预应力混凝土工程.doc

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1、第五章 预应力混凝土工程5.1 概述一、基本概念1、 预应力的概念：预应力是预加应力的简称，是为产生与使用荷载应力方向相反的预加应力。2、 混凝土预加应力的目的：为了弥补混凝土材料抗拉强度太低的缺点。3、 预应力混凝土的概念：是根据需要，人为的引入某一数值的反向荷载，用以抵消使用荷载的一种加筋混凝土。二、预应力混凝土的材料1、 对钢材的要求：高强度；具有一定塑性；与砼又较好的粘结度；良好的加工性能2、 对砼的要求：高强度；收缩，徐变小；快硬、早强； 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土3、预应力砼的优点： 截面小，重量轻，刚度大； 抗裂性、耐久性好； 节约钢材； 在较大跨度结构中，综合经济效益好

2、。5.2 先张法施工一、基本概念 先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋，并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后进行非预应力钢筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土，养护混凝土至设计强度等级的 75%以上，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹力作用下，通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应力，使得钢筋混凝土构件受拉区的混凝土承受预压应力。二、先张法施工设备 （一）台座 组成：台面、横梁、承力结构。 分为：墩式台座、槽式台座、桩式台座等。 1、墩式台座： 以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。 一般用于生产中小型构件。 （1） 墩式台座分类：简易墩式台座

3、； 重力墩式台座； 构架式台座； （2） 墩式台座计算要点： 墩式台座的抗倾覆验算：抗倾覆验算安全系数K1表示K1 = M1 / M 15 式中 M由张拉力产生的倾覆力矩 M=Te T张拉力的合力 e张拉力合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂 M1抗倾覆力矩，如不考虑土压力，则 M1 = G1 L1 十G2 L2 式中 G1传力墩的自重 L1传力墩重心至倾覆转动点O的力臂 G2传力墩外伸台面局部加厚部分的自重 L2传力墩外伸台面局部加厚部分重心至倾覆转动点O的力臂 抗滑移验算 墩式台座的抗滑移能力以台座的抗滑移安全系数 K2表示。 K2 = T1 / T 1 3 式中T张拉力的合力 T1抗滑移力

4、 T1 = N 十 EP 十 F 式中 N台面反力 EP 土压力P，P/的合力 F摩阻力 强度验算： 支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋； 墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压构件计算； 台面按轴心受压构件计算； 横梁按承受均布荷载的简支梁计算。 2、槽式台座用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。（二）张拉机具和夹具1、钢丝的夹具和张拉机具 （1）钢丝夹具 锚固夹具：锥形、楔形。 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。 墩头锚具：采用冷墩形成。（2）张拉机具 要求： 简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。 种类： A、卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。 B、电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小

5、，重量轻，操作灵活，移动方便。 2、钢筋的夹具和张拉机具（1）钢筋夹具 锚固夹具：工具式螺杆螺丝端杆锚具； 穿心式夹具自锚； 墩头锚固：d 12mm 冷墩 d 22mm 加热锻打 张拉夹具：压销式、穿心式。（2）钢筋张拉机具 油压千斤顶、拉伸机、穿心式千斤顶、电动螺杆张拉机。二、先张法施工工艺（一）预应力筋的铺设： 预应力筋宜用牵引车铺设（二）预应力筋的张拉1、张拉控制应力和超张拉最大应力2、张拉程序： 01.05concon 或01.03con 第一种张拉程序中，超张拉5并持荷2min，其目的是为了在高应力状态下加速预应力松弛早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失。第二种张拉程序中，超张拉

6、3，其目的是为了弥补预应力筋的松弛损失，这种张拉程序施工简单，一般多被采用。以上两种张拉程序是等效的，可根据构件类型、预应力筋与锚具种类、张拉方法、施工速度等选用。 采用第一种张拉程序时，千斤顶回油至稍低于con，再进油至con，以建立准确的预应力值。 第二种张拉程序，超张拉 3%是为了弥补应力松弛引起的损失，根据国家建委建研院“常温下钢筋松弛性能的试验研究”一次张拉0con，比超张拉持荷再回到控制应力01.05concon ， （持荷 2min）应力松弛大 23%，因此，一次张拉到 1.03con后锚固，是同样可以达到减少松弛效果的。且这种张拉程序施工简便，一般应用较广。3、张拉顺序：（1）

7、多根同时张拉；（2）单根张拉。（三）混凝土的浇筑与养护 1、浇筑要求： 同一生产线的构件应一次浇筑完毕； 构件应避开温度缝； 振捣时不应碰撞钢丝； 叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构件； 混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。 2、养护： 自然养护； 湿热养护。（四）预应力筋放张1、放张要求 混凝土强度应大于75C设；（重叠生产指最上层构件） 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免过大的冲击与偏心。同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小； 保证预应力筋与混凝土之间的粘结。2、放张方法 钢丝：数量少，逐根放张；数量多，同时放张。 粗钢筋：数量少，逐根加热熔断；数量多，同时放

8、张。 3、放张顺序 轴心受压构件：同时放张。 偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应力筋；再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。 如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错进行放张。5.3 后张法施工一、基本概念： 1、定义： 制备留有孔道的混凝土构件，混凝土达到设计规定强度后，穿筋并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值，借助锚具把预应力筋锚固在构件端部，最后，孔道灌浆，这种预加应力的方法称为后张法。2、后张法施工的特点： 混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响； 锚具不能重复使用，成本高； 工艺比较复杂（构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆）； 可拼装预制构件（现场拼装）。3、适用范围现

9、场制作大型构件，避免大型构件运输的麻烦。4、生产过程 （1）构件生产阶段； （2）预加应力阶段（包括锚具、预应力筋制作、张拉、灌浆等）二、孔道留设1、要求 （1）孔道尺寸、位置应正确，孔道要平顺； （2）端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线； （3）孔道直径取决于预应力筋和锚具、保证预应力筋穿入。2、施工方法 （1）钢管抽芯法适宜于留设直线孔道 方法：在需留设孔道处预埋钢管，在混凝土浇筑、养护中定期慢转钢管，以防粘结，待混凝土初凝后，终凝前抽出钢管，形成孔道。 施工时应注意的问题：a.钢管应平直，光滑，埋前应出锈，刷油，位置正确；b.每根长度小于15米，以便于旋转、抽管；c.恰当掌握抽管时间 ：早

10、：坍孔； 晚：抽管难，抽不出来。 一般在初凝后终凝前，手指按压混凝土不粘浆又无明显印痕时，则可抽管。常温下，一般 36小时即可抽管。 抽管顺序和方法：先上后下，边抽边转，速度均匀，与孔道保持在同一直线3、灌浆孔、排气孔与泌水孔三、预应力筋的制作核心问题预应力筋的应力控制（一）锚具及预应力筋的制作1、单根粗钢筋预应力筋成品长度：L1l+2l2预应力筋冷拉后需达到的长度：L0L12l2预应力筋下料长度：LL0/(l-+)张拉端l22Hh5，锚固端l2Hh52、钢筋束和钢绞线束下料长度：（1） 两端张拉时 L2（l1l2l3100）（2） 一端张拉时 Ll12（l1100）l2l33、 钢丝束：下料

11、长度LL02a20.5（HH1）LC式中：孔道长度(mm)，按实际丈量； h锚杯底厚或锚板厚度(mm)； 钢丝镦头预留量，取 10mm； K系数，一端张拉时取05，两端张拉时取1.0； H锚杯高度(mm)； H1螺母厚度(mm)； 钢丝束张拉伸长值 (mm)； C张拉时构件混凝土弹性压缩值(mm)。（二）钢丝下料与编束（三）碳素钢丝镦头（四）钢绞丝下料与编束（五）钢绞丝固定端钢具组装四、穿束（一）穿束时机 1、先穿束：在浇注砼之前穿束 先穿束后装管; 先装管后穿束 2、后穿束法：在浇注砼之后穿束五、张拉机具设备 （一）液压千斤顶 1、YL型千斤顶；2、YC型千斤顶；3YZ型千斤顶 （二）电动高

12、压油泵 （三）千斤顶的校验张拉设备（千斤顶、油泵、压力表等）应配套标定，并配套使用，以便确定压力表读数与千斤顶输出力之间的关系曲线，且要求标定时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致。 施工时应根据预应力筋种类合理选择张拉设备。预应力筋张拉力不应大于设备额定张拉力，其伸长值不应大于其额定的行程。 六、预应力筋张拉1、张拉控制应力和超张拉最大应力 （1）张拉控制应力（2）超张拉最大应力2、预应力损失 孔道摩擦损失 锚固损失 钢筋应力松弛损失 混凝土收缩徐变损失 受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起应力损失3、张拉程序根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素确定。超张拉5目的：主要是

13、减少钢筋松弛、混凝土弹性压缩、锚具变形和孔道摩擦等所引起的应力损失。超张拉3目的：主要是弥补设计或施工中不可预见的损失。持荷2分钟目的：主要是为了加速钢筋松弛的早发展。4、张拉力计算5、张拉注意事项（1）混凝土强度要求：张拉时应符合设计要求；若设计无要求 时，不应低于70C设计。 块体拼装，立缝处混凝土或砂浆强度，不应低于15MPa或40C设计。（2）多根预应力筋张拉：当不可能同时张拉时，宜分批、分阶 段、对称地张拉。（3）重叠多层张拉：现场生产构件，重叠多层构件中预应力的施加，其损失自上而下逐层增加。 重叠构件张拉宜先上后下，超张拉应力依次增加。（4）张拉方式的影响：主要是克服、减小摩阻力的

14、影响 一端张拉：构件长度小于24米的直线预应力筋。 两端同时张拉：构件长度大于24米或曲线预应力筋。七、孔道灌浆1、孔道灌浆的作用：保护预应力筋，防锈。使预应力筋与混凝土结构形成整体。2、灌浆的要求 孔道用灰浆应满足强度、粘结力、流动性、干缩性、泌水性要求； 灌浆前，混凝土孔道应用压力水冲刷干净并湿润孔壁； 灌浆时，水泥浆应缓慢均匀地泵入，不得中断； 灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆而将下层孔道堵塞。 3、灌浆设备砂浆搅拌机、灌浆泵、贮浆桶、过滤器、橡胶管和喷浆嘴。 4、灌浆工艺孔道灌浆应采用标号不低于425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆；对 空隙大的孔道可采用砂浆灌浆。水泥

15、浆及砂浆强度均不应低于20MPa。灌浆用水泥浆的水灰比宜为04左右，搅拌后3h泌水率宜控制在0.2，最大不超过03%，纯水泥浆的收缩性较大，为了增加孔道灌浆的密实性，在水泥浆中可掺入水泥用量02的木质素磺酸钙或其它减水剂，但不得掺入氯化物或其它对预应筋有腐蚀作用的外加剂。 灌浆前混凝土孔道应用压力水冲刷干净并润湿孔壁。灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆而把下层孔道堵塞。孔道灌浆可采用电动灰浆泵，灌浆应缓慢均匀地进行，不得中断，灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加压至050.6MPa并稳压一定时间，以确保孔道灌浆的密实性。对于不掺外加剂的水泥浆可采用二次灌浆法，以提高孔道灌浆的密实性。灌 浆后

16、孔道内水泥浆及砂浆强度达到15 MPa时，预应力混凝土构件即可进行起吊运输或安装。 最后把露在构件端部外面的预应力筋及锚具，用封端混凝土保护起来5.4 无粘结预应力混凝土结构施工后张法预应力砼中，预应力可分为：1、有粘结：预应力筋与混凝土之间灌浆成永久性粘结。2、无粘结：预应力筋与混凝土之间可永久性相对滑动。无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土的发展。一、无粘结预应力筋的制作无粘结预应力筋的制作是无粘结后张预应力混凝土施工中的主要工序。无粘结筋一般由钢丝、钢绞线等柔性较好的预应力钢材制作，当用电热法张拉时，亦可用冷拉钢筋制作。无粘结预应力筋是由7根5mm高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线

17、，通过专门设备涂包涂料层和包裹外包层构成的二、无粘结预应力筋锚具 1、张拉端；2、固定端三、张拉设备及机具1、前卡千斤顶； 2、电动高压油泵四、无粘结预应力砼施工 1、工艺流程 2、施工操作要点： 现场制作； 模板 铺筋端部节点安装砼浇注和振捣张拉端部处理5.4 预应力混凝土现浇框架结构施工一、预应力混凝土现浇框架结构体系简介 预应力混凝土现浇框架结构时对框架梁或板以局部柱施加预应力的一种结构体系，目前在国内被广泛采用。预应力混凝土现浇框架结构分：有粘结预应力框架结构和无粘结预应力框架结构预应力混凝土现浇框架结构中，框架梁一般配置曲线或折线预应力筋二、曲线孔道的留设三、曲线预应力筋的张拉四、预应力混凝土现浇框架结构施工施工顺序有一下三种：1、逐层浇注逐层张拉；2、数层浇注顺向张拉；3、数层浇注逆向张拉