預應力混凝土工程課件

第一節(jié)概述預應力混凝土解決了什么問題?預應力混凝土構(gòu)件預應力混凝土結(jié)構(gòu)第四章預應力混凝土工程7/29/20231一、預應力鋼筋的種類二、對混凝土的要求在預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，一般要求混凝土的強度等級不低于C30。當采用碳素鋼絲、鋼絞線、Ⅴ級鋼筋（熱處理）作預應力鋼筋時，混凝土的強度等級不低于C40。目前，在一些重要的預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，已開始采用C50--C60的高強混凝土，并逐步向更高強度等級的混凝土發(fā)展。三、預應力的施加方法預應力的施加方法，根據(jù)與構(gòu)件制作相比較的先后順序分為先張法、后張法兩大類。按鋼筋的張拉方法又分為機械張拉和電熱張拉，后張法中因施工工藝的不同，又可分為一般后張法、后張自錨法、無粘結(jié)后張法、電熱法等。第四章預應力混凝土工程7/29/20232第二節(jié)先張法本節(jié)教學要求：

1.熟悉先張法施工過程；2.了解先張法施工設(shè)備(臺座、張拉機具和夾具)；3.掌握夾具自鎖與自錨原理；4.掌握先張法施工工藝。第二節(jié)先張法7/29/20233第二節(jié)先張法7/29/20234一、先張法施工設(shè)備（一）臺座墩式臺座構(gòu)造第二節(jié)先張法7/29/20235用臺座法生產(chǎn)預應力混凝土構(gòu)件時，預應力筋錨固在臺座橫梁上，臺座承受全部預應力的拉力，故臺座應有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以避免臺座變形、傾覆和滑移而引起的預應力的損失。臺座由臺面、橫梁和承力結(jié)構(gòu)等組成。根據(jù)承力結(jié)構(gòu)的不同，臺座分為墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。

以混凝土墩作承力結(jié)構(gòu)的臺座稱墩式臺座，一般用以生產(chǎn)中小型構(gòu)件。臺座長度較長，張拉一次可生產(chǎn)多根構(gòu)件，從而減少因鋼筋滑動引起的預應力損失。第二節(jié)先張法7/29/20236墩式臺座的設(shè)計

設(shè)計墩式臺座時，應進行臺座的穩(wěn)定性和強度驗算。穩(wěn)定性是指臺座抗傾覆能力?？箖A覆驗算的計算簡圖如圖4-7所示，臺座的抗傾覆穩(wěn)定性按下式計算：

K0=M'/M

(4-1)式中

K0——臺座的抗傾覆安全系數(shù)；M——由張拉力產(chǎn)生的傾覆力矩，

M=T·e

e——張拉力合力T的作用點到傾覆轉(zhuǎn)動點0的力臂;

M'——抗傾覆力矩，如忽略土壓力，

則

M’=G1l1+G2l2

第二節(jié)先張法7/29/20237槽式臺座

生產(chǎn)吊車梁、屋架、箱梁等預應力混凝土構(gòu)件時，由于張拉力和傾覆力矩都較大，大多采用槽式臺座。由于它具有通長的鋼筋混凝土壓桿，可承受較大的張拉力和傾覆力矩，其上加砌磚墻，加蓋后還可進行蒸汽養(yǎng)護（見圖4-8），為方便混凝土運輸和蒸汽養(yǎng)護，槽式臺座多低于地面。為便于拆遷，臺座的壓桿亦可分段澆制。設(shè)計槽式臺座時，也應進行抗傾覆穩(wěn)定性和強度驗算。第二節(jié)先張法7/29/20238（二）張拉機具和夾具鋼絲張拉與鋼筋張拉所用夾具不同。1.鋼絲的夾具第二節(jié)先張法7/29/202392.鋼筋夾具鋼筋錨固多用螺絲端桿錨具、鐓頭錨和銷片夾具等。張拉時可用連接器與螺絲端桿錨具連接，或用銷片夾具等。鋼筋鐓頭，直徑22mm以下的鋼筋用對焊機熟熱或冷鐓，大直徑鋼筋可用壓模加熱鍛打或成型。鐓過的鋼筋需經(jīng)過冷拉，以檢驗鐓頭處的強度。第二節(jié)先張法7/29/202310（三）先張法施工工藝第二節(jié)先張法設(shè)計制作檢驗臺座清理臺座、刷隔離劑放置非、預應力鋼筋張拉預應力鋼筋安設(shè)預埋件、網(wǎng)片和側(cè)模澆筑混凝土養(yǎng)護、拆模放松、切斷預應力鋼筋出槽、堆放制作預應力鋼筋標定張拉機具調(diào)整初應力制作砼試塊壓砼試塊7/29/202311先張法施工工藝有許多個流程步驟，但主要可大致分為三個階段：張拉預應力筋澆筑混凝土、養(yǎng)護預應力筋放張。

制作預應力構(gòu)件的關(guān)鍵是建立預應力。如何做呢？？第二節(jié)先張法7/29/202312第二節(jié)先張法預應力筋的張拉程序可采用兩種不同方式：持荷2分鐘第一種張拉程序：01.05σcon

σcon

第二種張拉程序：01.03σcon

其中，σcon是預應力筋設(shè)計張拉控制應力。

在第一種張拉程序中，超張拉5％并持荷2Min，其目的是加速鋼筋松弛早期發(fā)展，以減少應力松弛引起的預應力損失(約減少50％)；第二種張拉程序，超張拉3％是為了彌補應力松弛所引起的應力損失。7/29/202313最大張拉應力的控制

張拉時的控制應力按設(shè)計規(guī)定?？刂茟Φ臄?shù)值影響預應力的效果?？刂茟Ω撸⒌念A應力值則大。但控制應力過高，預應力筋處于高應力狀態(tài)，使構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的荷載與破壞荷載接近，破壞前無明顯的預兆，這是不允許的。此外，施工中為減少由于松弛等原因造成的預應力損失，一般要進行超張拉，如果原定的控制應力過高，再加上超張拉就可能使鋼筋的應力超過流限。為此，最大超張拉應力不得超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2019的規(guī)定。第二節(jié)先張法7/29/202314第三節(jié)后張法教學要求：

1.

熟悉后張法的施工過程；2.

熟悉后張法施工機具設(shè)備（錨具，張拉機械）；3.

掌握后張法的張拉機械、錨具與預應力筋的配套使用；4.

掌握單根粗鋼筋的下料。第三節(jié)后張法7/29/202315第三節(jié)后張法7/29/202316一、預應力鋼筋、錨具和張拉機具在后張法中，預應力筋、錨具和張拉機具是配套的。目前，后張法中常用的預應力筋有單根粗鋼筋、鋼筋束(或鋼絞線束)和鋼絲束三類。錨具按錨固性能分為兩類：I類錨具：適用于受動、靜荷載的預應力混凝土結(jié)構(gòu)；II類錨具：僅適用于有粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)，且錨具處于預應力筋應力變化不大的部位。第三節(jié)后張法7/29/202317I類錨具組裝件，除必須滿足靜載錨固性能外，尚須滿足循環(huán)次數(shù)為200萬次的疲勞性能試驗。如用在抗震結(jié)構(gòu)中，還應滿足循環(huán)次數(shù)為50次的周期荷載試驗。除上述者外，錨具尚應具有下列性能：1.在預應力錨具組裝件達到實測極限拉力時，除錨具設(shè)計允許的現(xiàn)象外，全部零件均不得出現(xiàn)肉眼可見的裂縫或破壞；2.除能滿足分級張拉及補張拉工藝外，宜具有能放松預應力筋的性能；3.錨具或其附件上宜設(shè)置灌漿孔道，灌漿孔道應有使?jié){液暢通的截面面積。錨具的進場驗收同先張法中的夾具。第三節(jié)后張法7/29/202318（一）單根粗鋼筋錨具的種類很多，不同類型的預應力筋所配用的錨具不同，1.錨具1）螺絲端桿錨具由螺絲端桿、螺母和墊板三部分組成。型號有LMl8-LM36，適用于直徑18～36mm的Ⅱ，Ⅲ級預應力鋼筋，如圖4-19所示。錨具長度一般為320mm，當為一端張拉或預應力筋的長度較長時，螺桿的長度應增加30～50mm。螺絲端桿與預應力筋用對焊連接，焊接應在預應力筋冷拉之前進行。預應力筋冷拉時，螺母置于端桿頂部，拉力應由螺母傳遞至螺絲端桿和預應力筋上。第三節(jié)后張法7/29/2023197/29/2023202）幫條錨具幫條錨具由幫條和襯板組成。幫條采用與預應力筋同級別的鋼筋，襯板采用普通低碳鋼的鋼板。幫條錨具的三根幫條應成120o均勻布置，并垂直于襯板與預應力筋焊接牢固，如圖4-20。幫條焊接亦宜在鋼筋冷拉前進行，焊接時需防止燒傷預應力筋。第三節(jié)后張法7/29/2023213）鐓頭錨具用于單根粗鋼筋的鐓頭錨具一般直接在預應力筋端部熱鐓、冷鐓或鍛打成型。鐓頭錨具也適用于錨固任意根數(shù)Φ

5與Φ7鋼絲束。第三節(jié)后張法7/29/2023222、預應力鋼筋的制作根據(jù)構(gòu)件的長度和張拉工藝的要求，單根預應力鋼筋可在一端或兩端張拉。一般張拉端均采用螺絲端桿錨具；而固定端除了采用螺絲端桿錨具外，還可采用幫條錨具或鐓頭錨具。單根粗鋼筋預應力筋的制作，包括配料、對焊、冷拉等工序。單根粗鋼筋的下料長度計算時要考慮錨具種類、對焊接頭或鐓粗頭的壓縮量、張拉伸長值、冷拉的冷拉率和彈性回縮率、構(gòu)件長度等因素。螺絲端桿外露在構(gòu)件孔道外的長度，根據(jù)墊板厚度、螺母高度和拉伸機與螺絲端桿連接所需長度確定，一般為120～150mm。固定端用幫條錨具和鐓頭錨具時，其長度視錨具尺寸而定。第三節(jié)后張法7/29/202323預應力鋼筋下料長度的計算有以下兩種情況：兩端采用螺絲端桿錨具的預應力筋及一端用螺絲端桿另一端用幫條錨具。預應力筋鋼筋部分的成品長度為L0（圖4-21），預應力筋鋼筋部分的下料長度為：第三節(jié)后張法7/29/202324兩端采用螺絲端桿錨具鋼筋下料長度：第三節(jié)后張法一端采用螺絲端桿，一端綁條錨具鋼筋下料長度：兩種情況的計算公式是一樣的，但Lo的尺寸不同。7/29/2023253、張拉機具（拉桿式千斤頂）第三節(jié)后張法7/29/202326（二）預應力鋼筋束和鋼絞線束1、錨具和張拉機具JM12錨具JMl2型錨具是一種利用楔塊原理錨固多根預應力筋的錨具，它既可作為張拉端的錨具，又可作為固定端的錨具或作為重復使用的工具錨。JMl2型錨具性能好，錨固時鋼筋束或鋼絞線束被單根夾緊，不受直徑誤差的影響，且預應力筋是在呈直線狀態(tài)下被張拉和錨固，受力性能好。為降低錨具成本，還有精鑄JM12型錨具。第三節(jié)后張法7/29/202327KT-Z型錨具是一種可鍛鑄鐵錐形錨具。XM型錨具這是一種新型錨具，由錨板與三片夾片組成，如圖4-26所示。它既適用于錨固鋼絞線束，又適用于錨固鋼絲束；既可錨固單根預應力筋，又可錨固多根預應力筋，適用于錨固3～37Φ15鋼絞線束或3～12根Φ5鋼絲束。當用于錨固多根預應力筋時，既可單根張拉、逐根錨固，又可成組張拉，成組錨固。另外,它還既可用作工作錨具，又可用作工具錨具。近年來隨著預應力混凝土結(jié)構(gòu)和無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)的發(fā)展，XM型錨具已得到廣泛應用。實踐證明，XM型錨具具有通用性強、性能可靠、施工方便、便于高空作業(yè)的特點。第三節(jié)后張法7/29/202328QM型錨具適用于錨固4～31Φj12.7鋼絞線或3～19根Φj15鋼絞線。該錨具由錨板與夾片組成，如圖4-27。QM型錨固體系配有專門的工具錨，以保證每次張拉后退鍥方便，并減少安裝工具錨所花費的時間。第三節(jié)后張法7/29/202329張拉機具第三節(jié)后張法

圖4-33

JM12型錨具和YC-60型千斤頂?shù)陌惭b示意圖1—工作錨；2—YC-60型千斤頂；3—工具錨；4—預應力筋束7/29/202330圖4-35

錐錨式千斤頂1—張拉油缸；2—頂壓油缸(張拉活塞)；3—頂壓活塞；4-彈簧；5—預應力筋；6—楔塊；7—對中套；8—錨塞；9—錨環(huán)；10—構(gòu)件7/29/2023312、預應力筋制作鋼筋束、熱處理鋼筋和鋼絞線是成盤狀供應，長度較長，不需要對焊接長。其制作工序是：開盤→下料→編束。下料時，宜采用切斷機或砂輪鋸切機，不得采用電弧切割。鋼絞線在切斷前，在切口兩側(cè)各50mm處，應用鉛絲綁扎，以免鋼絞線松散。編束是將鋼絞線理順后，用鉛絲每隔1.0m左右綁扎成束，在穿筋時應注意防止扭結(jié)。預應力筋的下料長度，主要與張拉設(shè)備和選用的錨具有關(guān)。一般為孔道長度加上錨具與張拉設(shè)備的長度，并考慮100mm左右的預應力筋在張拉設(shè)備端部外露長度。第三節(jié)后張法7/29/202332（1）當采用夾片式錨具（JM、XM）、用穿心式千斤頂張拉時：兩端張拉：一端張拉：第三節(jié)后張法7/29/202333（2）當采用KT-Z型錨具、錐錨式雙作用千斤頂時：兩端張拉：一端張拉：第三節(jié)后張法注意符號的不同含義7/29/202334二、后張法施工工藝1、埋管制孔2、預應力筋張拉3、孔道灌漿第三節(jié)后張法7/29/202335埋管制孔澆筑混凝土抽管養(yǎng)護拆模張拉預應力筋穿筋孔道灌