第五章 预应力混凝土工程

2020年1月21日星期二TeacherChenHong第五章预应力砼工程2020年1月21日星期二TeacherChenHong第一节概述对预应力砼，我国在1956年才开始使用。一.优点：使构件截面变小，自重降低，耐久性增强，刚度大，搞裂度好，节省钢材节约40～50%，砼20～40%，降低造价，增大跨度，扩大其应用范围。2020年1月21日星期二TeacherChenHong二、缺点：需专门的张拉机具，技术要求极高。三、施加预应力的方法：1.电热张拉：利用钢材的热胀冷缩；2.机械张拉（先张法、后张法）；3.自张法:利用自膨胀砼使体积增大,从而使纵筋产生拉应力，砼产生预压应力。2020年1月21日星期二TeacherChenHong第二节预应力筋一.分类：普通钢筋：非预应力钢筋Ⅰ-Ⅲ级钢筋和乙级冷拔低碳钢丝）；预应力钢筋：冷拉Ⅱ-Ⅳ级钢筋、甲级冷拔低碳钢丝、碳素钢丝，钢绞线、热处理钢筋及精轧螺纹钢。2020年1月21日星期二TeacherChenHong二、预应力钢筋的发展趋势：高强度，低能耗(松弛)、粗直径、耐腐蚀。2020年1月21日星期二TeacherChenHong第三节先张法一.概念：是指在浇筑砼前张拉预应力钢筋，并将其固定在台座或钢模上,然后浇筑砼,待砼达到规定强度后(为保证钢筋与砼之间的粘结力)放张预应力钢筋,借助预应力钢筋的弹性回缩及其与砼的粘结力,使砼产生预压应力的一种施工方法。2020年1月21日星期二TeacherChenHong二.生产方法：1.台座法：预应力筋张拉--锚固--砼构件的浇筑--养护--放张钢筋。2.机组流水法:（传送带法）张拉、浇筑、养护由固定机组完成。2020年1月21日星期二TeacherChenHong三、适用范围：广泛地运用于中小型构件。2020年1月21日星期二TeacherChenHong四.台座法施工：(一)台座:要求具有足够的强度,刚度和稳定性。根据承力结构的不同分类：1.墩式台座:由台墩,台面,横梁组成。2.槽式台座:由钢筋砼压杆,上下横梁,台面组成.3.桩式台座:由锚桩、角钢、台面组成。抗倾覆安全系数K0=搞倾覆力矩/倾覆力≥1.502020年1月21日星期二TeacherChenHong(二)张拉机具和夹具：1.夹具：有临时锚固夹具(将预应力筋锚固在台座或钢模上的夹具)和张拉夹具(张拉时夹持预应力用的夹具)两大类。(1)临时夹具的分类：A.锚固钢丝的夹具：圆锥齿板式、圆锥三槽式、墩头夹具。B.锚固钢筋的夹具：工具式螺丝端杆、墩头、销片压销式夹具。2020年1月21日星期二TeacherChenHong(2)张拉夹具的分类：有钳式和偏心式(3)对夹具的要求：必须具有足够的强度,刚度,工作方便,锚固可靠,形状尺寸要准确,构造简单且应加工容易,成本低,有良好的自锚性能及放张性能。注:钢丝的连接用拼接器,钢筋的接长用连接器。2020年1月21日星期二TeacherChenHong2.张拉机具：(1)张拉机具的选择：为保证设备、人身安全和张拉力准确，张拉机具的张拉力应力不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉机具的张拉行程应不小于预应力筋张拉伸长值的1.1-1.3倍。2020年1月21日星期二TeacherChenHong(2)类型：各种液压机械；卷扬机。(3)张拉方法：成组张拉；单根张拉。(4)要求：简单可靠，拉应力大，稳定性好，容易夹紧和放松。2020年1月21日星期二TeacherChenHong五.先张法施工工艺1.预应力筋的铺设铺设前应对台面和模板刷隔离剂，放置钢筋垫块，预应力钢丝铺设宜用牵引车，钢筋一般人力或机械铺设。2020年1月21日星期二TeacherChenHong２.预应力筋的张拉为防松弛损失过大,一般采用超张拉。(1)超张拉应力控制冷拉Ⅱ～Ⅳ级95%fy；钢丝,钢绞线,热处理钢筋≤80％fk；碳素钢丝,刻痕钢丝≤75%fk。2020年1月21日星期二TeacherChenHong应力。预应力钢筋的张拉控制失目的：减少松弛应力损锚固锚固张拉程序：分钟持荷conconconconBA03.10.05.10.222020年1月21日星期二TeacherChenHong(3)张拉应力控制方法：单控:只以冷拉应力或冷拉率为控制对象。双控:冷拉率和冷拉应力同时考虑。2020年1月21日星期二TeacherChenHong3.砼的浇筑及养护：浇筑：必须一次浇完，不能留施工缝。养护：一般是浇水湿润自然养护，有时亦进行人工养护。2020年1月21日星期二TeacherChenHong4.预应力钢筋的放松（放张）：“分析段、对称、交错”，注意放张顺序：放张的方法：剪断、割断放张：适用于钢丝和细直径钢筋为预应力筋的构件。千斤顶逐根放张：适用于预应力筋较多、直径较大的构件。砂箱放张：适用于张拉力较大的构件。楔块放张：适用于张拉力较小的构件。2020年1月21日星期二TeacherChenHong第四节后张法施工传力方式：锚具传力2020年1月21日星期二TeacherChenHong一.预应力筋、锚具、张拉机具：1.预应力筋：(1)单根粗钢筋：d=12～36mmⅢ、Ⅳ、Ⅴ级(2)钢筋束、钢绞线束:(12l—光滑的Ⅲ级冷拉钢筋d=12mm）3-6根组成一束，螺纹3-6根一股，5-6股为一束，即为钢绞线束。(3)钢丝束：由几根甚至几十根d=3～5mm的钢丝组成束。2020年1月21日星期二TeacherChenHong2.锚具：Ⅰ类锚具：适用于各种结构（检查验收的依据：ηA≥0.95,εu≥2.0%）Ⅱ类锚具：仅适用于有粘结预应力砼结构（检查验收的依据：ηA≥0.90,εu≥1.7%）ηA=锚具实测破断拉力/（锚具中各预应力筋破断拉力之和×预应力筋的效率系数）ηA—锚具的效率系数u—破断时的总应变2020年1月21日星期二TeacherChenHong3.对锚具的要求：(1)尺寸要准确；(2)受力要均匀合理；(3)要有足够的强度和刚度；(4)能满足分级张拉或补张拉的要求；(5)满足放张预应力筋的要求；(6)要满足灌浆的要求、结构简单、施工方便。2020年1月21日星期二TeacherChenHong(一)单根钢筋的锚具及质量检验1.锚具：张拉端:螺丝端杆锚具；固定端:帮条锚具。2.预应力筋的制作：配料—焊接—冷拉钢筋3.张拉设备：根据锚具型式和总张拉力的大小来进行选择。常用的有：拉杆式千斤顶，穿心式千斤顶，锥锚式千斤顶及高压油泵。2020年1月21日星期二TeacherChenHong(二)预应力钢筋束和钢绞线束：1.锚具：采用：JM型、KT-Z型2.预应力筋的制作：冷拉开盘—下料—编束3.张拉设备：XM型、JM型、KT-Z型、各式千斤顶2020年1月21日星期二TeacherChenHong(三)钢丝束：1.锚具：钢质锥形锚具；锥形螺杆锚具；墩头锚具2.钢丝束的制作：调直—下料—编束—安装锚具3.张拉机具：YC600型千斤顶；YZ380、600、850型千斤顶。2020年1月21日星期二TeacherChenHong二.后张法施工工艺孔道留设-预应力筋的张拉-孔道灌浆(一)孔道留设：孔径的大小取决于预应力筋的直径和锚具型式：留设的方法有：钢管抽芯法、胶管抽心法、预埋管法。2020年1月21日星期二TeacherChenHong1.孔道留设的基本要求：(1)孔道的尺寸及位置应准确；(2)孔道直径应较预应力筋或需过孔道的锚具或连接器外径大10-15mm；(3)预应力筋孔道之间，孔道与构件边缘之间的净距不应小于25mm；(4)孔道应平顺、接头不漏浆、端部的预埋铁板应垂直于孔道中心。2020年1月21日星期二TeacherChenHong2.钢管抽心法：抽管先上后下是预先将钢管埋设在模板内的孔道位置，在砼的浇筑过程中和砼达到终凝以前，每隔一定时间慢慢转动钢管，主要避免钢管与砼粘结，待砼初凝后，终凝前抽出钢管而在构件中形成孔道。此法一般仅用于直线型孔道。注意事项:钢管本身、抽管时间、抽管顺序。2020年1月21日星期二TeacherChenHong3.胶管抽芯法：与钢管抽芯相比、弹性好，便于弯曲，不需转动。故其既可留设直线孔道，也可留设曲线孔道。抽管应先上后下、先曲后直。2020年1月21日星期二TeacherChenHong4.预埋管法：重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、与砼粘结良好、无需抽管、注意密封。2020年1月21日星期二TeacherChenHong(二)预应力筋的张拉1.最大超张拉控制应力(减小预应力损失)（1）碳素,刻痕,钢绞线:抗拉极限强度的75%（2）热处理钢筋,冷拔：抗拉极限强度的70%（3）冷拉Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级钢筋：屈服强度的90%2020年1月21日星期二TeacherChenHong应力。预应力钢筋的张拉控制锚固分钟持荷张拉程序：锚固锚固conconCconconconBA0.10.2.203.10.05.10.2020年1月21日星期二TeacherChenHong3.张拉方法:根据不同的孔道留设方法进行直线构件长度大于24m的必须在两端张拉,24m以下的可在一端张拉,预埋管长度大于30m的必须在两端张拉,30m以下的可在一端张拉；曲线预应力钢筋必须在两端张拉。注意：张拉应分批、对称进行。对称进行的目的:避免产生过大的偏心受压。2020年1月21日星期二TeacherChenHong4.张拉顺序及要求：分批分阶段对称的顺序进行。张拉要求：A.保证安全B.三对中C.避免断裂或滑脱D.控制内缩量E.减少钢筋外露F.检查记录2020年1月21日星期二TeacherChenHong(三)孔道灌浆：即拉即灌1.材料：水灰比0.4左右的水泥浆，普通硅酸盐水泥不低于425＃;对孔径大的可采用砂浆灌浆，水泥浆和砂浆强度不得低于：20N/mm2。2020年1月21日星期二TeacherChenHong2.灌浆施工：灌浆顺序：先下后上；直线孔道从一端至另一端；曲线孔道从最低处向两端灌浆；多跨的则张拉一跨灌一跨。