5 预应力混凝土工程.pptx
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1、 土土 木木 工工 程程 施施 工工 1第第5章章 预应力混凝土工程预应力混凝土工程 土土 木木 工工 程程 施施 工工 2预应力混凝土定义预应力混凝土定义预应力混凝土:预应力混凝土:在投入使用经受载荷之前,预先建立混凝土的内(压)应力,其大小能抵消或减少使用载荷作用产生的(拉)应力,并提高构件的抗裂度和刚度,预压应力是通过张拉预应力筋实现的。普通钢筋混凝土构件的极限抗拉应变只有:0.0010.0015,此时钢筋受拉力:2030N/mm2;钢筋的抗拉能力得不到发挥。5-1、概述:、概述:土土 木木 工工 程程 施施 工工 3预应力混凝土分类预应力混凝土分类按应力分布范围:按应力分布范围:全预应
2、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;施加预应力工艺:施加预应力工艺:先张法先张法/后张法后张法/自应力混凝土;自应力混凝土;有粘结有粘结/无粘结预应力混凝土;无粘结预应力混凝土;预制预制/现浇现浇/叠合预应力混凝土;叠合预应力混凝土;预应力混凝土是土木工程的一门高技术,预应力混凝土是土木工程的一门高技术,1928年由法国人弗来西奈成功后,在世界年由法国人弗来西奈成功后,在世界各国得到广泛应用。它是衡量建筑技术先各国得到广泛应用。它是衡量建筑技术先进的重要标志之一。进的重要标志之一。土土 木木 工工 程程 施施 工工 4根据现行国家标准,用于预应力混凝土结构中的预应力钢
3、筋有以下几种(图5-1):a,热处理钢筋;热处理钢筋;b,刻痕钢丝;刻痕钢丝;c,螺旋肋钢丝;螺旋肋钢丝;d,钢绞线钢绞线图图 5-1 预应力混凝土用钢筋预应力混凝土用钢筋5.1.2材料和机具要求材料和机具要求 土土 木木 工工 程程 施施 工工 对钢材的要求:对钢材的要求:强度高强度高;具有一定的塑性:冷扎钢筋具有一定的塑性:冷扎钢筋6%;钢钢丝钢绞线丝钢绞线4%与混凝土有良好的粘接度:光面钢丝与混凝土有良好的粘接度:光面钢丝表面刻痕或压波表面刻痕或压波钢筋:钢筋:II,III级热轧或热处理钢筋;级热轧或热处理钢筋;钢丝:高碳素钢丝或冷拔低碳钢丝钢丝:高碳素钢丝或冷拔低碳钢丝5 土土 木木
4、工工 程程 施施 工工 61.热处理钢筋热处理钢筋热处理钢筋是由特定强度的热轧钢筋通过热处理钢筋是由特定强度的热轧钢筋通过加热、淬火和回火等加热、淬火和回火等调质工艺处理调质工艺处理的钢筋。的钢筋。热处理后,钢筋强度能得到较大幅度提高,热处理后,钢筋强度能得到较大幅度提高,而塑性降低并不多。而塑性降低并不多。2.高强度钢丝高强度钢丝预应力混凝土结构常用的高强钢丝,按交预应力混凝土结构常用的高强钢丝,按交货状态分为冷拉和矫直回火两种,按外形货状态分为冷拉和矫直回火两种,按外形分为光面并经消除应力的高强度圆形钢丝、分为光面并经消除应力的高强度圆形钢丝、刻痕钢丝和螺旋肋钢丝等。刻痕钢丝和螺旋肋钢丝等
5、。土土 木木 工工 程程 施施 工工 73.钢绞线预应力混凝土用钢绞线用冷拔钢丝制造而成,方法是在绞线机上以一种稍粗的直钢丝为中心,其余钢丝围绕其进行螺旋状绞合,再经低温回火处理即可。钢绞线规格有2股、3股、7股、19股等,常用的是3股、7股钢绞线。土土 木木 工工 程程 施施 工工 8高强度。混凝土强度等级不宜低于C40。收缩小,徐变小,弹性模量高;快硬早强;不能掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐、氯化钠等,通常用C40C50;少数C60C80,一般不低于C30;对混凝土要求 土土 木木 工工 程程 施施 工工 95.2先张法先张法先张法先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋,然后浇筑混凝土,待混凝土养
6、护达到不低于混凝土设计强度值的75,放张预应力筋,借助于混凝土与预应力筋的粘结,对混凝土施加预应力的施工工艺,如图5-2所示。适用范围:预制厂批量生产预应力混凝土构件 土土 木木 工工 程程 施施 工工 105.2先张法先张法图5-2先张法施工工艺流程1台座;2横梁;3台座面;4预应力筋,5夹具,6混凝土构件 土土 木木 工工 程程 施施 工工 115.2.1、先张法施工工艺、先张法施工工艺 土土 木木 工工 程程 施施 工工 125.2.2施工设备施工设备一、台座一、台座1)墩式台座。)墩式台座。墩式台座是由传力墩、台面和横梁组成图 4-55 墩式台座 1混凝土墩;2横梁;3台面;4预应力筋
7、 土土 木木 工工 程程 施施 工工 132)槽式台座槽式台座槽式台座是由端柱,传力柱和上、下横梁以及砖墙组成的,端柱(传力柱)端柱(传力柱)又叫钢筋混凝土压杆。台座的长度一般不超过50m,承载力可大于1000kN以上。为了便于浇筑混凝土和蒸汽养护,槽式台座一般低于地面。1-压杆;2-砖墙;3-下横梁;4-上横梁 土土 木木 工工 程程 施施 工工 14图 锥形夹具示意图1-套筒,2-齿板,3-锥销,4-定位板,5-预应力筋二夹具二夹具(1)锥形夹具)锥形夹具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 15它是利用预应力钢筋末端缴粗加以固定的,墩头卡在锚固垫板上。这种镦头锚具用于预应力筋的固定端。如
8、图5-6所示。1-锚固板,2镦粗头;3-预应力筋(2)镦头锚具。)镦头锚具。土土 木木 工工 程程 施施 工工 16由圆锥孔形套筒和三个夹片组成(图5-7)。套筒和夹片均由45号钢制作。它是利用挤压摩擦阻力自锁固定的。图图 5-7,1-套筒,套筒,2-夹片,夹片,3-预应力筋;预应力筋;(3)圆套筒三片式夹具。)圆套筒三片式夹具。土土 木木 工工 程程 施施 工工 17a)圆锥齿板式;b)圆锥槽式;c)锲形1套筒;2齿板;3钢丝4锥塞;5锚板;6锲块(4)钢丝用锚固夹具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 18 土土 木木 工工 程程 施施 工工 19 土土 木木 工工 程程 施施 工工 20
9、a)钳式;b)偏心式;c)锲形1钢丝;2钳齿;3拉钩;4偏心齿条;5拉环;6锚板;7锲块钢丝的张拉端夹具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 21张张拉拉设设备备1、电动螺杆张拉电动螺杆张拉1电动机;2手柄;3前限位开关;4后限位开关;5减速箱;6夹具;7测力器;8计量标尺;9螺杆 土土 木木 工工 程程 施施 工工 图图4-57电动螺杆张拉机的工作原理电动螺杆张拉机的工作原理 土土 木木 工工 程程 施施 工工 232、液压的液压千斤顶1台模;2、3前后横梁;4钢筋;5、6拉力架横梁;7大螺丝杆;8油压千斤顶;9放松装置 土土 木木 工工 程程 施施 工工 245.2.2施工工艺施工工艺1预
10、应力钢筋的张拉1)预应力筋的就位:钢筋的定位板必须安装准确,定位板的挠度不应大于lmm,横梁挠度不大于2mm。2)张拉控制应力的确定。预应力筋的张拉控制应力,应按设计规定数值选用。土土 木木 工工 程程 施施 工工 253)张拉程序的确定。超张拉法01.05con(持荷2分钟)con或一次张拉法:01.03con(fpyk屈服强度;fptk极限强度)钢筋种类张拉方法超张最大控制应力先张法后张法预应力钢丝、钢铰线0.75fptk0.75fptk0.80fptk热处理钢筋0.70fptk0.75fptk精轧螺纹钢筋0.85fpyk0.95fpyk表4-22 张拉控制应力限值con 土土 木木 工工
11、 程程 施施 工工 264)预应力筋的检查。应严格控制多根钢筋之间内应力的一致性,避免产生因内力大小不均而导致应力集中现象。多根钢丝同时进行张拉完毕后,应抽查钢丝的内应力值,一根钢丝的预应力值的偏差,不得大于或小于按一个构件全部钢丝预应力总值的5,避免各钢丝受力的不均衡性。土土 木木 工工 程程 施施 工工 274)预应力筋的检查。预应力筋张拉后,对设计位置的偏差不得超过5mm,同时也不得大于构件截面最短边尺寸的4%。否则,将会影响设计的受力状况。应合理确定截面内预应力筋的张拉顺序,原则上应尽量避免使台座承受过大的偏心压力,故宜先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋,防止台座产生弯曲变形。土土 木
12、木 工工 程程 施施 工工 282混凝土的浇筑预应力混凝土构件的混凝土浇筑,应一次连续浇筑完成,不允许留设施工缝。尽可能采用低水灰比,控制水泥用量,选用级配优良的骨料。浇筑时应充分捣实,尤其要注意靠近端部混凝土的密实度。这些都是为了减少混凝土在预加应力作用下的收缩和徐变值,从而减小应力损失。土土 木木 工工 程程 施施 工工 29放张时混凝土的强度不得低于设计强度标准值的75。具体放张时间要通过同条件养护的混凝土试块试压结果决定。按照以下原则进行放张:1)对于轴心受压构件,所有预应力筋应同时放张,避免产生偏心受压现象;3预应力筋的放张 土土 木木 工工 程程 施施 工工 302)对于偏心受压构
13、件,应先同时放张预压力较小区域内的预应力筋,然后再同时放张压力较大区域内的预应力筋,否则,容易产生弯曲或裂缝。3)如果按上述二原则放张有困难时,则应分阶段、对称、相互交错地进行放张,这样可以防止在放张过程中构件翘曲或裂缝。土土 木木 工工 程程 施施 工工 31对预应力筋配置较多的构件,不允许采用剪断或割断等方式突然放张,应进行缓慢放张。图 5-11 砂箱放张装置 土土 木木 工工 程程 施施 工工 32楔块(图5-12)进行缓慢放张。图 5-12 土土 木木 工工 程程 施施 工工 335-3后张法预应力施工后张法预应力施工定义定义:后张法是先制作构件或结构,待混凝土达到一定强度后,在构件,
14、或结构上张拉预应力筋的方法。后张法预应力施工,不需要台座设备,灵活性大,广泛用于施工现场生产大型预制预应力混凝土构件和就地浇筑预应力混凝土结构。后张法预应力施工,又可分为有粘结预应力施工和无粘结预应力施工两类。适用范围:适用范围:现场生产大型预应力构件、各种特殊结构和构筑物,也可作为预制构件的拼装。土土 木木 工工 程程 施施 工工 34 土土 木木 工工 程程 施施 工工 35 土土 木木 工工 程程 施施 工工 365.3.1锚具和预应力筋制作锚具和预应力筋制作1.常用锚具常用锚具(1)螺纹端杆锚具。螺纹端杆锚具。螺纹端杆锚具螺纹端杆锚具它由螺纹端杆、它由螺纹端杆、螺母和垫板组螺母和垫板组
15、成,如图成,如图5-13所示,是单根所示,是单根预应力粗钢筋预应力粗钢筋张拉端常用的张拉端常用的锚具。锚具。图图 5-13 螺杆锚具螺杆锚具a-螺杆,螺杆,b-螺母,螺母,c-垫板垫板 土土 木木 工工 程程 施施 工工 37(2)帮条锚具。帮条锚具(图5-14)由帮条和衬板组成。帮条筋采用与预应力筋同级钢筋,而衬板则可用普通低碳钢钢板,焊条应选用E5003。焊接帮条时,三根帮条与衬板相接触面应在同一垂直平面上,防止受力后产生扭曲。图图5-14 土土 木木 工工 程程 施施 工工 38(3)钢质锥形锚具。钢质锥形锚具(下图)由锚塞和锚环组成。一般适用于锚固碳素钢丝束,可锚固1224根钢丝。锚塞
16、和锚环均用45号钢制作。锚塞和锚环的锥度应严格保持一致,保证对钢丝的挤压力均匀,不致影响摩擦阻力。图 5-15 土土 木木 工工 程程 施施 工工 39(4)镦头锚具。镦头锚具由锚环、锚板和螺母组成(图5-16)。镦头锚具适用锚固1224根碳素钢丝。图 5-16 土土 木木 工工 程程 施施 工工 40(5)锥形螺杆锚具。锥形螺杆锚具是由锥形螺杆、套筒、螺母和垫板组成(图5-17)。该锚具适用于1428根碳素钢丝的锚固。图 5-17 锥形螺纹锚具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 41(6)JM12型锚具。JM12锚具由锚环和夹片组成(图5-18)。多用于钢绞线束的锚固。JM12锚具有良好的
17、锚固性能,预应力筋滑移量比较小,施工方便,但是加工量大且成本高。图 5-18 土土 木木 工工 程程 施施 工工 42(7)多孔夹片锚具。它也称群锚,由多孔的锚板与夹片组成(图5-19)。在每个锥形孔内装一副夹片,夹持一根钢绞线。这种锚具的优点是每束钢绞线的根数不受限制;任何一根钢绞线锚固失效,都不会引起整束锚固失效。图 5-19 土土 木木 工工 程程 施施 工工 43XM型 土土 木木 工工 程程 施施 工工 44c)QM型锚具及配件(中国建筑科学院)1锚板;2夹片;3钢绞线;4喇叭形铸铁垫板;5螺旋筋;6预留孔道用的螺旋管;7灌浆孔;8锚垫板 土土 木木 工工 程程 施施 工工 45 土
18、土 木木 工工 程程 施施 工工 46(3)握裹式a)挤压锚具的构造 土土 木木 工工 程程 施施 工工 47b)多根钢绞线压花锚具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 48b)多根钢绞线压花锚具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 49 土土 木木 工工 程程 施施 工工 50(4)连接器a)锚头连接器1波纹管;2螺旋筋;3铸铁喇叭管:4挤压锚具;5连接体;6夹片;7白铁护套;8钢绞线;9钢环;10打包钢条设置在构件端部,用于锚固前段钢绞线束,并连接后段束 土土 木木 工工 程程 施施 工工 51c)接长连接器1波纹管;2白铁护套;3挤压锚具;4锚板;5钢绞线;6钢环;7打包钢条 土土 木木
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