3）鐓頭錨具 直接在鋼筋端部用熱鐓、冷鐓、鍛打成型。 一）單根預應力筋的錨具及制作第49頁/共93頁第50頁/共93頁第51頁/共93頁與螺絲端桿錨具配套的張拉設備為拉桿式千斤頂。常用的有YL60型、 YC60型、YC20型、YC18油壓千斤頂。YL60型千斤頂是一種通

15、用型的拉桿式液壓千斤頂（圖5.15）。YL60型千斤頂適用于張拉采用螺絲端桿錨具的粗鋼筋、錐形螺桿錨具的鋼絲束及鐓頭錨具的鋼筋束。2. 張拉設備第52頁/共93頁圖5.15 用拉桿式千斤頂張拉單根粗鋼筋的工作原理圖1主油缸；2主缸活塞；3主缸油嘴；4副缸；5副缸活塞；6副缸油嘴；7連接器；8頂桿9拉桿；10螺母；11預應力筋；12混凝土構(gòu)件；13預埋鋼板；14螺絲端桿第53頁/共93頁3、預應力筋的制作（1）制作： 包括配料、對焊、冷拉等工序。（2）下料長度計算 錨具特點：螺絲端桿外露在孔道外的長度為120150mm， 幫條、鐓頭視錨具尺寸而定。 對焊接頭：每個對焊接頭的壓縮量約等于鋼筋直徑。

16、 鋼筋冷拉率：實際測定作為下料依據(jù)。 彈性回縮率：冷拉后的回縮值與冷拉完成時的長度的比值， 一般為0.3左右。第54頁/共93頁圖5.16 粗鋼筋下料長度計算示意圖1螺絲端桿；2預應力鋼筋；3對焊接頭；4墊板；5螺母第55頁/共93頁1）兩端用螺絲端桿錨具時預應力筋中的鋼筋冷拉前的下料長度L為：l構(gòu)件的孔道長度。2l螺絲端桿伸出構(gòu)件外的長度。1l螺絲端桿的長度，一般為320mm。預應力筋的冷拉率。預應力筋的冷拉彈性回縮率。 n 對焊接頭數(shù)量。 每個對焊接頭的壓縮量。nlllnLL122-1120第56頁/共93頁2）一端用螺絲端桿，另一端用幫條錨具時3l式中：幫條或鐓頭錨具長度（包括墊板厚度）

17、+1=0nLL第57頁/共93頁 二）鋼筋束、鋼絞線束預應力筋的錨具及制作鋼筋束采用： 12，36根鋼絞線束采用： 36根 7 51、錨具（1）JM12型錨具 可錨具多根預應力筋 既可作張拉端錨具，又可作固定端錨具。第58頁/共93頁JM12型錨具構(gòu)造：第59頁/共93頁（2）KTZ型錨具（可鍛鑄鐵錐形錨具） 用于螺紋鋼筋束和鋼絞線束。第60頁/共93頁（3）XM型錨具可錨固： 鋼絞線束 鋼絲束 單根預應力筋 多根預應力筋第61頁/共93頁2、鋼筋束和鋼絞線束的制作（1）制作工序： 開盤下料編束（2）下料長度計算（與張拉設備和選用的錨具有關） L=l+2（l1+100）+l2+l 3(一端張拉

18、） L=l+2（l1+l2+l3+100） (兩端張拉） 第62頁/共93頁 三）鋼絲束預應力筋的錨具及制作1、錨具（1）鋼質(zhì)錐形錨具 適用于6、12、18、24根直徑5mm碳素鋼絲（2）鋼絲束鐓頭錨具 用于錨具1254根直徑5mm碳素鋼絲的鋼絲束。（3）錐形螺桿錨具 適用于14、16、20、24、28根直徑5mm的鋼筋束。第63頁/共93頁2、鋼絲束的制作（1）制作程序： 調(diào)直下料編束安裝錨具（2）下料長度計算： 用鋼質(zhì)錐形錨具錨固的鋼絲束，下料長度計算同鋼筋束。 用鐓頭錨具錨固的鋼絲束，下料長度與A型、B型錨具以 及一端張拉或兩端張拉有關。 用錐形螺桿錨固的鋼絲束，應在非應力狀態(tài)下料。 第

19、64頁/共93頁【例5.1】21m預應力屋架的孔道長為20.80m，預應力筋為冷拉HRB400鋼筋，直徑為22mm，每根長度為8m，實測冷拉率r=4%，彈性回縮率=0.4%，張拉應力為0.85fpyk。螺絲端桿長為320mm，幫條長為50mm，墊板厚為15mm。計算：（1） 兩端用螺絲端桿錨具錨固時預應力筋的下料長度?（2） 一端用螺絲端桿，另一端為幫條錨具時預應力筋的下料長度?（3） 預應力筋的張拉力為多少?下料長度計算 第65頁/共93頁【解】（1） 螺絲端桿錨具，兩端同時張拉，取l2=120mm；對焊接頭個數(shù)n=2+2=4；每個對焊接頭的壓縮量=22mm，則預應力筋下料長度 L=(l-2

20、l1+2l2)/(1+r-)+n =(20800-2320+2120)/(1+4%-0.4%)+422 =19779(mm)下料長度計算 第66頁/共93頁(2)幫條長為50mm，墊板厚15mm，則預應力筋的成品長度 L1=l+l2+l3=20800+120+（50+15）=20985（mm） 預應力筋（不含螺絲端桿錨具）冷拉后長度： L0=L1-l1=20985-320=20665（mm） L=L0/(1+r-)+n=20665/(1+0.04-0.004)+422 =20009（mm）(3)預應力筋的張拉力 FP=conAP=0.855003.14/4222=161475（N） =161.

21、475（kN）下料長度計算 第67頁/共93頁5.2.2 施工工藝 后張法施工工藝與預應力施工有關的是 1.孔道留設 2.預應力筋張拉 3.孔道灌漿第68頁/共93頁5.2.2.1孔道留設1.孔道直徑應保證預應力筋（束）能順利穿過。2.孔道應按設計要求的位置、尺寸埋設準確、牢固， 澆筑混凝土時不應出現(xiàn)移位和變形。 3.在設計規(guī)定位置上留設灌漿孔。 4.在曲線孔道的曲線波峰部位應設置排氣兼泌水管， 必要時可在最低點設置排水管。 5.灌漿孔及泌水管的孔徑應能保證漿液暢通。 構(gòu)件中留設孔道主要為穿預應力鋼筋（束）及張拉錨固后灌漿用?？椎懒粼O的基本要求： 第69頁/共93頁預留孔道形狀有 直線 曲線

22、折線形1.預先將平直、表面圓滑的鋼管埋設在模板內(nèi)預應力筋孔道位置上。2.在開始澆筑至澆筑后拔管前，間隔一定時間要緩慢勻速地轉(zhuǎn)動鋼管；3.待混凝土初凝后至終凝之前，用卷揚機勻速拔出鋼管即在構(gòu)件中形成孔道。 留設方法：鋼管抽芯法膠管抽芯法 預埋波紋管法 第70頁/共93頁1.鋼管抽芯法只用于留設直線孔道，鋼管長度不宜超過15m，鋼管兩端各伸出構(gòu)件500mm左右，以便轉(zhuǎn)動和抽管。2.構(gòu)件較長時，可采用兩根鋼管，中間用套管連接（圖5.33）。3.抽管時間與水泥品種、澆筑氣溫和養(yǎng)護條件有關。 鋼管抽芯法第71頁/共93頁1.膠管采用57層帆布橡膠管（壁厚67mm），用于直線、曲線或折線孔道成型。2.膠管

23、一端密封，另一端接上閥門，安放在孔道設計位置上；待混凝土初凝后、終凝前，將膠管閥門打開放水（或放氣）降壓，膠管回縮與混凝土自行脫落。3.一般按先上后下、先曲后直的順序?qū)⒛z管抽出。膠管抽芯法 第72頁/共93頁1.埋管法是用鋼筋井字架將帶波紋的金屬管固定在設計位置上，在混凝土構(gòu)件中埋管成型的一種施工方法。2.適用于預應力筋密集或曲線預應力筋的孔道埋設，但電熱后張法施工中，不得采用波紋管或其他金屬管埋設的管道。 預埋波紋管法第73頁/共93頁第74頁/共93頁第75頁/共93頁5.2.2.2預應力筋張拉 預應力筋的張拉控制應力應符合設計要求，施工時預應力筋需超張拉，可比設計要求提高3%5%。超張拉

24、目的： 為了抵消由于應力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉機溫度變形等因素產(chǎn)生的預應力損失。第76頁/共93頁 （1） 穿筋 成束的預應力筋將一頭對齊，按順序編號套在穿束器上（圖5.34）。 第77頁/共93頁（2） 預應力筋張拉程序 預應力筋的張拉程序，主要根據(jù)構(gòu)件類型、張錨體系、松弛損失取值等因素來確定。用超張拉方法減少預應力筋的松弛損失時，預應力筋的張拉程序宜為： 如果預應力筋張拉噸位不大，根數(shù)很多，而設計中又要求采取超張拉以減少應力松弛損失時，其張拉程序可為： 2minconcon0105% 持荷con0103%第78頁/共93頁（3） 預應力筋的張拉方法 一端張拉：兩端張拉：分批張拉：分段張拉

25、：分階段張拉：補償張拉：但張拉端宜分別設置在構(gòu)件兩端。早期預應力損失基本完成后，進行補張拉 配有多束預應力鋼筋的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。多跨連續(xù)梁板分段施工中。分階段逐步施加預應力第79頁/共93頁安裝張拉設備時（1）對于直線預應力筋，應使張拉力的作用線與孔道中心線重合；（2）對于曲線預應力筋，應使張拉力的作用線與孔道中心線末端的切線方向重合。 （3） 預應力筋的張拉方法第80頁/共93頁（4） 張拉安全事項 在張拉構(gòu)件的兩端應設置保護裝置，如用麻袋、草包裝土筑成土墻，以防止螺帽滑脫、鋼筋斷裂飛出傷人；在張拉操作中，預應力筋的兩端嚴禁站人，操作人員應在側(cè)面工作。 第81頁/共93頁5.2.2.3孔道灌漿1

26、.孔道灌漿作用：（1）保護預應力鋼筋，防止銹蝕。（2）使預應力鋼筋與構(gòu)件混凝土有效的粘結(jié)，以控制超載時，裂縫的間距與寬度并減輕構(gòu)件端錨具的負荷載。 2.灌漿用水泥漿應有： 足夠的粘結(jié)力； 且應有較大的流動性； 較小的干縮性和泌水性。 第82頁/共93頁5.2.2.3孔道灌漿3.施工要求（1）灌漿前應全面檢查構(gòu)件孔道及灌漿孔、泌水孔、排氣孔是否通暢。 對抽芯成孔，用壓力水沖洗和濕潤孔道； 對預埋管成孔，必要時可采用壓縮空氣成孔。 對錨具夾片孔隙和其他可能產(chǎn)生的漏漿處進行封堵，封堵材料的抗壓強度大于10Mpa時方可灌漿。 第83頁/共93頁5.2.2.3孔道灌漿3.施工要求（2）灌漿過程中，可用電動或手動灰漿泵進行灌漿，水泥漿應均勻緩慢地注入，不得中斷。（3）當孔道直徑較大且水泥漿不摻微膨脹劑