第五章 预应力混凝土施工

c. 镦头锚具
用于单根粗钢筋的镦头锚具一般直接在预 应力筋端部热镦、冷镦或锻打成型。
镦头锚具
d. 钢丝束镦头锚具
用于锚固多根数钢丝束。钢丝束镦头锚具分A型与B型。
a) 1 2 b) 4 3
放松方法： 配筋不多的构件——可用砂轮锯或切断机切断等方法 放松； 配筋多的构件——应同时放松，可用油压千斤顶、砂 箱、楔块等。
5.3 后张法施工
后张法：是在浇筑砼构件时，在放置预应力筋的位置处预留孔 道，待砼达到一定强度（≥75%），将预应力筋穿入 孔道中并进行张拉，然后用锚具将预应力筋锚固在构 件上，最后进行孔道灌浆。将预应力筋承受的张拉力 通过锚具传递给砼构件，使砼产生预压应力。 适用于：大构件及结构的现场施工——预制拼装，结构张拉。 特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复利用。 预应力筋的种类： 单根粗钢筋：φ12~φ40mm，HRB335、HRB400、RRB400级钢筋 钢筋束（钢绞线束）：直径φ12mm，3~6根 钢丝束：由10余根或几十根钢丝组成一束
预应力筋位置——与设计偏差不得大于5 mm，并不 大于构件截面短边长度的4%。
2．混凝土的浇筑与养护
（1）浇筑 混凝土的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。
应采措施尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减 少预应力损失。
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。
支承式时锚（夹）具、楔紧式锚（夹）具
5.1.5 预应力张拉机械
电动张拉机、液压张拉机
（1） 电动张拉机械 —— 电动螺杆张拉机
1 2
3
4 6 7 9
5
8
电动螺杆张拉机 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
（1） 电动张拉机械 —— 卷扬机
第5章 预应力混凝土工程
5.1 概述
5.1.1 预应力砼的原理、特点、适用范围
1．原理：是在外荷载作用前，在结构或构件受拉区域，来预先建立起内应 力的砼。内应力的大小与分布应能抵消或减少使用荷载作用所产 生的内力。 2．特点：能提高钢筋砼构件的刚度、抗裂性、耐久性，能有效的利用高强 度钢筋和高强度等级的砼。减小构件的截面尺寸、自重轻、节省
（5-2）
式中 σcon — 预应力筋的张拉控制应力。
建立上述张拉程序的目的是为了减少预应力的 松弛损失。 所谓“松弛” 是在常温下钢材在持续高应力的 作用下，其应力随时间增长而降低的现象称为松弛。
如应力与温度维持不变，钢材的应变随时间而 增加的现象则称为蠕变。
应力松弛是预应力筋的重要力学性能。
（二） 张拉应力的控制
（2）养护
混凝土可采用自然养护或蒸汽养护。 当预应力混凝土构件在台座上进行湿热养护时， 由于预应力筋张拉后锚固在台座上，温度升高预应 力筋膨胀伸长，使预应力筋的应力减小。在这种情 况下混凝土逐渐硬结，而预应力筋由于预应力筋膨 胀伸长引起的的应力损失不能恢复。因此，应采取 正确的养护制度。
一般可采用两次升温的措施： 初次升温——在混凝土尚未结硬、未与预应 力筋粘结时进行，初次升温的温差一般可控制在 20℃以内；
a）无粘结预应力筋；b）截面示意 图4-5无粘结预应力筋 1—聚乙烯塑料套管；2—保护油脂；3—钢绞线或钢丝束
5.1.4 预应力夹具和锚具
夹具 —— 在先张法预应力混凝土构件施工时，为保持预应力筋 的拉力并将其固定台座（或设备）上的临时性锚固装置，在张 拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。 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夹持预应力筋的永久 性锚固装置。
5.2.3 夹具
张拉端、锚固端 （1）钢丝的夹具 a. 张拉夹具
1 2 5 7 3 4 a) b) 1 1 c) 6
a） 钳式； b）偏心式； c）楔形 4-18 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
（1）钢丝的夹具
b. 锚固夹具
a) 1 2 6 1 3 4 3 b) 3 c) 5
4 3
c) 4
4
无粘结后张法工艺流程 l—混凝土构件；2—无粘结预应力筋；3—张拉千斤顶；4—锚具
4-38
二、锚具
（1） 支承式锚具 a. 螺母锚具（螺丝端杆锚具）
a) c)
b) 320 120
d)
a）螺母锚具；b）螺丝端杆；c）螺母；d）垫板 螺母锚具
b. 帮条锚具
帮条锚具由衬板和帮条组成，一般采用三根帮条，按120° 均匀布置，并应与垫板相接触的截面在同一个垂直面上，以免受 力时发生扭曲，如图所示。帮条应采用与预应力筋级别相同的钢 筋，并在预应力筋冷拉前焊接。
c．穿心式千斤顶
l 600
4
3 42或 50 1 2
8 l 2=
0
YC-60型千斤顶具和JM型锚的安装 1—工作锚；2—YC-60型千斤顶；3—工具锚；4—预应力筋束
c．穿心式千斤顶
d．锥锚式千斤顶
1 2 6 7 B 5 4 78 9 10
245
A 3 640
锥锚式千斤顶 1—张拉油缸；2—顶压油缸（张拉活塞）；3—顶压活塞；4-弹簧； 5—预应力筋；6—楔块；7—对中套；8—锚塞；9—锚环；10—构件
最大张拉应力不得超过下表的规定。
张拉控制应力限值
钢
种
先 张 法
后 张 法
应力消除钢丝、钢绞 线 热处理钢筋
0.75fptk
0.70 fptk
0.75 fptk
0.65 fptk
fptk — 预应力钢筋强度标准值
下列情况下，表4-5中的张拉控制应力限值可提高0.05 fptk： ① 为了提高构件在施工阶段的抗裂性，而在使用阶段受压区内设置的预 应力筋； ② 为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与台 座之间的温差等因素产生的预应力损失。
g
Fgpu Fpm
0.92
式中，Fgpu—预应力筋—夹具组件的实测极限拉力 Fpm —预应力筋的实际平均极限抗拉力
5.2.4 先张法施工工艺
（一） 预应力筋的张拉程序
预应力钢筋张拉程序一般可按下列程序之一进行：
0 或 0 105%σcon （持荷2min） 103%σcon
σcon （5-1）
一、 后张法施工工艺流程
后张法施工分为有粘结后张法施工与无粘结预应力施工。 有粘结后张法预应力的主要施工工序如下图所示。
a) 1 2 3
b)
4
5
c)
5
有粘结后张法工艺流程 l—混凝土构件；2—预留孔道；3—预应力筋；4—张拉千斤顶；5—锚具
无粘结预应力结构的主要施工工序如下图所示。
a) 1 2
b)
5.2 先张法施工
先张法：是在浇筑砼前张拉预应力筋并将预应力筋临时固定 在台座或钢模上，然后浇筑砼，待砼达到一定强度 后放松预应力筋，借助砼与预应力筋的粘结，使砼 产生预压应力。 5.2.1 施工过程 台座准备→ 刷隔离剂 →铺放预应力筋 →张拉
→安侧模绑横向筋 →浇砼 →养护 →放松预应力筋 →脱模
4 3
1
2
2 1
1
1
1-1
图5-13 槽式台座 l—钢筋混凝土压杆；2—砖墙；3—上横梁；4—下横梁
三、钢模台座
钢模台座主要在流水线生产中应用。 它是将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚固支座的一种台 座（图4-36）。钢模板具有相当的刚度，可将钢筋直接放置在模 板上进行张拉。
4 1
2
4 3
图5-14 钢模台座 l—侧模；2—底模；3—活动铰；4—预应力筋锚固孔
（3）浇注混凝土
（1）固定钢筋
（2）钢筋张拉 （4）混凝土回缩
先张法动画
5.2.2 台座
一、墩式台座
适宜于生产空心板、平板等构件，张拉力较小的情况。
4
2000~3000
1
300~400
1
300~400
2
1
3
a
350~400 1 4 3
e
2
T
O
图5-10 墩式台座 l—混凝土墩； 2—钢横梁； 3—局部加厚的台面； 4—预应力筋
b．拉杆式千斤顶
12 13 8 7 3 2 1 6
11 14 10 9 4 5
拉杆式千斤顶张拉原理 1一主油缸；2—主缸活塞；3一进油孔；4一回油缸；5一回油活塞； 6—回油孔；7—连接器；8—传力架；9—拉杆；10—螺母； 11一预应力筋；12一混凝土构件；13—预埋铁板；14—螺丝端杆
b．拉杆式千斤顶
9 10Biblioteka 3216 8 5 4 7
图5-4 用卷扬机张拉钢筋 1—台座；2—放松装置；3—横梁；4—预应力筋；5—锚固夹具； 6—张拉夹具；7—测力计；8—固定梁；9—滑轮组；10—卷扬机
（2） 液压张拉机械
a. 普通液压千斤顶
6 8 2 5 1 4 9 3
7
液压千斤顶成组张拉 1—台模；2、3—前后横梁；3—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
d．锥锚式千斤顶
e．高压油泵
高压油泵分手动和电动两类，目前常使用的有： ZB4-500型、ZB10/320~4/800型、ZB0.8-500与 ZB0.6-630型等几种，其额定压力为40~80 MPa。 油压表的读数表示千斤顶张拉油缸活塞单位面 积的油压力。
e．高压油泵
由于一部分张拉力被 油缸与活塞之间的摩阻力 所抵消，为确定张拉力与 油表读数的关系，需要进 行校验。校验期一般不超 过6个月。
第二次升温——在混凝土构件具备一定强度 （7.5~10MPa），即混凝土与预应力筋的粘结力 足以抵抗温差变形后，再将温度升到养护温度进 行养护。