土木工程施工课件05 第五章 预应力混凝土工程

第五章预应力混凝土工程先张法施工后张法施工第一节概述：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。•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•5、预应力筋•（1）预应力高强钢丝•冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、刻痕钢丝•（2）预应力钢绞线1）标准型钢绞线：常用低松弛钢绞线（后张法中广泛应用）。2）刻痕钢绞线：刻痕钢丝捻制而成。3）模拔钢绞线：密度提高约18%。•（3）预应力粗钢筋1）冷拉钢筋：是将HRB335、HRB400、HRB500冷拉而成，强度为400～750MPa，材料广泛。2）热处理钢筋：直径为6～10mm，成盘。3）精轧螺纹钢筋：可用螺纹套筒接长，端头用螺母锚固。第二节先张法施工•工艺过程：张拉固定钢筋→浇混凝土→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……）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、放张施加预应力一、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。2、控制应力及最大应力：预应力筋种类先张法后张法最大限值消除应力钢丝、钢绞线0.75fptk0.75fptk0.80fptk•冷轧带肋钢筋0.70fptk－0.75fptk•精轧螺纹钢筋0.85fpyk0.95fpyk•fptk：极限抗拉强度标准值•fpyk：屈服强度标准值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：3、张拉要点：•（1）做好材料、设备检查，并做好预应力筋张拉记录；•（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）注意安全：两端设防护、严禁站人，敲击楔块不得过猛。（二）混凝土浇筑与养护：•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）。(三)预应力筋放张：•1.条件：混凝土达到设计规定且≮75%强度值后。•2.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.•3.方法：•锯断，剪断，熔断（仅限于Ⅱ～Ⅲ级冷拉筋）•粗筋放张应缓慢（常用千斤顶法)。二、先张法施工设备•（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（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）–长45～76m，–适于双向预应力构件，易于蒸汽养护。•③钢模板台座。管桩、楼板、屋面板等常用。重力式墩式台座的几种形式与台面共同作用式构架式桩基构架式锚桩式台座槽式台座压杆砖墙上横梁下横梁砖墙压杆（二）夹具：•1、张拉夹具：偏心式、楔形。•2、锚固夹具：•①锥形（圆套筒三片式、二片式，圆锥齿板式）•——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%，•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锥销夹具圆套筒三片式夹具方套筒二片式夹具圆套筒二片式夹具固定端镦头夹具单根镦头钢筋螺杆夹具高强镦头钢丝用梳筋板夹具接千斤顶镦头梳筋板夹具（制作预应力圆孔板用）拉杆式千斤顶张拉钩连接套筒承力架（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、千斤顶、四横梁式–用于成组张拉第三节后张法施工•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。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ηa≧0.95ηa≧0.9–锚具的总应变εu≧2.0%εu≧1.7%•用途：•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。（一）单根粗筋（直径18～36mm）：•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）镦头锚具螺丝端杆锚具帮条锚具2、预应力筋制作：•工序：下料→对焊→冷拉。•下料长度计算：–①当两端用螺丝端杆锚具时——nd)(llll15211)1(22钢筋下料长度：②当一端用螺杆、一端用帮条时:ndlllll)1)(1(13521钢筋下料长度：3、张拉设备：拉杆式千斤顶（YL－60）；•穿心式千斤顶（YC－60、YC－20、YC－18）。YL-60拉杆式千斤顶YC60型千斤顶工作原理图配装撑脚和拉杆后的外貌图（二）钢筋束、钢绞线束：•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…•非张拉端——钢筋可用镦头锚具（固定板）；–钢绞线可用挤压锚具JM12锚具镦头锚具JM12锚具JM12锚具(a)l1JM12－6锚具KTZ型锚具锚环锚塞(a)组装图锚环夹片钢绞线(b)锚环(c)三夹片式夹片(e)斜开缝夹片(d)二夹片式夹片单孔夹片式锚具多孔夹片锚固体系多孔锚固体系构造图•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）•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）锥锚式千斤顶构造简图YCD型千斤顶工作示意图工具锚缸体顶压器工作锚活塞YCQ型千斤顶的操作顺序二、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）；–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。（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；抽管时间较钢管略迟（可200h·℃后）。•③埋管法－－预埋螺旋管。可先穿筋，接头严密，有一定刚度；井字架@≯0.8米；灌浆孔间距≯30米；波峰设排气泌水管.胶管与阀门连接钢管的连接胶管的封端处理金属螺旋管螺旋管及锚座安装螺旋管的连接螺旋管上留灌浆孔螺旋管的固定(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；•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）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）。4.张拉方式：•（1）对抽芯法：•长度≤24m直孔——一端张拉（多根筋时，张拉端设在结构两端）；•长度24m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≤30m直孔——一端张拉；•长度＞30m直孔、曲线孔——两端张拉。•5、张拉程序：同先张法。（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；•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。（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。•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。无粘结筋张拉端凹口作法（b）塑料穴模（a）泡沫穴模2315（b）镦头锚具固定端1243（a）挤压锚具固定端非张拉端锚固方式5－镦头锚具4－挤压锚具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•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。张拉端凹入式构造6－混凝土圈梁张拉端突出式构造6锚头端部处理方法