建筑施工技術(shù)第5章-預(yù)應(yīng)力混凝土工程.ppt

1、2020/8/26,1,5.預(yù)應(yīng)力混凝土工程,2020/8/26,2,特點(diǎn): 可以采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力筋和高強(qiáng)度等級(jí)混凝土, 從而減小了構(gòu)件的截面,減輕了自重,節(jié)約了材料. 它推遲了結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)和開展,以至使結(jié)構(gòu)不 開裂.從而提高了結(jié)構(gòu)的剛度、抗裂度和耐久性. 它擴(kuò)大了混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍.,2020/8/26,3,5.1預(yù)應(yīng)力混凝土分類和材料,2020/8/26,4,二、材料： (一)預(yù)應(yīng)力混凝土 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30;當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40 (二)預(yù)應(yīng)力鋼材,2020/8/26,5,三.夾具(代號(hào)J) 夾具 Grip 在先張法預(yù)應(yīng)力混

2、凝土構(gòu)件施工時(shí),為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉 力并將其固定在生產(chǎn)臺(tái)座(或設(shè)備)上的臨時(shí)性錨固裝置;在后 張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件施工時(shí),在張拉千斤頂或設(shè)備上 夾持預(yù)應(yīng)力筋的臨時(shí)性錨固裝置。 張拉夾具:將預(yù)應(yīng)力筋和張拉機(jī)械相連,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉 的工具。 錨固夾具:將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座橫梁上的工具。,2020/8/26,6,(一)張拉夾具: 1.偏心式夾具 2.壓銷式夾具,2020/8/26,7,(二)錨固夾具: 1.圓錐齒板式夾具:適用夾持35 mm的碳素鋼絲，由套筒和 齒板組成。 2.圓套筒三片式夾具：適用夾持1214 mm的單根鋼筋 3.鐓頭錨具：屬自制的錨具。鋼絲的鐓頭是采用液壓冷鐓機(jī) 進(jìn)行

3、的，鋼筋直徑小于22 mm采用熱鐓方法， 鋼筋直徑等于或大于22 mm采用熱鍛成型方法。,2020/8/26,8,(三)性能要求: 先張法預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固體系是否安全可靠,不僅要看夾具 各部件的質(zhì)量是否合格,而且要看預(yù)應(yīng)力筋?yuàn)A具組裝件的錨 固性能是否滿足要求.,預(yù)應(yīng)力筋-夾具組裝件 Prestressing tendon-grip assembly 單根或成束狀態(tài)的預(yù)應(yīng)力筋和安裝在端部的夾具組合裝配而 成的受力單元.,鐓頭錨具如圖所示. 其中: l = 2.25d + 15mm,橫梁,l,2020/8/26,9,1.夾具的效率系數(shù)g g = 式中:Fgpu預(yù)應(yīng)力筋 - 夾具組裝件的實(shí)測極限拉力

4、. Fpm預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際平均極限抗拉力.由預(yù)應(yīng)力鋼材試 件實(shí)測破斷荷載平均值計(jì)算得出. 要求: g 0.92 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋-夾具組裝件達(dá)到實(shí)測極限拉力時(shí),應(yīng)由預(yù)應(yīng)力筋的斷裂,而不應(yīng)由夾具的破壞導(dǎo)致試驗(yàn)終結(jié).,2020/8/26,10,2.其它要求 (1)夾具應(yīng)具有良好的自錨性能、松錨性能和安全的重復(fù)使用 性能.主要錨固零件宜采取鍍膜防銹. (2)夾具進(jìn)場驗(yàn)收時(shí),應(yīng)進(jìn)行外觀檢查、硬度檢驗(yàn)和靜載錨固 性能試驗(yàn). 自錨:錨具或夾具不需要外力，僅借助預(yù)應(yīng)力筋的張拉力， 就能可靠錨固預(yù)應(yīng)力筋的性能。,2020/8/26,11,四.錨具(代號(hào)M) 錨具 Anchorage 在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件 中

5、,為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到混凝土上所用的永久性 錨固裝置.,錨具、夾具和連接器代號(hào),錨具、夾具和連接器的錨固方式代號(hào),2020/8/26,12,2020/8/26,13,2020/8/26,14,（2）支承式： a 螺紋式（代號(hào)L） 如：螺絲端桿錨具 b 鐓 頭（代號(hào)D） 如：鐓頭錨具、幫條錨具,2020/8/26,15,(3)錐塞式(代號(hào)Z)： 鋼質(zhì)錐形錨具、槽銷錨具等。如：錐形螺桿錨具 (4)握裹式(代號(hào)W)： 壓花錨具、擠壓錨具等。如：擠壓錨具,2020/8/26,16,單孔夾片錨的組成及組裝,2.錨具,單孔夾片錨,2020/8/26,17,單孔夾片錨及相應(yīng)錨墊板,2.錨具,單孔

6、夾片錨,2020/8/26,18,多孔夾片錨組成,多孔夾片錨,2.錨具,2020/8/26,19,多孔夾片錨、錨墊板及螺旋筋,多孔夾片錨,2.錨具,2020/8/26,20,錨具和張拉機(jī)械選用表,2020/8/26,21,千斤頂校驗(yàn) 用千斤頂張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí), 張拉力的大小主要由油泵上的 壓力表讀數(shù)來表達(dá). P = P 壓力表讀數(shù)(MPa) Fp 預(yù)應(yīng)力筋的張拉力(N) A 千斤頂活塞面積(mm),2020/8/26,22,5.2 先張法施工,2020/8/26,23,一、先張法施工的特點(diǎn)： 1.臺(tái)座(或鋼模)是張拉預(yù)應(yīng)力筋的支點(diǎn). 2.夾具是張拉和臨時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋的工具,夾具是可 以周轉(zhuǎn)使用的

7、. 3.施加的預(yù)應(yīng)力是依靠預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘 結(jié)力進(jìn)行傳遞的. 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件先張法施工適用于在構(gòu)件廠生 產(chǎn)中小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,如樓板、屋面板、中小型 吊車梁,2020/8/26,24,二、臺(tái)座： (一)墩式臺(tái)座(又稱“長線臺(tái)座”) 1.組成：臺(tái)墩、臺(tái)面和橫梁等。,2020/8/26,25,2.穩(wěn)定性驗(yàn)算： 墩式臺(tái)座一般由現(xiàn)澆鋼筋混凝土制成.臺(tái)座應(yīng)具有足夠的承 載力、剛度和穩(wěn)定性.,2020/8/26,26,(二)槽式臺(tái)座： 適用于張拉力較高的大型構(gòu)件，如吊車梁、屋架等。 組成:壓桿、上下橫梁、磚墻.,2020/8/26,27,臺(tái)座準(zhǔn)備,刷隔離劑,鋪放預(yù)應(yīng)力筋,張 拉,安側(cè)模綁扎橫

8、向筋,澆筑混凝土,養(yǎng) 護(hù),放松預(yù)應(yīng)力筋,堆 放,脫 模,出 槽,制作試塊,試塊試壓,五、施工工藝 (一)工藝流程：,2020/8/26,28,(二)張拉控制應(yīng)力con 在下列情況下，表中的數(shù)值允許提高0.05fptk。 為了提高構(gòu)件制作、運(yùn)輸及吊裝階段的抗裂度而設(shè)置在使用 階段受壓區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼筋； 為了部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng) 力鋼筋與張拉臺(tái)座之間的溫差因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。,fptk-預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值.,2020/8/26,29,(三)張拉程序 預(yù)應(yīng)力筋的張拉程序有一次張拉和超張拉兩種. 1.一次張拉 ：0con 2.超張拉: 01.05con con 01.03c

9、on （一次超張拉） (四）預(yù)應(yīng)力伸長值： 1.理論伸長值l,持荷min,s,p,p,E,A,l,F,l,=,D,2020/8/26,30,式中：Fp預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力，kN。直線筋取張拉端的 拉力；兩端張拉的曲線筋，取張拉端的拉力與跨 中扣除孔道摩阻損失后拉力的平均值； l預(yù)應(yīng)力筋的長度，mm； Ap預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，mm2； Es預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量。 2.實(shí)際伸長值lc 實(shí)際伸長值宜從初應(yīng)力約為10%con時(shí)開始量測，但必 須加上初應(yīng)力以下的推算伸長值。 3.要求：,2020/8/26,31,(五)混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù) 混凝土的澆筑應(yīng)一次完成，不允許留設(shè)施工縫。 疊澆法：下層構(gòu)件混凝土強(qiáng)度

10、達(dá)5MPa后，方可澆筑上層 養(yǎng)護(hù)：自然養(yǎng)護(hù) 蒸汽養(yǎng)護(hù)：二次升溫法（初次溫差20；當(dāng)混凝 土達(dá)到7.5MPa(粗鋼筋)或10MPa(鋼絲、 鋼絞線)以上，二次升溫。 (六)預(yù)應(yīng)力筋的放張 1.放張要求 放張時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)設(shè)計(jì)無要 求,混凝土強(qiáng)度75% fcuk,2020/8/26,32,2020/8/26,33,2020/8/26,34,5.3 后張法施工,一.后張法施工的特點(diǎn) 1.構(gòu)件本身是張拉預(yù)應(yīng)力筋 的支點(diǎn) 2.錨具是張拉和錨固預(yù)應(yīng)力 筋的工具,錨具是不能周 轉(zhuǎn)使用的 3.施加的預(yù)應(yīng)力是依靠構(gòu)件 兩端的錨具來傳遞的,2020/8/26,35,適用范圍：施工現(xiàn)場生產(chǎn)大型預(yù)

11、應(yīng)力混凝土構(gòu)件，現(xiàn)場拼裝、 現(xiàn)澆構(gòu)件。 先張法和后張法區(qū)別： 先張法：張拉力由臺(tái)座承受，放張前混凝土無預(yù)應(yīng)力，使用夾 具，預(yù)應(yīng)力由粘結(jié)力傳遞 后張法：張拉力由構(gòu)件承受，張拉同時(shí)壓縮構(gòu)件，使用錨具， 預(yù)應(yīng)力由錨具傳遞 后張法預(yù)應(yīng)力筋：單根鋼筋、鋼筋束、鋼絲束、鋼絞線(束),2020/8/26,36,二、預(yù)應(yīng)力筋的制作 (一)單根鋼筋的制作 1.兩端張拉時(shí);下料長度: L= L0+nl0 = l-2l1+2l2+nl0 L預(yù)應(yīng)力筋下料長度 L0預(yù)應(yīng)力成品長度 l構(gòu)件的孔道長度 l1螺絲端桿長度 l2螺絲端桿的外露長度,2020/8/26,37,l24m l1 = 320mm l2 = 120mm

12、l 24m l1 = 370mm l2 = 150mm n鋼筋與鋼筋、鋼筋與螺絲端桿的對焊接頭總數(shù) l0每個(gè)對焊接頭的壓縮量, l0 = d 2.一端張拉時(shí),下料長度: L= L0+nl0 = l-l1+l2+l3 ( 或l4 )+nl0 式中: l3 = 70mm ( 幫條錨具 ) l4 = 2.25d+15mm ( 鐓頭錨具 ),2020/8/26,38,（二）鋼筋束(鋼絞線束) 1.工序：下料和編束。 2.下料長度計(jì)算： (1)兩端張拉 (2)一端張拉 式中： L 預(yù)應(yīng)力筋的下料長度； l 構(gòu)件的孔道長度； a 張拉端留量；a = 850mm b 固定端留量。b = 80mm,a,l,L

13、,2,+,=,b,a,l,L,+,+,=,2020/8/26,39,（三）鋼絲束 (1)“應(yīng)力下料”(300MPa) 1.制作工藝 (2)鋼管限位法 下料長度的誤差L/5000,且5mm 2.下料長度計(jì)算 (1)錐形螺桿錨具,兩端張拉：,D,+,+,+,+,-,=,D,+,=,),(,2,2,2,7,6,5,0,D,l,l,l,l,L,L,2020/8/26,40,式中：L預(yù)應(yīng)力筋的下料長度; L0預(yù)應(yīng)力筋的成品長度; l構(gòu)件的孔道長度; l5錐形螺桿長度:l5 =380mm (當(dāng) l 30m時(shí),每增加1.0m,螺桿應(yīng)增加3mm) l6錐形螺桿的外露長度: l6 =120mm l7錐形螺桿的套

14、筒長度: l7 =100mm D鋼絲伸出套筒的長度: D =20mm D鋼絲應(yīng)力下料后的彈性回縮值(由試驗(yàn)確定).D =10mm,2020/8/26,41,(2)采用DM5型錨具:,式中:L預(yù)應(yīng)力筋的下料長度 l 構(gòu)件的孔道長度 K張拉端系數(shù),一端張拉:K=1.0;兩端張拉:K=2.0 a錨板厚度或錨杯底部厚度; d 鋼絲鐓頭留量(取鋼絲直徑的2倍); d =2d H錨杯高度; H1螺母高度; DL張拉時(shí)鋼絲伸長值; DL= C混凝土彈性壓縮值(當(dāng)其值 很小時(shí)可略去不計(jì)).C=0,2020/8/26,42,三、施工工藝 (一)工藝流程:,2020/8/26,43,(二)孔道的留設(shè)： 基本要求：

15、預(yù)留孔道的規(guī)格、數(shù)量、位置和形狀應(yīng)符合設(shè) 計(jì)要求；孔道應(yīng)平順，端部的預(yù)埋錨墊板應(yīng)垂 直于孔道中心線，并定位牢固。 孔道直徑：比預(yù)應(yīng)力筋或錨具、連接器外徑大1015mm 1.抽芯成孔法 （1）鋼管抽芯法：直線孔道。構(gòu)件長15m，一根；15m， 兩根鋼筋井字架，間距1.0m；轉(zhuǎn)管 1015min，初凝后、終凝前抽管(35h)， 先上后下 （2）膠管抽芯法：直線、曲線或折線孔道五層或七層夾布膠 管和鋼絲網(wǎng)橡皮管 抽管：先上后下，先曲后直 鋼筋井字架，間距0.5m，且曲線孔道宜加密,2020/8/26,44,2.埋管成孔法: （1）預(yù)埋金屬螺旋管法： 金屬螺旋管又稱波紋管,是用冷軋鋼帶或鍍鋅鋼帶在卷管

16、 機(jī)上壓波后螺旋咬合而成.,（2）預(yù)埋塑料波紋管： 塑料波紋管是近幾年來從國外引進(jìn)的,現(xiàn)在國內(nèi)也有生產(chǎn).,2020/8/26,45,所謂張拉是指借助油泵、千斤頂和錨具拉伸并錨固預(yù)應(yīng)力筋，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立預(yù)加力的過程。,(三)預(yù)應(yīng)力筋張拉：,2020/8/26,46,1.張拉強(qiáng)度 張拉時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)設(shè)計(jì)無要 求，混凝土強(qiáng)度75% fcuk 2.張拉力 預(yù)應(yīng)力筋張拉力 式中：m超張拉系數(shù)，取值1.00、1.03或1.05； con 預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力，N/ mm2； Ap 一次張拉的預(yù)應(yīng)力筋截面面積。,p,con,p,A,m,F,=,s,2020/8/26,47,3.張拉方法：

17、減少摩擦損失 （1）一端張拉：直線預(yù)應(yīng)力筋抽芯成孔l 24m； 埋管成孔l 30m。 （2）兩端張拉：曲線和折線預(yù)應(yīng)力筋 直線預(yù)應(yīng)力筋抽芯成孔l 24m； 埋管成孔l 30m。 當(dāng)同一截面中有多根一端張拉的預(yù)應(yīng)力筋，張拉端宜 分別設(shè)置在結(jié)構(gòu)的兩端。 當(dāng)兩端同時(shí)張拉同一根預(yù)應(yīng)力筋，宜先在一端錨固， 再在另一端補(bǔ)足張拉力后錨固。,2020/8/26,48,4.張拉順序： （1）對配有多根預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,由于不可能同時(shí)一次張拉,應(yīng)分批、對稱的進(jìn)行張拉. 原則:分批、分階段對稱張拉. 當(dāng)分批張拉時(shí)，先批預(yù)應(yīng)力筋損失見下式 式中： 鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值； 后批張拉的預(yù)應(yīng)力筋對前

18、批張拉的預(yù)應(yīng)力 筋重心處的混凝土法向應(yīng)力，MPa,n,p,I,l,con,c,s,pc,s,pc,E,),(,A,A,E,E,E,E,c,s,s,s,s,a,-,=,=,E,a,pc,s,2020/8/26,49,鋼筋的彈性模量，MPa； 混凝土的彈性模量，MPa； 預(yù)應(yīng)力筋的控制應(yīng)力； 預(yù)應(yīng)力筋的第一批應(yīng)力損失值，MPa； 后批張拉的預(yù)應(yīng)力筋截面面積，mm； 混凝土構(gòu)件的凈截面面積，mm。 張拉力: FP=m(s con+Es PC)AP(N),s,E,C,E,con,s,I,l,s,p,A,n,A,2020/8/26,50,措施：計(jì)算分批張拉的預(yù)應(yīng)力損失值,分別加到先批張拉預(yù) 應(yīng)力筋的控制

19、應(yīng)力內(nèi)； 采用同一張拉值，逐根復(fù)拉補(bǔ)足。 (2)平臥疊澆構(gòu)件 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土屋架等構(gòu)件一般在施工現(xiàn)場平臥重疊 制作,重疊層數(shù)為34層.其張拉順序宜先上后下逐層進(jìn)行.為 了減少上、下層之間因摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失,可逐層加大張 拉力.,平臥重疊澆筑構(gòu)件逐層增加的張拉力百分?jǐn)?shù),:塑料薄膜,油紙; :紙筋灰,柴油石臘; :廢機(jī)油,石灰水,2020/8/26,51,(四) 孔道灌漿：張拉后應(yīng)盡早孔道灌漿 目的：防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，增加結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。 1.材料：水泥漿；對空隙大的孔道可采用水泥砂漿灌漿。 水泥：不低于32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。水灰比 0.4，攪拌后3h泌水率不宜大于2%，且不應(yīng)大

20、 于3%，泌水應(yīng)能在24h內(nèi)全部被水泥漿吸收。水 泥漿的抗壓強(qiáng)度30N/mm2?？蓳綗o腐蝕鋼筋的 外加劑（減水劑、膨脹劑）,2020/8/26,52,2.施工： 灌漿設(shè)備包括；砂漿攪拌機(jī)、灌漿泵、貯漿桶、過濾網(wǎng)、 橡膠管和噴漿嘴等. 灌漿順序應(yīng)先下后上，壓力灌漿 二次灌漿法：第一次水泥漿泌水完成、初凝前。 灌漿后孔道內(nèi)水泥漿及砂漿強(qiáng)度達(dá)到15 Mpa 時(shí)，方可起吊運(yùn)輸或安裝。,2020/8/26,53,塑料波紋管,5.波紋管及灌漿孔,2020/8/26,54,泌水孔及灌漿孔構(gòu)造 Construction of Weeping Hole and Grounting Hole 1波紋管，2帶嘴的塑

21、料弧形壓板與海棉墊， 3塑料管，4鐵絲綁扎,5.波紋管及灌漿孔,2020/8/26,55,【例題1】 預(yù)應(yīng)力混凝土屋架，采用機(jī)械張拉后張法 施工?？椎篱L度為29.80 m，抽管成孔。預(yù)應(yīng)力筋為熱處理鋼筋，直徑為20 mm，單根長度為8 m。試選擇錨 具和張拉機(jī)械，計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋的下料長度、張拉力和 伸長值。(熱處理鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1470N/mm2，張拉程序 0 1.05con持荷2min con） 解:預(yù)應(yīng)力筋為直徑18mm的熱處理鋼筋(單根鋼筋) l =29.8m 24m 兩端張拉 錨具:螺絲端桿 張拉機(jī)械:YC-60型千斤頂,2020/8/26,56,計(jì)算下料長度: L= L0+nl0 = l-2l1+2l2+nl0 式中: l=29800 l1=370 l2=150 n=5 l0=d=20 L= 29800 -2*370 +2*150 +5*20 = 29460(mm) 預(yù)應(yīng)力張拉力: 張拉程序: 0 1.05con