第五章预应力混凝土

第五章预应力混凝土结构施工

第一节预应力混凝土及其分类

[目的要求]

了解预应力混凝土结构构件的受力特点，了解预应力混凝土的分类。

[讲授内容]

一、预应力混凝土简介

预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，现在世界各国都在普遍地应用，其推广使用的范围和数量，已成为衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。

目前，预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架，吊车梁、空心楼板、大型屋面板、等，交通运输方面的桥梁。轨枕，以及电杆、桩等方面，而且已应用到矿井支架、海港码头、和造船等方面，如60m拱形屋架、12rn跨度200t吊车梁，5000t水压机架，大跨度薄壳结构、144m悬臂拼装公路桥和11万吨容量的煤气罐等都已应用成功。淮北市火车站立交桥桥面横梁就是采用预应力的。

为什么说预应力混凝土结构衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一？它有哪些优点？

由于普通混凝土构件抗裂性能差，它的抗拉极限应变值ε只有0.0001~0.00015，即相当于每米只能拉长0.1~0.15mm，超过这个数值就会开裂，因此，钢筋混凝土受拉构件，如果要保证混凝土不开裂，钢筋的应力只能用到20~30N/mm 2 [fy = E ε= 2×105 ×(0.0001~0.00015) = 20~30N／mm 2 ]。

因而，对于在使用中不允许开裂的构件，设计时不得不把受拉区混凝土的截面增大，从而增加了结构的自重；对于允许出现裂缝的构件，由于受裂缝宽度的限制，在使用荷载下，钢筋应力也只能用到150~250N/mm2，从而限制了钢筋混凝土构件中采用高强钢材来节约钢材的可能性。普通混凝土受拉区容易出现开裂的缺点，同使用要求之间的矛盾和高强钢材不断发展与普通混凝土构件中不能充分发挥其高强性能的矛盾，促使人们在设计理论与施工工艺方面的研究有了新的突破——提出了预应力混凝土的理论和实践，由于矛盾的主要方面是混凝土的极限抗拉应变太小（容易开裂），为了解决这一矛盾，在混凝土构件受拉区先施加预压应力，当构件在荷载作用下，产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后，随着荷载的不断增加，混凝土才受拉开裂，从而推迟裂缝的出现时间和限制裂缝的发展，达到提高构件抗裂度和刚度的目的，同时，能有效地采用高强钢材，大大节约钢材。

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，节约材料，减少自重等优点。但是在制作预应力混凝土构件时，增加了张拉工作，相应增添了张拉机具和锚固装置，制作工艺也较复杂。

二、预应力混凝土的分类

1、先张法

先张法是先张拉预应力筋，后浇筑混凝土的预应力混凝土生产方法。这种方法需要专用的生产台座和夹具，以便张拉和临时锚固预应力筋，待混凝土达到设计强度后，放松预应力筋。先张法适用于预制厂生产中小型预应力混凝土构件。预应力是通过预应力筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土的。

2、后张法

后张法是先浇筑混凝土后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。这种方法需要预留孔道和专用的锚具，张拉锚固的预应力筋要求进行孔道灌浆。后张法适用于施工现场生产大型

预应力混凝土构件与结构。预应力是通过锚具传递给混凝土的。

3、有粘结

所谓有粘结预应力混凝土是指预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。先张法的预应力筋直接浇筑在混凝土内，预应力筋和混凝土是有粘结的；后张法的预应力筋通过孔道灌浆与混凝土形成粘结力，这种方法生产的预应力混凝土也是有粘结的。

4、无粘结

无粘结预应力混凝土的预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑动，为防止预应力筋腐蚀和与周围混凝土粘结，采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措施。

第二节预应力夹具和锚具

[目的要求]

了解:锚、夹具、连接器的概念，锚具、夹具性能要求，锚、夹具的使用要求和静载锚固试验

熟悉：锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查，

掌握：锚具、夹具和连接器的类型及选用

[讲授重点]锚具、夹具和连接器的类型及选用

[讲授内容]

一、夹具

在先张法预应力混凝土构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置；在后张法预应力混凝土结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。

夹具必须工作可靠，构造简单，使用方便，能多次重复使用。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。

张拉夹具将预应力筋和张拉机械相连，进行预应力筋张拉；锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。

二、锚具

在后张法预应力混凝土结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。

三、连接器

用于连接预应力筋的装置。

四、锚具、夹具性能要求

1、预应力筋用锚具、夹具和连接器的性能均应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB／T 14370的规定。

2、在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋—锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数(ηa) 等于或大于0．95和预应力筋总应变(εapu)等于或大于2．0％两项要求。

3、用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋—锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验要求。疲劳应力上限应为预应力钢丝或钢绞线抗拉强度标准值。(fptk)的65％(当为精轧螺纹钢筋时，疲劳应力上限为屈服强度的80％)，应力幅度不应小于80MPa。对于主要承受较大动荷载的预应力混凝土结构，要求所选锚具能承受的应力幅度可适当增加，具体数值可由工程设计单位根据需要确定。

4、在抗震结构中，预应力筋—锚具组装件还应满足循环次数为50次的周期荷载试验。组装件用钢丝或钢绞线时，试验应力上限应为0．8fptk；用精轧螺纹钢筋时，应力上限应为其屈服强度的90％。应力下限均应为相应强度的40％。

5、锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，尚宜具有单根张拉的可能性。

7、夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。主要锚固零件宜采取镀膜防锈。

8、永久留在混凝土结构或构件中的预应力筋连接器，应符合锚具的性能要求；用于先张法施工且在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的性能要求。

五、锚具、夹具和连接器的选用