预应力混凝土工程教学课件.

《建筑施工技术》教学课件华北水利水电学院水利职业学院土木工程系讲授人：徐峰复习内容1、施工缝留置的原则：柱、梁、板2、施工缝的处理5.1先张法本章内容End5.2后张法5.3无粘结预应力混凝土小结与作业第5章预应力混凝土工程第5章预应力混凝土工程1.主要内容：预应力混凝土工程的基本知识，先张法、后张法的施工工艺、机具设备和施工方法，无粘结预应力混凝土施工方法，以及整体预应力结构施工的基本知识。2.学习目标：掌握先张法与后张法的概念、施工工艺与施工要求；熟悉无粘结预应力技术；了解预应力及预应力混凝土的概念、分类，先张法与后张法的施工设备，整体预应力结构施工。引言：1、什么是预应力混凝土？2、我们为什么要使用预应力混凝土？第5章预应力混凝土工程在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区对混凝土施加预压应力，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力。当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。第5章预应力混凝土工程预应力混凝土的原理：预应力混凝土的优点①截面小，重量轻，刚度大；②抗裂性、耐久性好；③节约钢材；④在较大跨度结构中，综合经济效益好第5章预应力混凝土工程分类：第5章预应力混凝土工程先张法先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。按照施工方法不同预应力筋的种类①冷拔低碳钢丝，直径：3～5ｍｍ；②冷拉钢筋；③碳素钢丝，直径：3～8ｍｍ；④钢绞线，由多根钢丝绞合而成；⑤热处理钢筋，直径：6～10ｍｍ；⑥精轧螺纹钢筋，直径：25，32ｍｍ。对混凝土的要求：①混凝土强度等级一般不低于C30；②当采用碳素钢丝、钢绞线、V级钢筋（热处理）作预应力筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。第5章预应力混凝土工程5.1先张法先张法：（１）在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋将其临时锚固在台座或钢模上，（２）然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定的强度（不低于混凝土标准值的75%），并使预应力筋与混凝土间由足够粘结力时，放松预应力筋，（３）预应力筋收缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结力，对混凝土产生预压应力。先张法生产示意图见图5.1所示。先张法施工特点：（１）台座（或钢梁）是张拉预应力筋的支点；（２）夹具是张拉和临时固定预应力筋的工具，夹具是可以周转使用的；（３）施加的预应力是依靠预应力筋与混凝土之间的粘结力进行传递的。先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件：如楼板屋面板檩条吊车梁等。使用范围5.1先张法5.1.1先张法施工设备1、台座2、夹具3、张拉设备。5.1先张法台座是先张法生产的主要设备。台座应有足够的强度、刚度和稳定性，以免因台座变形、倾覆或滑移引起预应力损失。根据成立结构不同：墩式台座槽式台座（一）墩式台座（1）概念：以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。（2）使用范围：一般用于生产中小型构件。5.1.1.1台座2、槽式台座用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。5.1.1.2夹具1、钢丝的夹具和张拉机具（1）钢丝夹具①锚固夹具：锥形、楔形。②张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。③墩头锚具：采用冷墩形成。5.1.1.3张拉机具①要求：A、简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。B、张拉设备的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍，张拉行程应不小于预应力筋张拉伸长值的1.1-1.3倍。②种类：A、卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。B、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。C、液压千斤顶5.1.2先张法施工工艺5.1.2先张法施工工艺主要工序：1、预应力筋的铺设2、预应力筋的张拉3、混凝土的浇筑与养护4、预应力的放张(一）预应力筋的铺设5.1.2先张法施工工艺1、隔离剂的涂刷2、牵引车铺设，接长可采用钢丝拼接器1、张拉控制应力2、张拉程序3、张拉力的计算4、预应力筋的校核5、张拉方法与要求(二）预应力筋张拉5.1.2先张法施工工艺定义：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。控制应力的数值直接影响预应力的效果。施工中采用超张拉工艺，使超张拉应力比控制应力提高3%～5%。施工中采用超张拉工艺时，其最大张拉控制应力不得超过表5.1的规定。张拉控制应力表5.1最大张拉控制应力值钢种张拉方法先张法后张法碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线0.80fptk0.75fptk热处理钢筋、冷拔低碳钢丝0.75fptk0.70fptk冷拉钢筋0.95fpyk0.90fpykfptk：预应力钢筋的极限抗拉强度标准值，fpyk：冷拉钢筋的屈服强度标准值。张拉程序（1）超张拉法：（钢筋）01.0501.03concon持荷2分钟con（2）一次张拉法：（钢丝）0con张拉顺序（1）多根同时张拉；（2）单根张拉。5.1.2先张法施工工艺张拉力的计算预应力筋张拉力FP可按下式计算：FP＝（1＋m）σconAP（5-1）式中m——超张拉百分率（％）；σcon——张拉控制应力（N/mm2）；AP——预应力筋截面面积（mm2）。5.1.2先张法施工工艺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：式中：FP—预应力筋平均张拉力，kN；L—预应力筋的长度，mmAP—预应力筋的截面面积，mm2ES—预应力筋的弹性模量，kN/mm2。预应力值的校核ppsFLAEL5.1.2先张法施工工艺1.预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊接而降低冷拉后的强度。2.预应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）端头要镦粗形成镦粗头。3.张拉设备应配套校验，以确定张拉力与仪表读数的关系曲线，保证张拉力的准确，每半年校验一次。张拉方法与要求5.1.2先张法施工工艺4.台座面（或胎模）在铺放钢丝前，应清扫并涂刷隔离剂。在生产过程中，应防止雨水或养护水冲刷掉台面隔离剂。5.为避免台座承受过大的偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋（从中间到两边的张拉顺序）。6.同时张拉多根预应力钢丝时，应预先调整初应力（10%σcon），使其相互之间的应力一致。张拉方法与要求7.钢质锥形夹具锚固时，敲击锥塞或楔块应先轻后重，同时倒开张拉设备并放松预应力筋，两者应密切配合，既要减少钢丝滑移，又要防止锤击力过大导致钢丝在锚固夹具处断裂。8.对重要结构构件（如吊车梁、屋架等）的预应力筋，用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。张拉方法与要求9.预应力筋张拉后，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。10.在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。11.张拉、锚固预应力筋应专人操作，实行岗位责任制，并做好预应力筋张拉记录。12.在已张拉钢筋（丝）上进行绑扎钢筋、安装预埋铁件、支承安装模板等操作时，要防止踩踏、敲击或碰撞钢丝。张拉方法与要求（三）混凝土的浇筑与养护1、浇筑要求：①同一生产线的构件应一次浇筑完毕；②构件应避开温度缝；③振捣时不应碰撞钢丝；④叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构件；⑤混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。2、养护：①自然养护；②湿热养护。5.1.2先张法施工工艺（四）预应力筋放张1、放张要求①混凝土强度应大于混凝土强度标准值的75％②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；③保证预应力筋与混凝土之间的粘结。2、放张方法①钢丝：数量少，逐根放张；数量多，同时放张。②粗钢筋：数量少，逐根加热熔断；数量多，同时放张。5.1.2先张法施工工艺3、放张顺序①轴心受压构件：同时放张。②偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应力筋；再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。③如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错进行放张。注意：放张时，应拆除侧模。4、放张装置回忆复习1、预应力混凝土施工，按预加应力不同分为哪两类？2、先张法施工特点？3、预应力钢筋的张拉方法？两种张拉的程序？5.2后张法后张法：（１）先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道；（２）待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固；（３）最后进行孔道灌浆。预应力筋的张拉主要通过锚具传递给混凝土构件。预应力混凝土后张法生产工艺见图5.12所示。1.预应力筋直接在混凝土构件上张拉，不需要固定的台座设备，生产灵活,张拉力可达几百吨，所以，后张法适用于大型预应力混凝土构件制作。2.锚具固定在构件上，不仅在张拉过程中起作用，而且在工作过程中也起作用，永远停留在构件上，成为构件的一部分。3.预应力传递靠锚具。2、特点：3、适用范围现场制作大型构件，避免大型构件运输的麻烦。4、生产过程（1）构件生产阶段；（2）预加应力阶段（包括锚具、预应力筋制作、张拉、灌浆等）图5.12.1后张法施工流程图后张法施工流程对锚具的要求：Ⅰ、Ⅱ类锚具①可靠的锚固性能②有足够刚度和强度，锚固组装件达到实际破坏拉力时，全部零件均不得出现裂缝和破坏；除能满足分级张拉和补张拉外，宜具有能放松预应力筋的性能③宜设置灌浆口（一）锚具和预应力筋的制作常见预应力筋类型：①单根粗钢筋，直径大于12毫米；②钢筋束与钢绞线束；③钢丝束。1、锚具张拉端：螺丝端杆锚具。固定端：螺丝端杆锚具、帮条锚具或墩头锚具。（1）螺丝端杆锚具组成：螺丝端杆、螺母、垫板。（2）帮条锚具组成：帮条、衬板。（3）镦头锚具直接在钢筋端部用热镦、冷镦、锻打成型。一）单根预应力筋的锚具及制作与螺丝端杆锚具配套的张拉设备为拉杆式千斤顶。常用的有YL60型、YC60型、YC20型、YC18油压千斤顶。YL60型千斤顶是一种通用型的拉杆式液压千斤顶（图5.15）。YL60型千斤顶适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及镦头锚具的钢筋束。2.张拉设备图5.15用拉杆式千斤顶张拉单根粗钢筋的工作原理图1—主油缸；2—主缸活塞；3—主缸油嘴；4—副缸；5—副缸活塞；6—副缸油嘴；7—连接器；8—顶杆9—拉杆；10—螺母；11—预应力筋；12—混凝土构件；13—预埋钢板；14—螺丝端杆3、预应力筋的制作（1）制作：包括配料、对焊、冷拉等工序。（2）下料长度计算①锚具特点：螺丝端杆外露在孔道外的长度为120～150mm，帮条、镦头视锚具尺寸而定。②对焊接头：每个对焊接头的压缩量约等于钢筋直径。③钢筋冷拉率：实际测定作为下料依据。④弹性回缩率：冷拉后的回缩值与冷拉完成时的长度的比值，一般为0.3％左右。图5.16粗钢筋下料长度计算示意图1—螺丝端杆；2—预应力钢筋；3—对焊接头；4—垫板；5—螺母1）两端用螺丝端杆锚具时预应力筋中的钢筋冷拉前的下料长度L为：l－构件的孔道长度。2l－螺丝端杆伸出构件外的长度。1l－螺丝端杆的长度，一般为320mm。γ－预应力筋的冷拉率。δ－预应力筋的冷拉弹性回缩率。n－对焊接头数量。ΔΔ－每个对焊接头的压缩量。nlllnLL122-11202）一端用螺丝端杆，另一端用帮条锚具时3l式中：－帮条或镦头锚具长度（包括垫板厚度）Δ++1=0nδγLL二）钢筋束、钢绞线束预应力筋的锚具及制作钢筋束采用：12，3～6根钢绞线束采用：3～6根751、锚具（1）JM12型锚具可锚具多根预应力筋既可作张拉端锚具，又可作固定端锚具。JM12型锚具构造：（2）KT－Z型锚具（可锻铸铁锥形锚具）用于螺纹钢筋束和钢绞线束。（3）XM型锚具可锚固：钢绞线束钢丝束单根预应力筋多根预应力筋2、钢筋束和钢绞线束的制作（1）制作工序：开盘－－下料－－编束（2）下料长度计算（与张拉设备和选用的锚具有关）L=l+2（l1+100）+l2+l3(一端张拉）L=l+2（l1+l2+l3+