1、预应力混凝土工程,第一节 预应力混凝土的基本知识 一、预应力混凝土的概念：1、预应力混凝土：在构件使用前，对结构构件受拉区的钢筋在弹性范围之内的拉伸，利用钢筋的弹性回缩，对受拉区的混凝土预先施加预压应力，以提高构件的刚度、抗裂性和耐久性。,2、预应力混凝土的分类： （1）按施加预应力的方式不同可分为： 1）先张法预应力混凝土 2）后张法预应力混凝土（2）按混凝土施工方法不同可分为： 预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。（3）按预应力度大小可分为： 全预应力混凝土和部分预应力混凝土。,二、预应力混凝土的材料1、混凝土材料,（1）强度要求：一般不低于C30；当采用碳素钢丝、钢绞
2、线、热处理钢筋作为预应力筋时，混凝土的强度等级不低于C40。目前，在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，并逐步向更高强度等级的混凝土发展 （2）混凝土的配置：应尽可能采用高标号水泥（宜用硅酸盐水泥），减少水泥用量，降低水灰比（控制在0.5以下），不能掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐，如氯化钙、氯化钠等，否则会发生严重质量事故,2、钢筋（1）强度高。预应力钢筋必须采用高强度钢材，以减少预应力构件在长期使用过程中，由于混凝土的收缩徐变等原因，而造成预应力损失。（2）要有较好的焊接性能和塑性。（3）预应力筋的种类：单根粗钢筋，钢筋索，钢绞线索、钢丝索等。（4）预应力筋的冷加工
3、：冷拉和冷拔,（1） 冷拔低碳钢丝 （2）冷拉钢筋 （3）碳素钢丝,（4）钢绞线,预应力钢绞线截面图 D钢绞线直径；d0中心钢丝直径；d外层钢丝直径,（5）热处理钢筋,（6） 精轧螺纹钢筋 具有锚固简单、施工方便、无需焊接等优点。,(a)带纵肋 (b)无纵肋,热处理钢筋外形,精轧螺纹钢筋外形,三、预加应力的方法：,1、先张法先张拉钢筋，后浇注混凝土。2、后张法先浇注混凝土，预留孔道，后张拉钢筋3、无粘结预应力还有电热法,四、预应力张拉控制应力（con):,注：fptk预应力筋极限抗拉强度标准值（N/mm2）fpyk预应力筋屈服强度标准值（N/mm2）,五、预应力损失的概念：,预应力总损失值小于
4、下列数值时，则按下列数值取用：先张法：100 N/ mm2后张法： 80 N/ mm2 1、锚具变形和钢筋内缩损失： l1(先、后张法均有）式中： 张拉锚具变形和钢筋内缩值；长线台座先张法： =5 mm 后张法螺丝端杆锚具（一条缝隙） =5 mml 张拉端至固定端之间的距离。,ES 钢筋弹性模量。,五、预应力损失的概念：,2、孔道摩擦损失： l2(后张法有）当 0.2时：式中： 从张拉端至计算截面的距离从张拉端至计算截面曲线孔道倾角。摩擦系数,3、温度应力损失： l3长线台座生产时，采用蒸汽养护时存在。 4、钢筋应力松弛损失： l4 (先、后张法均有） 5、混凝土收缩徐变应力损失： l5 (先
5、、后张法均有） 预应力损失的组合,1、锚具变形和钢筋内缩损失： l1 2、孔道摩擦损失： l2,六、先、后张法构件设计施工对比：,1、先张法构件需要台座，故在预制厂生产中小型构件。后张法不需要台座，故在现场生产大型构件。 2、设计中：先张法采用：换算截面A0后张法采用： 净面积Aj 3、预应力损失不同。 4、预应力传递不同：先张法是依靠混凝土和钢筋之间的粘结力来传递。后张法是通过锚具来传递预应力。 5、预应力筋张拉控制应力不同：先张法con后张法con，但最终效果一致。,第二节 先张法施工,一、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,脱模、放
6、张,堆放,起拱,第二节 先张法施工,二、台座：（略） 1、墩式台座：2、槽式台座：,第二节 先张法施工,三、预应力筋的张拉： （一）张拉设备： 1、钢丝的夹具和张拉机具 （1）张拉机具：,还有卷扬机。,选择张拉机具时，为了保证设备、人身安全和张拉力准确，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应不小于预应力筋张拉伸长值的1.11.3倍。,第二节 先张法施工,（2）夹具：先张法中钢丝的夹具分两类：一类是将预应力筋锚固在台座或钢模上的锚固夹具；另一类是张拉时夹持预应力筋用的张拉夹具。锚固夹具与张拉夹具都是重复使用的工具。夹具的种类繁多，此处仅介绍常用的一些钢丝夹具。,(
7、a)钳式 (b)偏心式 (c)楔形 钢丝的张拉夹具 1钢丝；2钳齿；3拉钩；4偏心齿条；5拉环；6锚板；7楔块,(a)圆锥齿板式 (b)圆锥槽式 (c)楔形 钢丝用锚固夹具1套筒；2齿板；3钢丝；4锥塞；5锚板；6楔块,（2）钢筋的夹具和张拉机具 1）钢筋夹具 钢筋锚固多用:螺丝端杆锚具、镦头锚和销片夹具等。张拉时可用连接器与螺丝端杆锚具连接，或用销片夹具等。,两片式销片夹具 1销片；2套筒；3预应力筋,2）钢筋的张拉机具 先张法粗钢筋的张拉，分单根张拉和多根成组张拉。由于在长线台座上预应力筋的张拉伸长值较大，一般千斤顶行程多不能满足要求，故张拉较小直径钢筋可用卷扬机。此外，张拉直径1220m
8、m的单根钢筋、钢绞线或小型钢丝束，可用YC20型穿心式千斤顶(图)。张拉时，前油嘴回油、后油嘴进油，被偏心夹具夹紧的钢筋随着油缸的伸出而被拉伸。如油缸行程已接近最大行程而钢筋尚未达到控制应力时，可使千斤顶卸载、油缸复位，然后继续张拉。此外，YC18型穿心式千斤顶(张拉力18t，张拉行程250mm)亦可用于张拉单根钢筋和钢丝束。,(a)暂时锚固、回油使油缸复位 (b)张拉 用YC20型穿心式千斤顶张拉预应力筋 1偏心夹具；2后油嘴；3前油嘴；4弹性顶压头；5销片夹具；6台座横梁；7预应力筋,第二节 先张法施工,（二）张拉制度： 1、超张拉制度：0 105% con con 2、一次张拉制度：0
9、103% con 采用超张拉工艺的目的是为了减少预应力筋的松弛应力损失 所谓“松弛”即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形 的特性。 在第一分钟内可完成损失总值的50，24h内则可完成80。所以采用超张拉工艺。先超张拉5再持荷2min，则可减少50以上的松弛应力损失。而采用一次张拉锚固工艺，因松弛损失大，故张拉力应比原设计控制应力提高3。,持荷2分钟,四、 混凝土的浇筑与养护确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。收缩和徐变都与水泥品种和用量、水灰比、骨料孔隙率、振动成型等有关。 预应力筋张拉完成后，钢筋绑扎、模板拼装和混凝土浇筑等工作应尽快跟上。混凝土应振捣密实。混凝土浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。混凝土未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。 采用重叠法生产构件时，应待下层构件的混凝土强度达到5.0MPa后，方可浇筑上层构件的混凝土。,第二节 先张法施工,五、预应力筋的放张：1、放张的要求：放张预应力筋放张时，混凝土强度必须符合设计要求，如无设计要求时，混凝土强度不低于设计强度标准值的75%。2、放张的方法：钢丝可用砂轮锯或切断机切断粗钢筋对热处理钢筋及冷拉IV级钢筋，不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。 当放张多根预应力筋时，多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等同时放张。,
