第六章 預應力混凝土工程

第六章預應力混凝土工程概述§6-1先張法§6-2后張法§6-3無粘結預應力混凝土施工概述一、預應力混凝土原理：在構件受拉區(qū)的混凝土預先施加壓力，產生預壓應力，當構件在外荷載作用下產生拉應力時，首先要抵消預壓應力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區(qū)混凝土才受拉開裂，從而延遲了構件裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的開展，提高了構件的抗裂度和剛度。使混凝土結構在荷載作用狀態(tài)下充分發(fā)揮鋼筋抗拉強度高和混凝土抗壓能力強的特點，提高構件的承載能力，并使高強鋼材在鋼筋混凝土構件中得到應用。二、施加預應力的目的：

1、提高結構或構件的抗裂度；

2、提高結構或構件的剛度；

3、充分發(fā)揮高強鋼材的作用；

4、把散件拼成整體。三、預應力混凝土的施工方法：

1、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力傳遞給混凝土。2、后張法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?！?-1先張法一、概念：在澆筑混凝土構件之前將預應力筋張拉到設計控制應力，用夾具將其臨時固定在臺座或鋼模上，進行綁扎鋼筋，安裝鐵件，支設模板，然后澆筑混凝土；待混凝土達到規(guī)定的強度，保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結力時，放松預應力筋，借助于它們之間的粘結力，在預應力筋彈性回縮時，使混凝土構件受拉區(qū)的混凝土獲得預壓應力。二、適用：構件廠生產中小型構件（如空心板、屋面板、走道板、平板、天溝板、吊車梁、薄腹梁……）夾具橫梁臺座預應力筋臺面A、張拉預應力筋混凝土構件B、澆筑混凝土構件C、放張施加預應力三、先張法施工的設備：（一）臺座：

1、墩式臺座（1）組成：臺墩、臺面、橫梁

（2）用途：用于以鋼絲為預應力筋的中小型構件。長度100～150m。（3）臺座設計：

A.抗傾覆穩(wěn)定性驗算

K=M/M′≥K1=1.5M——抗傾覆力矩M′——傾覆力矩K1——抗傾覆系數B.抗滑移穩(wěn)定性驗算K=（N+EP+F）/T≥K2=1.3N——臺面抗滑移EP——臺座前被動土壓力F——臺座與土的摩阻力T——滑移力

K2——抗滑移系數

C.強度驗算橫梁——均布荷載的簡支梁牛腿——按牛腿臺墩外伸部分——偏心受壓臺面——軸心受壓重力式墩式臺座的幾種形式與臺面共同作用式構架式樁基構架式錨樁式臺座

2、槽式臺座（1）組成：鋼筋混凝土傳力柱、上下橫梁、臺面、磚墻

（2）用途：用于張拉力和傾覆力矩都較大的中小型雙向預應力構件。易于蒸汽養(yǎng)護，長度45～76m。（3）臺座設計：

橫梁——均布荷載的簡支梁端部傳力柱——偏心受壓、抗傾覆穩(wěn)驗算中間傳力柱——偏心受壓槽式臺座壓桿磚墻上橫梁下橫梁磚墻壓桿（二）夾具：：1、錨固夾具具：（1）錐銷夾具（2）穿心式夾具具（錨片夾具具）適用錨固單根根直徑12～14預應力筋。（2）鐓頭夾具——帶槽螺栓、梳梳子板。適用：冷拉筋筋、冷拔絲、、碳素鋼絲。。（3）楔形夾具2、張拉夾具：（1）偏心式夾具具（2）楔形張拉夾夾具（3）偏心式夾具具（4）單根粗鋼筋筋螺桿夾具錐銷夾具穿心式夾具（三片式錨片夾具）方套筒二片式夾具穿心式夾具（二片式錨片片夾具）固定端鐓頭夾具單根鐓頭鋼筋螺桿夾具高強鐓頭鋼絲用梳筋板夾具接千斤頂鐓頭梳筋板夾夾具（制作預預應力圓孔板板用）（三）張拉設設備1、要求：簡單可靠，能能準確控制內內力，能以穩(wěn)穩(wěn)定的速率增大拉力。。2、設備：（1）卷揚機機＋滑車組：：用彈簧測力計計或杠桿測力力計測定張拉拉力。（2）電動螺螺桿張拉機：：用彈簧測力計計或杠桿測力力計測定張拉拉力。拉力30～～60t、行程800mm，用于鋼筋、鋼絲。。（3）千斤頂頂：用油壓表測定定張拉力。拉桿式（YL）——粗鋼筋或鋼絲絲束穿心式（YC）——鋼絲束、鋼筋筋束和鋼絞線線束錐錨式（YZ）——鋼絲束拉桿式千斤頂張拉鉤連接套筒承力架電動螺桿張拉拉機的工作原原理圖四、先張法施施工工藝準備臺座→→刷刷隔離劑→→安安放預應力鋼鋼筋→張拉固固定鋼筋→→立模板、、安鋼筋和預預埋件→澆混凝凝土→養(yǎng)養(yǎng)護→→放放松預應力鋼鋼筋→預留試試塊→試試壓（一）預應力力筋張拉：1、張拉程序序（1）0→1.05σcon（持荷2分鐘））→σcon超張拉5%并持荷2分鐘的的目的：加速鋼筋松弛的早早期發(fā)展。（2）0→1.03σcon超張拉3%目的：彌補鋼筋松弛引起起的預應力損損失。fptk：極限抗拉強度度標準值fpyk：屈服強度標準準值預應力筋種類σcomσmax碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線

0.75fptk0.80fptk熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲0.70fptk0.75fptk冷拉鋼筋0.90fpyk0.95fpyk2、控制應力力及最大應力力：超張拉可比設設計要求提高高5%，但最最大張拉控制制應力不得超過下下列規(guī)定：3、張拉要點點：（1）從臺座座中間向兩側側進行（防偏偏心損壞臺座座）；（2）多根成成組張拉，初初應力應一致致(測力計抽抽查)；（3）拉速平平穩(wěn)，錨固松松緊一致，設設備緩慢放松松；（4）冬施張張拉時，溫度度≮－15℃℃；（5）注意安安全：兩端嚴嚴禁站人，敲敲擊楔塊不得得過猛。4、張拉偏差：：（1）位置：≯5mm且≯構件截面面短邊的4%；（2）應力：≯≯5%預應力總值；；（3）伸長值：重重要結構（吊吊車梁、屋架架）≯設計計計算值的10%且≮設計計算算值的5%。(二)預預應力力筋放放張：：1.條條件：：混凝土土達到到設計計規(guī)定定且≮≮75%強強度值值后。。2.方方法：：（1）鋼絲絲A.配筋不不多：：可逐逐根放放張（（自中中間向向兩側側），，可剪剪斷、鋸鋸斷。。B.配筋多多：應應同時時放張張，用用放張張橫梁梁配合合千斤斤頂、、楔塊、、砂箱箱等。。（2）鋼筋筋A.配筋不不多：：可逐逐根放放張（（自中中間向向兩側側），，可熔熔斷、或或用楔楔塊、、砂箱箱（固固定端端）。。B.配筋多多：應應同時時放張張，用用放張張橫梁梁配合合千斤斤頂、、楔塊、、砂箱箱等。。配筋多多時，，不得得逐根根放張張，以以防最最后放放張的的鋼絲絲（鋼鋼筋））應力力增加加過大大而斷斷裂或或使構構件端端部開開裂。。3.放放張張順序序：（1）軸心心受壓壓構件件：同同時放放張；；（2）偏心心受壓壓構件件：先先同時時放張張預壓壓應力力較小小區(qū)域域的鋼鋼筋，再再同時時放張張預壓壓應力力較大大區(qū)域域的鋼鋼筋；；（3）如不不能滿滿足上上述要要求，，應分分階段段、對對稱、、相互互交錯錯放張。。橫梁螺桿螺母承力板臺座鋼塊鋼塊鋼楔塊楔塊放張法活塞鋼套箱進砂口出砂口砂子鋼套箱底板砂箱放張法§6-2后張張法法一、概概念：：先制作作構件件，預預留孔孔道，，待構構件混混凝土土達到到規(guī)定定強度度后，，在孔孔道內內穿入入預應應力筋筋進行行張拉拉并加加以錨錨固，，最后后進行行孔道道灌漿漿。借借助構構件兩兩端的的錨具具將鋼鋼筋的的張拉拉力傳傳給混混凝土土，使使混凝凝土產產生預預壓應應力。。二、適適用：：大構件件及結結構的的現(xiàn)場場施工工，如如屋架架、現(xiàn)現(xiàn)澆大大梁等等。三、預預應力力筋、、錨具具和張張拉機機具（一））單根根粗鋼鋼筋（（直徑徑18～36mm））：1、錨錨具：：（1））固定定端A.螺絲端端桿錨錨具螺桿45#鋼，，鋼筋筋冷拉拉前焊焊接好好；螺母、、墊板板用Q235鋼。B.幫條錨錨具幫條與與預應應力筋筋同級級，互成120°，E50焊條；；墊板用用3#鋼。C.鐓頭錨錨具（2）張拉拉端：：螺絲端端桿錨錨具螺絲端桿錨具幫條錨具2、張拉拉千斤斤頂：：（1）拉桿桿式千千斤頂頂（YL－－60）；；（2）穿心心式千千斤頂頂（YC－－60、YC－－20、YC－－18）。。YL-60拉桿式千斤頂YC60型千斤頂配裝撐腳和拉桿后的外貌圖（二））鋼筋筋束、、鋼絞絞線束束：1、錨錨具：：（1）固定定端A.鐓頭錨錨具（（固定定板））：鋼鋼筋可可用；；B.擠壓錨錨具：：鋼絞絞線可可用。。（2）張拉拉端A.JM－12型錨具具：錨錨環(huán)、、夾片片用45#鋼。。可錨錨3～～6根根直徑12的的光圓圓、螺螺紋HRB500級筋或或鋼絞絞線；；B.KT－Z型錨具具：可可錨3～6根直直徑12的的HRB400~500級筋；C.單孔夾片式式錨具：二二片式、三三夾片（直直、斜開縫縫）D.多孔夾片式式錨具：XM型、QM型、OV型、BS型…JM12錨具鐓頭錨具JM12錨具JM12錨具(a)l1JM12－－6錨具KT-Z型錨具錨環(huán)錨塞(a)組裝圖錨環(huán)夾片鋼絞線(b)錨環(huán)(c)三夾片式夾片(e)斜開縫夾片(d)二夾片式夾片單孔夾片式式錨具多孔夾片錨固體系多孔錨固體系構造圖2、張拉千斤斤頂：（1）錐錨式千千斤頂（YZ60、、YZ85）：用于KT－Z、XM型及鋼制錐錐形錨具。。（2）穿心式千千斤頂（YC60、、YC120）：用于KT－Z、XM型及JM－12、JM－－15錨具。（3）大孔徑穿穿心式千斤斤頂（YCD、YCQ、YCW型）：用于大噸位位鋼絞線束束（群錨））。錐錨式千斤斤頂構造簡簡圖YCD型千斤頂工工作示意圖圖工具錨缸體頂壓器工作錨活塞YCQ型千斤頂的的操作順序序（三）鋼絲絲束：1、錨具：：（1）固定端：：用鐓頭錨具具（錨板））（DM5B）（2）張拉端：：A.鐓頭錨具（（DM5A）：錨12～54根根φ5鋼絲；B.錐形螺桿錨錨具：由錐形螺桿桿、套筒、、螺母組成成，錨14、16、、20、24、28根φb5鋼絲束等；；C.鋼質錐形錨錨具：由錨環(huán)、錨錨塞組成，，錨18根根以下φ5鋼絲。D.XM型錨具（穿穿心式錨具具）：由錨環(huán)、夾夾片組成，，錨鋼筋、、鋼筋束、、鋼鉸線束束、鋼絲束。錐形螺桿錨具鋼質錐形錨具鐓頭錨具2、張拉千斤斤頂：（1）錐錨雙作作用千斤頂頂：用于鋼質錐錐形錨具、、XM型錨具；（2）拉桿式千千斤頂：用于鐓頭錨錨具、錐形形螺桿錨具具；（3）穿心式千千斤頂：用于鐓頭錨錨具、錐形形螺桿錨具具；錐形螺桿錨具的預緊錐形螺桿錨具與拉桿式千斤頂的安裝示意圖四、預應力力筋制作（一）單根根粗鋼筋的的配料：工序：下料料→對焊→→冷拉。1、當兩端采采用螺絲端端桿錨具時時l4鋼筋下料長長度：l=+n△（1＋δ）（1－δ1）式中：l4——冷拉后長度度l4=L－2l5L——預應力筋全全長L=l1＋2l2l1——孔道長度l2——螺絲端桿在在構件外的的外露長度度120~150l5——螺絲端桿長長度320或370δ——鋼筋冷拉δ——鋼筋冷拉后后彈性回縮縮率n——對焊接頭總總數△——每個對焊接接頭的預留留量，取1d2、當一端用用螺絲端桿桿錨具、一一端用幫條條錨具或鐓鐓頭錨具時：l4鋼筋下料長長度：l=+n△（1＋δ）（1－δ1）式中l(wèi)4=L－l5L=l1＋l2＋l3l3——幫條錨具長長度（70~80）或鐓頭錨具中鐓頭頭留量與墊墊板厚度之之和（2.25d＋墊板厚））l3（二）鋼筋筋束和鋼鉸鉸線束的配配料：工序：冷拉→→下料→編束束。1、兩端張拉：：l＝l1＋2a2、一端張拉：：l＝l1＋a＋bA——張拉端留量（（600～850mm，由機具定）B——固定端外露長長度（80～～100mm）（三）鋼絲束束的配料：工序：下料→→編束→安錨錨具。下料長度與錨錨具形式、張張拉方法有關關。五、施工工藝藝澆筑混凝土結結構或構件（（留孔）→養(yǎng)養(yǎng)護拆?！ǎㄟ_75%強強度后）穿筋筋張拉→固定定→孔道灌漿漿→（漿達15N/mm2,混凝土達100%后）移移動、吊裝。。（一）孔道留留設：1、要求：（1）位置準確；；（2）內壁光滑；；（3）端部預埋鋼鋼板垂直于孔孔道軸線（中中心線）；（4）直徑、長度度、形狀滿足足設計要求（（直徑與錨具具及筋有關）。2、方法：（1）鋼管抽芯法法留設直孔，鋼鋼管應平直、、光滑，用前前刷油；每根根長≯15米米，每端伸出出500mm；兩根接長，中中間用木塞及及套管連接；；用鋼筋井字字架固定，@≯1米；澆澆混凝土后每每10～15分鐘轉動一一次；混凝土土初凝后、終終凝前抽管；；抽管先上后后下，邊轉邊邊拔。（灌漿孔間距≯≯12米）（2）膠管抽芯法法留設長孔或曲曲線孔。充氣氣或充水；鋼鋼筋井字架@≯0.5米米；混凝土達達一定強度（（200℃·h）后拔管。。（3）埋管法留設長孔或曲曲線孔。預埋埋螺旋管，不不抽管。可先先穿筋，接頭頭嚴密，有一一定剛度；井井字架@≯0.8米；灌漿孔間距≯≯30米；波波峰設排氣泌泌水管。膠管與閥門連接鋼管的連接膠管的封端處理金屬螺旋管螺旋管的連接螺旋管上留灌漿孔螺旋管的固定(二)預應力力筋張拉：1、張拉條件件：（1）結構的混凝凝土強度符合合設計要求或或達75%強強度標準值；（2）做好各種準準備工作。2、張拉控制應應力和超張拉拉最大應力：：（比先張法均均低0.05f）3、張拉程序：：同先張法。4、張拉方式式：（1）對抽芯芯法：A.長度≤24m直孔——一端端張拉（多根根筋時，張拉拉端設在結構兩端端）；B.長度>24m直孔、曲線孔孔——兩端張張拉（一端錨錨固后，另一端補補足再錨固））。（2）對埋螺螺旋管法：A.長度≤30m直孔——一端端張拉；B.長度＞30m直孔、曲線孔孔——兩端張張拉。5、張拉順序：：預應力筋不能能同時張拉時時，應分批、、分階段、對對稱地張拉。張拉拉順序應保證證混凝土構件件盡可能小承承受偏心壓力。分批張拉，應應補償后批鋼鋼筋張拉時混混凝土受壓變變形引起先批張拉拉鋼筋的預應應力損失?？煽蓪⑾扰鷱埨摻畹念A應力增加αE·σC（但不應超過過最大張拉值值），或者補張拉。αE——預應力筋與混混凝土彈性模模量之比σC——第二批預應力筋張拉時，在已已張拉預應力筋處產生的混混凝土法向應應力。σC=（σcom-σ1x）Ap/Anσcom——控制應力σ1x——第一批變形損損失Ap——后批張拉筋面積An——混凝土凈截面面面積（包括括構造鋼筋的折算算面積6、疊澆構件：：自上而下逐層層張拉。下層層構件因上層層構件的重量量造成混凝土不能能自由變形，，可采用逐層層超張拉方法法解決，但底頂張拉力力相差≯5%（鋼絲、、鋼絞線、熱熱處理筋）、、

≯9%（冷拉筋筋），且≯最大張拉值。構件之間基本本上架空時，，也可采用同同一張拉值。（三）孔道灌漿漿：1、目的：防止鋼筋生銹銹；增加結構構整體性和耐耐久性，提高結構抗裂裂性和承載能能力。2、基本要求求：（盡盡早早進進行行，，飽飽滿滿、、密密實實））（1）水水泥泥≮≮32.5級級普普硅硅；；（2）水水泥泥漿漿強強度度≮≮30MPa；；（3）水水灰灰比比0.4左左右右，，不不得得大大于于0.45；；（4）泌泌水水率率：：拌拌后后三三小小時時宜宜≯≯2%，，最最大大≯≯3%；；（5）可可摻摻無無腐腐蝕蝕性性外外加加劑劑：：鋁鋁粉粉（（微微膨膨脹脹劑劑））（（水水泥泥重的的0.5～～1/萬萬）），，或或木木質質素素磺磺酸酸鈣鈣（（減減水水劑劑、、塑塑化劑劑））（（0.25%））；；（6）孔孔道道濕濕、、潔潔凈凈，，由由下下層層孔孔到到上上層層進進行行；；（7）灌灌滿滿孔孔道道并并封封閉閉排排氣氣孔孔后后，，加加壓壓0.5～～0.6MPa，，稍后再再封封閉閉灌灌漿漿。?！?-3無粘粘結結預預應應力力混混凝凝土土施施工工一、、特特點點：：“無無粘粘結結””，，永永久久地地允允許許預預應應力力筋筋與與其其周周圍圍的的混混凝凝土土產產生生縱縱向向相相對對滑滑動動。。二、、適適用用：：現(xiàn)場場整整澆澆結結構構（（梁梁板板等等）），，特特別別適適合合曲曲線線配配筋筋的的結結構構。。三、、優(yōu)優(yōu)缺缺點點：：無需需留留孔孔與與灌灌漿漿，，施施工工簡簡單單；；張張拉拉摩摩阻阻力力小小，，預預應力力筋筋易易彎彎成成曲曲線線形形狀狀；；構構件件整整體體性性略略差差，，錨錨固固要要求求高高。。四、、施施工工方方法法：：1、無無粘粘結結筋筋的的制制作作：：鋼絲絲束束、、鋼鋼絞絞線線束束外外包包涂涂料料層層：：－－20℃℃～～＋＋70℃℃不不變