土木工程施工讲义第14讲

•张拉端锚具
•波纹管 及预应力 筋
•连接 器
• 预应力锚固体系总成 图
•ຫໍສະໝຸດ Baidu固端锚
•共63页 第
•3 预应力锚固体
锚具——在后张法结构或构件中，用于保持预应力
筋的拉力并将其传递到砼(或钢结构)上所用的夹持预应力 筋的永久性锚固装置。后张法锚固体系包括锚具、锚垫 板和螺旋筋。
夹具——在先张法构件施工时，用于保持预应力筋
•有纵肋热处理钢筋
无纵肋热处理钢筋
•共63页 第
•2 预应力钢
2.4 精轧螺纹钢筋
精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带 的螺纹外形。
钢筋的接长用连接螺纹套筒，端头锚固用螺母。精 螺纹钢筋具有锚固简单、施工方便、无需焊接等优点。 前国内生产的精轧螺纹钢筋品种有Φ25和Φ32，其屈服点 为750MPa和900MPa两种。
•精轧螺纹钢筋外形
精轧螺纹钢筋近
•共63页 第
•2 预应力钢
2.5 预应力钢筋的特性
• 2.5.1 应力-应变曲线
碳素钢丝或钢绞线均属硬钢。当钢丝拉伸到超过比 例极限σp (取残余应变为0.01%时的应力)后，σ-ε关系呈 非线性变化，没有明显的屈服点。
•
当钢丝拉伸超过σ0.2 (残余应变为
0.2%)后，应变ε增加较快；当拉伸至最大
直径、预应力钢材根数三部份组成(生产企业的体系代号
只在需要时加注)。
•示例：YJM 15-12
•企业体系代号，需 要时标注
•预应力钢材根数
•预应力钢筋直径
•产品代号
• 表示为锚固12根直径为15.2mm预应力砼用钢绞线 的园形夹片式群锚锚具
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3.1 种类及性能要求
•3.1.1 锚具的种类
• 钢绞线
•预应力钢绞线
•共63页 第
•2.2 预应力钢绞
2.2.1 光面预应力钢绞线
常用光面钢绞线的规格有1×3和1×7两种，直径为 8.6～15.2mm，标准抗拉强度1570～1860N/mm2。后张法 预应力均采用1×7钢绞线，1×3钢绞线仅用于先张法构 。
•光面预应力钢绞线的形式
钢绞线的包装
2.5.3 减少应力松弛损失的措施
⑴ 采取超张拉程序； ⑵ 采用低松弛钢绞线或钢丝，其松弛损失可减少7 ～80%。
• 预应力砼箱梁张拉现场
箱梁采取超张拉
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•2 预应力钢
2.6 预应力钢筋的验收
包括标牌和外观检查，并按有关规定取样进行力学 性能检验。
• 2.6.1 标牌检查
•
预应力钢筋出厂，每捆(盘)应挂有二个标牌(上注
拉区对砼施加预压应力。使用阶段的构件在外荷载作用
产生拉应力时，先要抵消预压应力，这就推迟了砼裂缝
出现并限制了裂缝的开展，从而提高构件的抗裂度和刚
。
•共63页
•1 概
1.2 建立预压应力的方法
是通过对受拉区的预应力钢筋进行张拉、锚固、放 松，借助预应力钢筋的弹性回缩，使受拉区砼事先获得 预压应力来实现的。
刻痕钢丝是用冷轧或冷拔方法 使钢丝表面产生周期性变化的凹痕 或凸纹的钢丝。直径为5、7 mm， 标准抗拉强度1570 N/mm2。钢丝表 面的凹痕或凸纹能增加与砼的握裹 力，可用于先张法构件。
•2.1 预应力钢
•刻痕钢丝
•三面刻痕钢丝外形
刻痕钢丝近照
•共63页
•2 预应力钢
2.2 预应力钢绞线
钢绞线是由多根碳素钢丝在绞线机上成螺旋形纹合 并经低温回火消除应力制成。钢绞线的整根破断力大、 性好，施工方便，具有广阔的发展前景。但价格比钢丝 。钢绞线可分为光面钢绞线、无粘结钢绞线、模拔钢绞 、镀锌钢绞线、环氧涂层钢绞线、不锈钢钢绞线等。
•共63页 第
•2.2 预应力钢绞
2.2.2 无粘结钢绞线
是用防腐润滑油脂涂敷在钢绞线表面上、外包塑料 套制成，主要用于后张法中无粘结预应力筋，也可用于 露或腐蚀环境中的体外索、拉索等。
•无粘结钢绞线
无粘结钢绞线生产线
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•2 预应力钢
2.3 热处理钢筋
热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回 调质热处理制成。具有高强度、高韧性和高粘结力等优 ，直径为6～10mm。成品钢筋为直径2m的弹性盘卷，开 盘后自行伸直，每盘长度为l00～120m。热处理钢筋的螺 纹外形，有带纵肋和无纵肋两种。
•共63页
•1 概
1.3 预应力砼的优缺点
⑴ 有效利用高强钢材； ⑵ 减小结构构件的截面尺寸、自重，能增大 结构构件跨度，降低结构构件占用空间； ⑶ 提高使用荷载下结构的抗裂性和刚度； ⑷ 质量好、降低工程造价、结构耐久性好； ⑸ 技术含量高、操作要求严，需要增添专用 设备。
•共63页
•1 概
1.4 预应力工艺的应用
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(又称工具锚)。
连接器——用于连接预应力筋的装置。
•共63页 第
•锚具、夹具和连接器的代号
•共63页 第
•3 预应力锚固体
•锚具、夹具和连接器的标记
锚具、夹具和连接器的标记由产品代号、预应力钢筋
•
右图根据碳素钢
丝和热处理钢筋的试验
数据，绘出其松弛率与
时间、钢种、温度的关
系：
• 预应力筋的应力松弛损失
•共63页 第
•2.5 预应力钢筋的特
⑴ 松驰率与时间的关系：应力松弛初期发展较快，
以后逐渐减慢。钢丝应力松弛损失率与时间t有较好的对
数线性关系。 ⑵ 松驰率与钢种的关系：钢丝和钢绞线的应力松弛
•
无粘结预应力筋每验收批应抽取3个试件检验油脂
重量和护套厚度。
•
精轧螺纹钢的外观检查应逐根进行。钢筋表面不
得有锈蚀、油污、横向裂缝、结疤。
•共63页 第
•2.6 预应力钢筋的验
2.6.3 力学性能检验
在每批钢丝中任意选取10%盘(不少于6盘)，每盘在 任意位置截取2根试件，1根做拉伸试验，1根做弯曲试验 ，如一项试验不合格，则该盘钢丝为不合格品；另从该 批未经检验的钢丝盘中抽取双倍数量的试件进行检验， 如仍有一项不合格，则该批钢丝判为不合格品；或逐盘 检验取用合格品。
•共63页 第
• 预应力钢丝 • 力学性能检测
• 预应力钢绞 线
• 松弛性能检 测
•2.6 预应力钢筋的验
•
在每批钢绞线中任意选取3盘，每盘在任意位置截
取一根试件做拉伸试验，如有某一项试验结果不合标准
要求，则该不合格盘报废；另从未经检验过的钢绞线中
抽取双倍数量的试件进行复检，如仍有一项不合格，则
该批钢绞线判为不合格品。
1.4.1 先张法的应用
先张法主要应用于房屋建筑中的空心板、多孔板、 槽形板、双T板、V形折板、托梁、檩条、槽瓦、屋面梁 等；道路桥梁工程中的轨枕、桥面空心板、简支梁等。 在基础工程中应用的预应力方桩及管桩等。
• 预应力双T板 桩
桥面预应力空心板
预应力方
•共63页
•1.4 预应力工艺的应
1.4.2 后张法的应用
• 高压油泵 千 顶
• 压花机
• 挤压器 机
墩头
•第14讲 预应力材料与机
1 概述
• 1.1 预应力砼工作原理
普通钢筋砼构件的抗拉极限应变只有0.1--0.15×10。构件砼受拉开裂时，受拉钢筋的应力仅达1/4--1/3，钢 筋的抗拉强度未能充分发挥。
•
预应力砼是在构件承受外荷载前，预先在构件的受
•3 预应力锚固体
•共63页 第
•3.1 种类及性能要
3.1.2 性能要求
应符合国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器 》GB/T14370-2007。
⑴ 静载锚固性能：锚具应同时满足ηa≥0.95，
εapu≥2.0%；夹具应满足ηg≥0.92。
•共63页 第
• 锚具静载试验机
• 模拟钢绞线张 拉
土木工程施工讲义第14 讲
2020年5月25日星期一
•第5章 预应力工
•
【教学要求】了解预应力砼的特点和工作原理；
解先张法台座的类型、预应力值建立和传递原理，掌握
拉程序、张拉力控制和放张方法；了解后张法的施工工
、锚夹具类型及张拉设备。了解无粘结预应力筋的施工
艺；熟悉预应力工程质量检验和质量控制的主要方法。
2 预应力钢筋
•
预应力钢筋是指在预应力结构中用于建立预
加应力的单根或成束的预应力钢丝、钢绞线或钢
筋等。
预应力钢筋宜采用螺旋肋钢丝、刻痕钢丝和低松 驰钢铰线，也可采用热处理钢筋。
•
冷拔低碳钢丝和冷拉钢筋由于存在残余应力、
屈强比低，已逐渐为螺旋肋钢丝、刻痕钢丝或1×3钢绞
所取代，不再作为预应力钢筋使用。
厂名、品名、规格、生产工艺及日期、批号等)，并有随
货同行的出厂质量证明书。每验收批
• 由同一牌号、同一规格、同一生产
• 工艺的预应力钢筋组成，每批数量
• 不超过60t。
•标
牌
•标 牌
•共63页 第
•2.6 预应力钢筋的验
2.6.2 外观检查
钢丝和钢绞线的外观检查均应逐盘进行。钢丝表面 不得有油污、氧化铁皮、裂纹或机械损伤。钢丝直径检 查按10%盘选取，但不少于6盘；钢绞线表面不得有油污 、锈斑或机械损伤。镀锌、涂环氧钢绞线、无粘结钢绞 线等涂层表面应均匀、光滑、无裂纹、无明显折皱。
夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和安全的 重复使用功能，主要部件宜镀膜防腐。
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•3 预应力锚固体
3.2 锚具
率比热处理钢筋和精轧螺纹钢筋大。
•
⑶ 松驰率与初应力的关系：初应力大，松弛损失
也大。当σi＞0.7σb时，松弛损失率明显增大。
•
⑷ 松驰率与温度的关系：随着温度的升高，松弛
损失率急剧增加。根据国外试验资料，400C时1000h松弛
损失率约为200C时的1.5倍。
•共63页 第
•2.5 预应力钢筋的特
2.6.4 运输及存放
预应力筋由于强度高塑性差，在无应力状态下对腐 作用比普通钢筋敏感。预应力筋在运输或存放过程中如 受雨淋、湿气或腐蚀介质的侵蚀，易发生锈蚀，不仅降 质量，钢筋表面出现腐蚀坑，有时甚至会造成钢筋脆断
•共63页 第
•第14讲 预应力材料与机
3 预应力锚固体系
预应力锚固体系包括锚具、夹具和连接器。锚固体 系的种类很多，且配套化、系列化、工厂化生产，主要 有QM系列(中国建科院)、OVM系列(柳州建机厂)、 HVM系列(柳州海威姆)、VLM系列等。
应力σb时，应变ε继续发展，在σ-ε曲线上 呈现为一水平段，然后断裂。
• 见右图 ：
• 预应力筋σ-ε曲
•共63页 第
•2.5 预应力钢筋的特
2.5.2 应力松弛
应力松弛是钢材受到一定的张拉力后，在长度保持 变的条件下，钢材的应力随时间的增长而降低的现象， 降低值称为应力松弛损失。产生应力松弛的原因主要是 于金属内部位错运动使一部分弹性变形转化为塑性变形 起的。
• 锚具静载试验
⑵ 动载锚固性能：满足循环
次数为200万次的疲劳试验要求。
• 锚具的出厂检验
•3.1 种类及性能要
• 韦氏硬度检 测
• 洛氏硬度检测
磁粉探伤无损检验 内孔精确角度检
•共63页 第
•3.1 种类及性能要
⑶ 工艺性能：
应满足分级张拉、补张拉 和放松预应力筋 等张
拉工艺要求；
锚固多根预应力筋用的锚具，除具有整束张拉 的性 能外，宜具有单根张拉 的可能性；
• 砼箱梁中的预应力筋
T梁中的预应力钢丝束
•共63页
• 预应力砼的种类
• 按预应力大小分
• 按施加预应力方式分 • 按预应力筋的 • 粘结状态分
• 按施工方式分
•1 概
• 全预应力砼 • 部份预应力砼
• 先张法预应力砼 • 后张法预应力砼
• 自应力砼
• 有粘结预应力砼 • 无粘结预应力砼
• 预制预应力砼 • 现浇预应力砼 • 叠合预应力砼
后张法不但用于房屋建筑中的吊车梁、屋面梁、屋 架，桥梁中的T形梁、箱形梁等构件，且在大跨度的现浇 结构及空间结构中的应用也日趋成熟；在特种结构如塔 体的竖向预应力、筒体的环向预应力也有突破，尤其为 桥梁工程的悬索结构、斜拉结构提供了丰富的发展空间 。
• 预应力箱梁
竖向预应力
斜拉索张拉
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•第14讲 预应力材料与机
•
【教学重点】 先张法和后张法的施工工艺过程、
质量控制与技术措施。
•
【教学难点】 锚(夹)具、张拉机具的构造及使用
法；施工过程中可能产生的应力损失及弥补的方法。
•
【时间安排】 本章共2讲、4学时。
•第5章 预应力工
•第14讲
•预应力材料及机
• 挤压式锚具 具
螺母锚
• JPM夹片式锚具
具 1 概述
2 预应力钢筋 3 预应力锚固体系 4 张拉机具 5 一般规定
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•2 预应力钢
2.1 预应力钢丝
• 2.1.1 螺旋肋钢丝
螺旋肋钢丝是通过专用拔丝模冷拔使钢丝 表面沿长度方向产生规则间隔肋条的钢丝。直 径为4～9mm，标准抗拉强度1570～1770 N/mm2。螺旋肋能增加与砼的握裹力，可用于 先张法构件。
• 螺旋肋钢丝外形
螺旋肋钢丝近照
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2.1.2 刻痕钢丝