预应力混凝土工程—后张法

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■ 后张法施工
■ 后张法( post-tensioning method)施工是在浇筑混凝土构件 时,在放置预应力筋的位置处预留孔道,待混凝土达到一 定强度 ( 一般不低于设计强度标准值的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。使预应力筋不受锈蚀,并与构 件形成整体。预应力筋承受的张拉力通过锚具传递给混凝 土构件,使混凝土产生预压应力。
2 、方 法预留孔道形状有直线、曲线,孔道留设方法:
■ (1 )钢管抽芯法(直孔)——(灌浆孔间距≯12 米) 无缝钢管,在砼浇筑过程中和浇筑后,隔一定时间慢慢 转动钢管,在混凝土初凝后,终凝前抽出,形成孔道。
■ 为了保证预留孔道的质量,施工时注意: ■ ①钢管应平直、光滑,预埋前应除锈、刷油,安放位 置要准确。钢管不直,则在转动和抽管时易将混凝土管 壁挤裂。钢管位置的固定,一般采用钢筋井字架,钢筋 井字架间距一般在1 ~2m 左右,浇筑混凝土时,应防 止振动器直接接触钢管,以免产生变形和位移。
2 、锥锚式千斤顶:适于张拉以KT —Z 型锚具为张拉端 的钢筋束和钢绞线束以及钢质锥型锚具为张拉锚具的钢丝 束。其主缸和主缸活塞用于张拉预应力筋。
■ 3 、穿心式千斤顶:适于张拉采用JM12 型、QM 型、XM 的型预应力钢丝束、钢筋和钢绞线束。YC 型千斤顶是目前最 常用的张拉千斤顶之一。
沿千斤顶纵轴线有 一直穿心通道,供 穿过预应力筋用。 沿千斤顶的径向分 内外两层油缸。外 层油缸为张拉油缸, 工作时张拉预应力 筋;内层为顶压油 缸,工作时进行锚 具的顶压锚固,故 称YC60 型为穿心 式 双作用千斤顶。
L 1= l + 3 l 2+ l
·L 0=L 1
1- l
帮条锚具的连接 1一螺丝端杆;2—粗钢筋;3一对焊接头;4—垫板;
5—螺母;6—帮条锚具;7—混凝土构件
· 2 、钢筋束、钢绞
线·
钢筋束所用钢筋是成圆盘供应,不需对焊接头。
钢筋束或钢绞线束预应力筋的制作包括开盘冷拉、下
料、编束等工序。预应力钢筋束下料应在冷拉后进行。
a) A 型; b) B 型
1 一锚环;2 —螺母;3 —锚板 ;4 —钢 丝束
镦头锚 具
镦头锚具组件
钢质锥形锚具用于锚固以锥锚式双作用千斤 顶张拉的钢丝束,适用于锚固6 、12 、18 或 24 根直径5mm的钢丝束。
1 一锚环;2 —锚 塞
(二)张拉机具(根据锚具型式进行选择)
■ 1 、拉杆式千斤顶:适于张拉配有螺丝端杆锚具的粗钢 筋和配有墩头锚具的钢丝束。
L 0=L 1-2 l 1
· 预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉前的下料长度L :
n ——对焊接头(包
括螺丝端杆接头)的数量;
δ——钢筋冷拉率(由
试验确定);
Δ——钢筋冷拉弹性回
缩率(由试验确定)。
两端采用螺丝端杆锚具
■ 一端采用螺丝端杆,一端绑条锚具钢筋下料长度
■ 预应力筋的成品长度(冷拉后全长)计算如帮条 锚具的连接图所示:
处于预应力筋应力变化不大的部位。
■ 锚具效率系数与总应变
锚具性能 ----Ⅰ类 ---Ⅱ类
锚具效率系数-- ηa≧0.95-- η锚a具≧的0.总9 应变-- εu≧2.0%-- εu≧1.7%
■ (1 )锚具的要 ■ ①求 在预应力锚具组装件达到实测极限拉力时,除锚具 设计允许的现象外,全部零件均不得出现肉眼可见的裂缝 或破坏;
■ ③恰当地掌握抽管时间。抽管过早,会造成塌孔;抽管 太晚,混凝土与钢管粘结牢固,摩阻力增大,抽管困难, 甚至严重时有抽不出钢管的可能。具体的抽管时间与混凝 土的性质、气温和养护条件有关。一般是掌握在混凝土初
凝以后终凝以前,手指按压混凝土表面不粘浆又无明显 手指印痕时,即可抽管。在常温下,抽管时间约在混凝土浇
■ 帮条锚具由帮条和衬板组成。帮条采用与预应力 筋同级别的钢筋,衬板采用普通低碳钢的钢板。帮 条锚具的三根帮条应成120º 均匀布置,并垂直于衬 板与预应力筋焊接牢固,
如图。帮条焊接亦宜在钢筋 冷拉前进行,焊接时需 防止烧伤预应力筋。
适于:冷拉HRB335、 HRB400级筋。
■ 2 )钢筋束和钢绞线锚 ■ ①具JM 型锚具:由锚环和夹片组成,用于3 ~6 根直径 1为2mm 的光圆或变形钢筋束和5 ~6 根直径为12 ~15mm钢 绞束线。
■ 适用于:大构件及结构的现场施工——预制拼装。
■ 特点:不需台座,不受地点限制;但工序多、工艺复 杂,锚具不能重复利用,成本高。
■ 一、锚具及张拉设备
(一)锚具
■ 要求:预应力筋、锚具、张拉机具应配套。 ■ 作用:进行张拉预应力筋和永久固定在砼构件中 传递预应力的工具。
■ 锚具按锚固性能分两类: Ⅰ类——适用于承受动、静载的预应力混凝土; Ⅱ类——仅适用于有粘结预应力混凝土结构,且锚具
■ 锚具的进场验收同先张法中的夹具。
■ (2 )锚具的种 ■ 1 类)单根粗钢筋锚具 ■ ①张拉端:螺丝端杆锚具,有螺丝端杆、螺母及垫 板
组成,适于直径不大于36 mm 的冷拉HRB335、HRB400、
RRB400级钢筋 ■ ②固定端:墩头锚具或帮条锚具。
LM 型螺丝端杆 锚 螺丝端杆与预应力筋用对焊连接,焊接应在预应力筋冷拉之前 进行。预应力筋冷拉时,螺母置于端杆顶部,拉力应由螺母传递至 螺丝端杆和预应力筋上。
的方向,应留设若干个灌浆孔和排气孔,孔距一般不大
于12m,孔径20mm 。留设灌浆孔或排气孔时,可用木塞
或铁皮管成孔。
(2 ) 胶管抽芯


胶管一般有五层或七层夹布胶管及供预应力混凝土
专用的钢丝网橡皮管两种。前者质软,必须在管内充气或
充水后,才能使用。后者质硬,且有一定的弹性,预留孔
道时与钢管一样使用,所不同的是浇筑混凝土后不需转动。
■ ②每根钢管长度一般不超过15m,以便于旋转和抽管, 钢管两端应各伸出构件外500mm 左右。较长的构件留孔可 采用两根钢管,中间用套管连接,白铁皮套管直径不宜太 大,长度不宜太短。直径太大则在混凝土浇筑时,水泥砂 浆容易流进套管中,使转管和抽管困难;套管太短则在钢 管旋转时,钢管接头容易脱出套管,严重者可能导致水泥 砂浆堵塞孔道。
4 )高压油泵是向液压千斤顶各个油缸供油,使其活 按塞照一定速度伸出或回缩的主要设备。油泵的额定压力 应等于或大于千斤顶的额定压力。
高压油泵分手动和电动两类,目前常使用的有:ZB4500型、ZB10 /320~4 /800型、ZB0.8-500与ZB0.66型30等几种,其额定压力为40 ~80MPa 。
■ 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。镦头锚具也适
用于锚固任意根数 φs 5 与s φ 7 钢丝束。镦头锚具的
形 式与规格,可根据需要自行设计,常用的钢丝束 镦锚头具分A 型与B 型。A 型由锚环与螺母组成,可用于 张拉端;B 型为锚板,用于固定 端
钢丝束镦头锚具
■ ②XM 型锚具:是一种新型锚具,利用楔形夹片,将 每根钢绞线独立地锚固在带有锥形的锚环上,形成一个 独立的锚固单元。XM 型锚具由锚环和三块夹片组成大吨 位群锚体系锚具,由锚环和夹片组成,对钢绞线束和钢 丝束能形成可靠的锚固。
■ ③QM 型锚具:与XM 型锚具相似,用于4 ~31j φ 312~和19 jφ 15 钢绞线。
用千斤顶张拉预应力筋时,张拉力的大小是通过油 泵上的油压表的读数来控制的。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。在理论上如已知张
拉力N ,活塞面积A ,则可求出张拉时油表的相应读数 P但实。际张拉力往往比理论计算值小。其原因是一部分张
拉力被油缸与活塞之间的摩阻力所抵消。而摩阻力的大 小受多种因素的影响又难以计算确定,为保证预应力筋 张拉应力的准确性,应定期校验千斤顶,确定张拉力与 油表读数的关系。校验期一般不超过6 个月。校正后的千 斤顶与油压表必须配套使用。
当采用镦头锚具时,则应增加镦头工序。钢筋束采用
Φ12钢筋, 钢绞线切断前,在切口两侧50 mm 处应用
丝铁绑扎,以免钢绞线松散。
下料长度L : 两端张拉: L =l + 2一a端张拉: L =l +a +l b-构件孔道长度
a -张拉端留量(600 ~850mm ,由机具 定b )-固定端留量(80~100mm)
· 3 、 钢丝 束· 钢丝束用做预应力筋时,由几根到几十根直径3 ~
5mm的平行碳素钢丝组成。钢丝束制作一般需经调直、
下料、编束和安装锚具等工序。
· 当用钢质锥形锚具、XM 型锚具时,钢丝束的制作和
下 料长度计算基本上与预应力钢筋束相同。
· 钢丝束镦头锚固体系,如采用镦头锚具一端张拉时,应
考虑钢丝束张拉锚固后螺母位于锚环中部,钢丝的下料
筑后3 ~6h 。
钢管抽芯法
构件较长时,可采用 两根钢管接长,中间 用木塞及套管连接。
■ ④抽管顺序和方法。抽管顺序宜先上后下进行。抽管 时,必须速度均匀,边抽边转,并与孔道保持在一条直 线上。抽管后,应及时检查孔道,并做好孔道的清理工 作,以免孔道中有水泥浆等从而增孔道垂直

弹脱出的能力。
自锚:指锚具锚固后,使预应力筋在拉力作用下回缩时能带动锚塞(或

片)在锚环中自动楔紧而达到可靠锚固预应力筋的能力。
■ 二、预应力筋的制作
1 、单根预应力筋:单根粗钢筋的预应力筋,如果 用采一端张拉,则在张拉端用螺丝端杆锚具,固定端用帮 条锚具或镦头锚具;如果采用两端张拉,则两端均用螺 丝端杆锚具。
制作一般包括配料、对焊、冷拉等工序,钢筋的 下料长度应由计算确定,计算时应考虑锚具的特点、对 焊接头的压缩量、钢筋的冷拉率和弹性回缩率、构件的 长度等因素。
· 预应力筋的成品长度(即预应力筋和螺丝端杆对焊并
经冷拉后的全长)L 1: L 1= l +2 l 2
· 预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉后需达到的长度L 0:
QM 型锚具及配 件
■ ④KT —Z 型锚具:由锚环和锚塞组成,用于3 ~6
jφ12 和3 ~19j φ 15 钢筋束或钢绞线
束。
■ 3 )钢丝束锚具

钢丝束:几根到几十根直径3 -5mm的碳素钢丝
制而成,编其固定端采用钢丝束镦头锚具,张拉端锚具可
采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM 型锚具。
■ 锥形螺杆锚具用于锚固14 、16 、20 、24 或28 根直 5径mm为的碳素钢丝
在没有充气或充水设备的单位或地区,也可在胶管中满塞
冷拔钢丝,对胶管进行处理,抽管时先抽出钢丝,然后抽
出胶管,也能收到同样效果。
锚具和张拉机械
预应力筋种类
张拉端锚具
张拉机械
固定端锚具
绑条锚具
镦头锚具
单根粗钢筋 螺丝端杆锚具LM 拉杆式千斤顶 螺丝端杆锚具
钢筋束 JM-12 型
YC-60 型千斤顶
(钢绞线束) KT-Z 型
锥锚式千斤顶
锥形螺杆锚具
镦头锚具
DM5A 型镦头锚具
自锁钢:丝指束锚具锚钢固质时锥,形将锚锚具塞(或夹拉锥片杆锚)式式顶千千压斤斤塞顶顶紧在锚D环M5内B 而型不镦致头自锚行具
■ ② 除能满足分级张拉及补张拉工艺外,宜具有能放松 预应力筋的性能;
■ ③ 锚具或其附件上宜设置灌浆孔道,灌浆孔道应有使 浆液畅通的截面面积。
■ ④ I 类锚具组装件,除必须满足静载锚固性能外,尚须 满足循环次数为200万次的疲劳性能试验。如用在抗震结 构中,还应满足循环次数为50 次的周期荷载试验。
抽管时可利用其有一定弹性的特点,在拉力作用下断面缩
小,即可把管抽出。

胶管用钢筋井字架固定,直线孔道每隔400~500mm
一道,曲线孔道应适当加密。在浇筑混凝土前,胶管中应
充入压力为0.6~0.8MPa的压缩空气或压力水,此时胶管
直径可增大约3mm,当抽管时,放出压缩空气或压力水,胶
管孔径缩水,与混凝土脱开,随即抽出胶管,形成孔道。
长度L ,可按所示,用下式计算:
·
L = l +2 B +2 δ-0.5( H -
H 1)- △l - c
l
B
B
■ 三、施工工艺
混凝土构件制作(预留孔道) 预应力筋张拉、 锚固 孔道灌浆三部分。
(一)孔道留设 构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋( 束) 及
拉锚固张后灌浆用。 1 、要求:位置准确;内壁光 滑■ ——端部预埋钢板垂直于孔道轴线(中心线); ■ ——直径、长度、形状满足设计要求(直径与锚具 及筋有关)
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