预应力砼及结构吊装工程.ppt
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1、第第 五五 章章 预应力砼及结构吊装工程预应力砼及结构吊装工程第一节第一节预制混凝土构件施工预制混凝土构件施工 钢筋混凝土结构包括现浇整体式钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构包括现浇整体式钢筋混凝土结构和预制装配式钢筋混凝土结构两大类。和预制装配式钢筋混凝土结构两大类。预制装配式结构是将各种钢筋混凝土预制构件用预制装配式结构是将各种钢筋混凝土预制构件用机械进行安装,并按设计要求进行装配的一种结构形机械进行安装,并按设计要求进行装配的一种结构形式。式。预制构件的制作过程包括模板的制作与安装,钢预制构件的制作过程包括模板的制作与安装,钢筋的制作与安装,混凝土的制备、运输,构件的浇筑筋的制作与安装,混凝土
2、的制备、运输,构件的浇筑振捣和养护,脱模与堆放等。振捣和养护,脱模与堆放等。一、构件制作工艺一、构件制作工艺 根据生产过程中组织构件成型和养护的不同特点,根据生产过程中组织构件成型和养护的不同特点,预制构件制作工艺可分为台座法、机组流水法和传送预制构件制作工艺可分为台座法、机组流水法和传送带法三种。带法三种。1.1.台座法台座法台座是表面光滑平整的混凝土地坪、胎模或台座是表面光滑平整的混凝土地坪、胎模或混凝土槽。构件的成型、养护、脱模等生产过程都在混凝土槽。构件的成型、养护、脱模等生产过程都在台座上进行。台座上进行。2.2.机组流水法机组流水法机组流水法是在车间内,根据生产工艺的要机组流水法是
3、在车间内,根据生产工艺的要求将整个车间划分为几个工段,每个工段皆配备相应求将整个车间划分为几个工段,每个工段皆配备相应的工人和机具设备,构件的成型、养护、脱模等生产的工人和机具设备,构件的成型、养护、脱模等生产过程分别在有关的工段循序完成。(视频)过程分别在有关的工段循序完成。(视频)二、生产预制构件的模板二、生产预制构件的模板现场就地制作预制构件常用的模板有胎模、分现场就地制作预制构件常用的模板有胎模、分节脱模、重叠支模等。预制厂制作预制构件常用节脱模、重叠支模等。预制厂制作预制构件常用的模板有固定式胎模、拉模、折页式钢模等。的模板有固定式胎模、拉模、折页式钢模等。3.3.传送带流水法传送带
4、流水法模板在一条呈封闭环形的传送带上移动,各模板在一条呈封闭环形的传送带上移动,各个生产过程都是在沿传送带循序分布的各个工作区中个生产过程都是在沿传送带循序分布的各个工作区中进行。进行。1.1.胎模胎模 胎模是指用砖或混凝土材料筑成构件外形的底胎模是指用砖或混凝土材料筑成构件外形的底模,它通常用木模作为边模。多用于生产预制梁、柱、模,它通常用木模作为边模。多用于生产预制梁、柱、槽形板及大型屋面板等构件,如图所示。槽形板及大型屋面板等构件,如图所示。胎模(a)工字形柱砖胎模;(b)大型屋面板混凝土胎模 1-胎模;2-655;3-侧模;4-端模;5-木楔 2.2.重叠支模重叠支模 重叠支模如图重叠
5、支模如图(a)(a)所示,即利用先预制好的构件作所示,即利用先预制好的构件作底模,沿构件两侧安装侧模板后再制作同类构件。对于底模,沿构件两侧安装侧模板后再制作同类构件。对于矩形、梯形柱和梁以及预制桩,还可以采用间隔重叠法矩形、梯形柱和梁以及预制桩,还可以采用间隔重叠法施工,以节省侧模板,如图所示。施工,以节省侧模板,如图所示。重叠支模法(a)短夹木倒夹重叠支模;(b)间隔重叠支模 1-临时撑头;2-短夹木;3-M12螺栓;4-侧模;5-支脚;6-已捣构件;7-隔离剂或隔离层;8-卡具3.3.水平拉模水平拉模 拉模由钢制外框架、内框架侧模与芯管、前拉模由钢制外框架、内框架侧模与芯管、前后端头板、
6、振动器、卷扬机抽芯装置等部分组成。后端头板、振动器、卷扬机抽芯装置等部分组成。内框架侧模、芯管和前端头板组装为一个整体,内框架侧模、芯管和前端头板组装为一个整体,可整体抽芯和脱膜。可整体抽芯和脱膜。三、预制构件的成型三、预制构件的成型 常用的振捣方法有振动法、挤压法、离心法、真空常用的振捣方法有振动法、挤压法、离心法、真空作业法等。作业法等。1.1.振动法振动法用台座法制作构件,使用插入式振动器和表面用台座法制作构件,使用插入式振动器和表面振动器振捣。加压的方法分为静态加压法和动态加压法。振动器振捣。加压的方法分为静态加压法和动态加压法。前者用一压板加压,后者是在压板上加设振动器加压,前者用一
7、压板加压,后者是在压板上加设振动器加压,如图如图5-425-42所示。所示。图5-42振动加压方法(a)静态加压;(b)动态加压1-压板;2-振动台;3-振动压板;4-构件 2.2.挤压法挤压法用挤压法连续生产空心板有两种切断方法:用挤压法连续生产空心板有两种切断方法:一种是在混凝土达到可以放松预应力筋的强度时,一种是在混凝土达到可以放松预应力筋的强度时,用钢筋混凝土切割机整体切断;另一种是在混凝土用钢筋混凝土切割机整体切断;另一种是在混凝土初凝前用灰铲手工操作或用气割法、水冲法把混凝初凝前用灰铲手工操作或用气割法、水冲法把混凝土切断,土切断,然后再将钢筋切断然后再将钢筋切断。3.3.离心法离
8、心法离心法是将装有混凝土的模板放在离心机离心法是将装有混凝土的模板放在离心机上,使模板以一定转速绕自身的纵轴旋转,模板内上,使模板以一定转速绕自身的纵轴旋转,模板内的混凝土由于离心力作用而远离纵轴,均匀分布于的混凝土由于离心力作用而远离纵轴,均匀分布于模板内壁,并将混凝土中的部分水分挤出,使混凝模板内壁,并将混凝土中的部分水分挤出,使混凝土密实。土密实。四、预制构件养护四、预制构件养护 1.1.预制构件的养护方法有自然养护、蒸汽养护、热预制构件的养护方法有自然养护、蒸汽养护、热拌混凝土热模养护、太阳能养护、远红外线养护等。拌混凝土热模养护、太阳能养护、远红外线养护等。自然养护:自然养护:自然养
9、护成本低,简单易行,但养护时自然养护成本低,简单易行,但养护时间长,模板周转率低,占用场地大,我国南方地区的台间长,模板周转率低,占用场地大,我国南方地区的台座法生产多用自然养护。座法生产多用自然养护。蒸汽养护:蒸汽养护:1.1.优点:蒸汽养护可缩短养护时间,模板周转率相优点:蒸汽养护可缩短养护时间,模板周转率相应提高,占用场地大大减少。应提高,占用场地大大减少。2.2.原理:蒸汽养护是将构件放置在有饱和蒸汽或蒸原理:蒸汽养护是将构件放置在有饱和蒸汽或蒸汽与空气混合物的养护室汽与空气混合物的养护室(或窑或窑)内,在较高温度和湿度内,在较高温度和湿度的环境中进行养护,以加速混凝土的硬化,使之在较
10、短的环境中进行养护,以加速混凝土的硬化,使之在较短的时间内达到规定的强度标准值。的时间内达到规定的强度标准值。3.3.影响因素:蒸汽养护效果与蒸汽养护制度有关,影响因素:蒸汽养护效果与蒸汽养护制度有关,它包括养护前静置时间、升温和降温速度、养护温度、它包括养护前静置时间、升温和降温速度、养护温度、恒温养护时间、相对湿度等。恒温养护时间、相对湿度等。4.4.蒸汽养护的过程可分为蒸汽养护的过程可分为静停、升温、恒温、降温静停、升温、恒温、降温等四个阶段。等四个阶段。(1)(1)静停阶段混凝土构件成型后在室温下停放养静停阶段混凝土构件成型后在室温下停放养护叫做静停。时间为护叫做静停。时间为2 26h
11、6h,以防止构件表面产生裂缝,以防止构件表面产生裂缝和疏松现象。和疏松现象。(2)(2)升温阶段是构件的吸热阶段。升温速度不宜升温阶段是构件的吸热阶段。升温速度不宜过快,以免构件表面和内部产生过大温差而出现裂纹。过快,以免构件表面和内部产生过大温差而出现裂纹。(3)(3)恒温阶段是升温后温度保持不变的时间。此恒温阶段是升温后温度保持不变的时间。此时混凝土强度增长最快,这个阶段应保持时混凝土强度增长最快,这个阶段应保持90%90%100%100%的的相对湿度;最高温度不得大于相对湿度;最高温度不得大于9595,时间为,时间为3 38h8h。(4)(4)降温阶段是构件散热过程。降温速度不宜过降温阶
12、段是构件散热过程。降温速度不宜过快,每小时不得超过快,每小时不得超过1010;出池后,构件表面与外界温;出池后,构件表面与外界温差不得大于差不得大于2020。5.5.目前采用蒸汽养护方法有三种,即目前采用蒸汽养护方法有三种,即立窑、坑窑和立窑、坑窑和隧道窑隧道窑。五、预制构件模板拆除五、预制构件模板拆除 预制构件拆模时,混凝土强度应符合设计要求。当预制构件拆模时,混凝土强度应符合设计要求。当设计无要求时,应符合下列规定:设计无要求时,应符合下列规定:1.1.侧模应在混凝土强度能保证构件不变形、棱角完侧模应在混凝土强度能保证构件不变形、棱角完整时,方可拆除。整时,方可拆除。2.2.芯模或预留孔洞
13、的内模,应在混凝土强度能保证芯模或预留孔洞的内模,应在混凝土强度能保证构件和孔洞表面不发生坍陷和裂缝时,方可拆除。构件和孔洞表面不发生坍陷和裂缝时,方可拆除。3.3.当构件跨度等于或小于当构件跨度等于或小于4m4m时,底模应在混凝土强时,底模应在混凝土强度达到设计混凝土强度标准值的度达到设计混凝土强度标准值的50%50%时,方可拆除。时,方可拆除。六、预制构件施工六、预制构件施工 1.1.进入现场的预制构件,其外观质量、尺寸偏差应进入现场的预制构件,其外观质量、尺寸偏差应符合标准图或设计的要求。符合标准图或设计的要求。(1)(1)预制构件的外观质量不宜有一般缺陷,对已预制构件的外观质量不宜有一
14、般缺陷,对已经出现的一般缺陷,应按技术处理方案进行处理,并重经出现的一般缺陷,应按技术处理方案进行处理,并重新检查验收。抽样数量:全数检查。新检查验收。抽样数量:全数检查。(2)(2)预制构件的尺寸偏差应符合预制构件的尺寸偏差应符合GB 50204GB 5020420022002的有关规定。抽样数量:同一工作班生产的同类型构件,的有关规定。抽样数量:同一工作班生产的同类型构件,抽查抽查5%5%且不少于且不少于3 3件。件。2.2.预制构件与结构之间的连接应符合设计要求。预制构件与结构之间的连接应符合设计要求。第二节第二节 预应力混凝土施工工艺预应力混凝土施工工艺概概 述述 普通钢筋混凝土构件的
15、混泥土抗拉极限应变只有普通钢筋混凝土构件的混泥土抗拉极限应变只有0.00010.00010.000150.00015。构件混凝土受拉不开裂时,构件中受。构件混凝土受拉不开裂时,构件中受拉钢筋的应力只有拉钢筋的应力只有 =E =210=E =2105 5(0.0001(0.00010.00015)0.00015)=20=2030N30Nmmmm2 2 ;即使允许出现裂缝的构件;即使允许出现裂缝的构件,因受裂缝宽度因受裂缝宽度限制,受拉钢筋的应力也仅达限制,受拉钢筋的应力也仅达150150200N/mm200N/mm2 2.钢筋的抗拉钢筋的抗拉强度未能充分发挥。强度未能充分发挥。预应力混凝土是解决
16、这一问题的有效方法,即在构件预应力混凝土是解决这一问题的有效方法,即在构件承受外荷载前,预先在构件的受拉区对混凝土施加预压应承受外荷载前,预先在构件的受拉区对混凝土施加预压应力。当构件在使用阶段时外荷载作用下产生的拉应力,首力。当构件在使用阶段时外荷载作用下产生的拉应力,首先要抵消预压应力,这就推迟了混凝土裂缝的出现并限制先要抵消预压应力,这就推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的开展,从而提高了构件的抗裂度和刚度。了裂缝的开展,从而提高了构件的抗裂度和刚度。同时,同时,预应力混凝土能有效地利用高强钢筋,大大节约了钢材。预应力混凝土能有效地利用高强钢筋,大大节约了钢材。预应力混凝土构件与普通混凝
17、土构件相比,除能提预应力混凝土构件与普通混凝土构件相比,除能提高构件的抗裂度和刚度外,还具有能增加构件的耐久性,高构件的抗裂度和刚度外,还具有能增加构件的耐久性,节约材料,减轻自重和降低造价等优点。但是在制作预节约材料,减轻自重和降低造价等优点。但是在制作预应力混凝土构件时,增加了张拉工作,相应增添了张拉应力混凝土构件时,增加了张拉工作,相应增添了张拉机具和锚固装置,制作工艺也较复杂。机具和锚固装置,制作工艺也较复杂。对混凝土构件受拉区施加预压应力的方法,是张拉对混凝土构件受拉区施加预压应力的方法,是张拉受拉区中的预应力钢筋,通过预应力钢筋和混凝土间的受拉区中的预应力钢筋,通过预应力钢筋和混凝
18、土间的粘结力或锚具粘结力或锚具,将预应力钢筋的,将预应力钢筋的弹性收缩力弹性收缩力传递到混凝传递到混凝土构件上,并产生土构件上,并产生预压应力预压应力。预应力混凝土的施工方法:预应力混凝土的施工方法:按施工顺序分:先张法;按施工顺序分:先张法;后张法。后张法。按张拉方法分:机械张拉(液压或电动螺杆);按张拉方法分:机械张拉(液压或电动螺杆);电热张拉。电热张拉。一、一、先张法预应力混凝土施工先张法预应力混凝土施工 适用范围:适用范围:先张法一般仅适用于先张法一般仅适用于生产生产中小型预制构件中小型预制构件,多在固定的预制厂生产,多在固定的预制厂生产,也可在施工现场生产。也可在施工现场生产。生产
19、方法生产方法:台座法台座法 机组流水法机组流水法施工工艺台座准备刷隔离剂铺放预应力筋等张拉并锚固安侧模、安预埋件浇混凝土养护放张脱模、堆放起拱(一)先张法施工准备(一)先张法施工准备1 1、台座准备、台座准备 台座的组成成分台座的组成成分(1 1)、墩式台座)、墩式台座 目前常用的是现浇钢筋混凝土制成的由承力台墩目前常用的是现浇钢筋混凝土制成的由承力台墩目前常用的是现浇钢筋混凝土制成的由承力台墩目前常用的是现浇钢筋混凝土制成的由承力台墩与台面共同受力的台座。与台面共同受力的台座。与台面共同受力的台座。与台面共同受力的台座。(2 2 2 2)、槽式台座)、槽式台座)、槽式台座)、槽式台座 适于张
20、拉吨位较大的构件适于张拉吨位较大的构件适于张拉吨位较大的构件适于张拉吨位较大的构件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 2 2、夹具准备:、夹具准备:夹具夹具要求:工作可靠,构造简单,施工方便,成要求:工作可靠,构造简单,施工方便,成本低本低 ,并能多次周转使用。并能多次周转使用。(1 1)、锚固夹具:)、锚固夹具:锥形锥形(锥销式、二片式、三片式)(锥销式、二片式、三片式)锚固单根直径锚固单根直径12121414预应力筋;预应力筋;镦头锚具镦头锚具带槽螺栓、梳子板。带槽螺栓、梳子板。用于用于:冷拉筋(热镦),冷拔丝(热、冷镦):冷拉筋(热镦),冷拔丝(热、冷镦),碳素钢丝
21、(冷镦)。,碳素钢丝(冷镦)。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(2 2)、张拉夹具:偏心式、楔形。)、张拉夹具:偏心式、楔形。钢丝张拉夹具钢丝张拉夹具(a)(a)钳式钳式(偏心式偏心式)(b)(b)月牙式月牙式 (c)(c)楔形楔形1 1钢丝;钢丝;2 2钳齿;钳齿;3 3拉钩;拉钩;4 4偏心齿条;偏心齿条;5 5拉环;拉环;6 6锚板;锚板;7 7楔块楔块 3 3、张拉设备、张拉设备(1 1)、穿心式千斤顶)、穿心式千斤顶:YC YC2020型
22、,最大拉力型,最大拉力20t20t、行程行程200mm200mm,适于适于121220mm20mm单根钢筋。(视频)单根钢筋。(视频)(2 2)、电动螺杆:)、电动螺杆:拉力拉力303060t60t、行程行程800mm800mm,用于:用于:钢筋、钢丝。钢筋、钢丝。(3 3)、卷扬机滑车组。)、卷扬机滑车组。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(1 1)、)、台座台面涂隔离剂;台座台面涂隔离剂;(2 2)、)、对遭受污染的钢筋,应先加以清洗;对遭受污染的钢筋,应先加以清洗;(3 3)、)、防雨水冲刷隔离剂;防雨水冲刷隔离剂;(4 4)、)、钢丝用牵引车铺设;钢丝用牵
23、引车铺设;(5 5)、)、钢丝接长:可用钢丝拼接器用钢丝接长:可用钢丝拼接器用20 20 2222号铁号铁 丝密排绑扎丝密排绑扎 1 1、预应力筋铺设预应力筋铺设(二)、先张法施工工艺(二)、先张法施工工艺2 2、预应力筋的张拉、预应力筋的张拉(1 1)、张拉控制应力的确定)、张拉控制应力的确定 预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工序,因此预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预序,因此预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果,影响到构件的抗裂度和刚度,因而控制应力效果,影响到构件的抗裂度和刚度,因而控制应力不能过低。应力不能过低。但是,控制应力也不
24、能过高,不允许超过其屈但是,控制应力也不能过高,不允许超过其屈服强度,以使预应力筋处于弹性工作状态。否则会服强度,以使预应力筋处于弹性工作状态。否则会使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近,这是很使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近,这是很危险的;此外过大的超张拉会造成反拱过大,预拉危险的;此外过大的超张拉会造成反拱过大,预拉区出现裂缝也是不利的。区出现裂缝也是不利的。预应力筋种类先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk0.75fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.75fptk0.7fptk冷拉钢筋0.95fpyk0.9fpyk fptk:极限抗拉强度标准值极限抗拉强度标准值 f
25、pyk:屈服强度标准值屈服强度标准值 超张拉可比设计要求提高超张拉可比设计要求提高5%5%,但最大张拉控制应力,但最大张拉控制应力不得超过下列规定:不得超过下列规定:(2 2 2 2)、张拉程序)、张拉程序)、张拉程序)、张拉程序张拉程序可按下列之一进行:张拉程序可按下列之一进行:张拉程序可按下列之一进行:张拉程序可按下列之一进行:或或或或其中其中其中其中conconconcon为预应力筋的张拉控制应力为预应力筋的张拉控制应力为预应力筋的张拉控制应力为预应力筋的张拉控制应力为了减少应力松弛损失,预应力钢筋宜采用为了减少应力松弛损失,预应力钢筋宜采用为了减少应力松弛损失,预应力钢筋宜采用为了减少
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