第五章_预应力混凝土工程

一、预应力筋、锚具和张拉机具
锚具按锚固性能分两类： 锚具性能 Ⅰ类 Ⅱ类 锚具效率系数 η a≥0.95 η a≥0.9 锚具的总应变 ε u≥2.0% ε u≥1.7% 用途： Ⅰ类——承受动、静载的无粘结、有粘结的预 应力混凝土； Ⅱ类——有粘结、预应力筋的应力变化不大的 部位。
（一）单根粗筋（直径18～36mm）
③埋管法－－预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度； 井字架@≤0.8米；灌浆孔间距≤30米；波峰设排气泌水管。
钢管的连接
胶管的封端处理
胶管与阀门连接
金属螺旋管
螺旋管及锚座安装
螺旋管的连接
螺旋管上留灌浆孔
螺旋管的固定
(二)预应力筋张拉：
1.张拉条件：
①结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强度 标准值； ②做好各种准备工作。
用于：钢筋、钢丝。
3、卷扬机＋滑车组。
固定段。钢绞线通过夹片自锚
电动螺杆张拉机的工作原理图
二、先张法施工工艺
（一）张拉预应力筋： 1、张拉程序
粗钢筋：0→1.05σ
con（持荷2min）→σ con锚固
con锚固
预应力钢丝：0→（1.03∼1.05 ）σ 钢绞线： 单根张拉：0→σ
con锚固
1、锚具： （1）螺丝端杆锚具 螺杆45#钢，钢筋冷拉前焊接好； 螺母、垫板用 Q235钢） 适于:直径18～36mm筋。 （2）帮条锚具 （帮条与预应力筋同级， 互成120°，E50焊条； 垫板用3#钢）， 适于:冷拉HRB335、HRB400级筋； （3）镦头锚具
螺丝端杆锚具
帮条锚具
2、预应力筋制作：
钢套箱 进砂口
钢套箱底板
砂子
出砂口 螺杆螺母 横梁 承力板
砂箱放张法
台座
钢 钢 钢 块 楔 块 块
楔块放张法
第二节 后张法施工
工艺过程：浇筑混凝土结构或构件（留孔）→养护拆
模→（达75%强度后）穿筋张拉→固定→孔道灌浆→
（浆达15N/mm2,混凝土达100%后）移动、吊装。
适于：大构件及结构的现场施工——预制拼装，结构张
可锚3～6根直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线；
多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型…
非张拉端: 钢筋可用镦头锚具（固定板）；
钢绞线可用挤压锚具
JM12 锚具
JM12 锚具
镦头 锚具
JM12 锚具
l1
(a)
JM12－6锚具
锚环
锚塞
KTZ型锚具
(a)组装图
(c)三夹片式夹片
钢绞线 锚环 夹片
2.张拉控制应力和超张拉最大应力：（比先
张法均低0.05f）
预应力波纹管安装
3、张拉顺序：
配有多根钢筋或多束钢丝的构件
－－分批对称张拉（注意：后批对先批产 生应力影响）；
叠浇构件
——自上而下逐层张拉，逐层加大拉应力。
4.张拉方式：
（1）一端张拉方式 适用于长度≤30 m直线预应力筋。 （2）二端张拉方式 适用于长度＞30 m直线预应力筋。 （3）分批张拉方式 对配有多束预应力筋
成组张拉长度≯10m的钢丝，长度极差≯2mm
2、张拉夹具：偏心式、楔形。
圆套筒二片式夹具
锥销夹具
圆套筒三片式夹具
方套筒二片式夹具
固定端镦头夹具
单根镦头钢筋螺杆夹具
（三）张拉机械
1、穿心式千斤顶：
YC－20型，最大拉力20t、行程200mm， 适于12～20单根钢筋。
2、电动螺杆：
拉力30～60t、行程800mm，
①钢管抽芯法（直孔）——钢管应平直、光滑，用前刷油；每 根长≤15米，每端伸出500mm；两根接长，中间用木塞及套管连 接；用钢筋井字架固定，@≤1米；浇混凝土后每10～15分钟转 动一次；混凝土初凝后、终凝前抽管；抽管先上后下，边转边拔。 （灌浆孔间距≤12米）
②胶管抽芯法－－用于长孔或曲线孔。有一定刚度或充压；钢 筋井字架@≤0.5米；混凝土达一定强度后拔管。
3、张拉设备：
锥锚式双作用千斤顶；拉杆式千斤顶； 穿心式千斤顶。
钢丝束的编束
锥形螺杆锚具的预紧
锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图
二、后张法施工工艺
（一）孔道留设：
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）。
2、方法：
整体张拉： 0→初应力调整值→σ
con锚固
超张拉——减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损失。 松弛——钢筋受力后，在固定长度下随着时间所发生的应力
降低。
持荷2min——加速钢筋松弛早期发展。
2、控制应力及最大应力：
超张拉可比设计要求提高5%，但最大张拉控 制应力不得超过下列规定：
张拉控制应力限值和最大张拉控制应力
先张法施工工艺流程图
台座准备→刷隔离剂→铺放预应力筋 ↓ 张 拉 ↓ 安侧模扎横向钢筋 ↓ 浇筑混凝土 → 制作试块 ↓ 养 护 堆放← 出槽← 脱模← 放张预应力筋 ←试块试压
夹具 横梁 台座
预应力筋
台面
A、张拉预应力筋
混凝土构件
B、浇筑混凝土构件
C、放张施加预应力
一、先张法施工的设备
（一）台座：
1.条件：混凝土达到设计规定且≥75%强度值后。 2.方法：
锯断，剪断，熔断（仅限于Ⅰ～Ⅲ级冷拉筋）。
3.要点：
放张顺序： 轴心受压构件同时放； 偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的， 再同时放大的区域的； 其它构件，应分阶段、对称、相互交错放张。 粗筋放张应缓慢（砂箱法、楔块法、千斤顶）。
活塞
第五章 预应力混凝土工程
本章主要讲解:
1、预应力混凝土的概念； 2、先张法的概念、张拉设 备和施工工艺； 3、后张法的概念、张拉设 备和施工工艺； 4、其他预应力方法简介。
第一节
预应力混凝土的概念
1、预应力混凝土的含义 在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混 凝土预先施加压应力, 以抵消或减少使用荷载作用 下产生的拉应力。 2、施加预应力的目的： ①提高结构或构件的抗裂度； ②提高结构或构件的刚度； ③充分发挥高强钢材的作用； ④把散件拼成整体。
的构件或结构。
con con E PC
'
σ´con—第一批张拉的预应力筋的张拉控制应力； σcon—设计控制应力，即第二批张拉的预应力筋的张拉控制 应力； σE—钢筋与混凝土的弹性模量比； σpc—第二批预应力筋张拉时，在已张拉预应力筋重心处产生 的混凝土法向应力。
5、张拉程序
（1）钢丝和钢绞线时： 0→σ
（2）钢筋： 对镦头锚具： 0→1.05 σ 0→1.03 σ
conAp conAp锚固
（持荷2min）→ σ
conAp锚固
对夹片锚具：
conAp锚固
式中：Ap——预应力筋的截面面积。
（三）孔道灌浆：
1.目的：防止生锈；增加整体性。 2.基本要求：（尽早进行，饱满、密实）
锥锚式千斤顶构造简图
YCD型千斤顶工作示意图
工具锚 缸体 顶压器 工作锚
活塞
YCQ型千斤顶的操作顺序
（三）钢丝束：
1、锚具
张拉端:
锥形螺杆锚具（由锥形螺杆、套筒、螺母组 成）； 钢质锥形锚具（由锚环、锚塞组成）；
镦头锚具（可以锚固任意根数的φ s 5-7碳素 钢丝束）。 非张拉端:用镦头锚具（锚板）。
（二）混凝土浇筑与养护：
1、混凝土一次浇完，混凝土≥ C30。
2、防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的
水泥，水灰比≤ 0.5，级配良好，振捣密实（特
别是端部）。
3、防止碰撞、踩踏钢丝。
4、减少应力损失：非钢模台座生产，采取二
次升温养护，(开始温差≤ 20℃，达10MPa后按 正常速度升温）。
(三) 预应力筋放松：
拉。
特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重复
利用。
后张法构件制作工艺流程图：
安 装 底 模 ↓ 绑扎钢筋，安装侧模 ↓ 埋管预留孔道 ↓ 浇 筑 混 凝 土 → 制作混凝土试块 ↓ 抽 管 ↓ 养护，拆模 ↓ 预应力筋制作 ← 穿预应力筋 ↓ 张拉预应力筋 → 压混凝土试块 ↓ 孔道灌浆 ↓ 起吊运输
1、要求：有足够的强度、刚度和稳定性； 满足生产工艺的要求。 2、形式： ①墩式（传力墩、台面、横梁） 长度100～150m，适于中、小型构件。 ②槽式（传力柱、上下横梁、砖墙） 长45～76m， 适于双向预应力构件， 易于蒸汽养护。 ③钢模台座
墩式台座的几种形式
重力式
与台面共同作用式
构架式
桩基构架式
3、张拉设备：
拉杆式千斤顶（YL－60）； 穿心式千斤顶（YC－60、YC－20、YC－18）。
YL-60 拉杆式 千斤顶
YC60型千斤顶
工作原理图
配装撑脚和 拉杆后的外 貌图
（二）钢筋束、钢绞线束
1、锚具：
张拉端: JM－12型锚具：锚环、夹片用45#钢。 KT－Z型锚具：可锚3～6根直径12的HRB400~500级筋 单孔夹片式锚具：二片式、三夹片（直、斜开缝）；
锚桩式台座
槽式台座
上横梁
下横梁 压杆
砖墙
砖墙
压杆
（二）夹具：
1、锚固夹具： ①锥形（锥销式、二片式、三片式）
锚固单根直径12～14预应力筋；
②镦头锚具—带槽螺栓、梳子板。 用于：冷拉筋（热镦）、 冷拔丝（热、冷镦）、 碳素钢丝（冷镦）。 要求：镦头强度不低于材料强度的98%，
钢丝束长度差值≯L/5000、≯5mm。
3、张拉要点：
（1）当采用应力控制方法张拉时,应校核预应力筋 的伸长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得 超过±6%，否则应停拉； （2）从台座中间向两侧进行（防偏心损坏台座） （3）多根成组张拉，初应力应一致(测力计抽查) （4）拉速平稳，锚固松紧一致，设备缓慢放松 （5）拉完的筋位置偏差≤5mm，且≤构件截面短 边的4% （6）冬季施工张拉时，温度≥ －15℃ （7）注意安全：两端严禁站人，敲击楔块不得过 猛。