預(yù)應(yīng)力 混凝土結(jié)構(gòu)體系技術(shù)交底.ppt

1、中鐵二十二局集團(tuán) 滬昆客專貴州段工程指揮部,橋梁工程 預(yù)應(yīng)力體系施工相關(guān)知識,2013年九月二十日,目 錄,1、預(yù)應(yīng)力體系,2、預(yù)應(yīng)力材料,3、張拉機(jī)具,4、相關(guān)試驗(yàn),5、理論基礎(chǔ),6、現(xiàn)場計(jì)算,7、問題與辦法,橋梁工程預(yù)應(yīng)力體系施工相關(guān)知識,預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)是提高砼結(jié)構(gòu)耐久性的一項(xiàng)有效措施：PC砼對受拉區(qū)砼施加預(yù)壓應(yīng)力以抵消荷載作用下對受拉區(qū)砼產(chǎn)生的拉力，使砼整個(gè)截面參與受力，從而提高材料的利用率和砼耐久性。,1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系,A、普通鋼筋砼結(jié)構(gòu),B、部分預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),C、全預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：有效防止開裂、利用材料高強(qiáng)度性能，減輕結(jié)構(gòu)自重，增大橋梁跨度。,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的概念,預(yù)應(yīng)力

2、混凝土結(jié)構(gòu)就是構(gòu)件在使用荷載作用之前，利用高強(qiáng)鋼筋預(yù)先對混凝土受拉區(qū)施加壓應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。也就是說，它是預(yù)先對混凝土或鋼筋混凝土構(gòu)件施加壓應(yīng)力，使之建立一種人為的應(yīng)力狀態(tài)， 這種應(yīng)力和大小和分布規(guī)律，能有利于抵消使用荷載作用下的拉應(yīng)力，因而使混凝土構(gòu)件在使用荷載下不致開裂，或推遲開裂，或者減小裂縫開展的寬度。這種預(yù)先給混凝土引入應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。,部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件是指其處于以全預(yù)應(yīng)力混凝土和普通鋼筋混凝土為兩個(gè)極端的中間領(lǐng)域的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)件按正常使用狀態(tài)下，允許截面受拉邊緣出現(xiàn)拉應(yīng)力或裂縫（限制其寬度在允許范圍內(nèi)）。采用預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋混合配筋，兼有全預(yù)應(yīng)

3、力混凝土和普通鋼筋混凝土兩者的優(yōu)越性。,普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要弱點(diǎn)是，混凝土與鋼筋相比抗拉強(qiáng)度低，受拉極限應(yīng)變小。構(gòu)件在正常使用荷載作用下，鋼筋的應(yīng)變大大地超過了混凝土的受拉極限應(yīng)變值，這就是普通鋼筋混凝土構(gòu)件在使用階段易出現(xiàn)裂縫的原因。,全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指在使用荷載作用下，構(gòu)件全截面均保持處于受壓狀態(tài)，不出現(xiàn)拉應(yīng)力。全預(yù)應(yīng)力雖然具有抗裂性好、剛度大可節(jié)約鋼材等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著結(jié)構(gòu)延性差，對抗震不利，反拱過大等缺點(diǎn)。,PC梁橋：P: Prestresse(預(yù)應(yīng)力），C:concrete(混凝土），structure(結(jié)構(gòu)),1982年由國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會（FIP)提出預(yù)應(yīng)力度的定義：=M

4、0/M。鋼筋混凝土： =0，不加預(yù)應(yīng)力。,全預(yù)應(yīng)力混凝土： 1，沿預(yù)應(yīng)力筋方向沒有達(dá)到消壓狀態(tài)，正截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 部分預(yù)應(yīng)力混凝土：1 0，沿預(yù)應(yīng)力筋方向的正截面出現(xiàn)拉應(yīng)力或出現(xiàn)不超過規(guī)定寬度的的裂縫。,2、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系組成材料,幾組有用的名詞,錨具，張拉設(shè)備，管道壓漿劥。,波紋管,鍍鋅鐵皮波紋管,塑料波紋管,金屬波紋管的質(zhì)量要求,1、圖紙要求采用鍍鋅金屬波紋管，鋼帶厚度要求不小于0.3mm。 2、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及質(zhì)量要求符合JG225-2007預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管。 3、金屬管道接頭處的連接管宜采用大一個(gè)直徑級別的同材質(zhì)管道，其長度宜為被連接管道內(nèi)徑的5-7倍，且不小于300m

5、m，兩端旋入長度應(yīng)大致相等。 管道與錨墊板之間應(yīng)采用與管道接頭同一材料同一規(guī)格的連接頭連接，連接后用密封膠封口。 對在混凝土澆筑之前穿束的管道，預(yù)應(yīng)力筋安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，修復(fù)管道損壞的部位，并封閉錨墊板喇叭口、排氣管口。此外露于錨墊板外預(yù)應(yīng)力筋采用防水塑料布等進(jìn)行纏繞封裹。,鐵皮管制作機(jī)械,鋼絞線,預(yù)應(yīng)力筋的要求,預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用砂輪鋸切斷，不得采用電弧或氣焊切斷，也不得使預(yù)應(yīng)力筋經(jīng)受高溫、焊接火花或接地電流的影響。下料后不得散頭，下料場地應(yīng)平整、潔凈。 預(yù)應(yīng)力筋在張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固，錨固完結(jié)并經(jīng)檢驗(yàn)合格后即可切割端頭多余的預(yù)應(yīng)力筋，切割后的外露長度不宜小于其直徑的1.5倍

6、，且不宜小于30mm。 預(yù)應(yīng)力筋容許暴露時(shí)間,錨 具,工作錨具,P型固定端組件,多孔連接器,錨 具,工具錨組件,精扎螺紋鋼連接器,精扎螺紋鋼錨具,預(yù)應(yīng)力體系組件,幾組有用的名詞,張拉端總成圖,預(yù)應(yīng)力體系組件1,張拉端總成圖,工作錨板,預(yù)應(yīng)力體系組件1,錨墊板,彈簧筋,波紋管,工作夾片,鋼絞線,壓漿孔,錨墊板的尺寸要求,用于錨固直徑15.2mm鋼絞線的錨具，1-21孔錨板的最小直徑和最小厚度，最外側(cè)錐孔大口外邊緣的錨板邊緣最小距離應(yīng)符合鐵建設(shè)2010241號鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南P64頁表7.2.7,7.2.8的規(guī)定。 錨墊板長度應(yīng)保證鋼絞線在錨具底口處的最大折角不大于40,端面的平面度不應(yīng)

7、大于0.5mm，端面應(yīng)設(shè)有錨具對中凹口。,P型固定端總成圖,預(yù)應(yīng)力體系組件2,注意最小距離,P型固定端總成圖,預(yù)應(yīng)力體系組件2,P型錨板,彈簧筋,波紋管,擠壓套筒 （擠壓簧）,鋼絞線,約束環(huán),出漿管,P型固定端總成圖,預(yù)應(yīng)力體系組件2,P型錨板,彈簧筋,波紋管,擠壓套筒 （擠壓簧）,鋼絞線,約束環(huán),出漿管,50cm,多孔連接器組件圖,預(yù)應(yīng)力體系組件3,多孔連接器組件圖,預(yù)應(yīng)力體系組件3,防護(hù)罩,波紋管,約束環(huán),出漿管,彈簧筋,錨墊板,擠壓套筒 （擠壓簧）,連接體,鋼絞線,波紋管,多孔連接器組件圖,預(yù)應(yīng)力體系組件3,預(yù)應(yīng)力錨固體系總裝圖,預(yù)應(yīng)力綜合體系,預(yù)應(yīng)力錨固體系總裝圖,預(yù)應(yīng)力綜合體系1,張

8、拉端,固定端,預(yù)應(yīng)力錨固體系總裝圖,預(yù)應(yīng)力綜合體系2,3、預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具,幾組有用的名詞,油泵（表）,ZB4/500型油泵,電動高壓油泵：,泵體,控制閥,油壓表,車體,管路,千斤頂,YCWB型千斤頂,YDC250Q型千斤頂,YC60B型千斤頂,千斤頂額定張拉力宜為預(yù)應(yīng)力筋張拉力的1.2-1.5倍,工具錨組件,工具錨板,限位板,工具夾片,提醒注意：,限位板和工具錨應(yīng)采用同生產(chǎn)廠的配套產(chǎn)品，不得分別使用不同生產(chǎn)廠的產(chǎn)品。 工作錨和工具錨不得互相代替使用。 所有管道的壓漿孔、抽氣孔應(yīng)設(shè)在錨座上，排氣孔應(yīng)設(shè)在錨具的附件上。 錨具的承壓面應(yīng)與預(yù)應(yīng)力筋垂直。 錨具安裝時(shí)與錨墊板應(yīng)對中，夾片應(yīng)擊緊且縫隙均勻

9、。,擠壓機(jī)具,擠壓機(jī),油泵（表）,擠壓P頭的專業(yè)配套器具,真空輔助壓漿施工機(jī)具,真空泵,拌漿機(jī),灰漿泵,壓漿工藝要求,1、宜優(yōu)先采用真空輔助壓漿,2、同一孔道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次完成。,3、漿液攪拌設(shè)備轉(zhuǎn)速應(yīng)不低于1000r/min，,4、壓漿機(jī)采用連續(xù)式壓漿泵,5、儲料罐應(yīng)帶有攪拌功能,4、相關(guān)試驗(yàn),幾組有用的名詞,金屬波紋管相關(guān)檢測,1、原材料材質(zhì)成份檢測,3、抗沖擊能力檢測,4、環(huán)剛度檢測,2、外觀、內(nèi)外徑、壁厚檢測,相關(guān)試驗(yàn)1,鋼絞線相關(guān)檢測,1、原材料材質(zhì)檢測,3、抗拉強(qiáng)度檢測（破斷負(fù)荷、屈服負(fù)荷）,2、直徑檢測,4、極限伸長率試驗(yàn),相關(guān)試驗(yàn)2,5、彈性模量檢測,同牌號、同爐罐號、同

10、規(guī)格、同生產(chǎn)工藝、同交貨狀態(tài)的預(yù)應(yīng)力筋每30T為一批。施工單位每批抽檢一次。,錨具（夾片）、連接體相關(guān)檢測,2、硬度檢測,1、外觀檢測及外形尺寸,3、靜載錨固系數(shù)檢測,相關(guān)試驗(yàn)3,同一種類、同種材料和同一生產(chǎn)工藝且連續(xù)進(jìn)場的錨具、夾具和連接器每5000套為一批。,每批抽檢5%，且不少5套。,每批抽檢一次（3套）,半成品強(qiáng)度相關(guān)檢測,P頭檢測,2、外觀檢測,3、抗拉檢測,1、擠壓設(shè)備,相關(guān)試驗(yàn)4,張拉機(jī)具的標(biāo)定,2、千斤頂首次使用，或使用一個(gè)月，張拉作業(yè)達(dá)300次，大修、漏油嚴(yán)重、拆修更換配件的張拉千斤頂必須重新校正。,3、壓力表選用防震型，表面最大讀數(shù)應(yīng)為張拉力的1.252.0倍，精度不應(yīng)低于

11、1.0級。最小刻度值不大于1MPa,表盤直徑不小于15cm。 4、采用0.4級精度壓力表，檢定周期為1個(gè)月，1.0級壓力表校準(zhǔn)周期為一周，張拉作業(yè)達(dá)300次，更換用油規(guī)格、超過允許偏差、發(fā)現(xiàn)異常故障,1、千斤頂與壓力表配套校驗(yàn)，配套標(biāo)定、配套使用，一般采用標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)和試驗(yàn)機(jī)校驗(yàn)。,相關(guān)試驗(yàn)5,精度：誤差占最小刻度的百分比。,張拉機(jī)具的標(biāo)定,5、標(biāo)定報(bào)告 差值方程 eg: Y=1.103X+1.410 Y-壓力表示值（MPa） X-力值（KN）,4、千斤頂：張拉工藝與放張工藝 一般采用穿心式雙作用千斤頂，張拉噸位宜為張拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。,相關(guān)試驗(yàn)5,摩阻試驗(yàn),1、管道摩阻試驗(yàn),

12、相關(guān)試驗(yàn)6,2、錨口摩阻損失試驗(yàn),3、夾片式錨具的錨具夾片回縮量不應(yīng)大于6mm，,4、錨具的錨口摩阻和喇叭口摩阻損失合計(jì)不宜大于6%。,5、理論基礎(chǔ),材料 特性 管道指標(biāo) 理論計(jì)算,鋼絞線,1、一般為15.2mm7股鋼絞線，公稱截面積140mm2。,3、鋼絞線的設(shè)計(jì)彈性模量E=195GPa10GPa， 設(shè)計(jì)伸長值的計(jì)算依據(jù),2、極限抗拉強(qiáng)度 =1860MPa，即單根鋼絞線極限斷裂荷載為260.4KN，一般張拉力不大于0.75倍，即1395MPa，（單根鋼絞線最大設(shè)計(jì)張拉力不大于195.3KN），就是說單根鋼絞線按20t計(jì)算的由來。,預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖,預(yù)應(yīng)力筋的性能,1、屈服強(qiáng)度：國際預(yù)

13、應(yīng)力協(xié)會取殘余應(yīng)力的0.1%時(shí)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度0.1，我國取殘余應(yīng)力為0.2%時(shí)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度0.2。 2、總伸長率：表示預(yù)應(yīng)力筋拉斷時(shí)的應(yīng)變，其數(shù)值與所取用的量測標(biāo)距有關(guān)，對鋼絲（L0=200mm），鋼絞線（L0=400mm）,國標(biāo)統(tǒng)一規(guī)定 3.5%。 3、應(yīng)力松馳：是指力筋受到一定的張拉力后，在長度保持不變的條件下，其應(yīng)力隨時(shí)間逐步降低的現(xiàn)象，此降低值稱為應(yīng)力松馳損失。產(chǎn)生應(yīng)力松馳的原因主要是由于金屬內(nèi)部位錯(cuò)運(yùn)動使一部分彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形引起的。,預(yù)應(yīng)力筋張拉力,1張拉力：是指在結(jié)構(gòu)構(gòu)件張拉端由張拉設(shè)備施加的拉力。Pj= con Ap 式中Pj-預(yù)應(yīng)力筋的張拉力（N); con-

14、張拉控制應(yīng)力（N/mm2),混凝土結(jié)構(gòu)中，對鋼絲和鋼絞線?。?.7-0.75）fptk ，高強(qiáng)鋼筋取（0.85-0.9） fpyk； fptk-預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ N/mm2） fpyk-預(yù)應(yīng)力筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ N/mm2） AP-預(yù)應(yīng)力筋截面面積（mm2）。 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋需要超張拉時(shí)，其最大張拉控制應(yīng)力：對預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線為0.8fptk，對高強(qiáng)鋼筋為0.95 fpyk。但錨具下口建立的最大預(yù)應(yīng)力值：對預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線不宜大于0.7fptk，對高強(qiáng)鋼筋不宜大于0.85fpyk。 有效預(yù)應(yīng)力值pe是指預(yù)應(yīng)力損失完成后在預(yù)應(yīng)力筋中保持的應(yīng)力值。 混凝土結(jié)構(gòu)施工中，對預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線，

15、其有效預(yù)應(yīng)力值不宜大于0.6 fptk。,波紋管,1、中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-JG225-2007 預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管,3、外觀：清潔、無銹蝕，不應(yīng)有油污、孔洞和不規(guī)則的褶皺，咬口無開裂、無脫扣。,2、原材：鍍鋅金屬鋼帶,波紋管每10000m時(shí)應(yīng)做全部檢測。,波紋管,4、徑向剛度性能：抵抗集中荷載和抵抗均布荷載,6、波紋管與錨墊板的連接，一般是將波紋管直接延伸至錨墊板內(nèi)或承壓鋼板的孔洞外約50mm。,5、抗?jié)B漏性能試驗(yàn),7、抗沖擊性：在試驗(yàn)溫度（0）時(shí)，落錘沖擊試驗(yàn)測得。復(fù)核規(guī)范要求則視為合格。,波紋管管道相關(guān)指標(biāo),1、摩阻系數(shù)： 預(yù)應(yīng)力束與孔道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)； 設(shè)計(jì)取0.23。,2

16、、孔道偏差系數(shù)k： 孔道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)； 設(shè)計(jì)取0.0025。,k 、均可由摩阻試驗(yàn)測得,理論伸長值的計(jì)算,1、設(shè)計(jì)給定,2、公式計(jì)算,3、軟件計(jì)算,張拉端錨固時(shí)預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值（mm) 夾片式錨具：有頂壓時(shí)為5mm， 無頂壓時(shí)為6-8mm。,公式計(jì)算,1、胡克定律 -計(jì)算段平均應(yīng)力； -計(jì)算段始端應(yīng)力； -計(jì)算段終端應(yīng)力。,x- 從張拉端至計(jì)算截面孔道長度，m,- 從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，rad,k-孔道偏差系數(shù), -摩阻系數(shù),軟件計(jì)算,6、現(xiàn)場計(jì)算,強(qiáng)度達(dá)標(biāo) 機(jī)具正常 測量準(zhǔn)確 計(jì)算仔細(xì),1、初應(yīng)力取值為20%張拉力。2、初應(yīng)力以下的推算伸長值L2，可根據(jù)

17、彈性范圍內(nèi)張拉力與伸長值成正比關(guān)系，用計(jì)算法或圖解法。3、張拉時(shí)宜在初應(yīng)力和終應(yīng)力之間增設(shè)1-2次伸長值的量測。若初張拉為20%設(shè)計(jì)張拉力，實(shí)際操作時(shí)采用20%-40%-60%-80%-100%的張拉程序。4、采用兩臺千斤頂同時(shí)張拉一束預(yù)應(yīng)力筋時(shí)每臺千斤頂張拉速度宜盡量同步，以使兩端張拉伸長值基本一致。,初始應(yīng)力取值及伸長值推算,后張法預(yù)應(yīng)力混凝土張拉記錄表1,伸長值超出千斤頂油缸長200mm的鋼絞線如何進(jìn)行張拉？,1.0cm,實(shí)際伸長值與理論伸長值的誤差允許范圍為6%。,5.6cm/m,7、問題與辦法,三同心 兩同步,張拉程序,后張法預(yù)應(yīng)力筋張拉程序依力筋種類與錨具類型不同而異。 鋼絞線束

18、對于夾片式具有自錨性能的錨具： 普通松弛力筋0-初應(yīng)力-1.03con(錨固） 低松馳力筋0-初應(yīng)力- con(持荷2min錨固） 精軋螺紋鋼，直線配筋時(shí)： 0-初應(yīng)力- con(持荷2min錨固）,施工安全注意事項(xiàng),張拉現(xiàn)場應(yīng)有明顯標(biāo)志，與該工作無關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi)。 張拉或退出楔塊時(shí)，千斤頂后面不得站人，以防預(yù)應(yīng)力筋拉斷或錨具彈出傷人。 油泵運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)檢查。在有壓情況下，不得隨意擰動油泵或千斤頂各部位的螺絲。 作業(yè)應(yīng)由專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場指揮，操作時(shí)嚴(yán)禁摸踩及碰撞力筋，在測量伸長及擰螺母時(shí)，應(yīng)停止開動千斤頂工作。 在任何情況下，張拉時(shí)作業(yè)人員都不得站在預(yù)應(yīng)力筋的兩端，也不得隨意穿越。 油

19、泵開動過程中，不得擅自離開崗位。如需離開，必須將油閥全部松開或切斷電路。 在高壓油管的接頭應(yīng)加防護(hù)套，以防噴油傷人。 千斤頂支架必須與梁端墊板接觸良好，位置正直對稱，嚴(yán)禁多加墊塊，以防支架不穩(wěn)定或受力不均傾倒傷人。 已張拉完而未壓漿的梁，嚴(yán)禁劇烈震動，以防預(yù)應(yīng)力筋斷裂而釀成重大事故。,將錨墊板喇叭管內(nèi)的砼及波紋管清理干凈并疏通好錨墊板上注漿孔； 清除鋼絞線的銹蝕、泥漿； 套上工作錨板，根據(jù)氣候干燥程度在錨板錐孔內(nèi)抹上一層薄薄的黃油； 在錨板錐孔內(nèi)裝上工作夾片； 裝上相應(yīng)的限位板；,裝上張拉千斤頂，并且與油泵相連接； 裝上可重復(fù)使用的工具錨板； 裝上工具夾片（夾片表面涂上退錨靈或石蠟）。,1、張拉全部鋼絞線束到施工控制應(yīng)力，其張拉順序、張拉力均應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。 2、張拉鋼絞線之前，對梁體混凝土強(qiáng)度、彈模應(yīng)做全面檢查，符合要求后方可進(jìn)行張拉作業(yè)。 3、張拉應(yīng)同步、對稱地進(jìn)行，并以油壓表讀數(shù)為主，伸長值進(jìn)行校核。 4、錨環(huán)定位時(shí)，將工作錨環(huán)套在鋼絞線上放入錨墊板的凹槽內(nèi)，裝入工作夾片，并使工作夾片的尾部大致相平（位于同一平面內(nèi)），工作夾片處的間隙大致相等，此時(shí)不能用過大的力敲打夾片，以免夾片破裂，從而造成滑絲。,5、千斤頂定位：張拉正常的關(guān)鍵之一在于“三軸”同心：即錨環(huán)中心、預(yù)留孔道中心與千斤頂中心保持同心，這樣才能減少鋼絞線的滑