第五章：预应力混凝土
第五章 预应力混凝土构件基本知识
1.1s con 0.85s con s con 0
荷载2 min 荷载2 min
③混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设
备之间温差 , 引起的损失 σl3 为了缩短先张法构件的生产周期，混凝土常采用蒸 汽养护办法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应 力筋与台座之间的温差△t使钢筋受热自由伸长，但两 端的台座是固定不动的，即距离保持不变，于是钢筋 就松了，钢筋的应力降低；降温时，预应力钢筋与混 凝土已黏结成整体，加上两者的温度线膨胀系数相近， 二者能够同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢筋伸长 的部分已不能回缩，因而产生了温差损失。仅先张法 构件有该项损失。
3、锚具
预应力混凝土构件对锚具的要求是： 具有足够的强度和刚度； 预应力损失小； 构造简单，便于制作和加工； 节省材料，降低成本
第四节 预应力的损失和张拉控制应力的概念
1、预应力损失 ⑴、定义: 由于张拉工艺和材料特性的原因，从构件的制作、运 输、安装、使用等各个过程中，使预应力钢筋的应力 不断降低，这降低的部分就叫预应力损失。
钢绞线
钢丝绳与钢绞线的区别：
在制作工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，
再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯
的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。
在性能上，钢丝绳的弹性模量小于钢绞线。
③热处理钢筋
将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质 热处理而成，达到提高抗拉强度（fPy =1040N/mm2）， 改善塑性性能。Φ HT表示。 这种筋具有强度高（节省钢材）低松弛的特点，其 Φ =6~10mm以盘园形式供给省去焊接，有利施工。
3、混凝土预应力的添加
4、预应力混凝土不能提高承载力 注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。 也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与
第五章 预应力混凝土工程
（ 第 四 版 ）
三、张拉设备
（ 第 四 版 ）
常用的张拉设备有油压千斤顶(见图5-9) 、卷扬机(见图5-11) 、电动螺杆张拉机(见图 5—12)等。
四、先张法施工工艺 先张法施工工艺流程如图5—13。
（ 第 四 版 ）
台座准备
刷隔离剂
铺放预应力筋 张 拉 安侧模、扎横向筋 灌筑混凝土 养 护 制作试块
l 2l2 2l1 L n 1
一端为螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具或 镦头锚具时，预应力筋下料长度为 ：
L
l
1
l l2 l3 l1 Ll n 2l2 2 1 1 n
（ 第 四 版 ）
2.钢筋束及钢绞线束制作 预应力筋制作过程包括:开盘冷拉、下料和编束 等工序。下料是在钢筋冷拉后进行。钢绞线下料前应 在切割口两侧各50㎜处用铁丝绑扎，切割后对切割口 应立即焊牢，以免松散。钢筋束由直径10㎜的热处理 钢筋编束而成，钢绞线束由直径为12㎜或15㎜的钢绞 线编束而成，每束3～6根。编束时一般把预应力筋理 顺后，用18-22号铁丝，每隔1m左右绑扎一道，形成 束状。 3.钢丝束制作 钢丝束制作随锚具的不同而异，一般需经调直、 下料、编束和安装锚具等工序。
预应力筋的位置不允许有过大偏差，对设计位置 的偏差不得大于5㎜，也不得大于构件截面最短边长 的4%。
（二）混凝土浇筑与养护 为了减少预应力损失，在设计配合比时应考虑减 少混凝土的收缩和徐变。 1.混凝土的浇筑 振捣混凝土时，振动器不得碰撞预应力钢筋。 混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞和踩动预 应力筋，以保证预应力筋与混凝土有良好的粘结力。 2.混凝土的养护 预应力混凝土可采用自然养护和湿热养护。 当采用湿热养护时应采取正确的养护制度，以减 少由于温差引起的预应力损失。
建筑施工技术——预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程能力目标：Ø（1）能根据施工图纸和施工实际条件，选择和制定常规预应力钢筋混凝土工程合理的施工方案；Ø（2）能根据施工图纸和施工实际条件，查找资料和完成预应力钢筋混凝土施工中遇到的一些必要计算；Ø（3）能根据施工图纸和施工实际条件编写一般建筑预应力钢筋混凝土工程施工技术交底；Ø（4）能根据建筑工程质量验收方法及验收规范进行常规预应力钢筋混凝土工程的质量检验。
知识目标：Ø（1）掌握一般建筑预应力钢筋混凝土工程的常规施工工艺、施工方法及包含的原理；Ø（2）掌握工程施工中遇到的一些必要计算方法；Ø（3）熟悉预应力钢筋混凝土工程施工中容易出现的常见质量、安全问题及质量、安全验收规范；（4）熟悉预应力钢筋混凝土施工顺序及预应力钢筋混凝土所需配备的设施和设备。
1．1概述预应力砼结构（构件）：在结构（构件）使用前预先预先施加应力，推迟了裂缝的出现或限制裂缝的开展，提高了结构（构件）的刚度。
预应力砼的分类按施工方法——先张法，后张法；按钢筋张拉方式——机械张拉，电热张拉与自应力张拉；一、预应力混凝土简介预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，现在世界各国都在普遍地应用，其推广使用的范围和数量，已成为衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。
目前，预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架，吊车梁、空心楼板、大型屋面板、等，交通运输方面的桥梁。
轨枕，以及电杆、桩等方面，而且已应用到矿井支架、海港码头、和造船等方面，如60m拱形屋架、12rn跨度200t吊车梁，5000t水压机架，大跨度薄壳结构、144m悬臂拼装公路桥和11万吨容量的煤气罐等都已应用成功。
淮北市火车站立交桥桥面横梁就是采用预应力的。
为什么说预应力混凝土结构衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一？它有哪些优点？由于普通混凝土构件抗裂性能差，它的抗拉极限应变值ε只有0.0001~0.00015，即相当于每米只能拉长0.1~0.15mm，超过这个数值就会开裂，因此，钢筋混凝土受拉构件，如果要保证混凝土不开裂，钢筋的应力只能用到20~30N/mm 2 [fy = E ε = 2×105 ×(0.0001~0.00015) = 20~30N／mm 2 ]。
第五章-预应力混凝土
（二）灌浆工艺 1 ．灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔 / 泌 水孔 / 排气孔是否畅通。对抽拔管成孔，可 采用压力水冲洗孔道。对预埋管成孔，必要 时可采用压缩空气清孔。 2．灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生 3．灌浆顺序宜先灌下层孔道，后浇上层孔道。 的漏浆处需采用高强度水泥浆或结构胶等方 法封堵。封堵材料的抗压强度大于 10MPa 时 方可灌浆。
（五）胶管抽芯法 5～7层帆布夹层的普通橡胶管、钢丝网胶 皮管两种，充气或充水，压力0.8 ～ 1.0Mpa， 直径可增大3mm，钢筋井字架固定，用于成型 直线和曲线孔道。 (六 ) 灌浆孔、排气孔
灌浆孔、排气孔：留在端部或中部，间 距≤12米，孔径20 mm。
图5-29 用木塞留灌浆孔
图5-30 波纹管上留灌浆孔
（一）单孔夹片锚固体系
单孔夹片锚具
单孔夹片锚固体系 1一钢绞线 3一承压钢板 2一单孔夹片锚具 4一螺旋筋
（二）单孔夹片锚固体系
图5—5 多孔夹片锚固体系 1一钢绞线；2一夹片；3一锚板； 4一锚垫板(铸铁喇叭管)；5一螺旋筋； 6一金属波纹管；7一灌浆孔
（三）镦头锚固体系
（四）螺纹锚固体系
第三节
无粘结预应力施工
后张无粘结预应力砼施工：
指在预应力筋表面涂防腐油脂并包裹塑料 套管后，敷设在设计位置，然后浇筑砼，待砼 达到设计规定强度后进行张拉锚固。
如果钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接 器用20～22号铁丝密排绑扎(图a)。 预应力筋与工具式螺杆连接时，可采用 套筒式连接器(图b)
图a 钢丝拼接器
图b 套筒式连接器
六、预应力筋张拉 （一）预应力钢丝张拉 1、 单根张拉 冷拔钢丝可在两横梁式长线台座上采用 10kN电动螺杆张拉机或电动卷扬张拉机单根 张拉，弹簧测力计测力，锥销式夹具锚固。
第五章 预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程1.预应力混凝土结构的优点(1)改善使用阶段的性能。
受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。
(2)提高受剪承载力。
纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。
(3)改善卸载后的恢复能力。
混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。
(4)提高耐疲劳强度。
预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳(而不是由混凝土的疲劳)所控制的。
(5)能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。
在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。
例如，1860Mpa级的高强钢绞线，如用于普通钢筋混凝土结构中，钢材强度发挥不到20％，其结构性能早己满足不了使用要求，裂缝宽，挠度大；而采用预应力技术，不仅可控制结构使用阶段性能，而且能充分利用高强度钢材的潜能。
这样，采用预应力，可大大节约钢材用量，并减小截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益。
(6)可调整结构内力。
将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。
因此，现代预应力混凝土是解决建造大(大跨度、大空间建筑一工艺上和使用上要求的)、高(高层建筑、高耸结构)、重(重荷载、重型结构、转换层结构)、特(特种结构一水池、电视塔、安全壳)等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构材料和技术。
2.预应力混凝土构件中的非预应力钢筋有何作用预应力混凝土构件中的非预应力钢筋主要有：架立钢筋-起骨架作用；主筋-与预应力钢筋共同受力，在预应力失效时提供缓冲作用；箍筋-增加梁体抗剪强度，通过环箍来提高混凝土的强度；梁肋钢筋-在预应力梁体预制养生过程中起防裂作用；锚后钢筋网-防止预应力对锚后混凝土产生应力集中而开裂；锚后螺旋箍筋-提高锚后混凝土强度，共同抵抗强大的预应力。
第五章预应力混凝土工程答案
第五章预应力混凝土工程答案第五章预应力混凝土工程答案一、推断题：1、后张法施工中，应用夹具将钢筋固定，等浇筑的混凝土强度达到100%设计强度后，方可举行孔道灌浆。
B1812、先张法施工适用于生产中、小型预应力混凝土构件。
A1743、在后张法施工中，锚具、预应力筋和张拉设备是互相配套使用的。
A1824、用单根粗钢筋作预应力筋时，固定端通常采纳螺丝端杆锚具，张拉端采用帮条锚具。
B1825、胶管抽芯法抽管挨次为先上后下，先曲后直。
A1916、钢管抽芯法抽管时速度匀称，边抽边转。
A1907、在后张法施工中，长度大于24米的直线预应力筋应在两端张拉。
A1928、电热法可用于先张法和后张法中。
A1949、先张法浇筑混凝土，每条生产线应一次灌溉完。
A18010、预埋波纹管法的抽管挨次为先上后下，先曲后直。
B19111、预应力钢丝的张拉力，普通用伸长值校核。
B17912、用于孔道灌浆的灰浆，应有较大的流淌性、泌水性和较小的干缩性。
B19413、采纳预埋波纹管作为预留孔道的构件可采纳电热法施工。
B191 195二、单项挑选题：12、后张法孔道灌浆的强度达到（D ）时，构件可举行起吊和运输。
194A、1.2MpaB、12MpaC、1.5MpaD、15MPa13、预应力钢筋的制作工艺为（D ）。
183A、冷拉、配料、对焊B、冷拉、对焊、配料C、配料、冷拉、对焊D、配料、对焊、冷拉14、钢材受到一定的张拉力之后，在长度保持不变的条件下，钢材的应力随着时光的增长而降低的现象，称之为（A ）现象。
179 ？A、应力松弛B、弹性变形C、塑性变形D、自然时效15、先张法施工时，当钢筋作为预应力钢筋时，其张拉程序为（B ）。
179A、1 →1.05σcon锚固B、1→ 1.05σcon持荷２min锚固C、1 →1.03σcon锚固D、1 →1.03σcon持荷２min锚固16、下面不浮现在后张法施工工程中的是（ D ）190A、孔道留设B、预应力钢筋C、孔道灌浆D、预应力钢筋放松17、下列哪种锚具既能用于张拉端又能用于固定端( B )。
第五章预应力混凝土
预应力砼工程：1、预应力混凝土构件，先张法是通过砼与预应力筋之间的粘结力产生预压应力的。
2、预应力混凝土构件，后张法是通过构件端部的锚具传递给砼产生预压应力的。
3、在后张法预应力砼施工中，胶皮管抽芯法的抽管顺序一般是先上后下、先曲后直。
4、后张法生产预应力混凝土构件，长度在24m以下的直线预应力筋可采用一端张拉，长度大于24m的直线预应力筋可采用两端张拉。
5、先张法预应力混凝土构件的养护方法有自然养护和湿热养护。
6、先张法生产预应力砼的三大生产过程是：预应力筋张拉、砼浇筑与养护和放张预应力筋。
7、胶皮管抽芯留孔与钢管相比，弹性好，便于弯曲，因此不仅可以留设直线孔道，也能方便地留设曲线孔道。
8、先张法预应力钢丝使用的夹具有锚固夹具、张拉夹具两类。
9、若要在现场制作预应力混凝土屋架，一般应采用的施工方法是后张法。
10、后张法施工中，若采用钢管抽芯法预留孔道，抽管的时间一般应在混凝土初凝后终凝前。
11、先张法放张预应力钢筋时，构件砼强度不宜低于设计强度的75% 。
12、先张法施工预应力钢筋的放张时，对于偏心受压构件，应先同时放松预应力较小区域的预应力钢筋。
1、在后张法施工中，若预应力混凝土构件孔道留设采用钢管抽芯法，则抽管顺序宜按（ A ）进行。
A. 先上后下B. 先下后上C. A或B2、后张法施工中，采用胶管抽芯法预留孔道，抽管顺序为（D ）。
A. 先下后上，先曲后直B. 先下后上，先直后曲C.先上后下，先直后曲D.先上后下，先曲后直3、下面哪个不是后张法预应力施工的设备？（ D ）A.波纹管B.锚具C.千斤顶D.台座4、后张法生产预应力混凝土构件，若留设曲线孔道，宜选用（A ）。
A.胶管抽芯法B. 钢管抽芯法C.A或B5、先张法适用于生产（A ）预应力混凝土构件。
A.中小型B. 大型C.重型6、对轴心受压的预应力混凝土构件，应当采取（B ）放松预应力钢筋的施工方法。
A.逐根B. 同时C.A或B7、在预应力砼结构中，砼强度不宜低于（B ）标号。
第五章 预应力混凝土工程
钢丝的张拉夹具 a) 钳式； b) 偏心式； c) 锲形 1—钢丝；2—钳齿；3—拉钩；4—偏心齿条； 5—拉环；
6—锚板；7—锲块
(2) 钢丝的张拉机具
钢丝张拉分单根张拉和多根张拉。 用钢台模以机组流水法或传送带法生产构件多进行多根张 拉，用油压千斤顶进行张拉，要求钢丝的长度相等，事先调 整初应力。 在台座上生产构件多进行单根张拉，由于张拉力较小， 一般用小型卷扬机张拉，以弹簧、杠杆等简易设备测力。
3 砼快硬、均匀 预应力砼中，不宜掺用对钢筋有锈蚀作用的氯盐。
四、预应力的施加方法
预应力的施加方法，根据与构件制作相比较的先后顺序， 分为先张法、后张法两大类。
第二节 先张法
• 先张法施工工艺流程
先张法是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋，将其临 时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到 一定强度(一般不低于混凝土强度标准值的75%)，并使预应力 筋与混凝土间有足够粘结力时，放松预应力，预应力筋弹性回 缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结，对混凝土产生预压应 力。 一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋 面板、檩条及吊车梁等。
小于检测标准的5％时，方表明该构件张拉后建立的预应力值 满足设计要求。
(三)混凝土浇筑与养护
预应力筋张拉完毕后，即应绑扎骨架、立模、浇筑混凝土。
构件应避开台面的伸缩缝及裂缝，当不可能避开时，在伸缩缝
及裂缝处可先铺簿钢板或填细砂等，然后浇筑混凝土。台座内 每条生产线上的构件，其混凝土应一次浇筑完。 混凝土必须振捣密实，特别是构件湍部，更要求密实，以 保证混凝土强度和粘结力。振捣时，应避免碰击预应力筋。混
凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩动钢筋。
当叠层生产时，应待下层构件的混凝土强度达8-10N／
第五章 预应力混凝土结构汇总
第五章 预应力混凝土结构第一节 预应力混凝土的基本原理 所谓预应力混凝土，指在混凝土结构承受外荷载前预先引入内部应力，并使其应力大小和分布能抵消使用荷载产生的应力至期望程度的混凝土。
现以图5-1所示的预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理。
该梁在荷载作用之前，通过张拉高强度钢筋的方法，预先在梁的受拉区施加偏心压力p N ，使梁的下边缘产生预压应力1c σ，上边缘产生预拉应力1t σ（如图5-1（a ）），当荷载q （包括梁自重）作用时，在梁跨中截面下边缘将产生拉应力2t σ，梁上边缘产生压应力2c σ（如图5-1（b ））。
这样，在预压力p N 和荷载q 共同作用下，梁下边缘拉应力将减至12c t σσ-，梁上边缘一般为压应力，但也可能为有限的拉应力（如图5-1（c ））。
由此可见，由于预先给混凝土梁施加了预压力p N ，使混凝土梁在荷载q 作用下，其下边缘产生的拉应力被预压应力完全或大部分抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝（或将裂缝宽度控制在容许范围之内），这就改善了钢筋混凝土梁的抗裂性能，并能充分发挥高强度材料的作用。
(拉)(压)σ(压)(拉)σσ(压或拉)σσ-(拉)σσ-σ图5-1 预应力的作用第二节 预加应力的方法与设备5.2.1 预加应力的方法常用的预加应力方法主要有先张法和后张法两类。
1、先张法即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土。
工序如图5-2所示。
先在台座上按设计规定的拉力张拉钢筋，并用锚具临时固定；再浇筑构件混凝土；待混凝土达到规定强度后，放松钢筋，混凝土构件借助钢筋的弹性恢复获得预压应力。
先张法预应力混凝土构件是通过预应力筋和混凝土之间的粘结力来保持和传递预应力。
先张法通常适用在长线台座 (50～200m)上成批生产直线预应力布筋的中小型构件，如屋面板、空心板梁、桩等。
先张法的主要优点是生产效率高、施工工艺简单、锚夹具可多次重复使用。
临时固定钢筋伸长台座固定端横梁张拉图5-2 先张法工序示意（a ）钢筋就位；（b ）张拉钢筋：（c ）临时固定钢筋，浇筑梁体混凝土并进行混凝土养护；（d ）放松钢筋，钢筋回缩，混凝土受预压而上拱。
第5章预应力混凝土
第5章预应力混凝土华科土木施工课件第五章预应力混凝土工程第一节预应力混凝土的基本知识一、预应力混凝土的概念1、 1、预应力混凝土在构件使用前，在构件使用前，对结构构件受拉区的钢筋在弹性范围之内的拉伸，利用钢筋的弹性回缩，性范围之内的拉伸，利用钢筋的弹性回缩，对受拉区的混凝土预先施加预压应力，以提高构件的刚度、区的混凝土预先施加预压应力，以提高构件的刚度、抗裂性和耐久性。
抗裂性和耐久性。
华科土木施工课件2、预应力混凝土的分类：、(1)按混凝土施工方法不同可分为： )按混凝土施工方法不同可分为：预制预应力混凝土、预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。
土等。
(2)按施加预应力的方式不同可分为： )按施加预应力的方式不同可分为：先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土。
先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土。
(3)按预应力度大小可分为： )按预应力度大小可分为：全预应力混凝土和部分预应力混凝土。
全预应力混凝土和部分预应力混凝土。
华科土木施工课件二、预应力混凝土的材料1、混凝土材料强度要求：一般不低于C30; (1)强度要求：一般不低于C30;当采用碳素钢钢绞线、热处理钢筋作为预应力筋时，丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力筋时，混凝土的强度等级不低于C40。
土的强度等级不低于C40。
混凝土的配置： ( 2 ) 混凝土的配置：应尽可能采用高标号水宜用硅酸盐水泥)减少水泥用量， (宜用硅酸盐水泥),减少水泥用量，降低水灰比(控制在0.5以下),选用优质坚硬的骨料。
控制在0 以下) 选用优质坚硬的骨料。
华科土木施工课件2、钢筋强度高。
(1)、强度高。
预应力钢筋必须采用高强度钢材以减少预应力构件在长期使用过程中， ,以减少预应力构件在长期使用过程中，由于混凝土的收缩徐变等原因，而的造成预应力损失。
收缩徐变等原因，而的造成预应力损失。
(2)、要有较好的焊接性能和塑性。
要有较好的焊接性能和塑性。
预应力筋的种类：单根粗钢筋， (3)、预应力筋的种类：单根粗钢筋，钢筋索,钢绞线索、钢丝索等。
第五章预应力混凝土工程1
这两种夹具均由套筒与销子组成，如图5.9 所示。套筒为圆柱形，开有圆锥形孔、销子有 两种形式：一种是在圆锥形销子上留有1－3 个凹槽（分别适用三种不同型号的钢筋），在
凹槽内刻有细齿，即为圆锥形三槽式夹具；另
一种是在圆锥形销子上切去一块，在切削面上 刻有细齿，即为圆锥形齿板式夹具。
（2）楔形夹具
楔形夹具（如图5.10所示）由锚板与楔块 两部分组成，楔块的坡度为1:15－1:20,两侧面 刻倒齿。锚板上留有楔形孔，楔块打入楔形孔 中，钢丝就锚固于楔块的侧面，每个楔块可锚 固1－2根钢丝。
应力损失σ13。降温时，混凝土已结硬并与钢筋黏结成
一个整体，由于两者具有相同的温度膨胀系数，随温
度降低而产生相同的收缩，所损失的σ13无法恢复。为
了减少这种温差所造成的预应力损失，应采用二 阶段 升温养护法：即保证在混凝土强度养护至7.5MPa（配 粗钢筋）或100MPa（钢丝、钢绞线配筋）之前，温差 一般不超过20℃，之后则可按一般正常情况继续升温 养护。
预应力混凝土构件与普通混凝土构件相 比，除能提高构件的抗裂度和刚度外，还 具有能增加构件的耐久性，节约材料，减 少自重等优点。
预应力混凝土的张拉工艺有先张法和后 张法之分、有黏结和无黏结之分，工程中 常采用先张法和后张法。
5.1 先张法施工
先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模 上张拉预应力筋，然后用夹具将张拉完毕的预应 力筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，再进行 非预应力钢筋的绑扎、支设模板、浇筑混凝土、 养护混凝土至设计强度等级的70%以上、放松预 应力筋。先张法是通过混凝土与预应力筋之间的 黏结力将预应力传递给构件，使得钢筋混凝土构 件受拉区的混凝土承受预压应力。
②三片式夹具
圆套筒主片式夹具适用夹持12－14的 单根冷拉HRB335－RRB400级钢筋，其构 造基本与圆套筒二片式夹具构造相同，只 不过夹片由三个半圆片组成。
第五章_预应力混凝土工程-姚谨英
1.2 施工工艺
1.4.5 预应力值校核
钢丝张拉时， 伸长值不作校核 。张拉锚固后，用 钢 丝内力测定仪 反复测定 4 次，取 后 3 次的平均值 为钢丝内 力。其允许偏差为设计规定预应力值的±5%。 每工作班检查预应力筋总数的1%，且不少于3根。 预应力钢丝 内力的检测 ，一般在张 拉锚固后1h 进行 业内俗称 “单控”
1.4.2 预应力筋的张拉
⑴ 单根钢丝张拉：台座法多 进行单根张拉，由于张拉力较小， 一般可采用 10 ～ 20kN 电动螺杆张 拉机 或 电动卷扬机 单根张拉，弹簧 测力计测力，优质锥销式夹具锚固 。
数控式预应力 钢丝张拉机
⑵ 整体钢丝张拉：台模法多进行整体张拉，可
采用台座式千斤顶设置在台墩与钢横梁之间进行整体张 拉，优质夹片式夹具锚固。要求钢丝的长度相等，事先 调整初应力。
电动螺杆张拉机构造图
电动螺杆张拉机
1.3.2 液压张拉设备
1 ） 穿心式千斤顶
是一种利用双液压缸张拉预应力 筋和顶压锚具的双作用千斤顶。既可 用于需要顶压的夹片锚的整体张拉， 配上撑脚与拉杆后，还可张拉镦头锚 和冷铸锚。广泛用于先张、后张法的 预应力施工。
千 拉斤 中顶 张
YDC型穿心式千斤顶
YDC型穿心式千斤顶 构造示意图
共64页 第20页
放张方法
⑴ 当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的中小型钢筋 砼构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放松。 配筋多的钢筋砼构件，钢丝 应同时放松，如逐根放松，则最 后几根钢丝将由于承受过大的拉 力而突然断裂，易使构件端部开 裂。 长线台座上放松后预应力筋 的切断顺序，一般由放松端开始, 逐次切向另一端。 长 线 法 生 产 预 应 力 空 心 板
第五章-预应力混凝土工程-《建筑施工技术》(第二版)
形夹具等，如图5.8所示，适用于张拉钢丝和直 径16mm以下的钢筋。
5.1.1.3 张拉设备
➢ 张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍； 张拉机具的张拉行程不小于预应力筋伸长值的1.1～ 1.3倍。
(1) 钢丝张拉设备 ➢ 钢丝张拉分单根张拉和成组张拉。 ➢ 用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，常采用
➢ 预应力混凝土结构作为一种先进的结构形式，其应用的范 围和数量是衡量一个国建建筑技术水平的重要指标之一。
➢ 我国1950年开始采用预应力混凝土结构，现在无论在数 量以及结构类型方面均得到迅速发展，预应力技术已经以 开始的单个构件发展到预应力结构的新阶段。
预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件 之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力， 产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混 凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。当构件在荷载作用下 产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土 才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构 件的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混 凝土，叫做预应力混凝土。
➢工艺流程简化： 张拉固定钢筋→浇 混凝土→养护（至 75%强度）→放松 钢筋。
Байду номын сангаас
5.1.1 先张法施工准备
5.1.1.1 台座
台座由台面、横梁和承力结构等组成，是先张法生产的 主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和养 护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预应 力筋放松前，台座承受全部预应力筋的拉力。因此，台座 应有足够的强度、刚度和稳定性。 （1） 墩式台座
第五章 预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程内容简介普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有0.0001～0.0015，在正常使用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。
要使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到30Mpa；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200 Mpa 左右。
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。
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。
与普通钢筋混凝土施工相比较，预应力混凝土施工，需要专门的机械设备，工艺比较复杂，操作要求较高。
但随着施工队伍素质的提高和预应力机具设备的完善，预应力施工技术的发展是乐观的。
当前，在大跨度桥梁领域，预应力混凝土结构占着统治地位。
预应力混凝土的使用范围和数量，已成为一个国家建筑技术水平的重要标志之一。
本章重点内容导航先张法施工工艺（动画）台座夹具张拉机械折线张拉工艺锚具JM12锚具（动画）预应力钢丝束千斤顶－高压输油泵穿心式千斤顶（动画）后张法施工工艺（动画）无粘结预应力第一节先张法先张法施工顺序（图示）（动画）一．张拉设备和机具（一）、台座台座是先张法生产中的主要设备之一，要求有足够的强度和稳定性，以免台座变形、倾复、滑移而引起预应力值的损失。
台座按构造不同，可分为墩式台座和槽式台座两类1．墩式台座墩式台座一般用于生产小型构件。
生产钢弦混凝土构件的墩式台座，其长度常为100～150米，这样既可利用钢丝长的特点，张拉一次可生产多根构件，减少张拉及临时固定工作，又可减少钢丝滑动或台座横梁变形引起的应力损失。
建筑施工技术第5章-预应力混凝土工程
制作试块
养
护
堆放 出槽
2020/1/9
脱模
放松预应力筋
试块试压
27
(二)张拉控制应力con
钢筋种类
张拉方法 先 张 法后 张 法
消除应力钢丝,钢绞线
0.75fptk
0.75fptk
热处理钢筋
0.70fptk
0.65fptk
fptk---预应力筋强度标准值. 在下列情况下，表中的数值允许提高0.05fptk。
5.预应力混凝土工程
q f0
w
fp
f
开裂很小或不开裂
2020/1/9
f f0 f p
1
特点: ① 可以采用高强度预应力筋和高强度等级混凝土,
从而减小了构件的截面,减轻了自重,节约了材料.
② 它推迟了结构裂缝的出现和开展,以至使结构不 开裂.从而提高了结构的刚度、抗裂度和耐久性.
③ 它扩大了混凝土结构的应用范围.
(一)预应力混凝土
混凝土强度等级不宜低于C30;当采用钢绞线、钢丝、 热处理钢筋作预应力筋时,混凝土强度等级不宜低于C40
(二)预应力钢材
消除应力钢丝——光面、螺旋肋、刻痕
分类
钢绞线——标准型钢绞线、刻痕钢绞线、模拔钢绞线
热处理钢筋——精轧螺纹钢筋
2020/1/9
4
三.夹具(代号J)
夹具 Grip—— 在先张法预应力混凝土构件施工时,为保持预应力筋的拉 力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置;在后 张法预应力混凝土结构或构件施工时,在张拉千斤顶或设备上 夹持预应力筋的临时性锚固装置。
2.夹具是张拉和临时固定预应力筋的工具,夹具是可 以周转使用的.
3.施加的预应力是依靠预应力筋与混凝土之间的粘 结力进行传递的.
第5章 预应力混凝土结构工程-习题答案
习 题 参 考 答 案1．答：先张法是在浇筑混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力筋临时固定在台座或钢模上，待混凝土达到一定强度(一般不低于混凝土设计强度标准值的75％)，混凝土与预应力筋具有一定的黏结力时，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹力作用下，使构件受拉区的混凝土承受顶压应力。
后张法是先制作构件，在放置预应力钢筋的部位预先留有孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，并用张拉机具夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制预应力，并借助锚具在构件端部将预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆（或不灌浆）。
两者预应力的传递方式不同，前者靠预应力筋与混凝土的粘接接触传递荷载，后者靠构件端头的锚具挤压产生预应力。
2．答：先张法所用夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，构造简单，施工方便，成本低。
预应力夹具应当具有良好的自锚性能和松锚性能，应能多次重复使用。
需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员的安全不造成危险。
当夹具达到实际的极限拉力时、全部零件不应出现肉眼可见的裂缝和破坏。
夹具(包括锚具和连接器)进场时，除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量外，还应按规定进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验验收。
同时应当确保预应力夹具组装件达到实际极限拉力时，全部零件不应出现肉眼可见的裂缝和破坏。
3．槽式长线台座是由端柱，传力柱和上、下横梁及砖墙组成，端柱和传力柱是槽式台座的主要受力结构，又叫钢筋混凝土压杆，台座适用于张拉吨位较大的构件，如吊车梁、屋架、薄腹梁等。
4．答：预应力筋的张拉程序可按下列程序之一进行：con σ%1030→或con con σσ−−−→−→min2%1050持荷 5．答：先张法中常用的张拉设备有油压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等。
6．答：预应力筋放张的条件：放张预应力筋时，混凝土应达到设计要求的强度。
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（2）槽式台座(由钢筋混凝土压杆、上下横梁、砖墙组成) –长45～76m，适于双向预应力构件,易于蒸汽养护。适用
于张拉较高的大型构件，如吊车梁、屋架等。 槽式台座如图所示。
槽式台座
第五章：预应力混凝土
（二）先张法的张拉设备与夹具
(1)夹具：
夹具是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其 固定在张拉台座(或设备)上的临时性锚固装置。 按其工作用途不同分为锚固夹具和张拉夹具。锚固夹具， 其作用是将预应力筋固定在台座上；张拉夹具，其作用是 张拉时夹持预应力筋。
预应力筋类型不同，采 用的夹具形式也不同。先 张法中常采用的预应力筋 有钢丝和钢筋，夹具也分 为钢筋夹具和钢丝夹具。
1、 钢丝锚固夹具：如图所示
第五章：预应力混凝土
锥形夹具
镦头夹具:如右图 所示，采用镦头夹具 时，将预应力筋端部 热镦或冷镦，通过承 力分孔板锚固。也用 于钢筋 。
第五章：预应力混凝土
2、 钢丝张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。
第五章：预应力混凝土
3、钢筋锚固夹具 ① 锚固夹具：工具式螺杆－螺丝端杆锚具； 穿心式夹具－自锚； 镦头锚固：d < 12mm 冷镦 d < 22mm 热镦 d > 22mm 加热锻打
螺丝端杆锚具 第五章：预应力混凝土
圆套筒二片式夹具
圆套筒三片式夹具
钢筋锚固常用圆套筒三片式夹具，由套筒和夹片组成。 ②钢筋 张拉夹具：压销式第、五章穿：预应心力混式凝土。
第五章：预应力混凝土
第二节 先张法
先张法是先张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋 临时固定在台座（或钢模上），然后浇筑混凝土， 待混凝土的达到一定强度（一般不低于设计强度的 75%），预应力筋和混凝土之间有足够的粘结力时， 放松预应力筋，借助粘结力，对混凝土施加预压应 力的施工方法。（动画演示）
第五章：预应力混凝土
（2）张拉机具 1、钢丝张拉设备
钢丝张拉分单根张拉和成组张拉。 ①电动螺杆张拉机 如图所示，电动螺杆张拉机由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹 簧测力器及电动机组成。
第五章：预应力混凝土
②油压千斤顶成组张拉
四横梁油压千斤顶成组张拉 1—台座；2、3—前后横梁；4—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
先张法生产可采用台座法和机组流水法。其中，台座法 应用较广。
工艺过程：张拉、固定预应力筋→浇混凝土→养护（至 75%强度）→放松预应力筋。
适用：构件厂生产中、小型预应力构件（楼板、屋面板、
吊车梁、薄腹梁……）。
（a）
2
13
先张法施工顺序图
4
（a）张拉预应力筋
（b）
（b）浇筑混凝土；
（c）放松预应力筋
第五章 预应力混凝土工程
第五章：预应力混凝土
5.1 概 述
一、预应力混凝土的特点 普通钢筋混凝土构件的抗拉极限应变只有 0.0001~0.00015。构件混凝土受拉不开裂时，构 件中受拉钢筋的应力只有20~30 N/mm2；即使允 许出现裂缝的构件，因受裂缝宽度限制，受拉钢 筋的应力也仅达150~200 N/mm2，钢筋的抗拉强 度未能充分发挥。故在正常使用条件下受拉区混 凝土易开裂，构件的刚度小、挠度大。
第五章：预应力混凝土
台墩的形式
第五章：预应力混凝土
① 台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。 ② 台面 台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它 是在厚150mm夯实碎石垫层上，浇筑60～80mm厚 C20混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、 平整、光滑，沿其纵向有3%的排水坡度。 ③ 横梁 横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固 定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支 座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。
主要是为了减少松驰引起的应力损失值。持荷两分钟——
加速钢筋松驰的早期发展。(第1分钟内完成损失总值的
பைடு நூலகம்
50%)
所谓应力松弛是指钢材在常温高应力作用下，由于塑性变
形而使应力随时间延续而降低的现象。
预应力钢筋宜采用0→1.05σcon(持荷2分钟)→σcon
第五章：预应力混凝土
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。 穿心式千斤顶用于直径12～20mm的单根钢筋、钢绞线 或钢丝束的张拉。 用YC型穿心式千斤顶张拉时，高压油泵启动，从后油嘴 进油，前油嘴回油，被偏心夹具夹紧的钢筋随液压缸的伸 出而被拉伸。
第五章：预应力混凝土
（c）
1-台座；2-预应力筋 3-夹具；4-构件
第五章：预应力混凝土
先张法施工工艺
第五章：预应力混凝土
先张法张拉钢筋
第五章：预应力混凝土
一、先张法的施工设备 (一)台座 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）墩式台座 (由台 墩、台面、横梁组成)。 长度100～150m，适于中、 小型构件。如空心板、 平板等 台墩的几种形式如图 所示。
第五章：预应力混凝土
二、预应力混凝土的概念
预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用， 即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹 性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产 生预压应力。当构件在荷载作用下产生拉应力时， 首先抵消预压应力，然后随着荷载不断增加，受拉 区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现 和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。 这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋 混凝土，叫做预应力混凝土。
二、先张法施工工艺 先张法的工艺流程如下图所示，其中关键是预应力筋
的张拉与固定，混凝土浇筑以及预应力筋的放张。（动画）
第五章：预应力混凝土
（一）预应力筋的张拉
1、张拉程序 0
持荷2分钟
1.05 con
con （超张拉法）
0
1.03 con （一次张拉法）
预应力筋进行超张拉（1.03～1.05张拉控制应力），
第五章：预应力混凝土
三、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。在较大 跨度结构中，综合经济效益好。 四、预加应力的方法 可以分为先张法和后张法两类。