预应力混凝土工程(2)

第5章 预应力混凝土工程
5.1 先张法施工 5.2 后张法施工
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课程---《建筑施工与管理》
概述：
1、预应力混凝土： 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。
• 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
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（二）钢筋束、钢绞线束：
• 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).
• 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）。
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(三) 预应力筋放松：
•
用锥形螺杆锚具时——
• （2）下料方法：
• 采取应力下料，控制应力取300N/mm2。
• （3）编束：
• 测量直径，同束误差≯0.1mm；
• 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。 20
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）；
• 3、卷扬机＋滑车组。 7
二、先张法施工工艺
（一）张拉预应力筋：
• 1、张拉程序
•
0→1.05σcon（持荷2分钟）→σcon
• 0→1.03σcon • 超张拉——减少由于钢筋松弛变形造成
的预应力损失。
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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：
• 非张拉端——钢筋可用镦头锚具（固定板）；
–
钢绞线可用挤压锚具
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• 2、筋的制作：
• 工序：冷拉→下料→编束。
• 下料长度 l ：
– 两端张拉： l ＝l0＋2a
– 一端张拉： l ＝l0＋a＋b
• a－－张拉端留量（600～850mm，由机具定）
• b－－非张拉端外露长度（80～100mm）
•
钢丝束长度差值≯L/5000、≯5mm。
•
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。
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（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，
• 用于：钢筋、钢丝。
成，锚14、16、20、24、28根φb5钢丝束等）； • 钢质锥形锚具（由锚环、锚塞组成，锚18根
以下φ5钢丝）； • 镦头锚具（DM5A，锚12～54根φ 5钢丝）。 • 非张拉端——用镦头锚具（锚板），DM5B
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• 2、钢丝束制作：下料→编束→安锚具。
• （1）下料长度：用钢质锥形锚具时，同钢筋束;
• 1、锚具：
• 张拉端——
• JM－12型锚具：锚环、夹片用45#钢。
– 可锚3～6根直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞 线;
• 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）；
• 多孔夹片式锚具：XM型、QM型、OV型、BS型…
• ②做好各种准备工作。
• 2.张拉控制应力和超张拉最大应力：（比先
张法均低0.05f）
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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， 但顶底相差 ≯5%（钢丝、钢绞线、热处理筋） ≯9%（冷拉筋）。
→养护（至75%强度）→放松钢筋
• 适用于：构件厂生产中、小型构件
（楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁……）
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一、先张法施工的设备
• （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（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）
• 4.张拉：
– 顺序符合设计要求 – 25m内一端张拉；≥25～50m，一端张拉锚固后，另
端补强。
– 先用千斤顶抽动1～2次； – 滑脱、断裂数量≯2%（同一截面总量的）。
• 5、端部处理：
– 锚固后在锚具夹片外保留≮30mm切断； – 分散、弯折后浇混凝土封闭，防止锈蚀。 27
• 3、张拉设备：
• 锥锚式千斤顶（YZ60、YZ85）
– ――用于KT－Z及钢制锥形锚具；
• 穿心式千斤顶（YC60、YC120）
– ――用于KT－Z及JM－12、JM－15锚具
• 大孔径穿心式千斤顶（YCD、YCQ、YCW型）
– －－用于大吨位钢绞线束（群锚）
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（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
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5.2 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
张拉。
• 特点：不需台座；但工序多、工艺复杂，锚具不能重
复利用。
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1.什么是传统机械按键设计？
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• 3、施加预应力的方法：
• 张拉结构或构件受拉区中的预应力钢筋，并
锚固在其端部，将钢筋的弹性收缩力传递到混凝 土构件上，即产生预应力。
• 4、预应力混凝土的施工方法：
• 按施工顺序分：先张法；
•
后张法。
• 按张拉方法分：
• 机械张拉（液压或电动螺杆）
• 电热张拉 3
5.1 先张法施工
• 工艺过程：张拉固定钢筋→浇混凝土
• （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）冬施张拉时，温度≮－15℃
• （7）注意安全：两端严禁站人，敲击楔块不得
过猛。
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（二）混凝土浇筑与养护：
（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埋管法－－预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度； 21
井字架@≯0.8米；灌浆孔间距≯30米；波峰设排气泌水管.
(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；
– 长45～76m，
– 适于双向预应力构件， 易于蒸汽养护。
• ③钢模台座
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（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%，
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（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）
• ①水泥≮32.5级普硅；
• ②水泥浆强度≮30MPa；
• ③水灰比0.4左右，不得大于0.45 ；
• ④泌水率：拌后三小时宜≯2%，最大≯3%
• ⑤可掺无腐蚀性外加剂：铝粉（水泥重的0.5～1/ 万），木钙（0.25%），微膨胀剂；
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4.张拉方式：
• （1）对抽芯法： • 长度≤24 m直孔——一端张拉（多根筋时，
张拉端设在结构两端）；
• 长度>24 m直孔、曲线孔——两端张拉（一 端锚固后，另一端补足再锚固）。
• （2）对埋螺旋管法： • 长度≤30 m直孔——一端张拉； • 长度＞30 m直孔、曲线孔——两端张拉。
• 5、张拉程序：同先张法。
预应力筋种类
先张法 后张法
碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk 0.75fptk
• 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.75fptk 0.7fptk
• 冷拉钢筋
0.95fpyk 0.9fpyk
• fptk：极限抗拉强度标准值
• fpyk：屈服强度标准值
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3、张拉要点：
• （1）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；
• ⑥孔道湿、洁净，由下层孔到上层；
• ⑦灌满孔道并封闭排气孔后，加压0.5～0.6MPa，稍 后再封闭灌浆孔；
• ⑧不掺外加剂时，可用二次灌浆法。
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（四）无粘结预应力混凝土施工：
• 特点：无需留孔与灌浆，施工简单；张拉摩阻力小，
预应力筋受力均匀； 可做成多跨曲线状；构件整体性略差，锚固要
求高。Байду номын сангаас
• 适用：现场整浇结构（梁板等）。
• 1.无粘结筋的制作：
钢丝束、钢绞线束外包涂料层：－20℃～＋70℃不 变脆，不侵蚀其它材料，稳定性好，防腐、润滑，不 透水、不吸湿。
包裹层：塑料布或塑料管，0.8～1mm厚。
• 2.存放：
• 有明显标记，成盘立放，不挤压，不暴晒。 26
3.铺设：
• 条件——其它钢筋安装后。 顺序——纵横交叉者，先低后高。 就位固定——垫铁、马凳，或与其它筋固定。 • 避免两向相互穿插，端头与承压板垂直、贴紧
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 – 锚具的总应变 • 用途：
ηa≧0.95 ηa≧0.9 εu≧2.0% εu≧1.7%
• 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。
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（一）单根粗筋（直径18～36mm）：
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图 ：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
– 直径、长度、形状满足设计要求（直径与锚具及筋有关）。
• 2、方法：
• 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。