预应力混凝土工程精.pptx

v熟悉先张法、后张法、电热张法的施工工艺；v掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定和注意事项；v掌握后张法孔道留设、锚具选择、预应力筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注意要点；v了解电热张法、无粘结预应力混凝土施工原理及应用；v熟悉预应力混凝土质量保证措施及安全技术。第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程第1页/共113页5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 先张法先张法5.3 5.3 后张法后张法5.4 5.4 无粘结预应力混凝土施工无粘结预应力混凝土施工5.5 5.5 预应力混凝土现浇框架结构施工预应力混凝土现浇框架结构施工本章小结本章小结本本 章章 内内 容容第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程第2页/共113页 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，叫做预预应应力力混混凝土凝土。5.1 5.1 概述概述第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第3页/共113页 预加应力的方法，可以分为先张法和后张法两类。先张法是先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。为了达到较高的预应力值，宜优先采用高标号混凝土。当采用冷拉HRB335、HRB400钢筋和冷轧带肋钢筋作预应力钢筋时，其混凝土强度不宜低于C30；当采用消除应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。5.1 5.1 概述概述第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第4页/共113页5.5.2 2 先先 张张 法法先先张张法法（动动画画）：在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。先张法生产示意图见图图5.15.1所示。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第5页/共113页5.5.2 2 先先 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第6页/共113页先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。先张法生产时，可采用台座法和机组流水法。采用台座法时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。采用机组流水法时，构件连同钢模通过固定的机组，按流水方式完成（张拉、锚固、混凝土浇筑和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力由钢模承受。先张法施工工艺流程如图图5.25.2所示。5.5.2 2 先先 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第7页/共113页5.5.2 2 先先 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第8页/共113页5 5.2.1.2.1 先张法施工准备先张法施工准备 5.2.1.1 5.2.1.1 台座台座台座由台面、横梁和承力结构等组成，是先张法生产的主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预应力筋放松前，台座承受全部预应力筋的拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。（1）墩式台座 墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。5.5.2 2 先先 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第9页/共113页 台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。抗倾覆系数不得小于1.5，抗滑移系数不得小于1.3。抗倾覆验算的计算简图如图图5.35.3所示，按下式计算：式中K0台座的抗倾覆安全系数；M由张拉力产生的倾覆力矩，kNm；M=Te e张拉合力T的作用点到倾覆转动点o的力臂，m；M抗倾覆力矩，kNm。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第10页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第11页/共113页如忽略土压力，则 M=G1.l1+G2.l2抗滑移能力按下式验算：式中 Ke 抗滑移安全系数；T张拉力合力，kN；T1抗滑移的力，kN；对于独立的台墩，由侧壁上压力和底部摩阻力等产生；对与台面共同工作的台墩，其水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可不作抗滑移计算，此时应验算台面的强度。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第12页/共113页 台面 台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它是在厚150mm夯实碎石垫层上，浇筑6080mm厚C20混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其纵向有3%的排水坡度。横梁 横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第13页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法（2）槽式台座 槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成。槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。槽式台座构造如图图5.45.4所示。槽式台座需进行强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。第14页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第15页/共113页夹具夹具是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座（或设备）上的临时性锚固装置。按其工作用途不同分为锚固夹具和张拉夹具。（1）钢丝锚固夹具 圆锥齿板式夹具（锥销夹具）锥销夹具可分为圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具，如图图5.55.5所示。镦头夹具如图图5.65.6所示，采用镦头夹具时，将预应力筋端部热镦或冷镦，通过承力分孔板锚固。5.1.1.2 5.1.1.2 夹具夹具 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第16页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第17页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第18页/共113页(2)钢筋锚固夹具 钢筋锚固常用圆套筒三片式夹具，由套筒和夹片组成（图图5.75.7）。其型号有YJ12、YJ14，适用于先张法；用YC-18型千斤顶张拉时，适用于锚固直径为 12mm、14mm的 单 根 冷 拉 HRB335、HRB400、RRB400级钢筋。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第19页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第20页/共113页(3)张拉夹具 张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具等，如图图5.85.8所示，适用于张拉钢丝和直径16mm以下的钢筋。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第21页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第22页/共113页张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉机具的张拉行程不小于预应力筋伸长值的1.11.3倍。(1)钢丝张拉设备 钢丝张拉分单根张拉和成组张拉。用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，常采用成组钢丝张拉。在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉，可采用电动卷扬机、电动螺杆张拉机进行张拉。5.2.1.3 5.2.1.3 张拉设备张拉设备 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第23页/共113页 电动卷扬机张拉、杠杆测力装置 如图图5.105.10所示。电动螺杆张拉机 如图图5.115.11所示，电动螺杆张拉机由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力器及电动机组成。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第24页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第25页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第26页/共113页(2)钢筋张拉设备 穿心式千斤顶用于直径1220mm的单根钢筋、钢绞线或钢丝束的张拉。用YC20型穿心式千斤顶（图图5.125.12）张拉时，高压油泵启动，从后油嘴进油，前油嘴回油，被偏心夹具夹紧的钢筋随液压缸的伸出而被拉伸。YC20型穿心式千斤顶的最大张拉力为20kN，最大行程为200mm。适用于用圆套筒三片式夹具张拉锚固1220mm单根冷拉HRB335、HRB400和RRB400钢筋。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第27页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第28页/共113页5 5.2.2.2.2 先张法施工工艺先张法施工工艺 张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，应按设计规定采用。控制应力的数值直接影响预应力的效果。施工中采用超张拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高3%5%。预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高3%5%，但其最大张拉控制应力不得超过表表5.15.1的规定。5.2.2.15.2.2.1张拉控制应力和张拉程序张拉控制应力和张拉程序 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第29页/共113页表5.1张拉控制应力限值 钢筋种类 张拉方法 先张法 后张法 消除应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋 0.75fptk 0.70fptk0.75fptk0.65fptk第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第30页/共113页张拉程序可按下列之一进行：或其中con为预应力筋的张拉控制应力为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用的张力程序。预应力钢丝张拉工量大时，宜采用一次张拉程序0103%con。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第31页/共113页预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力筋理论伸长值L按下式计算：式中FP预应力筋平均张拉力，kN；轴线张拉取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值；L预应力筋的长度，mm；AP预应力筋的截面面积，mm2；ES预应力筋的弹性模量，kN/mm2。5.2.2.25.2.2.2预应力值的校核预应力值的校核 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第32页/共113页预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为10%con时测量，并加初应力以内的推算伸长值。国产2CN-1型钢丝内力测定仪如图图5.135.13所示。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第33页/共113页（1）钢筋的接长与冷拉 钢丝的接长 一般用钢丝拼接器用2022号铁丝密排绑扎(图图5.145.14)。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于40倍钢丝直径；高强度钢丝不得小于80倍钢丝直径。5.2.2.35.2.2.3张拉前的准备张拉前的准备 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第34页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第35页/共113页预应力钢筋的接长与冷拉 预应力钢筋一般采用冷拉HRB335、HRB400和RRB400热轧钢筋。预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊接而降低冷拉后的强度。预应力钢筋的制作，一般有对焊和冷拉两道工序。预应力钢筋铺设时，钢筋与钢筋、钢筋与螺丝端杆的连接可采用套筒双拼式连接。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第36页/共113页(2)钢筋（丝）的镦头 预应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）端头要镦粗形成镦粗头。镦头一般有热镦和冷镦两种工艺。热镦在手动电焊机上进行，钢筋（丝）端部在喇叭口紫铜模具内，进行多次脉冲式通电加热、加压形成镦粗头（图图5.155.15）。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第37页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第38页/共113页(3)预应力筋的张拉力和伸长值的计算 控制张拉力：FP=conAPn超张拉力：F=（103105）%conAPn 式中con预应力张拉控制应力，kN/mm2；AP 预应力筋截面面积，mm2；n 同时张拉预应力筋的根数；ES 预应力筋的弹性模量，kN/mm2；L 预应力筋的长度，mm。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第39页/共113页（4）张拉机具设备及仪表定期维护和校验 张拉设备应配套校验，以确定张拉力与仪表读数的关系曲线，保证张拉力的准确，每半年校验一次。设备出现反常现象或检修后应重新校验。张拉设备宜定岗负责，专人专用。（5）预应力筋（丝）的铺设 长线台座面（或胎模）在铺放钢丝前，应清扫并涂刷隔离剂。一般涂刷皂角水溶性隔离剂，易干燥，污染钢筋易清除。涂刷均匀不得漏涂，待其干燥后，铺设预应力筋，一端用夹具锚固在台座横梁的定位承力板上，另一端卡在台座张拉端的承力板上待张拉。在生产过程中，应防止雨水或养护水冲刷掉台面隔离剂。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第40页/共113页预应力筋张拉注意事项 为避免台座承受过大的偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋。钢质锥形夹具锚固时，敲击锥塞或楔块应先轻后重，同时倒开张拉设备并放松预应力筋，两者应密切配合，既要减少钢丝滑移，又要防止锤击力过大导致钢丝在锚固夹具处断裂。对重要结构构件（如吊车梁、屋架等）的预应力筋，用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。同时张拉多根预应力钢丝时，应预先调整初应力（10%con），使其相互之间的应力一致。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第41页/共113页（1）张拉前的准备 检查预应力筋的品种、级别、规格、数量（排数、根数）是否符合设计要求。预应力筋的外观质量应全数检查，预应力筋应符合展开后平顺，没有弯折，表面无裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等。张拉设备是否完好，测力装置是否校核准确。横梁、定位承力板是否贴合及严密稳固。5.2.2.45.2.2.4预应力筋的张拉预应力筋的张拉 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第42页/共113页预应力筋张拉后，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。张拉、锚固预应力筋应专人操作，实行岗位责任制，并做好预应力筋张拉记录。在已张拉钢筋（丝）上进行绑扎钢筋、安装预埋铁件、支承安装模板等操作时，要防止踩踏、敲击或碰撞钢丝。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第43页/共113页混凝土的收缩是水泥浆在硬化过程中脱水密结和形成的毛细孔压缩的结果。混凝土的徐变是荷载长期作用下混凝土的塑性变形，因水泥石内凝胶体的存在而产生。为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥，采用低水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。5.2.2.55.2.2.5混凝土的浇筑与养护混凝土的浇筑与养护 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第44页/共113页预应力钢丝张拉、绑扎钢筋、预埋铁件安装及立模工作完成后，应立即浇筑混凝土，每条生产线应一次连续浇筑完成。采用机械振捣密实时，要避免碰撞钢丝。混凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩踏钢丝。预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护，自然养护不得少于14d。干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第45页/共113页当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高而引起的预应力损失。为了减少温差造成的应力损失，采用湿热养护时，在混凝土未达到一定强度前，温差不要太大，一般不超过20C。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第46页/共113页(1)放张顺序 预应力筋放张时，应缓慢放松锚固装置，使各根预应力筋缓慢放松。预应力筋放张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按下列要求进行：v承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张；承受偏心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。5.2.2.65.2.2.6预应力筋放张预应力筋放张 第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第47页/共113页长线台座生产的钢弦构件，剪断钢丝宜从台座中部开始；叠层生产的预应力构件，宜按自上而下的顺序进行放松；板类构件放松时，从两边逐渐向中心进行。（2）放张方法 对于中小型预应力混凝土构件，预应力丝的放张宜从生产线中间处开始，以减少回弹量且有利于脱模；对于构件应从外向内对称、交错逐根放张，以免构件扭转、端部开裂或钢丝断裂。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第48页/共113页 放张单根预应力筋，一般采用千斤顶放张，如图图5.16(5.16(a)a)所示。构件预应力筋较多时，整批同时放张可采用砂箱、楔块等放松装置。v砂箱装置如图图5.165.16（b b）所示。v楔块放张装置如图图5.165.16（c c）所示。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第49页/共113页第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程5.5.2 2 先先 张张 法法第50页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法后后张张法法（动动画画）：先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。预应力混凝土后张法生产工艺见图图5 5.17.17所示。第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第51页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第52页/共113页后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备，不受地点限制，它既适用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法又是预制构件拼装的手段。后张法的工艺流程见图图5.185.18所示。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第53页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第54页/共113页5 5.3.1 .3.1 预应力筋、锚具和张拉机具预应力筋、锚具和张拉机具 5.3.1.15.3.1.1单根粗钢筋单根粗钢筋 (1)锚具 单根粗钢筋的预应力筋，如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚具或镦头锚具；如果采用两端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第55页/共113页螺丝端杆锚具如图图5.195.19所示。帮条锚具如图图5.205.20所示。镦头锚具由镦头和垫板组成。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第56页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第57页/共113页(2)张拉设备 与螺丝端杆锚具配套的张拉设备为拉杆式千斤顶。常用的有YL20型、YL60型油压千斤顶。YL60型千斤顶是一种通用型的拉杆式液压千斤顶（图图5.215.21）。YL60型千斤顶适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及镦头锚具的钢筋束。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第58页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第59页/共113页(3)单根粗钢筋预应力筋制作 单根粗钢筋预应力筋的制作，包括配料、对焊、冷拉等工序。预应力筋的下料长度应计算确定，计算时要考虑结构构件的孔道长度、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、弹性回缩值等。现以两端用螺丝端杆锚具预应力筋为例（图图5.225.22）来说明其下料长度计算方法。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第60页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第61页/共113页预应力筋的成品长度（即预应力筋和螺丝端杆对焊并经冷拉后的全长）L1：L1=l+2l2预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉后需达到的长度L0：L0=L1-2l1预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉前的下料长度L：5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第62页/共113页【例5.1】21m预应力屋架的孔道长为20.80m，预应力筋为冷拉HRB400钢筋，直径为22mm，每根长度为8m，实测冷拉率r=4%，弹性回缩率=0.4%，张拉应力为0.85fpyk。螺丝端杆长为320mm，帮条长为50mm，垫板厚为15mm。计算：（1）两端用螺丝端杆锚具锚固时预应力筋的下料长度?（2）一端用螺丝端杆，另一端为帮条锚具时预应力筋的下料长度?（3）预应力筋的张拉力为多少?5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第63页/共113页【解】（1）螺丝端杆锚具，两端同时张拉，螺母厚度取36mm，垫板厚度取16mm，则螺丝端杆伸出构件外的长度l2=2H+h+5=236+16+5=93m；对焊接头个数n=2+2=4；每个对焊接头的压缩量=22mm，则预应力筋下料长度 L=(l-2l1+2l2)/(1+r-)+n=19727（mm）5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第64页/共113页(2)帮条长为50mm，垫板厚15mm，则预应力筋的成品长度 L1=l+l2+l3=20800+93+（50+15）=20958（mm）预应力筋（不含螺丝端杆锚具）冷拉后长度：L0=L1-l1=20958-320=20638（mm）L=L0/(1+r-)+n=20638/(1+0.04-0.004)+422 =20009（mm）(3)预应力筋的张拉力 FP=conAP=0.855003.14/4222=161475（N）=161.475（kN）5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第65页/共113页5.3.1.25.3.1.2钢筋束、钢绞线钢筋束、钢绞线 (1)锚具 钢筋束、钢绞线采用的锚具有JM型、XM型、QM型和镦头锚具。JM型锚具 JM型锚具由锚环与夹片组成（图图5.235.23），锚环分甲型和乙型两种。JM型锚具与YL60型千斤顶配套使用，适用于锚固36根直径为12mm光面或螺纹钢筋束，也可用于锚固56根直径为12mm或15mm的钢绞线束。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第66页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第67页/共113页 XM型和QM型锚具 XM型和QM型锚具是一种新型锚具，利用楔形夹片，将每根钢绞线独立地锚固在带有锥形的锚环上，形成一个独立的锚固单元。XM型锚具由锚环和三块夹片组成，如图图5.245.24所示。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第68页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第69页/共113页（2）钢筋束、钢绞线的制作 钢筋束所用钢筋是成圆盘供应，不需对焊接头。钢筋束或钢绞线束预应力筋的制作包括开盘冷拉、下料、编束等工序。预应力钢筋束下料应在冷拉后进行。当采用镦头锚具时，则应增加镦头工序。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第70页/共113页当采用JM型（动画）或XM型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，钢筋束和钢丝束的下料长度L应等于构件孔道长度加上两端为张拉、锚固所需的外露长度，如图图5.255.25所示。可按下式计算：v两端张拉时：L=l+2（l1+l2+l3+100）v一端张拉时：L=l+2（l1+100）+l2+l3 5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第71页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第72页/共113页5.3.1.35.3.1.3钢丝束钢丝束(1)锚具 钢丝束用做预应力筋时，由几根到几十根直径35mm的平行碳素钢丝组成。其固定端采用钢丝束镦头锚具，张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。锥形螺杆锚具（图图5.265.26）用于锚固14、16、20、24或28根直径为5mm的碳素钢丝。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第73页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第74页/共113页 钢丝束镦头锚具（图图5.275.27）适用于1254根直径为5mm的碳素钢丝。常用镦头锚具分为A型与B型。A型由锚杯与螺母组成，用于张拉端。B型为锚板，用于固定端。钢质锥形锚具钢质锥形锚具（图图5.285.28）用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束，适用于锚固6、12、18或24根直径5mm的钢丝束。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第75页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第76页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第77页/共113页（2）张拉设备 锥形螺杆锚具、钢丝束镦头锚具宜采用拉杆式千斤顶（YL60型）或穿心式千斤顶（YC60型）张拉锚固。钢质锥形锚具应用锥锚式双作用千斤顶（常用YZ60型）张拉锚固。穿心式千斤顶（动画）如图图5.295.29所示，沿千斤顶纵轴线有一直穿心通道，供穿过预应力筋用。沿千斤顶的径向分内外两层油缸。外层油缸为张拉油缸，工作时张拉预应力筋；内层为顶压油缸，工作时进行锚具的顶压锚固，故称YC60型为穿心式双作用千斤顶。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第78页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第79页/共113页 锥锚式双作用千斤顶 锥锚式双作用千斤顶构造如图图5.305.30所示。其主缸和主缸活塞用于张拉预应力筋。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第80页/共113页（3）钢丝束制作 钢丝束制作一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。当用钢质锥形锚具、XM型锚具时，钢丝束的制作和下料长度计算基本上与预应力钢筋束相同。钢丝束镦头锚固体系，如采用镦头锚具一端张拉时，应考虑钢丝束张拉锚固后螺母位于锚环中部，钢丝的下料长度L，可按图图5.315.31所示，用下式计算：L=L0+2a+2-0.5(H-H1)-l-C 5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第81页/共113页5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第82页/共113页用钢丝束镦头锚具锚固钢丝束时，其下料长度力求精确。编束是为了防止钢筋扭结。采用镦头锚具时，将内圈和外圈钢丝分别用铁丝按次序编排成片，然后将内圈放在外圈内绑扎成钢丝束。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第83页/共113页5 5.3.2 .3.2 施工工艺施工工艺 后张法施工工艺与预应力施工有关的是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。5.3.2.15.3.2.1孔道留设孔道留设 构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求：孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第84页/共113页 孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。在设计规定位置上留设灌浆孔。在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水管。灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第85页/共113页 预留孔道形状有直线、曲线和折线形，孔道留设方法：（1）钢管抽芯法预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土工程第86页/共113页钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过15m，钢管两端各伸出构件500mm左右，以便转动和抽管。构件较长时，可采用两根钢管，中间用套管连接（图图5 5.33.33）。抽管时间与水泥品种、浇筑气温和养护条件有关。采用钢筋束镦头锚具和锥形螺杆锚具留设孔道时，张拉端的扩大孔也可用钢管成型，留孔时应注意端部扩孔应与中间孔道同心。5.5.3 3 后后 张张 法法第五章第五章第五章第五章 预应力混凝土工程预应力混