预应力混凝土结构的基本概念及其材料

❖ 12.2.3 千斤顶
限位板 工作锚夹片 工作锚锚板
喇叭管
12.2 预加应力的方法与设备(续)
油缸
活塞
工作锚锚板 工作锚夹片 钢绞线
穿心式千斤顶
12.2 预加应力的方法与设备(续)
❖ 12.2.4 预加应力的其它设备 按照施工工艺的要求，预加应力尚需有以下一些设备或配件。 1）制孔器
目前，国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种：抽拔橡胶管与螺旋金属波纹管。 2）穿索机
2）收缩、徐变的影响及其计算
➢ 混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而将引起预应力钢筋中的预拉应力的下 降，通常称此为预应力损失。
➢ 在预应力混凝土结构的设计、施工中，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，并应尽量准确地确 定混凝土的收缩变形与徐变变形值。
➢ 以下介绍收缩、徐变的计算方法。
混凝土徐变变形的特点和计算
预应力混凝土结构的基本概念及其材料
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❖ 全预应力混凝土结构的缺点？ ❖ 反拱大；预加力过大易产生纵向裂缝。 ❖ 按钢筋张拉的顺序对预应力混凝土结构分类 ❖ 先张法；后张法。 ❖ 先张法和后张法的施工工艺？ ❖ 先张：张拉钢筋、浇筑混凝土、待混凝土结硬后释放预应力。 ❖ 后张：浇筑混凝土、张拉钢筋、管道灌浆。
张拉端扁锚锚具 扁锚锚具
固定端扁锚锚具 扁锚锚具连接器
❖ 夹片锚固体系的特点是各根钢绞线独立工作，即使单根锥孔的钢绞线锚固失效，也不会影响全 锚，只需对失效孔的钢绞线进行补拉。
（2）依靠承压锚固的锚具 ❖ 镦头锚 ❖ 镦头锚主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在14mm以下的预应力螺纹钢筋。
锚固钢丝束
1) 影响混凝土徐变值大小的主要因素是荷载应力、持荷时间、混凝土的品质与加载龄期、以及构件 尺寸和工作的环境等。
2) 混应凝力土σ徐c之变间试，验存的在结着果线表性明关：系当，混在凝此土范所围承内受的的徐持变续变应形力则σ称c≤0为.5线fc性k时徐，变其，徐如变图应1变-1值5所εc示与混凝土
即
，或：
εc——所计算的徐变值； εe——加载（作用）时的弹性应变（即急变）值；
——徐变应变与弹性应变的比例系数，一般称为徐变系数（亦称徐变特征值）。
c e
c e
3) 在影响徐变值的众多因素中，时间是更主要的因素。徐变是随时间延续而增加的，但又随加载龄 期土龄t0的期增为大t的而徐减变小系，数故。一如般图将1其-1表6所示示为。φ(t,t0) 。即加载时混凝土龄期t0 ，计算所考虑时刻的混凝
❖ 夹片锚具
夹片锚具体系主要作为锚固钢绞线之 用。
1) 中国建筑科学研究院先后研 制出了XM锚具和QM锚具系列； 2) 中交公路规划设计院研制出 了YM锚具系列； 3) 柳州建筑机械总厂与同济大 学合作，在QM锚具系列的基础上 又研制出了OVM锚具系列等。
多孔式夹片锚具
固定端夹片锚具
张拉端夹片锚具
安全、结构可靠的关键设备。 要求如下： ❖ 受力安全可靠；预应力损失要小；构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少；张拉锚固方便迅速，
设备简单。
2）锚具的分类 ❖ 锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： （1）依靠摩阻力锚固的锚具； （2）依靠承压锚固的锚具； （3）依靠粘结力锚固的锚具。
3）目前桥梁结构中几种常用的锚具 （1）依靠摩阻力锚固的锚具
活塞缸 机架
钢绞线 模具
d （5～6.5d）
硬钢丝螺旋圈 软钢套圈
图12-8 挤压锚具的生产示意图
130～150mm
图12-9 压花锚具
压花锚具
挤压锚具
❖ 锚具的设计应根据工程具体情况，综合考虑多种因素进行。 ❖ 为改善结构局部受力和方便施工，应尽量避免使用大吨位锚具。 ❖ 锚具设计参数和相应配件尺寸，可参阅各生产厂家的产品介绍材料选用。
由式（12-1）可知，只要知道徐变系数t,to ，就可以算出在混
凝土应力 c 作用下的徐变应变值 c 。《公路桥规》建议的徐变系数计
❖ 预应力混凝土结构的传力机理？
❖
先张：粘结；
❖
后张：锚具。
12.2 预加应力的方法与设备
公路桥梁工程常见预应力钢筋种类 1.高强钢丝 2.钢绞线 3.精轧螺纹钢筋
12.2 预加应力的方法与设备
12.2.2 锚具 1）对锚具的要求 ❖ 无论是先张法所用的临时夹具，还是后张法所用的永久性工作锚具，都是保证预应力混凝土施工
❖ 钢筋螺纹锚具
当采用高强粗钢筋作为预应力钢筋时，可采用螺纹锚具固定。即借粗钢
筋两端的螺纹，在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行锚固，钢筋的回缩力由 螺帽经支承垫板承压传递给梁体而获得预应力
a） 螺帽
锚固板 灌浆排气 波纹套管
b）
圆垫圈 钢垫板图螺旋螺筋丝端杆锚具
锚固螺母 预留孔道
粗钢筋
梁体
钢筋
排气槽
（3）依靠粘结力锚固的锚具（固定端锚具） 1) 先张法预应力钢筋； 2) 后张法构件中的固定端锚具(分为挤压锚具和压花锚具)。
❖ 锥形锚
a)
锚塞 压浆孔
Leabharlann Baidu
锚圈
锚下垫板 波纹管
预留孔道
b)
锚圈
锚塞
压浆孔
钢丝束
梁体
锥形锚（又称为弗式锚），主要用于钢丝束的锚固。
Np 钢丝束
锥形锚具实际产品
优点： ❖ 钢制锥形锚锚固方便，锚具面积小，便于在梁体上分散布置。 缺点： ❖ 锚固时钢丝的回缩量较大，一端锚头的回缩量可达6mm，即引起的预应力损失较大。 ❖ 不能重复张拉和接长，钢丝束的设计长度受到千斤顶行程的限制。
4）张拉台座
采用先张法生产预应力混凝土构件时，则需设置用作张拉和临时锚固预应力钢筋的张拉台 座。
12.3 预应力混凝土结构的材料
12.3.1 混凝土 1)强度要求——预应力混凝土要求采用高强混凝土 ★可以施加较大的预压应力，提高预应力效率； ★徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失； ★有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸； ★ 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C40，当前常用高强混凝土不低于C50。
在桥梁悬臂施工和尺寸较大的构件中，一般都采用后穿法穿束。对于大跨桥梁有的预应力 钢筋很长，人工穿束十分吃力，故采用穿索（束）机。
3）灌孔水泥浆及压浆机
（1）水泥浆
后张法预应力混凝土构件，预应力钢筋张拉锚固后必须给预留孔道压注水泥浆，以免钢筋锈蚀， 并使预应力钢筋与梁体混凝土结合为一整体。
（2）压浆机是孔道灌浆的主要设备。