建筑施工课件-第06章预应力混凝土工程教程文件.ppt
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1、建筑施工建筑施工课课件件-第第06章章预应预应力混力混凝土工程凝土工程2011.9章节内容章节内容概述概述预应力钢筋预应力钢筋预应力施工预应力施工工艺工艺2312011.92011.9一、预应力混凝土的概念一、预应力混凝土的概念 预应力混凝土是在外荷载作用于构件之前,利用钢筋预应力混凝土是在外荷载作用于构件之前,利用钢筋张拉后的张拉后的弹性回缩弹性回缩,对构件受拉区的混凝土,对构件受拉区的混凝土预先施加压力预先施加压力,产生产生预压应力预压应力,当构件在荷载作用下产生拉应力时,首先,当构件在荷载作用下产生拉应力时,首先抵消预应力,然后随着抵消预应力,然后随着荷载不断增加,受拉区混凝荷载不断增加
2、,受拉区混凝土才受拉开裂,从而土才受拉开裂,从而延迟了延迟了构件裂缝的出现和限制了裂构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展缝的开展,提高了构件的,提高了构件的抗抗裂度裂度和和刚度刚度。2011.9江西理工大学软件学院2011.9二、预应力混凝土的特点二、预应力混凝土的特点1、构件截面小、自重轻、质量好、材料省、构件截面小、自重轻、质量好、材料省(可节约钢材可节约钢材40%50%、混凝土、混凝土20%40%),在跨度较大的结构中,其,在跨度较大的结构中,其综合经济效益较好,并能扩大预制装配化程度。综合经济效益较好,并能扩大预制装配化程度。2、预应力混凝土的施工,需要专门的机械设备,工艺比较、预应力混凝
3、土的施工,需要专门的机械设备,工艺比较复杂,操作要求较高。复杂,操作要求较高。3、一般要求混凝土的强度等级不低于、一般要求混凝土的强度等级不低于C30。目前,我国在。目前,我国在一些重要的预应力混凝土结构中,已开始采用一些重要的预应力混凝土结构中,已开始采用C50C60的高强混凝土,最高混凝土强度等级已达到的高强混凝土,最高混凝土强度等级已达到C80,并逐步,并逐步向更高强度等级的混凝土发展。国外混凝土的平均抗压向更高强度等级的混凝土发展。国外混凝土的平均抗压强度每强度每10年提高年提高510MPa,现已出现抗压强度高达,现已出现抗压强度高达200MPa的混凝土。的混凝土。2011.9三、预应
4、力混凝土的分类三、预应力混凝土的分类1、预应力混凝土按、预应力混凝土按预应力度大小预应力度大小分:分:全预应力混凝土全预应力混凝土 部分预应力混凝土。部分预应力混凝土。2、预应力混凝土按、预应力混凝土按施工方式施工方式分:分:预制预应力混凝土预制预应力混凝土 现浇预应力混凝土现浇预应力混凝土 叠合预应力混凝土等。叠合预应力混凝土等。3、按、按预加应力的方法预加应力的方法分:分:先张法预应力混凝土先张法预应力混凝土 后张法预应力混凝土。后张法预应力混凝土。2011.92011.9一、预应力钢筋的种类一、预应力钢筋的种类1 1、钢丝、钢丝1)冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝,直径:,直径:352)碳素钢丝
5、碳素钢丝,直径:,直径:382 2、钢绞线、钢绞线:由:由7根碳素钢丝根碳素钢丝缠绕而成。缠绕而成。3 3、热处理钢筋、热处理钢筋:直径:直径:6104 4、精轧螺纹钢筋、精轧螺纹钢筋,直径:,直径:25,322011.9二、预应力钢筋的特性二、预应力钢筋的特性1 1、应力应变曲线、应力应变曲线0A0.2%aboa总变形。总变形。ba弹性变形弹性变形99.8%。ob塑性变形塑性变形0.2%。条件屈服条件屈服2011.91)1)初期发展快。初期发展快。2)2)初应力大,松弛损失也大。初应力大,松弛损失也大。3)3)松弛损失率随温度的升高急剧增加。松弛损失率随温度的升高急剧增加。2 2、应力松弛、
6、应力松弛 钢筋受到一定的张拉力后,在长度保持不变的条件下,钢筋受到一定的张拉力后,在长度保持不变的条件下,钢筋的应力随着时间的增长而降低的现象,其降低的值就钢筋的应力随着时间的增长而降低的现象,其降低的值就是应力松弛损失。是应力松弛损失。应力松弛的特点:应力松弛的特点:2011.92011.9一、先张法一、先张法1 1、什么是先张法?、什么是先张法?在浇筑混凝土之前,先张拉预应力钢筋,并将预应在浇筑混凝土之前,先张拉预应力钢筋,并将预应力筋临时固定在台座或钢模上,待混凝土达到一定强度力筋临时固定在台座或钢模上,待混凝土达到一定强度(一般不低于混凝土设计强度标准值的一般不低于混凝土设计强度标准值
7、的75%)75%),混凝土与预,混凝土与预应力筋具有一定的粘结力时,放松预应力筋,使混凝土应力筋具有一定的粘结力时,放松预应力筋,使混凝土在预应力的反弹力作用下,使构件受拉区的混凝土承受在预应力的反弹力作用下,使构件受拉区的混凝土承受预压应力。预压应力。适用于:构件厂生产中、小型构件适用于:构件厂生产中、小型构件(楼板、屋面板、吊车楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁梁、薄腹梁)2011.9二、先张法施工设备二、先张法施工设备组成:台面、横梁、承力结构。组成:台面、横梁、承力结构。分类:墩式台座、槽式台座、桩式台座等。分类:墩式台座、槽式台座、桩式台座等。1 1、台座、台座适用:生产中、小型构件。适用
8、:生产中、小型构件。(1)墩式台座有足够的强度有足够的强度;刚度和稳定性刚度和稳定性;满足生产工艺满足生产工艺。要求:要求:2011.92011.9墩式台座的验算墩式台座的验算:抗倾覆验算:M=TeM=G1l1+G2l2抗滑移能力验算:2011.9(2)槽式台座组成:端柱、传力柱、横梁和台面。组成:端柱、传力柱、横梁和台面。适用:张拉吨位较高的大型构件,如屋架、吊车梁等。适用:张拉吨位较高的大型构件,如屋架、吊车梁等。要求:槽式台座设计需进行要求:槽式台座设计需进行强度强度和和稳定性稳定性计算。计算。2011.92 2、夹具、夹具(1 1)钢丝锚固夹具)钢丝锚固夹具 先张法构件施工时保持预应力
9、筋拉力,并将其固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定在张拉台座(或设备或设备)上的临时性锚固装置。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。按其工作用途不同分为:锚固夹具和张拉夹具。锥形夹具锥形夹具 2011.9锥形夹具可分为:圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具。锥形夹具可分为:圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具。2011.9如图所示,采用镦头夹具时,将预应力筋端部热镦或如图所示,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。冷镦,通过承力分孔板锚固。镦头夹具镦头夹具2011.9(2 2)钢筋锚固夹具)钢筋锚固夹具 用圆套筒三片式夹具,由用圆套筒三片
10、式夹具,由套筒套筒和和夹片夹片组成。组成。2011.9张拉夹具的形式:偏心式、钳式、楔形。张拉夹具的形式:偏心式、钳式、楔形。3 3、张拉夹具、张拉夹具 夹持住预应力筋后,与张拉机械连接起来进行预应夹持住预应力筋后,与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。力筋张拉的机具。2011.9卷扬机张拉卷扬机张拉电动螺杆张拉机张拉电动螺杆张拉机张拉:构造简单,体积小,重量轻,:构造简单,体积小,重量轻,操作灵活,移动方便;操作灵活,移动方便;液压张拉千斤顶液压张拉千斤顶 4 4、钢丝张拉设备、钢丝张拉设备1)要求)要求简易可靠简易可靠;准确控制钢丝的拉力准确控制钢丝的拉力;稳速增大拉力。稳速增大拉力。
11、2)种类)种类2011.9三、先张法施工工艺三、先张法施工工艺张拉固定钢筋张拉固定钢筋浇混凝土浇混凝土养护养护(至至75%75%强度强度)放张钢筋放张钢筋 2011.91 1、预应力筋的铺设、预应力筋的铺设下料采用砂轮切割机下料采用砂轮切割机台座台面涂刷隔离剂台座台面涂刷隔离剂2011.92 2、预应力筋的张拉、预应力筋的张拉 在张拉中要严格控制张拉应力、张拉程序、计算张在张拉中要严格控制张拉应力、张拉程序、计算张拉力和进行预应力值校核。拉力和进行预应力值校核。先张法预应力筋的张拉有先张法预应力筋的张拉有单根张拉单根张拉和和多根成组张拉多根成组张拉。一般预制厂选用多根成组张拉,施工现场常用单根
12、张拉。一般预制厂选用多根成组张拉,施工现场常用单根张拉。预应力筋的张拉是预应力混凝土施工中的关键工序。预应力筋的张拉是预应力混凝土施工中的关键工序。2011.91 1)张拉控制力)张拉控制力预应力钢丝的张拉程序:预应力钢丝的张拉程序:0(1.031.05)con预应力钢筋的张拉程序:预应力钢筋的张拉程序:张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力,按设计规定采用。定应力,按设计规定采用。2 2)张拉程序)张拉程序超张拉程序超张拉程序弥补预应力筋的松弥补预应力筋的松弛损失弛损失加速钢筋松弛的早期加速钢筋松弛的早期发展,减少松弛引起发展,减少松弛引起
13、的预应力损失的预应力损失2011.93 3、混凝土的浇筑与养护、混凝土的浇筑与养护自然养护;湿热养护。自然养护;湿热养护。1 1)浇筑要求:)浇筑要求:同一生产线的构件应一次浇筑完毕,不留施工缝;同一生产线的构件应一次浇筑完毕,不留施工缝;构件应避开温度缝;构件应避开温度缝;振捣时不应碰撞钢丝;振捣时不应碰撞钢丝;叠层生产时,下层混凝土强度达叠层生产时,下层混凝土强度达5MPa5MPa,方可浇筑上层构件;,方可浇筑上层构件;混凝土的水灰比与水泥用量应严格控制,振捣应密实;混凝土的水灰比与水泥用量应严格控制,振捣应密实;混凝土强度等级混凝土强度等级C30C30;2 2)养护方法:)养护方法:20
14、11.94 4、预应力筋的放张、预应力筋的放张 放张过程中,应使预应力构件自由伸缩,避免过大的冲放张过程中,应使预应力构件自由伸缩,避免过大的冲击与偏心击与偏心;同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小;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可靠。保证预应力筋与混凝土之间的粘结可靠。(1)放张要求)放张要求混凝土强度应大于75的设计强度获得良好质量的获得良好质量的重要过程重要过程2011.9(2)放张顺序)放张顺序 预应力筋放张顺序应符合设计要求,当设计未规定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:时,可按下列要求进行:承受轴心预应力
15、构件的所有预应力筋应同时放张。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。预应力筋,再同时放张预压力较大区域的预应力筋。不能按上述规定放张时,应分阶段、对称、相互交错地不能按上述规定放张时,应分阶段、对称、相互交错地放张。放张。2011.9(3)放张方法)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向两侧逐根放张;对于配筋较多的从生产线中间处开始向两侧逐根放张;对于配筋较多的构件应从
16、外向内对称、交错逐根放张。构件应从外向内对称、交错逐根放张。放张单根预应力筋放张单根预应力筋,一般采用,一般采用千斤顶放张千斤顶放张,如下页图,如下页图所示。所示。构件预应力筋较多时构件预应力筋较多时,整批同时放张可采用,整批同时放张可采用砂箱、楔砂箱、楔块块等放松装置。等放松装置。2011.92011.92011.9 一、后张法一、后张法1)混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响;)混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响;2)锚具不能重复使用,成本高;)锚具不能重复使用,成本高;3)工艺比较复杂(构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆)工艺比较复杂(构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆);可拼
17、装预制构件(现场拼装)。;可拼装预制构件(现场拼装)。1 1、后张法、后张法 先制作留有孔道的混凝土构件,混凝土达到设计规先制作留有孔道的混凝土构件,混凝土达到设计规定强度后,穿筋,借助锚具把预应力筋锚固在构件端部,定强度后,穿筋,借助锚具把预应力筋锚固在构件端部,并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值,最后孔道灌并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值,最后孔道灌浆,张拉力由锚具传给混凝土构件,并使之产生预应力。浆,张拉力由锚具传给混凝土构件,并使之产生预应力。特点:特点:2011.91 1、锚具、锚具尺寸准确;尺寸准确;有可靠的锚固能力不致产生预应力筋的滑移;有可靠的锚固能力不致产生预应力筋的滑
18、移;有足够刚度和强度;有足够刚度和强度;部件的互换性好。部件的互换性好。二、后张法设备二、后张法设备1)分类:)分类:单根钢筋锚具单根钢筋锚具钢筋束锚具钢筋束锚具预应力钢丝束锚具预应力钢丝束锚具钢绞线锚具钢绞线锚具2)对锚具的要求:)对锚具的要求:后张法结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将后张法结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到砼的永久性锚固装置。其传递到砼的永久性锚固装置。2011.9张拉端:螺丝端杆锚具。张拉端:螺丝端杆锚具。固定端:帮条锚具或墩头锚具。固定端:帮条锚具或墩头锚具。单根钢筋锚具2011.92011.92011.9钢筋束锚具XM型:可锚固钢绞线束、钢丝束、单根预应力
19、筋、型:可锚固钢绞线束、钢丝束、单根预应力筋、多根预应力筋。多根预应力筋。QM型锚具:可锚固钢绞线束。型锚具:可锚固钢绞线束。BS型:可锚固钢绞线束型:可锚固钢绞线束 钢筋束采用的锚具有:钢筋束采用的锚具有:XM型、型、QM型、型、BS型和型和固定端镦头锚具。固定端镦头锚具。2011.92011.92011.9预应力钢丝束锚具I.锥形螺杆锚具锥形螺杆锚具:用于锚固:用于锚固14、16、20、24或或28根根直径为直径为5mm的碳素钢丝。的碳素钢丝。II.钢丝束镦头锚具钢丝束镦头锚具:适用于:适用于1254根直径为根直径为5mm的的碳素钢丝。碳素钢丝。III.钢质锥形锚具钢质锥形锚具:用于锚固以
20、锥锚式双作用千斤顶张拉用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束,适用于锚固的钢丝束,适用于锚固6、12、18或或24根直径根直径5mm的钢丝束。的钢丝束。固定端采用钢丝束镦头锚具,张拉端锚具可采用钢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、质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。型锚具。2011.92011.92011.92011.9 三、后张法的施工工艺三、后张法的施工工艺2011.92011.91 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构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋(束束)及张拉锚及张拉锚固后灌浆用。固后灌浆用。1 1)目的:)目的:2 2)孔道
21、留设的基本要求:)孔道留设的基本要求:孔道直径应保证预应力筋孔道直径应保证预应力筋(束束)能顺利穿过。能顺利穿过。孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固,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。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。在设计规定位置上留设灌浆孔。关键工序关键工序2011.9钢管抽芯法钢管抽芯法胶管抽芯法胶管抽芯法预埋管法预埋管法2 2)孔道留设方法)孔道留设方法 在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管,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。必要时可在最低点设置排水管。灌浆孔及泌水管
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