第05章 预应力混凝土工程.ppt

第五章 预应力混凝土工程先张法施工先张法施工后张法施工后张法施工1 概述：1、预应力混凝土、预应力混凝土：在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混凝土预先施加压应力，以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。2、施加预应力的目的：、施加预应力的目的：提高结构或构件的抗裂度；提高结构或构件的刚度；充分发挥高强钢材的作用；把散件拼成整体。2v3、施加预应力的方法：、施加预应力的方法：v 张拉结构或构件受拉区中的预应力钢筋，并锚固在其端部，将钢筋的弹性收缩力传递到混凝土构件上，即产生预应力。v4、预应力混凝土的施工方法：、预应力混凝土的施工方法：v 按施工顺序分：按施工顺序分：先张法；v 后张法。v 按钢筋张拉方法不同分：按钢筋张拉方法不同分：v 机械张拉（液压或电动螺杆）v 电热张拉35-1 先张法施工先张法施工v工艺过程：工艺过程：张拉固定钢筋浇混凝土养护（至75%强度）放松钢筋v适用于：适用于：构件厂生产中、小型构件（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁）4夹具横梁台座预应力筋台面A、张拉预应力筋张拉预应力筋混凝土构件B、浇筑混凝土构件浇筑混凝土构件C、放张施加预应力放张施加预应力5一、先张法施工的设备v（一）台座：（一）台座：v1、要求要求：有足够的强度、刚度和稳定性；满足生产工艺的要求。v2、形式形式：v 墩式墩式（传力墩、台面、横梁）长度100150m，适于中、小型构件。v 槽式槽式（传力柱、上下横梁、砖墙）长4576m，适于双向预应力构件，易于蒸汽养护。v 钢模台座钢模台座6重力式重力式墩式台座的几种形式墩式台座的几种形式与台面共同作用式与台面共同作用式构架式构架式桩基构架式桩基构架式7锚桩式台座锚桩式台座8槽式台座槽式台座压杆压杆砖墙砖墙上横梁上横梁下横梁下横梁砖墙砖墙压杆压杆9（二）夹具：（二）夹具：v1 1、锚固夹具、锚固夹具：v 锥形锥形（锥销式、二片式、三片式）v锚固单根单根直径1214预应力筋；v 镦头锚具镦头锚具带槽螺栓、梳子板。v 用于用于：冷拉筋冷拉筋（热镦），v 冷拔丝冷拔丝（热、冷镦），v 碳素钢丝碳素钢丝（冷镦）。v 要求要求：镦头强度不低于材料强度的98%，v 钢丝束长度差值L/5000、5mm。v 成组张拉长度10m的钢丝，长度极差2mmv2 2、张拉夹具张拉夹具：偏心式、楔形。10锥销夹具锥销夹具圆套筒三片式夹具圆套筒三片式夹具方套筒二片式夹具方套筒二片式夹具圆套筒二片式夹具圆套筒二片式夹具11固定端镦头夹具固定端镦头夹具单根镦头钢筋螺杆夹具单根镦头钢筋螺杆夹具12高强镦头钢丝用梳筋板夹具高强镦头钢丝用梳筋板夹具接千斤顶接千斤顶13镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）14拉杆式千斤顶拉杆式千斤顶张拉钩张拉钩连接套筒连接套筒承力架承力架15（三）张拉机械（三）张拉机械v1、穿心式千斤顶、穿心式千斤顶：v YC20型，最大拉力20t、行程200mm，适于1220单根钢筋。v2、电动螺杆：、电动螺杆：v 拉力3060t、行程800mm，v 用于：钢筋、钢丝。v3、卷扬机滑车组。、卷扬机滑车组。161718电动螺杆张拉机的工作原理图电动螺杆张拉机的工作原理图19二、先张法施工工艺20（一）张拉预应力筋（一）张拉预应力筋：v1、张拉程序、张拉程序v 01.051.05concon（持荷持荷2 2分钟）分钟）conconv 01.031.03conconv 超张拉超张拉减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失。v2）预应力筋伸长计算）预应力筋伸长计算 （计算值计算值）v 实际伸长值实际伸长值与与计算值计算值v 相差大于相差大于6%，应停止张拉，应停止张拉v3）预应力张拉力计算）预应力张拉力计算212、控制应力及最大应力：、控制应力及最大应力：fptk：极限抗拉强度标准值预应力筋种类预应力筋种类先张法先张法后张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.75fptk0.75fptk热处理钢筋0.70fptk0.65fptk 超张拉可比设计要求提高5%，但最大张拉控制应力不得超过下列规定：223、张拉要点：、张拉要点：v（1）张拉时应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过6%，否则应停拉；（2）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座）v（3）多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查)v（4）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松v（5）拉完的筋位置偏差5mm，且构件截面短边的4%v（6）冬施张拉时，温度15v（7）注意安全：两端严禁站人，敲击楔块不得过猛。23（二）混凝土浇筑与养护：v1、混凝土一次浇完，混凝土、混凝土一次浇完，混凝土 C30。v2、防止较大徐变和收缩：防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的水泥，水灰比0.5，级配良好，振捣密实（特别是端部）。v3、防止碰撞、踩踏钢丝。、防止碰撞、踩踏钢丝。v4、减少应力损失：、减少应力损失：非钢模台座生产，采取二次升温养护，(开始温差20，达10MPa后按正常速度升温）。24(三)预应力筋放松：v1.条件：条件：混凝土达到设计规定且75%强度值。v2.方法：方法：v锯断，剪断，熔断（仅限于级冷拉筋）。v3.要点：要点：v放张顺序：放张顺序：v 轴心受压构件同时放；v 偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的，再同时放大的区域的；v 其它构件，应分阶段、对称、相互交错放张。v粗筋放张应缓慢（砂箱法、楔块法、千斤顶）。25横梁螺杆螺母承力板台座钢块钢块钢楔块楔块放张法楔块放张法活塞钢套箱进砂口出砂口砂子钢套箱底板砂箱放张法砂箱放张法26第二节第二节 后张法施工后张法施工v工艺过程：工艺过程：浇筑混凝土结构或构件（留孔）养护拆模（达75%强度后）穿筋张拉固定孔道灌浆（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移动、吊装。v适于：适于：大构件及结构的现场施工预制拼装，结构张拉。v特点：特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。2728一、一、预应力筋、锚具和张拉机具预应力筋、锚具和张拉机具v锚具按锚固性能分两类：锚具按锚固性能分两类：锚具性能锚具性能 类类 类类锚具效率系数 a0.95 a0.9锚具的总应变 u2.0%u1.7%v用途：用途：v 类承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土；v 类有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。29（一）单根粗筋（一）单根粗筋（直径1836mm）：v1、锚具：、锚具：v（1）螺丝端杆锚具）螺丝端杆锚具 螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好；螺母、垫板用 Q235钢）v 适于:直径1836mm筋。（2）帮条锚具）帮条锚具（帮条与预应力筋同级，互成120，E50焊条；垫板用3#钢），适于:冷拉HRB335、HRB400筋；（3）镦头锚具）镦头锚具30螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具31帮条锚具帮条锚具322、v 二二 预应力筋的制作预应力筋的制作v1 单根钢筋制作单根钢筋制作-制作工序：配料、对焊、冷拉制作工序：配料、对焊、冷拉v 1）两端采用螺丝杆锚具下料长度计算）两端采用螺丝杆锚具下料长度计算v 预应力筋全长预应力筋全长-v 预应力筋部分加工后预应力筋部分加工后 的长度的长度-v 下料长度下料长度v v 钢筋冷拉率钢筋冷拉率 冷拉回弹率冷拉回弹率接头压缩量接头压缩量33v 2）一端螺丝杆，另一端墩头锚具下料长度计算）一端螺丝杆，另一端墩头锚具下料长度计算v 预应力筋全长预应力筋全长-v 预应力筋部分加工后预应力筋部分加工后 的长度的长度-v 下料长度下料长度343、张拉设备、张拉设备：拉杆式千斤顶（YL60）；穿心式千斤顶（YC60、YC20、YC18）。YL-60拉杆式拉杆式千斤顶千斤顶35YC60型千斤顶型千斤顶工作原理图工作原理图配装撑脚和配装撑脚和拉杆后的外拉杆后的外貌图貌图36（二）钢筋束、钢绞线束：（二）钢筋束、钢绞线束：v1、锚具：、锚具：v张拉端张拉端v JM12型锚具型锚具：锚环、夹片用45#钢。可锚36根直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线；v KTZ型锚具型锚具：可锚36根直径12的HRB400500级筋v 单孔夹片式锚具单孔夹片式锚具：二片式、三夹片（直、斜开缝）；v 多孔夹片式锚具多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型 v非张拉端非张拉端钢筋可用镦头锚具镦头锚具（固定板）；钢绞线可用挤压锚具挤压锚具37JM12锚具镦头锚具JM12锚具JM12锚具(a)l1JM126锚具锚具38KTZ型锚具型锚具锚环锚环锚塞锚塞39(a)组装图组装图锚环锚环夹片夹片钢绞线钢绞线(b)锚环锚环(c)三夹片式夹三夹片式夹片片(e)斜开缝夹片斜开缝夹片(d)二夹片式夹二夹片式夹片片单孔夹片式锚具单孔夹片式锚具40多孔夹片锚固体系多孔夹片锚固体系41多孔锚固体系构造图多孔锚固体系构造图4243v2、筋的制作：、筋的制作：v 工序工序：冷拉下料编束。v 下料长度下料长度 l：两端张拉：l l02a 一端张拉：l l0abva张拉端留量（600850mm，由机具定）vb非张拉端外露长度（80100mm）v3、张拉设备：、张拉设备：v 锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶（YZ60、YZ85）用于KTZ及钢制锥形锚具；v 穿心式千斤顶穿心式千斤顶（YC60、YC120）用于KTZ及JM12、JM15锚具v 大孔径穿心式千斤顶大孔径穿心式千斤顶（YCD、YCQ、YCW型）用于大吨位钢绞线束（群锚）44锥锚式千斤顶构造简图锥锚式千斤顶构造简图45YCD型千斤顶工作示意图型千斤顶工作示意图工具锚工具锚缸体缸体顶压器顶压器工作锚工作锚活塞活塞4647YCQ型千斤顶的操作顺序型千斤顶的操作顺序48（三）钢丝束：（三）钢丝束：v1、锚具：锚具：v 张拉端张拉端v 锥形螺杆锚具锥形螺杆锚具（由锥形螺杆、套筒、螺母组成，锚14、16、20、24、28根b5钢丝束等）；v 钢质锥形锚具钢质锥形锚具（由锚环、锚塞组成，锚18根以下5钢丝）；v 镦头锚具镦头锚具（DM5A，锚1254根 5钢丝）。v 非张拉端非张拉端用镦头锚具镦头锚具（锚板），DM5B49锥形螺杆锚具锥形螺杆锚具钢质锥形锚具钢质锥形锚具镦头锚具镦头锚具50v2、钢丝束制作、钢丝束制作：下料编束安锚具。v（1 1）下料长度下料长度：用钢质锥形锚具时，同钢筋束；v（2）下料方法）下料方法：v 采取应力下料，控制应力取300N/mm2。v（3）编束编束：v 测量直径，同束误差0.1mm；v3、张拉设备、张拉设备：v 锥锚式双作用锥锚式双作用千斤顶；v 拉杆式拉杆式千斤顶；v 穿心式穿心式千斤顶。51钢丝束的编束钢丝束的编束锥形螺杆锚具的预紧锥形螺杆锚具的预紧52锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图53二、后张法施工工艺（一）孔道留设：孔道留设：v1、要求要求：位置准确；内壁光滑；端部预埋钢板垂直于孔道轴线（中心线）；直径、长度、形状满足设计要求（直径与锚具及筋有关）。v 2、方法、方法：v钢管抽芯法钢管抽芯法（直孔）钢管应平直、光滑，用前刷油；每根长15米，每端伸出500mm；两根接长，中间用木塞及套管连接；用钢筋井字架固定，1米；浇混凝土后每1015分钟转动一次；混凝土初凝后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转边拔。（灌浆孔间距12米）v胶胶管管抽抽芯芯法法用于长孔或曲线孔。有一定刚度或充压；钢筋井字架0.5米；混凝土达一定强度后拔管。予予埋埋管管法法预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度；井字架0.8米；灌浆孔间距30米；波峰设排气泌水管。54胶管与阀门连接胶管与阀门连接钢管的连接钢管的连接胶管的封端处理胶管的封端处理55金属螺旋管金属螺旋管螺旋管及锚座安装螺旋管及锚座安装56螺旋管的连接螺旋管的连接螺旋管上留灌浆孔螺旋管上留灌浆孔螺旋管的固定螺旋管的固定57(二二)预应力筋张拉预应力筋张拉：v1.张拉条件：张拉条件：v 结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强度标准值；v 做好各种准备工作。v2.张拉控制应力和超张拉最大应力：张拉控制应力和超张拉最大应力：（比先张法均低0.05f）583、张拉顺序：、张拉顺序：v配有多根钢筋或多束钢丝的构件配有多根钢筋或多束钢丝的构件v分批对称张拉（注意：后批对先批产生应力影响）；v叠浇构件叠浇构件自上而下逐层张拉，逐层加大拉应力，但顶底相差：5%（钢丝、钢绞线、热处理筋）9%（冷拉筋）。594.张拉方式：张拉方式：v（1）对抽芯法：）对抽芯法：v 长度24 m直孔一端张拉（多根筋时，张拉端设在结构两端）；v 长度24 m直孔、曲线孔两端张拉（一端锚固后，另一端补足再锚固）。v（2）对埋螺旋管法：）对埋螺旋管法：v 长度30 m直孔一端张拉；v 长度30 m直孔、曲线孔两端张拉。v5、张拉程序：、张拉程序：同先张法。同先张法。60（三）孔道灌浆：三）孔道灌浆：v1.1.目的：目的：防止生锈；增加整体性。v2.2.基本要求：基本要求：（尽早进行，饱满、密实）v 水泥32.5级普硅；v 水泥浆强度30MPa；v 水灰比0.4左右，不得大于0.45；v 泌水率：拌后三小时宜2%，最大3%v 可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重的0.51/万），木钙（0.25%），微膨胀剂；v 孔道湿、洁净，由下层孔到上层；v 灌满孔道并封闭排气孔后，加压0.50.6MPa，稍后再封闭灌浆孔；v 不掺外加剂时，可用二次灌浆法。61（四）无粘结预应力混凝土施工：（四）无粘结预应力混凝土施工：v 特点：特点：无需留孔与灌浆，施工简单；张拉摩阻力小，预应力筋受力均匀；可做成多跨曲线状；构件整体性略差，锚固要求高。v 适用：适用：现场整浇结构（梁板等）。v1.无粘结筋的制作：无粘结筋的制作：钢丝束、钢绞线束外包涂料层：外包涂料层：2070不变脆，不侵蚀其它材料，稳定性好，防腐、润滑，不透水、不吸湿。包裹层：包裹层：塑料布或塑料管，0.81mm厚。v 2.存放：存放：v有明显标记，成盘立放，不挤压，不暴晒。62无粘结筋张拉端凹口作法无粘结筋张拉端凹口作法（b）塑料穴模塑料穴模（a）泡沫穴模泡沫穴模632315（b）镦头锚具固定端镦头锚具固定端1243（a）挤压锚具固定端挤压锚具固定端非张拉端锚固方式非张拉端锚固方式5镦头锚具镦头锚具4挤压锚具挤压锚具64v3.3.铺设：铺设：v 条件条件其它钢筋安装后。顺序顺序纵横交叉者，先低后高。就位固定就位固定垫铁、马凳，或与其它筋固定。v避免两向相互穿插，端头与承压板垂直、贴紧v4 4.张拉：张拉：顺序符合设计要求25m内一端张拉；2550m，一端张拉锚固后，另端补强。先用千斤顶抽动12次；滑脱、断裂数量2%（同一截面总量的）。v5 5、端部处理：、端部处理：锚固后在锚具夹片外保留30mm切断；分散、弯折后浇混凝土封闭，防止锈蚀。65锚头端部处理方法锚头端部处理方法66张拉端凹入式构造张拉端凹入式构造6混凝土圈梁混凝土圈梁张拉端突出式构造张拉端突出式构造667