第5章预应力溷凝土.ppt

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1、,第一节 预应力混凝土的基本知识 一、预应力混凝土的概念： 1、预应力混凝土： 在构件使用前，对结构构件受拉区的钢筋在弹性范围之内的拉伸，利用钢筋的弹性回缩，对受拉区的混凝土预先施加预压应力，以提高构件的刚度、抗裂性和耐久性。,第一节 预应力混凝土的基本知识 一、预应力混凝土的概念： 2、预应力混凝土的分类： （1）按混凝土施工方法不同可分为：预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。 （2）按施加预应力的方式不同可分为：先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土。 （3）按预应力度大小可分为：全预应力混凝土和部分预应力混凝土。,二、预应力混凝土的材料 1、混凝土材料 （1）强度要求

2、：一般不低于C30；当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力筋时，混凝土的强度等级不低于C40。 （2）混凝土的配置：应尽可能采用高标号水泥（宜用硅酸盐水泥），减少水泥用量，降低水灰比（控制在0.5以下），选用优质坚硬的骨料。,二、预应力混凝土的材料 2、钢筋 （1）、强度高。预应力钢筋必须采用高强度钢材，以减少预应力构件在长期使用过程中，由于混凝土的收缩徐变等原因，而的造成预应力损失。 （2）、要有较好的焊接性能。 （3）、预应力筋的种类：单根粗钢筋，钢筋索，钢绞线索、钢丝索等。 （4）、预应力筋的冷加工：冷拉和冷拔,三、预加应力的方法：,1、先张法先张拉钢筋，后浇注混凝土。 2、后张法

3、先浇注混凝土，预留孔道，后张 拉钢筋 还有电热法，无粘结预应力。,四、预应力张拉控制应力（con):,注：fptk预应力筋极限抗拉强度标准值（N/mm2） fpyk预应力筋屈服强度标准值（N/mm2）,五、预应力损失的概念：,预应力总损失值小于下列数值时，则按下列数值取用： 先张法：100 N/ mm2 后张法： 80 N/ mm2 1、锚具变形和钢筋内缩损失： l1(先、后张法均有） 式中： 张拉锚具变形和钢筋内缩值； 长线台座先张法： =5 mm 后张法螺丝端杆锚具（一条缝隙） =5 mm l 张拉端至固定端之间的距离。 ES 钢筋弹性模量。,五、预应力损失的概念：,2、孔道摩擦损失： l

4、2(后张法有） 当 0.2时： 式中： 从张拉端至计算截面的距离 从张拉端至计算截面曲线孔道倾角。 摩擦系数,五、预应力损失的概念：,3、温度应力损失： l3 长线台座生产时，采用蒸汽养护时存在。 4、钢筋应力松弛损失： l4 (先、后张法均有） 5、混凝土收缩徐变应力损失： l5 (先、后张法均有） 预应力损失的组合,六、先、后张法构件设计施工对比：,1、先张法构件需要台座，故在预制厂生产中小型构件。 后张法不需要台座，故在现场生产大型构件。 2、设计中：先张法采用：换算截面A0 后张法采用： 净面积Aj 3、预应力损失不同。 4、预应力传递不同： 先张法是依靠混凝土和钢筋之间的粘结力来传递

5、。 后张法是通过锚具来传递预应力。 5、预应力筋张拉控制应力不同： 先张法con后张法con，但最终效果一致。,第二节 先张法施工,一、施工工艺,台座准备,刷隔离剂,铺放预应力筋,张拉并锚固,安侧模扎横向构造筋,浇混凝土,养护,放张,脱模、堆放,起供,第二节 先张法施工,二、台座： 1、墩式台座：,2、槽式台座：,第二节 先张法施工,三、预应力筋的张拉： （一）张拉设备： 1、张拉机具： 还有卷扬机。,YC-20型穿心式千斤顶 1钢筋；2台座；3穿心式夹具；4弹性顶压头；5、6油嘴；7偏心式夹具；8弹簧,电动螺杆张拉机构造图 1螺杆；2、3拉力架；4张拉夹具；5顶杆；6电动机；7减速箱；8测力

6、计； 9、10胶轮；11底盘；12手柄；13横梁；15锚固夹具,电动卷扬张拉机 1电气箱；2电动机；3减速箱；4卷筒；5撑杆； 6夹钳；7前轮；8测力计；9开关；10后轮,第二节 先张法施工,三、预应力筋的张拉： （一）张拉设备： 2、夹具：夹具分张拉夹具、锚固夹具,压销式夹具 1钢筋；2、4楔形销片；3方形销片,a）装配图 b）套筒 c）I型齿板 d）II型齿板 圆锥齿板式夹具,a）装配图 b）锥销 圆锥三槽式夹具,a）装配图 b）夹片 c）套筒 圆套筒三片式夹具,固定端用镦头锚具,第二节 先张法施工,三、预应力筋的张拉： 先张法预应力筋的张拉，可以单根张拉，也可以成组张拉。 张拉制度： 1

7、、超张拉制度： 0 105% con con 2、一次张拉制度： 0 103% con,持荷2分钟,镦头梳筋板夹具 1张拉钩槽口；2钢丝；3钢丝镦头；4活动梳筋板；5锚固螺杆,张拉钩 1张拉钩；2承力架；3连接套筒；4拉杆式千斤顶,刻痕钢丝用的镦头梳筋板夹具 1带镦头的钢丝；2梳筋板；3固定螺杆,预应力值校核 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。张拉时预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的误差应在规范允许范围内。预应力钢丝张拉时，伸长值不作校核。钢丝张拉锚固后，应采用钢丝内力测定仪检查钢丝的预应力值。,2CN-1型双控钢丝内力测定仪 1旋钮；2指示灯；3测钩；4内力表；5挠度表；6测头；7钢丝,

8、张拉注意事项 1）张拉时，张拉机具与预应力筋应在一条直线上，同时在台面上每隔一定距离放一根圆钢筋头或相当于保护层厚度的其它垫块，以防止预应力筋因自重而下垂，破坏隔离剂玷污预应力筋。 2）顶紧锚塞时，用力不要过猛，以防钢丝折断：在拧紧螺母时，应注意压力表读数始终保持所需的张拉力。 3）预应力筋张拉完毕后，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面积最短边长的4%。 4）在张拉过程中发生断丝或滑脱钢丝时，应予以更换。 5）台座两端应有防护设施。张拉时沿台座长度方向每隔45m放一个防护架，两端严禁站人，也不准许进入台座。,第二节 先张法施工,预应力筋的放张： 1、放张的要求： 放张预应力筋放

9、张时，混凝土强度必须符合设计要求，如无设计要求时，混凝土强度不低于设计强度标准值的75%。 2、放张的方法： 钢丝采用剪切、锯割或氧乙炔焰溶断。 粗钢筋可采用溶断或穿心式砂箱放张。 当放张多根预应力筋时，应同时放张。,楔块放张 1台座；2横梁；3、4钢块；5钢楔块；6螺杆；7承力板；8螺母,砂箱装置构造图,第三节 后张法施工,一、施工工艺,铺底模,支侧模、放构造钢筋,埋管制孔,浇混凝土,抽管,养护拆模,穿预应力筋,预应力筋张拉,孔道灌浆,起吊运输,第三节 后张法施工,二、孔道留设： 孔道留设方法： 1、钢管抽芯法留设直线孔道 注意事项： （1）钢管必须调直，表面光滑，刷润滑剂。 （2）恰当掌握

10、抽管时间：混凝土初凝完成，终凝开始时抽管。以用手指按压混凝土表面不显指纹时为宜 .常温下抽管时间约在混凝土灌筑后3h5h . （3）抽管顺序：先上后下。,固定钢管或胶管位置用的井字架,井字架每隔1.01.5m一个，与钢筋骨架扎牢,铁皮套管,第三节 后张法施工,二、孔道留设： 孔道留设方法： 2、胶管抽芯法留设直线或曲线孔道 方法：在胶管内注入压力水或压缩空气。抽管前，先放水降压，待胶管断面缩小与混凝土自行脱离即可抽管。抽管时间比抽钢管略迟。抽管顺序一般为先上后下，先曲后直。 在没有充气或充水设备的单位或地区，也可在胶皮管内满塞细钢筋，能收到同样效果。 固定胶管位置用的钢筋井字架，一般每隔600

11、mm放置一个，并与钢筋骨架扎牢。然后充水（或充气）加压到0.50.8N/mm2此时胶皮管直径可增大约3mm。浇捣混凝土时，振动棒不要碰胶管，并应经常检查水压表的压力是否正常，如有变化必须补压。,3、预埋管法波纹管,金属波纹管具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、 与混凝土粘结良好等优点，可作成各种形状的预应力筋孔道， 是现代后张预应力筋孔道成型用的理想材料；,第三节 后张法施工,三、预应力筋及锚具 1、单根粗钢筋预应力筋及锚具 锚具为：螺丝端杆锚具和帮条锚具 张拉机具：YL型千斤顶,第三节 后张法施工,三、预应力筋及锚具 2、钢筋束或钢绞线束预应 力筋及锚具 锚具为：JM12型锚具 张拉机具

12、：YC型穿心式张拉机,第三节 后张法施工,三、预应力筋及锚具 3、钢丝束预应力筋及锚具 锚具为：钢质锥型锚具、镦头锚具 张拉机具：YZ型或YC型穿心式张拉机,帮条锚具,a）螺丝端杆 b）螺母 c）垫板 螺丝端杆锚具,单根钢绞线锚具 1钢绞线；2锚环；3夹片,第三节 后张法施工,三、预应力筋及锚具： 4、预应力筋的制作 单根预应力筋的制作，一般包括配料、对焊、冷拉等工序。预应力筋的下料长度，应由计算确定。计算时应考虑下列因素：结构的孔道长度、锚具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头的预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值等。 为了保证预应力筋下料准确，对于钢筋的冷拉率应进行实际测定，作为计算钢筋

13、下料长度的依据。当测得的钢筋冷拉率比较分散时，应对钢筋逐根取样分别编组，即把钢筋冷拉率相差0.5以内相接近的钢筋对焊在一起，确保冷拉完成后的预应力筋具有所要求的强度和长度，预应力钢筋经冷拉后，钢筋的弹性回缩率一般在0.3左右。,第三节 后张法施工,三、预应力筋及锚具： 4、预应力筋的制作 螺丝端杆外露在构件孔道外的长度，根据垫板厚度，螺母高度和拉伸机与螺丝端杆连接所需长度确定，一般可选用120mm150mm。固定端用帮条锚具或镦头锚具时，其长度视锚具尺寸而定。,垫板,螺帽,三、预应力筋及锚具： 4、预应力筋的制作 两端采用螺丝端杆锚具的预应力筋，其下料长度可按下列方法计算： 预应力筋全长： 预

14、应力筋中的钢筋冷拉完成后的长度： 预应力筋中的钢筋下料长度：,或可近似地采用 式中： 包括锚具在内的预应力筋全长； 预应力筋中钢筋的下料长度； 构件孔道长度； 螺丝端杆在构件外的外露长度； 预应力筋中的钢筋冷拉完成后的长度； 螺丝端杆长度； 钢筋直径； 钢筋的冷拉率； 钢筋冷拉后的弹性回缩率。,第三节 后张法施工,四、千斤顶校验： 用千斤顶张拉预应力筋时，张拉力的大小主要由油泵上的压力表读数来表达。理论上，将压力表读数乘以活塞面积，而可求得张拉力的大小。设预应力筋的张拉力为N ，千斤顶的活塞面积为F ，则理论上的压力表读数可用下式计算： P= N/ F 但是，实际张拉力往往比公式（5.11）的

15、计算值小。其主要原因是一部分力被活塞与油缸之间的摩阻力所抵销，而摩阻力的大小又与许多因素有关，具体数值很难通过计算确定。因此，每次施工前千斤顶应重新校验。 千斤顶与压力表配套校验的方法，可用标准测力汁（如测力环、水银标准箱、传感器等）和试验机（如万能试验机、长柱压力机等）校验。其中以试验机校验方法较为普遍。,第三节 后张法施工,五、预应力筋的张拉： 1 、预应力筋张拉的一般要求和规定 对混凝土块体的要求： 预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求，如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度标准值的75。以确保在张拉过程中，混凝土不致于受压而破坏。,预应力筋的张拉顺序和张拉程序： 合理地选

16、择张拉顺序和张拉程序，是施工中贯彻设计意图，保证预应力构件质量的重要环节。预应力筋的张拉顺序，应按设计的有关规定进行，如设计无规定或受张拉设备限制时，则可分批、分阶段、对称地张拉，以免构件承受过大的偏心压力。,张拉端的选择 长度小于30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度LfL/2(L预应力筋长度)的曲线预应力筋，采用一端张拉，即张拉设备放置在预应力筋一端。 长度大于30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度LfL/2的曲线预应力筋，采用两端张拉，即张拉设备放置在预应力筋两端；当张拉设备不足或由于张拉顺序安排关系，也可先在一端张拉完成后，再移至另端张拉，补足张拉力后锚固。,五、预应力筋的张拉： 1、

17、 预应力筋张拉的一般要求和规定 预应力筋的张拉顺序和张拉程序： 当构件同一截面有多根预应力筋须分批拉时，则应考虑混凝土弹性压缩对预应力筋的有效预应力值的影响。所以，先一批张拉的顶应力筋，其张拉力应加上由于后几批预应力筋张拉时所产生的混凝土弹性压缩所造成的预应力损失值，使分批张拉完成后，每根预应力筋的张拉力基本相等。 设分两批张拉，则第一批张拉的预应力筋的张拉控制应力应为： 式中： 第一批预应力筋的张拉控制应力； 设计控制应力，即第二批预应力筋的张拉控制应力； 钢筋与混凝土的弹性模量比值； 第二批预应力筋张拉时，在已张拉预应力筋重心处产生 的混凝土法向应力。,当先批张拉的预应力筋需增加应力（即先

18、批筋应力因后批筋的张拉锚固而减小）时，可在张拉先批筋时超张拉，但超张拉后，其应力不得超过最大张拉值（最大张拉应力由国家现行标准混凝土结构设计规范GB50010规定）；当超过时，应在后批预应力筋张拉后再对前批筋补张拉，使其达设计应力水平。,例 24m屋架下弦有4根预应力粗筋，沿对角线分2批对称张拉，张拉程序为01.03con，预应力筋为25冷拉III级钢筋，fpyk=500Nmm2，每根预应力筋截面面积为491mm2，con =0.85 fpyk=425Nmm2，第二批筋张拉时第一批张拉的钢筋应力下降，经计算，由后批预应力筋实际应力在先批筋重心处混凝土中产生的法向应力=8.88Nmm2。 因此，

19、当采用超张拉时，先批筋的应力为1.03(425+ 8.88)= 1.03(425+ 8.88)=502Nmm2，大于0.95 fpyk =475Nmm2。故第一批筋不可超张拉，应在后批预应力筋张拉后再对前批筋补张拉，使其达设计应力水平。,又如图所示的吊车梁，其预应力筋分三批张拉，第一批拉1、2号筋，第二批拉3号筋，第三批拉4、5号筋，根据计算，分批张拉时的应力下降，可采用超张拉弥补。故1、2号筋张拉力各为377kN，3号筋拉力为365kN，4、5号筋拉力各为360 kN。 图 吊车梁分三批张拉,五、预应力筋的张拉： 1、 预应力筋张拉的一般要求和规定 张拉平卧重叠浇筑的构件时，宜先上后下逐层进

20、行张拉，为了减少上下层构件之间的摩阻力引起的预应力损失，可采用逐层加大张拉力的方法，但底层张拉力值：对碳素钢丝、钢绞线和热处理钢筋，不宜比顶层张拉力大5；对于冷拉： 级钢筋，不宜比顶层张拉力大9；但也不得大于预应力筋的最大超张拉力的规定（一般每层增加1%）。若构件之间隔离层的隔离效果较好时（例如用塑料薄膜作隔离层或用砖作隔离层。当用砖作隔离层时，大部分砖在张拉预应力筋时取出，仅有局部的支承点，构件之间基本上架空），也可自上而下采用同一张拉力值张拉。 预应力筋的张拉一般采用应力控制方法，但应校核预应力筋的伸长值。预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为1O时开始量测，但必须加上初应力以下的推算伸长值

21、，并扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。如实际伸长值比计算伸长值大于10或小于5时，应暂停张拉，在采取措施予以调整后，方可继续张拉。,五、预应力筋的张拉： 1、 预应力筋张拉的一般要求和规定 预应力筋在锚固过程中，应检查张拉端预应力筋的内缩量，内缩量的数值不得大于下表中的规定。 锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量允许值 注：.内缩量是指预应力筋锚固过程中，由于锚具零件之间和锚具与预应力筋之间的相对移动和局部塑性变形造成的回缩量； .当设计对内缩量允许值有专门规定时，可按设计规定确定 预应力筋张拉、锚固完毕，需割去锚具外露出的顶应力筋时，则留在锚具外的预应力筋长度不得小于30，锚具应用封端混凝土

22、保护，当需长期外露时，应采用防止锈蚀的措施。,第三节 后张法施工,六、孔道灌浆： 预应力筋锚固张拉后，应进行孔道灌浆。其主要作用是保护预应力筋，防止其锈蚀，并使预应力筋与结构混凝土形成整体。 孔道灌浆用的砂浆，应采用标号不低于425号普通硅酸盐水泥配置的水泥浆；对空隙大的孔道，可采用水泥砂浆灌浆，水泥浆及砂浆强度，均不应小于20MPa。水泥浆的水灰比宜在0.4左右，搅拌后三小时泌水率宜控制在2%左右，最大不得超过3%，当需要增加孔道灌浆的密实性时，水泥浆中可掺入对预应力筋无腐蚀作用的外加剂。 灌浆前混凝土孔道应用压力水冲刷，确保孔道混凝土湿润和洁净。孔道灌浆可采用电动灰浆泵。水泥浆倒入灰浆泵时

23、，必须过筛。灌浆应缓慢均匀地进行，不得中断，并排气通顺，在灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加至0.50.6，并稳压一定时间，再封闭灌浆孔，以确保孔道灌浆的密实性。对于用不加外加剂的水泥浆灌浆时，必要时可掌握时机，可采用二次灌浆法。 灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道灌浆，而把下层孔道堵塞。曲线孔道灌浆，宜由低点压入水泥浆，至最高点排气孔中排出空气及溢出浓浆为止。,1.某先张法空心板，用刻痕丝 5作预应力筋，强度标准值fptk=1570N/mm2,控制应力con=0.7fptk。采用单根张拉，张拉程序为：01.03con,试求张拉力。 2.某先张法预应力吊车梁，采用10mm直径的级钢筋作预应力筋，其强度标准值fptk=1470N/mm2, con =0.7fptk，用YC-60千斤顶张拉（活塞面积为20000 mm2）。求张拉力和油泵油表读数（不计千斤顶的摩阻力）为多少？若采用01.05con程序，求相应阶段油泵油表读数。,