预应力张拉方法与计算

预应力张拉方法与计算预应力张拉就是在构件中提前加拉力，使得被施加预应力张拉构件承受拉应力，进而使得其产生一定的形变，来应对结构本身所受到的荷载，包括构件自身重量的荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载作用等等。

在工程现场的你，不懂预应力怎么炫技？！先张法懂不？先张法是在砼构件浇筑前先张拉预应力筋，并用夹具将其临时锚固在台座或钢模上，再浇筑构件砼，待其达到一定强度后(约75%)放松并切断预应力筋，预应力筋产生弹性回缩，借助砼与预应力筋间的粘结，对砼产生预压应力。

台座由台面、横梁和承力结构组成。

按构造形式不同，可分为墩式台座、槽形台座和桩式台座等。

台座可成批生产预应力构件。

台座承受全部预应力筋的拉力，故台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，以免因台座变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失。

墩式长线台座墩式台座由现浇钢筋砼做成，台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，台座设计应进行抗倾覆验算与抗滑移验算。

⑴抗倾覆验算：式中：N——预应力筋的张拉力；e1——张拉力合力作用点至倾覆点的力臂；G——台墩的自重力；L——台墩重心至倾覆点的力臂；Ep——台墩后面的被动土压力合力；e2——被动土压力合力至倾覆点的力臂。

对于与台面共同工作的台墩，倾覆点的位置宜选在砼台面下4～5cm处。

⑵抗滑移验算：式中：K——抗滑移安全系数，不小于1.3；N1——抗滑移的力，对于独立台墩，由侧壁土压力和底部摩阻力产生。

台墩与台面共同工作时，预应力筋的张拉力几乎全部传给了台面，可不进行抗滑移验算。

槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成，既可承受张拉力和倾覆力矩,加盖后又可作为蒸汽养护槽。

适用于张拉吨位较大的吊车梁、屋架、箱梁等大型预应力砼构件。

钢模台座：先张法预应力筋张拉流程：预应力筋的张拉：⑴单根钢丝张拉：台座法多进行单根张拉，由于张拉力较小，一般可采用10～20kN电动螺杆张拉机或电动卷扬机单根张拉，弹簧测力计测力，优质锥销式夹具锚固。

⑵整体钢丝张拉：台模法多进行整体张拉，可采用台座式千斤顶设置在台墩与钢横梁之间进行整体张拉，优质夹片式夹具锚固。

要求钢丝的长度相等，事先调整初应力。

在预制厂生产预应力多孔板时，可在钢模上用镦头梳筋板夹具进行整体张拉。

方法是：钢丝两端镦粗，一端卡在固定梳筋板上，另一端卡在张拉端的活动梳筋板上。

用张拉钩钩住活动梳筋板，再通过连接套筒将张拉钩和拉杆式千斤顶连接，即可张拉。

⑶单根钢绞线张拉：可采用前卡式千斤顶张拉，单孔夹片工具锚固定。

⑷整体钢绞线张拉：一般在三横梁式台座上进行，台座式千斤顶与活动横梁组装在一起，利用工具式螺杆与连接器将钢绞线挂在活动横梁上，张拉前，先用小型千斤顶在固定端逐根调整钢绞线初应力。

张拉时，台座式千斤顶推动活动横梁带动钢绞线整体张拉。

⑸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，张拉较小直径钢筋可用卷扬机。

张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉行程应不小于预应力筋伸长值的 1.1～1.3倍。

预应力筋的张拉程序：预应力钢丝：钢丝的张拉工作量大，宜采用一次张拉程序：⑵低松驰钢绞线：采用一次张拉程序：预应力值校核：钢丝张拉时，伸长值不作校核。

张拉锚固后，用钢丝内力测定仪反复测定4次，取后3次的平均值为钢丝内力。

其允许偏差为设计规定预应力值的±5%。

每工作班检查预应力筋总数的1%，且不少于3根。

钢绞线张拉时，一般采用张拉力控制、伸长值校核。

张拉时预应力筋的实际伸长值与理论伸长值的允许偏差为±6%。

张拉力控制的校核方法与钢丝相同。

先张法施工注意事项：⑴台座法张拉预应力筋时，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋，避免台座承受过大的偏心压力。

张拉宜分批、对称进行。

⑵采用应力控制法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。

当实际伸长值与计算伸长值的偏差大于±6%时，应暂停张拉，查明原因并采取措施调整后，方可继续张拉。

⑶多根预应力筋同时张拉时，须事先调整初应力，使相互间的应力一致。

预应力筋张拉锚固后的实际预应力值与设计规定检验值的相对允许偏差为±5%。

⑷先张法中的预应力筋不允许出现断裂或滑脱。

在浇筑砼前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。

⑸锚固时，张拉端预应力筋的回缩量应符合设计要求，设计无要求时不得大于施工规范规定。

⑹张拉锚固后，预应力筋对设计位置的偏差不得大于5mm，且不得大于构件截面短边尺寸的4%。

⑺施工中必须注意安全，严禁正对钢筋张拉的两端站立人员，防止断筋回弹伤人。

★★★预应力筋张拉完成后，应尽快进行钢筋绑扎、模板拼装和砼浇筑等工作。

砼浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。

砼未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。

当构件在台座上进行湿热养护时，应防止温差引起的预应力损失。

先张法在台座上生产砼构件，其最高允许的养护温度应根据设计规定的允许温差(张拉与养护时的温度之差)计算确定。

当砼强度达到7.5N／mm2(粗钢筋配筋)或10N／mm2(钢丝、钢绞线配筋)以上时，则可不受设计规定的温差限制。

预应力筋的放张：混凝土强度达到设计规定的数值(不小于标准强度的75%)后，才可放松预应力筋。

轴心受预压构件，所有预应力筋应同时放张；偏心受预压构件，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；不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错地放张，防止构件在放张过程中产生弯曲、裂纹或预应力筋断裂。

⑴当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的中小型钢筋砼构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放松。

配筋多的钢筋砼构件，钢丝应同时放松，如逐根放松，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。

长线台座上放松后预应力筋的切断顺序，一般由放松端开始,逐次切向另一端。

⑵预应力筋为钢筋时，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。

数量较多时，也应同时放松。

多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压千斤顶放张、砂箱放张、楔块放张等方法。

⑶采用湿热养护的预应力砼构件，宜热态放松预应力筋，而不宜降温后再放松。

后张法不懂不行？后张法是先浇混凝土并预留预应力筋孔道的位置，待混凝土强度达到规定值后再张拉预应力筋，并用锚具进行锚固。

一般用于大型预制混凝土以及现浇混凝土结构工程的施工。

后张法是先制作构件并预留孔道，待构件砼达到规定强度后，在孔道内穿入预应力筋，张拉并锚固，然后孔道灌浆。

后张法不需台座，构件在张拉过程中完成砼的弹性压缩。

广泛应用于现场生产的大型预应力构件和现浇砼结构中。

后张法工艺流程：预应力筋制作：钢绞线是成盘状供应，不需要对焊接长。

制作工序是：开盘→下料→编束。

⑴下料：钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。

⑵编束：钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎，间距2～3m，编束前先将钢绞线理顺，使各根钢绞线松紧一致。

⑶钢绞线下料长度：采用夹片锚具、穿心式千斤顶张拉时，按下式计算：钢丝：⑴下料：消除应力钢丝放开后是直的,可直接下料。

钢丝在应力状态下切断下料，控制应力为300N/mm2。

下料长度的误差要控制在L／5000以内，且不大于5mm。

较常采用的是“钢管限位法下料”。

⑵编束：为保证钢丝束两端钢丝排列顺序一致，穿束与张拉不致紊乱，钢丝必须编束。

钢丝编束可分为空心束和实心束，都需用梳丝板理顺钢丝，在距钢丝端部5～10cm处编扎一道。

实心束工艺简单，空心束孔道灌浆效果优于实心束。

⑶下料长度：采用钢质锥形锚具、锥锚式千斤顶张拉时，按下式计算：式中：l ——构件的孔道长度； l1 ——锚环厚度；l2 ——千斤顶分丝头至卡盘外端距离。

粗钢筋：单根预应力钢筋一般张拉端均采用螺丝端杆锚具；而固定端除采用螺丝端杆锚具外，还可采用帮条锚具或镦头锚具。

其制作工序是：配料→对焊→冷拉。

下料长度应计算确定，计算时要考虑锚具种类、对焊接头或镦粗头的压缩量、张拉伸长值、冷拉率和弹性回缩率、构件长度等因素。

粗钢筋下料长度计算简图孔道留设：预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种，其直径与布置根据构件的受力性能、张拉锚固体系特点及尺寸确定。

孔道直径：粗钢筋的孔道直径应比对焊接头外径或需穿过孔道的锚具、连接器外径大10～15mm；钢丝、钢铰线的孔道直径应比预应力束外径或锚具外径大5～10mm，且孔道面积宜为预应力筋净面积的3～4倍。

孔道布置：孔道至构件边缘的净距不小于40mm，孔道之间的净距不小于50mm；端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线；凡需起拱的构件，预留孔道应随构件同时起拱。

孔道成型方法：孔道成型有钢管抽芯法、胶管抽芯法和埋管法。

孔道成型的要求是：孔道的尺寸与位置正确，孔道平顺，接头不漏浆。

⑴钢管抽芯法—用于直线孔道。

钢管要求：平直、表面光滑，每根不超过15m，超过15m用两根钢管，中间套管连接；构件中固定：用钢筋井字架，间距不大于1m；防止粘结措施：浇筑后，每隔10～15min时间转动钢管（两根钢管时，旋转方向要相反）；抽管时机：初凝后、终凝前，以手指按压砼，无明显压痕又不沾浆即可抽管；常温下一般在砼浇筑后3～5h；抽管顺序：先上后下；先中间，后周边；当部分孔道有扩孔时，先抽无扩孔管道，后抽扩孔管道；抽管时边抽边转、速度均匀、与孔道成一直线。

质量控制：抽管后，及时检查孔道并做好孔道清理工作，以防止穿筋困难。

⑵胶管抽芯法——可用于直线或曲线孔道。

胶管要求：胶管有夹布胶管或钢丝网胶管两种。

使用前，一端封堵，另一端与阀门连接，充水(气)加压至0.5～0.8MPa，使胶皮管直径增大约3mm。

构件中固定：用钢筋井字架，间距不大于0.6m；防止粘结措施：浇筑后不需转动胶管，只需在抽管前放水(气)降压，待管径缩小与砼脱离即可抽管；抽管时机：抽管时间比钢管略迟；抽管顺序：先上后下；先曲后直。

⑶预埋管法——预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和金属螺旋管、塑料波纹管，埋入后不再抽出，可用于各类形状的孔道，是目前大力推广的孔道留设方法。

波纹管要求：在1KN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。

构件中固定：用钢筋井字架,间距不大于0.8～1.0m;螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋扎牢，防止浇筑砼时螺旋管上浮而造成严重事故。

曲线孔道的固定灌浆孔、排气孔与泌水孔：在孔道留设的同时应留设灌浆孔和排气孔。

⑴灌浆孔：一般在构件两端和中间每隔12m设置一个灌浆孔，孔径20～25mm（与灌浆机输浆管嘴外径相适应），用木塞留设。

曲线孔道应在最低点设置灌浆孔，以利于排出空气,保证灌浆密实；一个构件有多根孔道时，其灌浆孔不应集中留在构件的同一截面上，以免构件截面削弱过大。

灌浆孔的方向应使灌浆时水泥浆至上而下垂直或倾斜注入孔道；灌浆孔的最大间距，抽芯成孔的不宜大于12m，预埋波纹管不大于30m。