1、5 预应力混凝土工程预应力混凝土工程 主要内容： 预应力混凝土工程的先张法、后张法的施工工艺，机具设备和施工方法。 电热张法、无粘结预应力混凝土施工原理、特点及应用。 学习要求：v 了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中的优点；v 熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求； v 熟悉先张法、后张法的施工工艺；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。 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作
2、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 预应力混凝土 。 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
3、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 先张法 5.4 无粘结预应力混凝土施工（自学） 本章内容5.2 后张法 5.3 电热法施工（自学）5.5 液压张拉设备仪表的使用安全技术、校验与操作 本章小结 5.1 先先 张张 法法 先张法： 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
4、，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 5.1所示。 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
5、，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 5.2所示。 5.1.1 先张法施工准备 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
6、.1.1.1 台座 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 5.3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， kN m。 如忽略土压力，则 M=G 1.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；
7、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。 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。 （ 2） 槽式台
8、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 5.4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。 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 5.5所示。
9、镦头夹具如 图 5.6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 夹具 (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 5.7）。 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。(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 5.8所示，适用于张拉钢丝和直径 16mm以下的钢筋。 张
10、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 1.1 1.3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。 5.1.1.3 张拉设备 电动卷扬机张拉、杠杆测力装置 如 图 5.10所示。 电动螺杆张拉机 如 图 5.11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。 (2) 钢筋张拉设备 穿 心式千斤顶用于直径 12 20mm的单根钢筋、钢绞线或钢丝束的张拉。 用 YC
11、 20型穿心式千斤顶（ 图 5.12）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。 YC 20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 12 20mm单根冷拉 HRB335、 HRB400和RRB400钢筋。 5.1.2 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 5.1的规定。 5.1.2.1 张拉控制应力和张拉程序
