4 预应力混凝土结构工程

1.放张要求


混凝土强度应大于75％C标；（重叠生产指最上层构件）
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；

保证预应力筋与混凝土之间的粘结。
2.放张顺序
预应力筋放张时，应拆除侧模，缓慢放松锚固装置，使各根
预应力筋缓慢放松。
预应力筋放张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按
先张法是依靠混凝土和钢筋之间的粘结力来传递。
后张法是通过锚具来传递预应力。 预应力筋张拉控制应力不同： 先张法con＞后张法con，但最终效果一致。
下列要求进行：
承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张；承受
偏心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应
力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。
长线台座生产的构件，剪断钢丝宜从台座中部开始；叠
层生产的预应力构件，宜按自上而下的顺序进行放松； 板类构件放松时，从两边逐渐向中心进行。
如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错进
行放张。
3. 放张方法

放张单根预应力筋，一般采用砂轮锯切机和切断机放张。 构件预应力筋较多时，应整批同时放张，可采用油压千 斤顶、砂箱、楔块等放松装置。

钢丝、钢绞线、热处理钢筋、冷轧带肋钢筋和冷拉Ⅳ钢 筋，严禁采用电弧切割，应使用砂轮锯或切断机切断。
油压千斤顶装置如图所示。 砂箱装置如图所示。 楔块放张装置如图所示。
4.3

后张法
后张法：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，最后进 行孔道灌浆。

预应力混凝土后张法生产工艺见下图所示。
后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进行 预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备， 不受地点限制，它适用于现场施工大型预应力
支承安装模板等操作时，要防止踩踏、敲击或碰撞钢 丝。
（二） 混凝土的浇筑与养护
混凝土的收缩是水泥浆在硬化过程中脱水密结和形成
的毛细孔压缩的结果。
混凝土的徐变是荷载长期作用下混凝土的塑性变形，
因水泥石内凝胶体的存在而产生。
为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在
确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥， 采用低水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级 配等技术措施。
3.预应力筋的张拉
（1）张拉前的准备
检查预应力筋的品种、级别、规格、数量（排数、
根数）是否符合设计要求。
预应力筋的外观质量应全数检查，有粘结预应力筋
应符合展开后平顺，没有弯折，表面无裂纹、小刺、 机械损伤、氧化铁皮和油污等。
张拉设备是否完好，测力装置是否校核准确。
横梁、定位承力板是否贴合及严密稳固。

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（尺寸减少20％～40％，要节约钢材30％～
50％，混凝土20％～40％。 ）;
并能扩大预制装配化程度。
预应力混凝土的适用范围：
机具的张拉行程不小于预应力筋伸长值的1.1～1.3倍。 ② 种类： A、用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，常采用成 组钢丝张拉。可用油压千斤顶张拉。
B、在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉，可采用电动 卷扬机、电动螺杆张拉机进行张拉。
卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。
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。
4.2 先张法
先张法：是在浇筑砼前张拉预应力筋并将预应力筋临时固定 在台座或钢模上，然后浇筑砼，待砼达到一定强度 后放松预应力筋，借助砼与预应力筋的粘结，使砼
产生预压应力。用于预制中小型预应力构件的生产。
施工工艺： 台座准备→ 刷隔离剂 →铺放预应力筋 →张拉 →安侧模绑横向筋 →浇砼 →养护 →放松预应力筋 →脱模
镦头锚固夹具：
YC－20型穿心式千斤顶
4.2.2 先张法施工工艺
工艺流程图（原理）
（一）预应力筋张拉
1. 张拉控制应力和张拉程序
张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，
应按设计规定采用。其最大张拉控制应力不得超过下表 的规定。
预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预
构件，而且后张法又是预制构件拼装的手段。

后张法特点： ① 混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接
影响；
② 锚具固定于构件不能重复使用，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）。

后张法和先张法的施工对比
先张法构件需要台座，故在预制厂生产中小型构件。 后张法不需要台座，故在现场生产大型构件。 预应力损失不同。 预应力传递不同：
4 预应力混凝土工程
(Prestressed Concrete Engineering)
主要内容：预应力混凝土工程的先张法、后张法的施
工工艺，机具设备和施工方法。电热张法、无粘结预 应力混凝土施工原理、特点及应用。
学习要求：
了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中的优
点；
熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求；
大柱网和大跨度结构
4.1.2 预应力筋的种类
① 冷拔低碳钢丝（消除应力钢丝），直径：4～9ｍｍ； ② 冷拉钢筋（Ⅱ～Ⅳ级钢筋）； ③ 钢绞线，由若干根碳素钢丝缠绕而成；直径：9～15ｍｍ；
④ 热处理钢筋（Ⅱ～ Ⅳ级钢筋），直径：6～10ｍｍ；
⑤ 精轧螺纹钢筋（Ⅳ级钢筋） ，直径：25，32ｍｍ。
4.1.3 对混凝土的要求
应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高3%～5%，但其 最大张拉控制应力不得超过下表的规定。
张拉控制应力限值
张拉控制应力 限值 先张法 消除应力钢丝、钢绞线 （硬钢） 后张法 超张拉最大张 拉控制应力
钢筋种类
0.75fptk 0.75fptk
0.80fptk
热处理钢筋（硬钢）
冷拉热轧钢筋（软钢）
0.70fptk 0.65fptk

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：锥销式、楔形。
② 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。
③ 自锁和自锚 自锁——锥销或齿板打入后不致回弹脱出。
自锚——在张拉过程中能可靠地锚固预应力钢筋。
（2）张拉机具 ① 要求： 可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。
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
护不得少于7d（14d）。干硬性混凝土浇筑完毕后， 应立即覆盖进行养护。
当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于
温度升高而引起的预应力损失。
为了减少温差造成的应力损失，采用湿热养护时，
采用“二次升温制” ，即在混凝土未达到一定强度 前，温差不要太大，一般不超过20℃～25℃。
(三）预应力筋放张
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。
（2） 墩式台座计算要点：
① 稳定性验算：（抗倾覆、抗滑移的能力） A、抗倾覆验算：
M' k0 = ≥1.5 M
M′—— 抗倾覆力矩 M′＝G1l1+G2l2 M ——倾覆力矩 M＝Tｅ Ｋ0——抗倾覆安全系数
B、抗滑移验算：

预应力混凝土的原理： 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。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。
预应力钢丝张拉、绑扎钢筋、预埋铁件安装及立模工
作完成后，应立即浇筑混凝土，每条生产线应一次连
续浇筑完成。
采用机械振捣密实时，要避免碰撞钢丝。混凝土未达
到一定强度前，不允许碰撞或踩踏钢丝。
构件应避开温度缝；
叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层
构件；
预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护，自然养
持荷2min
预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序
0→103%σcon。
2.预应力值的校核

预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。 预应力筋理论伸长值ΔL按下式计算：
L
Fp L Ap Es
式中： FP —预应力筋平均张拉力，kN；直线张拉 取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋取张拉端的拉力 与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值； L —预应力筋的长度，mm； AP —预应力筋的截面面积，mm2； ES —预应力筋的弹性模量，kN/mm2。 （相对允许偏差±6%）
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
4.2.1 先张法施工设备
台座 组成：台面、横梁、承力结构。 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；
混凝土强度等级一般不低于C30； 当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋（Ⅳ级钢筋）作预应 力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 混凝土的配置：应尽可能采用高标号水泥（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。