第六章 预应力混凝土工程

第六章 预应力混凝土工程
6.1 概
述 什么是预应力？
普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有 0.0001-0.0015，相当于每米只允许拉长0.1-
0.15mm。如果超过此值，混凝土就会开裂。要
使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到20-
30N/mm2；对允许出现裂缝的构件，当裂缝宽度
限制在0.2～0.3mm时，受拉钢筋的应力也只能 达到150-250N/mm2左右。
④ 钢绞线，由6根碳素钢丝缠绕而成，直径9-15mm ⑤ 热处理钢筋 直径：6-10mm， 强度、韧性、粘结力高 ⑥ 精轧螺纹钢筋，直径：25，32mm。
6.1.3 对混凝土的要求
混凝土强度等级一般不低于C30； 当采用碳素钢丝、钢绞线、V级钢筋（热处理） 作预应力时，混凝土强度等级不宜低于C40。
6.2 预应力混凝土工程施工
6.2.1 先张法
先张法是在浇筑混凝土前，先张拉预应力钢 筋，并将预应力钢筋临时固定在台座或钢模上， 然后浇筑混凝土构件，待混凝土与预应力钢筋具 有一定粘结力时，放松钢筋，使混凝土在预应力 的反弹力作用下，使构件受拉区的混凝土承受预 加应力。
（一）先张法施工设备 一、台座 组成：台面、横梁、承力结构。
3、适用范围
现场制作大型构件，避免大型构件运输的麻烦。 4、生产过程
（1）构件生产阶段； （2）预加应力阶段 （包括锚具、预应力筋制作、张拉、灌浆等）
（一）锚具和预应力筋的制作 常见预应力筋类型：① 单根钢筋，直径大于12毫米；
1.05 con
con
1.03 con
A.超张拉5%并持荷2分钟，目的是为了在高应力状态 下加速预应力松弛早期发展，以减少应力松弛引起的 预应力损失； B.超张拉3%，目的是为了弥补预应力筋的松弛损失。
（2）一次张拉法 con 0 3、张拉顺序 （1）多根同时张拉；
（2）单根张拉。
二、混凝土的浇筑完毕；
② 构件应避开温度缝；
③ 振捣时不应碰撞钢丝；
④ 叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上
层构件；
⑤ 混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。
2、养护： ① 自然养护； ② 湿热养护。
三、预应力筋放张 1、放张要求 ① 混凝土强度应大于75％C设；（重叠生产指最上 层构件） ② 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免 过大的冲击与偏心。同时还应使台座承受的倾覆力矩 及偏心力减小； ③ 保证预应力筋与混凝土之间的粘结。
为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝和钢筋
不能充分发挥其作用这一矛盾，人们创造了对混凝
土施加预应力的方法。即在结构或构件受拉区域， 通过对钢筋进行张拉后将钢筋的回弹力施加给混凝 土，使混凝土受到一个预压应力，产生一定的压缩 变形。当该构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形， 首先与压缩变形抵消，然后随着外力的增加，混凝 土才逐渐被拉伸，明显推迟了裂缝出现时间。
① 锚固夹具：
工具式螺杆－螺丝端杆锚具；
穿心式夹具－自锚；
墩头锚固：d < 12mm 冷墩 d < 22mm 热墩 d > 22mm 加热锻打
② 张拉夹具：压销式、穿心式。 （2）钢筋张拉机具 油压千斤顶、拉伸机、穿心式千斤顶、电动
螺杆张拉机。
螺丝端杆锚具：
（二）先张法施工工艺
主要步骤：张拉预应力筋→混凝土浇筑与养护→预应力筋 放张
② 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。
③ 墩头锚具： 采用冷墩形成。
（2）张拉机具 ① 要求： 简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。 ② 种类： A、卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。 B、电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小，重 量轻，操作灵活，移动方便。
2、钢筋的夹具和张拉机具 （1）钢筋夹具
错进行放张。
注意：放张时，应拆除侧模。
6.2.2 后张法施工
特点：
① 混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响；
② 锚具不能重复使用，成本高；
③ 工艺比较复杂（构件制作、留孔、穿筋、张拉、 灌浆）； ④ 可拼装预制构件（现场拼装）。
1、定义： 制备留有孔道的混凝土构件，混凝土达到设计规 定强度后，穿筋并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应 力值，借助锚具把预应力筋锚固在构件端部，最后， 孔道灌浆，这种预加应力的方法称为后张法。
① 截面小，重量轻，刚度大；
② 抗裂性、耐久性好； ③ 节约钢材； ④在较大跨度结构中，综合经济效益好。
6.1.2 预应力混凝土的材料要求
① 冷拔低碳钢丝，直径：3-5mm；
② 冷拉钢筋； ③ 碳素钢丝 直径：3-8mm； 3-4mm直径钢丝主要用于先张法预应力筋 5-8mm直径钢丝主要用于后张法预应力筋
预应力混凝土的优点：能提高钢筋混凝土构件
的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢
筋和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在
同样条件下具有截面小、自重轻、质量好、材料省
（要节约钢材20％～40％），并能扩大预制装配化
程度。
1、混凝土发展过程：
素混凝土 → 钢筋混凝土 → 预应力混凝土
2、预应力的优点：
2、放张方法 ① 钢丝： 数量少，逐根放张； 数量多，同时放张。 ② 粗钢筋： 数量少，逐根加热熔断； 数量多，同时放张。
3、放张顺序
① 轴心受压构件：同时放张。
② 偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应
力筋；再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。
③ 如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交
分为：墩式台座、槽式台座、桩式台座等。
1.墩式台座： 以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座
一般用于生产中小型构件。
（1） 墩式台座分类：
简易墩式台座
重力墩式台座 构架式台座
2.槽式台座
用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。
二、张拉机具和夹具 1、钢丝的夹具和张拉机具 （1）钢丝夹具 ① 锚固夹具：锥形、楔形。
一、张拉
1、张拉控制应力和超张拉最大应力 ① 张拉控制应力（规范规定） 冷拉钢筋 冷拔低碳钢丝 碳素刻痕钢丝、钢绞线 ② 超张拉最大应力 冷拉钢筋 其 它 0.95fPYK 0.75fPTK 0.9fPYK 0.70fPTK 0.75fPTK
2、张拉程序 （1）超张拉法：
0
0 持荷2分钟
预应力筋的张 拉控制应力