三版施工技术助教盘第六章.

建筑施工技术第3版书号：51998ISBN：978-7-111-51998-0作者：张厚先印次：3-1责编：覃密道开本：16字数：573千字定价：49.8所属丛书：“十二五”职业教育国家规划教材21世纪建筑工程系列规划教材装订：平（双色印刷）出版日期：2015-12-23第六章预应力混凝土工程本章主要内容：6.1先张法6.2后张法6.3无粘结预应力混凝土施工6.4预应力混凝土工程施工质量验收与安全技术本章重点：先张法张拉设备及夹具、先张法预应力筋的放张顺序、后张法的常用锚具及张拉机械、预应力筋制作技术、后张法的施工工艺技术要点、先张法施工工艺、台座构造、先张法预应力筋的张拉技术要点、预应力工程的质量标准、安全技术、预应力混凝土施工的分类。6.1先张法先张法施工工艺是先将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具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后，放松预应力筋，靠预应力筋与混凝土之间的粘结力使混凝土构件获得预应力。一、台座按构造型式不同分为墩式台座（图6-1）和槽式台座（图6-2）两类。墩式台座用于生产屋架、空心板、平板等。一般长度为100m~150m，又称长线台座。台座宽度约2m。台墩稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。台墩的牛腿和延伸部分，分别按钢筋混凝土的牛腿和偏心受压构件计算。台墩横梁的挠度不应大于2mm。台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层厚度为6~10cm的混凝土而成。台面伸缩缝一般约为10m设置一条，也可采用预应力混凝土滑动台面而不留施工缝。槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面等组成，既可承受张拉力，又可作蒸气养护槽，适用于张拉吨位较大的大型构件，如吊车梁、屋架等。槽式台座亦需进行强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算；端柱的牛腿按钢筋混凝土的牛腿计算；槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力及部分张拉力组成。第六章预应力混凝土工程二、张拉设备及夹具1.夹具单根镦头夹具（图6-3）、圆套筒三片式夹具（图6-4）、方套筒二片式夹具（图6-5）、圆锥齿板式夹具（图6-6）。静载锚固性能试验。2.张拉设备拉杆式千斤顶（图6-7）、穿心式千斤顶（图6-8）、锥锚式千斤顶（图6-9）、前置内卡式千斤顶（图6-10），张拉吨位可≥1000kN；还用电动螺杆张拉机（图6-11）与电动卷扬张拉机（图6-12）等。三、预应力筋的张拉张拉程序：0→1.03~1.05σcon或0→1.05бcon持荷2minбcon。预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力钢丝张拉时，伸长值不作校核，应采用钢丝内力测定仪（见图6-13）检查钢丝的预应力值。其偏差不得大于或小于设计规定相应阶段预应力值的5%。预应力钢丝内力的检测，一般在张拉锚固后1h锚固损失已完成，钢筋松弛损失也部分产生。第六章预应力混凝土工程四、预应力筋放张预应力筋放张时，混凝土的强度符合设计；无设计要求时不应低于强度等级的75%。预应力筋的放张顺序可：1）轴心受预压的构件（如拉杆、桩等），所有预应力筋应同时放张；2）偏心受预压的构件（如梁等），应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）如不能满足“1、2”两项要求时，应分阶段、对称、交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹和预应力筋断裂；预应力筋可用砂轮锯、切断机、钢丝钳或氧炔焰切割等，钢丝、钢绞线、热处理筋、Ⅳ级筋不用电弧切割（P249）。可用楔块（图6-14）和砂箱（图6-15）等进行缓慢放张。第六章预应力混凝土工程6.2后张法后张法是先制作构件（或块体），并在预应力筋的位置预留出相应的孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋并施加预应力，最后进行孔道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生预压力。用于屋架、吊车梁、梁、特种结构（水池、电视塔等）等。一、锚具1.单根钢筋螺丝端杆锚具（图6-16）、帮条锚具（图6-17）、精轧螺纹钢筋锚具、单根钢绞线锚具（图6-18）。2.钢筋束和钢绞线束KT-Z型锚具（可锻铸铁锥型锚具）（图6-19）、JM锚具（图6-20）、XM型锚具（图6-21）、QM型锚具（图6-22）、镦头锚具（图6-23）。3.钢丝束锥形螺杆锚具（图6-24）、钢丝束镦头锚具（图6-25）、钢质锥型锚具（图6-26）。锚具质量检验：预应力筋锚具、夹具和连接器，应有出厂合格证，进场时应检验：外观、硬度、静载锚固性试验（常用锚具、信誉好的专业锚具厂可不现场检）。检查：外观、硬度、静载锚固性能。第六章预应力混凝土工程二、张拉机械1.拉杆式千斤顶（图6-7）适用于螺丝端杆锚具、锥型螺杆锚具。2.穿心式千斤顶（图6-8）适用于JM锚具、XM型锚具、QM型锚具。可改装为拉杆式、锥锚式。3.锥锚式千斤顶（图6-9）适用于KT—Z型锚具、钢质锥型锚具。4.前置内卡式千斤顶（图6-10）工具锚在千斤顶前部、藏于千斤顶体内，自动夹固和自动退锚，外露的钢筋长度２０cm。自重（含油）１８kg，可以节省大量预应力筋，最大张拉力２３Ｔ，工作行程１６０mm，外形尺寸１００*４６０ＭＭ。用于钢筋束和钢绞线束张拉。第六章预应力混凝土工程三、预应力筋制作1.钢丝束下料长度1）采用钢丝束镦头锚具，拉杆式或穿心式千斤顶张拉（图6-27）时，允差L/5000和5mm；张拉锚固后螺母在锚杯中央。此时构件长l－c（教材异）两端张拉L=l+2a+2δ－(H－H1)－ΔL－c(6-8)一端张拉L=l+2a+2δ－0.5(H－H1)－ΔL－c(6-9)式中a——锚杯底部厚度或锚板厚度；δ——钢丝镦头留量，对φS5取10mm；H——锚杯高度；H1——螺母高度；ΔL——钢丝束张拉伸长值，ΔL=；c——张拉时构件混凝土的弹性压缩值，c=（曲线筋可实测）；Es、Ec——预应力钢筋弹性模量与砼弹性模量；Ap、An——预应力钢筋与构件净截面积（含非预筋换算面积αEAs）；F——钢筋的平均张拉力。第六章预应力混凝土工程PsAEFLnAEFlc2）采用锥形螺杆锚具，拉杆式千斤顶张拉（图6-28）时，L=l+2l6-2l5+2（l7+D）+Δ(5-15)式中l7——锥形螺杆锚具的套筒长度；D——钢丝伸出套筒的长度，取20mm；Δ——应力下料的伸长值=回缩值。3）采用钢质锥形锚具，锥锚式千斤顶张拉（图6-29）时，两端张拉L=l+2（l4+l5+80）（6-6）一端张拉L=l+2（l4+80）+l5（6-7）式中，l4——锚环厚度；l5——千斤顶分丝头至卡盘外端距离，对YZ850型千斤顶为470mm。钢丝下料：钢管现位法、应力下料。2．钢筋束或钢绞线束的下料长度采用夹片式锚具，穿心式千斤顶张拉（图6-30）时，两端张拉L=l+2（l7+l8+l9+100）（6-11）一端张拉L=l+2（l7+100）+l8+l9（6-12）式中l7——夹片式工作锚厚度；l8——穿心式千斤顶长度；l9——夹片式工具锚厚度。第六章预应力混凝土工程四、后张法的施工工艺1.孔道成型方法预应力筋的孔道可采用钢管抽芯、胶管抽芯和预埋管等方法成型。1）钢管抽芯法（图6-31）用于直线孔道。井字架定位，转动防粘。初凝后、终凝前（手按混凝土不显指纹）抽管。抽管顺序宜先上后下地进行。抽管方法可用人工或卷扬机。抽管后清理孔道。2）胶管抽芯法（图6-32）采用夹布胶管或钢丝网橡皮管，可用于直线、曲线或折线孔道。充水（或充气）加压或胶皮管内满塞细钢筋，水压表的压力如有变化必须补压。放水降压抽管。3）预埋管法采用薄钢管、镀锌钢管与金属螺旋管（波纹管）等。2.张拉端设置长度≤30m的直线筋，一端张拉；长度30m的直线筋、曲线筋，两端张拉。3.分批张拉规范第6.2.6条指出，后张法构件的预应力钢筋采用分批张拉时，应考虑后批张拉钢筋所产生的砼弹性压缩（或伸长）对先批张拉钢筋的影响，将先批张拉钢筋的张拉应力值con增加（或减少）pci，此处pci为后批张拉钢筋在先批张拉钢筋重心处产生的砼法向应力，为预应力钢筋弹性模量与砼弹性模量之比。所以先批张拉的预应力筋张拉力应调整，或补张（对使应力减小情况，但张拉应力限值）。教材pci对轴心预压。先筋应力+nσc（由实际后应力如超张，先筋重心混凝土压力σc，方承训）。4.平卧重叠构件张拉为了减少上下层之间因摩擦引起的预应力损失，可逐层加大张拉力。五、张拉程序（同先张法）分为以下三种情况。1）设计时松弛损失按一次张拉程序取值0→σcon2）设计时松弛损失按超张拉程序取值0→1.05σcon持荷2minσcon3）设计时松弛损失按超张拉程序0→1.03～1.05σcon六、张拉伸长值校核伸长值的校核（实际与计算），反映张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等。ΔL如（6-9）。预应力筋张拉伸长值的量测，应在建立初应力之后进行。其实际伸长值L应等于：L=L1+L2-A-B-C（6-13）式中L1——从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；L2——初应力以下的推算伸长值，用计算法或图解法（图6-33，OO段）确定；A——张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值；B——千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值；（与计量基准点、计算筋长有关！）C——施加应力时，后张法混凝土构件的弹性压缩值（其值微小时可略去不计）。七、孔道灌浆防筋、提高抗裂性和承载力。水泥浆或砂浆≥20MPa；W/C=0.4；较小的干缩性及泌水性——掺减水剂、二次灌浆法。第六章预应力混凝土工程6.3无粘结预应力混凝土楼面结构施工无粘结预应力筋是指施加预应力后沿全长与周围混凝土不粘结的预应力筋。它由预应力钢材、涂料层和护套层组成(见图6-34)。一、预应力筋布置１.多跨单向平板无粘结预应力筋采取纵向多波连续曲线配筋方式。２.多跨双向平板无粘结预应力筋在纵横两方向均采用多波连续曲线配筋方式，在均布荷载作用下其配筋形式有以下几种：1)按柱上板带与跨中板带布筋（见图6-35）。2)一向带状集中布筋，另向均匀分散布筋（见图6-36）。3)多跨双向密肋板：在多跨双向密肋板中，每根肋内部布置无粘结预应力筋，柱间采用双向无粘结预应力扁梁。在这类板中，也有仅在一个方向的肋内布置预应力筋的做法。二、锚固区构造1）在平板中单根无粘结预应力筋的张拉端可设在边梁或墙体外侧，有凸出式或凹入式作法，（见图6-37）。前者利用外包钢筋混凝土圈梁封裹，后者利用掺膨胀剂的砂浆封口。承压钢板的参考尺寸为80mm×80mm×12mm或90mm×90mm×12mm，根据预应力筋规格与锚固区混凝土强度确定。螺旋筋为φ6钢筋，直径70mm，可直接点焊在承压钢板上。第六章预应力混凝土工程2）在梁中成束布置的无粘结预应力筋，宜在张拉端分散为单根布置，承压钢板上预应力筋的间距为60~70mm。当一块钢板上预应力筋根数较多时，宜采用钢筋网片。网片采用φ6~φ8钢筋4～6片。3）无粘结预应力筋的固定端可利用镦头锚板或挤压锚具采取内埋式作法（见图6-38）。对多根无粘结预应力筋，为避免内埋式固定端拉力集中使混凝土开裂，可采取错开位置锚固。4）当无粘结预应力筋搭接铺设，分段张拉时，预应力筋的张拉端设在板面的凹槽处，其固定端埋设在板内。在预应力筋搭接处，由于无粘结筋的有效高度减少而影响截面的抗弯能力，可增加非预应力钢筋补足（见见图6-39）。三、板上开洞1）当板上需要设置不大的孔洞时，可将板内无粘结预应力筋在两侧绕过开洞处铺设（见图6-40）。无粘预应力筋距洞边不宜小于150mm，水平偏移的曲率半径不宜小于6.5m。洞边应配置构造钢筋。2）当板上需要设置较大的孔洞时，若需要在洞口处中断一些预应力筋；宜采用图6-40a所示的“限制裂缝”的中断方式，而不应采用图6-40b所示的“助生裂缝”的中断方式。3）对大孔洞为控制孔角裂缝，应配适量的斜钢筋，靠近板的上、下保护层配置。在有些情况下，为将孔边的荷载传到板中去，需沿开孔周边配置附加的构造钢筋成暗梁，利用孔边的无粘结预应力筋和附加普通钢筋承担孔边荷载。另外，在单向板和双向板中，孔洞宜设置在跨中区域，以减少开