预应力混凝土施工

预应力混凝土施工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。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；熟悉先张法、后张法的施工工艺；掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定和注意事项；掌握后张法孔道留设、锚具选择、预应力筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注意要点；为什么要使用预应力混凝土？混凝土的抗拉极限应变值只有0.0001～0.00015㎜,要保证混凝土不开裂，钢筋的应力只能达到20～30N/mm2；即使允许出现裂缝的构件，当裂缝宽度限制在0.2～0.3㎜时，钢筋应力也只能达到150～250N/mm2,使高强钢筋的强度无法充分利用。预应力混凝土的基本原理？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抵消构件在使用阶段时外荷载作用下产生的拉应力，这就推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的开展，从而提高了构件的抗裂度和刚度。思考：预压应力怎样施加？通过张拉预应力筋利用预应力筋的回弹来挤压混凝土，使混凝土受到预压应力预应力混凝土分类1.张拉钢筋与混凝土浇筑的先后关系张拉钢筋并在台座上固定浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的75%以上时剪断钢筋浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并张拉锚固灌浆先张法后张法2.有粘结预应力和无粘结预应力有粘结预应力混凝土先张法生产的预应力混凝土构件以及后张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小无粘结预应力混凝土后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢筋3.全预应力和部分预应力使用荷载下不出现拉应力或裂缝全预应力混凝土构件使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝部分预应力混凝土构件施加预应力的方法*直接张拉法：用千斤顶等机械工具直接张拉预应力钢筋*电热法：低电压强电流通过钢筋使其发热伸长，达设计要求时断电*自张法：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土中的钢筋一起伸长，在混凝土中产生压力第一节先张法先张法：先张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时固定在台座（或钢模上），然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于设计强度的75%），预应力筋和砼之间有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助粘结力，对砼施加预应力的施工方法。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、檩条及吊车梁等。请看动画5.1.1先张法施工设备－台座张拉和临时固定预应力筋的支撑结构；强度、刚度和稳定性验算。包括：墩式台座：台墩、台面与横梁槽式台座：端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面1.墩式台座构造A、抗倾覆验算：50.12211'1TelGlGMMKM－抗倾覆力矩M，－倾覆力矩Ｋ1－抗倾覆系数2.墩式台座计算要点C、强度验算：支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋；墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压构件计算；台面按轴心受压构件计算；横梁按承受均布荷载的简支梁计算。B、抗滑移验算：3.112TTKT1－抗滑移能力。T－张拉力合力.3.槽式台座槽式台座由端柱、传力柱、上下横梁和台面组成。槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。5.1.2先张法施工设备－夹具先张法夹具分为两类：一类是锚固夹具，将预应力筋固定在台座上；另一类是张拉夹具，张拉时夹持预应力筋。先张法常采用的预应力筋有钢筋和钢丝，夹具也分为钢筋夹具和钢丝夹具。（1）钢丝锚固夹具圆锥齿板式夹具（锥销夹具）：可分为圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具。镦头夹具：采用镦头夹具时，将预应力筋端部热镦或冷镦，通过承力分孔板锚固。钢质锥形锚具(2)钢筋锚固夹具钢筋锚固常用圆套筒三片式夹具、螺丝端杆夹具等。圆套筒三片式夹具由套筒和夹片组。其型号有YJ12、YJ14，适用于先张法；用YC-18型千斤顶张拉时，适用于锚固直径为12mm、14mm的单根冷拉HRB335、HRB400、RRB400级钢筋。(3)张拉夹具张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具等，适用于张拉钢丝和直径16mm以下的钢筋。5.1.3先张法施工设备－张拉设备工作动画动画5．1．4先张法施工工艺及施工要点台座准备刷隔离剂放预应力筋张拉侧模安装浇筑混凝土养护放张脱模出槽堆放制作试块试块试压1.预应力筋铺设在台面涂隔离剂，不得污染预应力筋。2.预应力张拉（1）预应力筋张拉钢丝：0→1.03～1.05σcon锚固钢绞线：0→105％σcon（持荷2min）→σcon超张拉：减少预应力筋的松弛应力损失。预应力筋张拉应力的确定钢种张拉方法先张法后张法清除应力钢丝、钢绞线0.75fptk0.75fptk热处理钢筋0.70fptk0.65fptk冷拉钢筋0.90fpyk0.85fpykjconPPA张拉力的计算（2）预应力筋伸长值与应力的测定实际伸长与计算伸长值的偏差不超过±6%计算伸长值：△L=Fp×L/Ap×Es实际伸长值：10％初应力时开始量测。10％以下推定。钢丝：不做伸长值校核，只检查预应力值；实际伸长值量测（3）张拉注意事项1）台座中间向两侧对称进行，防止过大偏心损坏台座；多根成组张拉时，各预应力钢筋的初应力应一致；2）张拉机具与预应力筋应在一条直线上；每隔3～4m放垫块，防止预应力筋因自重而下垂，污染预应力筋。3）预应力筋位置偏差：≯5mm，且≯构件截面短边的4%；4）在张拉过程中发生断丝或钢丝滑脱，应予以更换。5）台座两端应有防护设施。张拉时沿台座长度方向每隔4～5m放一个防护架，张拉时严禁正对钢筋张拉的两端站立人员，也不准进入台座，防止断筋回弹伤人。3.混凝土浇筑与养护低水灰比，控制水泥用量，采用良好的级配及振捣密实。振捣混凝土时，振动器不得碰撞预应力钢筋。采用自然养护和湿热养护。4.预应力筋的放张（1）放张要求：75%（2）放张顺序1）对轴心受预压构件（如压杆、桩等）所有预应力筋应同时放张。2）对偏心受预压构件（如梁等）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。3）如不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错的放张，以防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。（3）放张方法配筋不多的中小型构件，钢丝可用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时放张，放张的常用方法有：千斤顶放张、砂箱放张、楔块放张、预热熔割、钢丝钳或氧炔焰切割等放张方法第二节后张法后张法：先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，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，最后进行孔道灌浆。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，它既适用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法又是预制构件拼装的手段。1.单根粗钢筋锚具（1）LM型螺丝端杆锚具（张拉端和固定端）；适用于锚固直径不大于36mm的热处理钢筋。螺丝端杆可用同类热处理钢筋制作，螺母用3号钢制作，螺丝端杆锚具与预应力筋对焊。5.2.1锚具及张拉设备（2）帮条锚具；由一块方板和三根帮条组成，一般用在单根粗钢筋作预应力筋的固定端。帮条锚具1－帮条；2－衬板；3－预应力筋2.钢筋束、钢绞线锚具（1）JM型锚具JM型锚具由锚环和夹片组成(a)预应力筋与锚具连接图(b)JM型锚具的夹片(c)JM型锚具的锚环1－混凝土构件；2－孔道；3－钢筋束；4－JM型锚具的夹片；5－镦头锚具；6－甲型锚环；7－乙型锚环JM锚具由锚环和夹片组成。锚环分甲型和乙型，夹片呈扇形，靠两侧的半圆槽锚固预应力钢筋；可用于锚固3～6根直径12mm的光圆或螺纹钢筋束，也可锚固5～6根12mm的钢绞线束；可作为张拉端或固定端锚具。（2）KT-Z型锚具可用于锚固3～6根直径为12mm的Ⅲ级钢筋和直径为12mm的Ⅳ级钢筋束及钢绞线束。KT-Z型锚具由锚塞和锚环组成。该锚具为半埋式，使用时先将锚环小头嵌入承压钢板中，并用断续焊缝焊牢，然后共同预埋在构件端部。使用该锚具时，预应力筋在锚环小口处形成弯折，因而产生摩擦损失。KT-Z型锚具1—锚环；2—锚塞（3）XM锚具适用于锚固3～37根ΦJ15钢绞线束或3～12根ΦS15钢丝束。XM锚具是由锚板与夹片组成，锚板的锥形孔沿圆周排列，锥形孔中心线的倾角1:20。锚板顶面垂直于锥形孔中心线，夹片采用三片斜开缝形式。（4）QM型锚具QM型锚具与XM型锚具相似，也是有锚板和夹片组成，但锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片垂直开缝。此外，备有配套喇叭形铸铁垫板与弹簧等。3.钢丝束锚具（1）钢质锥形锚具；钢质锥型锚具由锚环和锚塞组成。钢丝分布在锚环锥孔内侧，由锚塞塞紧锚固。锚塞上刻有细齿槽，夹紧钢丝防止滑移。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。（2）锥型螺杆锚具；（3）镦头锚具A型用于张拉端，B型用于固定端。锚环的内外壁均有丝扣，内丝扣连接张拉螺杆，外丝扣拧紧螺母锚固钢丝束。张拉时，张拉螺丝杆一端与锚环内丝扣连接，另一端与千斤顶的拉头连接。张拉到控制应力时，锚环被拉出，则拧紧锚环外丝扣上的螺母加以锚固。5.2.2有粘结预应力施工要点检查构件穿预应力筋安装锚具及张拉设备张拉孔道灌浆张拉预应力筋制作锚具检验张拉设备检验制作水泥浆试块压水泥浆试块1.预留孔道（1）线型预应力筋孔道形状有直线、曲线和折线三种类型.框架梁：正、反抛物线形布置2yAx220.5HAL22HAL跨中区段梁端区段αL为0.1～0.2L2.孔道留设方法：（1）钢管抽芯法——留设Ø48直线孔道注意事项：钢管必须调直，表面光滑，刷润滑剂。钢管位置用间距1～2m的钢筋井字架固定；恰当掌握抽管时间,在混凝土初凝完成、终凝开始时抽管。常温下抽管时间在混凝土浇筑后3～6h；钢管每根长度最好不超过15m；抽管顺序应先上后下；灌浆孔和排气孔的留设。（2）胶管抽芯法——留设Ø48直线或曲线孔道在胶管内注入压力水或压缩空气，待混凝土初凝后，放出压力水或压缩空气，胶管直径变小，与混凝土脱离，抽管。胶管用间距小于0.5m的钢筋井字架固定；胶管必须有良好的密封装置；胶管接头处理要慎重；抽管时间比钢管略迟，抽管顺序宜先上后下，先曲后直。（3）预埋波形管法——留设Ø48直线或曲线孔道。无需抽管;金属波纹管重量轻、刚度好、弯折方便，与混凝土粘结好；波纹管采用间距不大于0.8m的钢筋井字架固定；波纹管的连接，可采用大一号的同型波纹管，用密封胶带或塑料热塑管封口。3.预应力筋的张拉与锚固75%安装张拉设备时，对直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。（1）张拉方式：一端张拉（长度≤30m；Lf≥L/2）的曲线预应力筋；两端张拉；分批张拉；分段张拉；分阶段张拉；补偿张拉（2）张拉顺序原则：对称张拉；还应考虑到尽量减少张拉设备的移动次数。（3）张拉程序1）采用低松弛钢丝和钢绞线：0→σcon锚固2）采用普通松弛预应力筋时，按下列超张拉程序进行操作：对镦头锚具等可卸载锚具：0→1.05σcon（持荷2min）→σcon锚固对夹片锚具等不可卸载锚具：0→1.03σcon锚固以0.2～0.25σcon为量伸长起点，分3级加载（0.2、0.6及1.0）或4级加载（0.25,0.50,0.75及1.0），每级加载均应量测张拉伸长值。超张拉5％目的：主要是减少钢筋松弛、混凝土弹性压缩、锚具变形和孔道摩擦等所引起的应力损失。超张拉3％目的：主要是弥补设计或施工中不可预见的损失。持荷2分钟目的：主要是为了加速钢