第12讲,1e410000港口与航道工程技术

1e410000港口与航道工程技术1e411000港口与航道工程专业技术第一章专业技术，14节内容分3部分：基础-水文气象地质；建材-水泥钢材混凝土土工织物；测量-gps管涌流沙。

1e411090港口与航道工程预应力混凝土大纲要求：先张法预应力混凝土；后张法预应力混凝土。

重点：先张法和后张法预应力混凝土的原理和技术条件难点：先张法和后张法预应力混凝土的各种规定和参数1e411090港口与航道工程预应力混凝土知识点一、预应力混凝土钢筋混凝土的工作原理:由于混凝土对钢筋的握裹力，受力时共同承受荷载，共同变形、共同工作。

但是，由于钢筋与混凝土性能有很大差异，钢筋的抗拉强度很高、受拉变形能力很强；而混凝土则相反，抗拉强度及抗拉变形能力都很差，抗压强度则较高。

受拉时，常混凝土很快开裂，而此时的钢筋。

于是，人们利用其特性，先对钢筋张拉,在应力状态下浇筑混凝土（或灌注孔道砂浆），待混凝土达到一定强度后，再放松钢筋，钢筋弹性回缩给混凝土施加了一定量值与分布的预压应力，显著提高抗裂能力。

预应力混凝土的优点：1．采用高强度钢材与混凝土，构件截面小、重量轻，跨越能力大，可加大排架间距和梁板等跨距。

2．预应力构件不易产生裂缝（如梁），耐久性高；抵抗打桩拉应力能力强（如桩），可加大桩长，适应深水港建设，提高承载力。

3．与普通钢筋混凝土比，节省钢材近30%，经济合理。

知识点二、港口与航道工程预应力混凝土的具体要求（一）预应力筋制作1．预应力钢筋，主要用低松弛的高强碳素钢丝、钢绞线和钢筋三类。

预应力筋的下料长度，除考虑构件、台座长度外，尚应考虑冷拉拉长值、张拉伸长值、锚夹具的厚度、弹性回缩值、焊接接头和镦头压缩量、连接杆的长度等。

2．预应力筋下料长度的允许偏差：(l)各根钢丝长度相对差值不大于钢丝束长度的1/5000，且不大于5mm;(2)冷拉后各钢筋长度相对差值不大于构件配筋长度的1／2000，且不大于20mm。

3．钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷拉ⅳ级钢筋，宜用砂轮锯或切断机切断下料，不得电弧切割。

4．成束预应力筋应逐根理顺，捆扎成束，并用穿束网套穿束。

（二）张拉设备1．张拉梁应按预应力筋的布置、根数、张拉荷载的大小、张拉条件等计算选定。

2．锚具（夹具、连接器），主要分为粘着锚固、承压锚固和摩擦锚固三种。

（三）施加预应力1．控制是正确建立预应力的前提，无论先张或后张均应应力及伸长值双控。

2．在应力控制张拉时，应尽量减少张拉设备的摩阻力，并力求稳定。

预应力筋如需超张拉时，可比设计要求提高5%，其最大张拉控制应力，不得超过表ie411090的规定。

3．锚固后，实际与设计应力检验值的相对允许偏差为±5%。

4．为减少松弛影响，可采用超张拉方法：(1)从零应力开始，张拉至1.05倍张拉控制应力σcon，持荷2min后，卸荷至控制应力；(2)从零应力开始，张拉至1.03倍预应力筋的张拉控制应力σcon。

5．如实际伸长值比计算伸长值大10%或小5%，应暂停张拉，查明原因调整后，方可继续。

应力时开始量测，但应加上量测前推算伸长值；对实际伸长值宜在10%σcon后张法，尚应扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。

计算伸长值△l(mm)，可按下式计算：—平均张拉力。

直线筋取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋，取张拉式中fp端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后的拉力平均值(kn)；l—预应力筋的长度(mm)；ap—预应力筋的截面积(mm2)；es-预应力筋的弹性模量(mpa)。

广泛用于高桩码头及引桥桩、梁、板中。

分为先张法预应力和后张法预应力。

1e411091先张法预应力混凝土知识点一、先张法预应力的基本概念浇筑前，先进行张拉、锚固于台座上，然后浇筑，待达到强度值后，解除锚固，放松钢筋，使预应力施加于混凝土上，称为先张法预应力。

工艺简单、工序少、效率高、质量易保证。

知识点二、先张法预应力的具体要求1．张拉台座必须有足够强度和刚度，抗倾稳定系数不得小于1.5；抗滑稳定系数不等小于1.3。

预防台座区的差异沉降。

采用墩板式时，可用钢底或钢筋混凝土、素混凝土底模板。

保证放松时水平滑移稳定，并预防底模板拱起变形或出现裂纹。

2．张拉台座的长度，应综合考虑。

3．张拉梁、锚固梁可采用两梁式、三梁式。

4．张拉梁、锚同梁的中心线与底板中心线一致，其偏差不得大于3mm。

多根直线筋同时张拉，合力作用线应在底模板中线为边的垂直面内；多根直线筋逐根张拉时，张拉作用线应与钢筋轴线一致。

5．多根同时张拉时，应预先调整初应力，使各根应力一致。

调整方法：可用反复整体张拉法、油压千斤顶法、测力扳手法等。

对长线台座多根预应力筋，宜预先采用反复张拉法，取控制应力的40%～50%，反复张拉2～3次。

张拉程序：拧紧螺母-开始张拉至0.4～0.6倍控制应力一回零一重新拧紧一再张拉、放松。

如此2～3次。

6．当构件的侧模板是在施加预应力之后安设时，宜先施加70%的控制应力，待模板安设完毕后，再施加至设计要求的荷载。

7．使接触面受力均匀。

螺杆宜采用梯形螺纹。

进场时进行验收。

8．放松器，设计与制作应符合下列规定：(l)放松器宜通用性强，多根预应力筋能一次放松。

(2)设计应构造简单、操作方便、易于维修，计算中应以刚度控制、应力校核。

(3)楔形放松器，楔块的宽、高应根据张拉台座的布置、筋最大回缩量选定；楔块的倾斜度应正压力、扭矩和润滑条件，计算选定。

(4)砂箱千斤顶的直径、高度应根据正压力、砂质容许应力和最大回缩量选定。

(5)平面推力轴承的选型应根据预应力筋的布置、单根张拉力、端头镙杆直径综合选定。

9．钢绞线断裂或滑脱数量严禁超过结构同一截面钢材总根数的5%，且严禁相邻两根预应力筋断裂或滑脱。

10.放松时，混凝土强度必须符合设计要求。

设计无要求时，不得低于设计强度标准值的75%。

作为先张法预应力应用的典型是高强混凝土管桩（phc桩）的生产制造。

80s 我国引进phc桩(pretensionedhighconcrete)生产线，现已能生产φ600mm、φ800mm、φlooomm、φ1200mm、φ1400mm最长管节长度可达55m的phc桩。

1．phc桩的生产制作phc桩采用先张法预应力高强混凝土(c80)，高速离心成型，经过常压和高压蒸汽养护而制成。

1d即可获得自然养护28d龄期的强度。

工艺流程如图1e411091。

(1)材料：水泥：52.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；骨料：中砂，5～25mm碎石，强度≥150mpa，压碎指标<5%;外加剂：高效减水剂掺量为水泥重的1%;钢筋：抗拉强度为1420mpa的高强度、低松弛预应力混凝土钢筋；(2)混凝土：配合比1：1.22：2.11，水灰比：0.3；(3)应力控制为主，应变控制为辅，控制应力取0.9的冷拉钢筋屈服强度；(4)成型：离心成型，高速离心加速度不小于73g；(5)养护：常压蒸养强度达到45mpa，脱模后进入压力为1mpa、温度为180℃的高压釜中蒸养。

2．phc桩的技术性能特点(l)桩的强度高：制作2d即可打桩，桩身强度80mpa;耐锤击力可达13720kn，可打入较深硬层，充分利用地基土的强度，提高桩的承载力。

(2)桩的抗裂能力强：(3)节省混凝土：与同规格pc方桩比，phc桩混凝土节省30%，钢筋节省50%。

(4)phc桩的耐久性高。

3．phc桩的应用上海外高桥造船基地舾装码头工程、外高桥电厂二期等广泛应用。

1e411092后张法预应力混凝土知识点一、基本概念先浇筑,预留孔道。

分为抽拔法和埋置法。

前者多抽拔钢管，直线孔道；后者埋金属波纹管或薄钢板管。

筋沿孔道穿入，待混凝土达到规定的强度后，进行张拉，并以混凝土构件本身为支点锚固。

然后压力灌浆封堵。

称为后张法预应力。

后张法不需要预应力张拉台座，适用于结构断面大的长大型构件的现场预制。

知识点二、具体要求1．孔道尺寸与位置正确，孔道应平顺。

端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线，并固定，防止浇筑时移动。

2．预留孔道可采用预埋波纹管、薄钢板管、钢管、抽芯胶管等法。

胶管宜充压力水或其他措施防止变形。

接头严密，不得漏浆。

严禁孔道附近电焊作业。

预埋管道用钢筋井字架固定：波纹管及钢管间距不大于1m，胶管不大于0.5m，曲线孔道宜适当加密。

灌浆孔间距：预埋波纹管不大于30m，抽芯孔道不大于12m，曲线孔道的曲线波峰部位，宜设排气孔。

3．预埋管抽芯顺序应先上后下。

钢管作孔道芯管时，宜在浇筑后每隔5～15min转一次。

6．后张法锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，不得大于表ie411092的规定。

7．钢丝（束）、钢绞线断裂或滑脱数量，严禁超同截面总根数3%，一束钢丝只许一根。

8．孔道灌浆水泥浆及水泥砂浆的强度不得低于20mpa。

灌浆用水泥浆水灰比不大于0.45，搅拌后3h泌水率在2%以内，最大不超过3%。

9．灌浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，并设排气通道。

11.压浆的过程中及压浆后48h，温度不得低于+5℃。

预应力混凝土大直径管桩（大管桩）是后张预应力的典型。

知识点三、后张法预应力混凝土在大管桩生产中的应用预应力混凝土大直径管桩采用离心、振动、辊压相结合的复合法工艺生产高强混凝土管节，对管节施加后张预应力进行拼装成长桩。

强度高、密实性好、耐锤击。

（一）管节的制作1．主要材料水泥：采用52.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的铝酸三钙不应大于1o%；骨料：细骨料，采用细度模量3.0～2.3的中砂；粗骨料，质地坚硬碎石，最大粒径25mm;外加剂：采用高性能减水剂。

2．管节成型工艺(l)钢筋笼制作采用φ8盘条圆钢筋经冷拉后编制成钢筋笼。

(2)混凝土的技术条件强度等级不小于c60；水泥用量400～500kg/m3；水灰比不大于0.35；混凝土拌合物维勃稠度为25～35s。

(3)预留张拉孔道钢管芯棒外套橡胶管在强度达到设计强度的70%时抽出，断面均布16～20个预留孔。

(4)混凝土入模、振动、离心成型。

(5)管节养护。

管节采用蒸汽养护。

（二）管桩的拼接1．根据桩长确定拼接的桩节数量(基本节长4000mm)，桩节之间涂刷k-80胶粘剂粘结。

2．穿预应力钢绞线。

桩型号不同，分别为16、18、20孔，每孔中穿7φ5的高强度、低松弛预应力钢绞线1根、2根，最多可达3根。

12-7φ5：φ表示钢绞线的级别是一级钢;5表示钢丝直径5mm;7表示一根钢绞线由7根φ5钢丝组成;12表示12根上述的钢绞线组成一个钢筋束3．张拉预应力筋。

(l)控制应力设计值为预应力钢绞线强度标准值的70%，预压应力为6~12mpa;(2)张拉分两次进行：第一次为设计值30%～50%，目的是粘结桩节；待胶粘剂抗压强度30mpa后，进行第二次张拉，控制应力达到设计值。

(三)大管桩的技术性能1．混凝土的有效预压应力：6～12mpa；2．开裂弯矩：600～1500kn·m。