预应力混凝土

预应力混凝土工程一、概述二、预应力钢材与锚具三、先张法施工工艺四、后张法施工工艺预应力混凝土施工录像第一节概述一、预应力砼的分类1、预应力混凝土按预应力度大小可分为：全预应力混凝土和部分预应力混凝土。全预应力混凝土是在全部使用荷载下受拉边缘不允许出现拉应力的预应力混凝土，适用于要求混凝土不开裂的结构。部分预应力混凝土是在全部作用荷载下受拉边缘允许出现一定的拉应力或裂缝的混凝土，其综合性能较好，费用较低，适用面广。2、预应力混凝土按施工方式不同可分为：预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。3、按预加应力的方法不同可分为：先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土。4、按是否粘结又可分为无粘结预应力及有粘结预应力。二、预应力钢筋1、冷拔低碳钢丝2、冷拉钢筋3、碳素钢丝钢丝直径一般为3~8mm，最大为12mm，其中3~4mm直径钢丝主要用于先张法，5~8mm直径钢丝用于后张法。为了保证高强钢丝与混凝土具有可靠的粘结，钢丝的表面需经过刻痕处理。4、钢绞线钢绞线一般是由6根碳素钢丝围绕一根中心钢丝在绞丝机上绞成螺旋状，再经低温回火制成。钢绞线的直径较大，一般为9~15mm，比较柔软，施工方便，但价格比钢丝贵。5、热处理钢筋热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火调质热处理制成。具有高强度、高韧性和高粘结力等优点，直径为6~10mm。成品钢筋为直径2m的弹性盘卷，开盘后自行伸直，每盘长度为l00~120m。热处理钢筋的螺纹外形，有带纵肋和无纵肋两种，带纵肋无纵肋6、精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带肋的螺纹外形。目前国内生产的精轧螺纹钢筋品种有Φ25和Φ32，其屈服点为750MPa和900MPa两种。第二节预应力钢材、锚具与张拉设备一、预应力钢材锚具锚具按锚固原理不同分为支承式和楔紧式。（一）钢筋体系1）螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母和垫板三部分组成。适用于直径18～36mm的预应力钢筋。锚具长度一般为320mm。2）帮条锚具帮条锚具由帮条和衬板组成。帮条采用与预应力筋同级别的钢筋，衬板采用普通低碳钢的钢板。帮条锚具的三根帮条应成120º均匀布置，并垂直于衬板与预应力筋焊接牢固。帮条焊接亦宜在钢筋冷拉前进行，焊接时需防止烧伤预应力筋。螺丝端杆与预应力筋用对焊连接，焊接应在预应力筋冷拉之前进行。预应力筋冷拉时，螺母置于端杆顶部，拉力应由螺母传递至螺丝端杆和预应力筋上。（3）精轧螺纹钢筋锚具由螺母和垫板组成，适用于锚固直径25mm和32mm的高强精轧螺纹钢筋。（4）镦头锚具镦头锚具一般直接在预应力筋端部热镦、冷镦或锻打成型。（二）预应力钢丝（束）1．预应力钢丝(束)锚具（1）圆锥齿板（槽）式（2）楔形锚具（3）钢丝束镦头锚具常用的钢丝束镦头锚具分A型与B型。A型由锚环与螺母组成，可用于张拉端；B型为锚板，用于固定端。（4）钢质锥形锚具（又称弗氏锚具）由锚环和锚塞组成，用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。锚塞上刻有细齿槽，夹紧钢丝防止滑动。圆锥齿板式楔形3－钢丝5－锚板6－楔块钢丝束镦头锚具a)A型；b)B型1一锚环；2—螺母；3—锚板；4—钢丝束钢质锥形锚具1一锚环2—锚塞(三)预应力钢筋束（钢绞线束）1、夹片锚具(JM、XM、QM和OVM、BM等）在一块多孔的锚板上，利用每个锥形孔装一副夹片夹持一根钢绞线的一种锲紧式锚具。优点：任何一根钢绞线锚固失效，都不会引起整束锚固失效，并且每束钢绞线的根数不受限制，但构件端部需要扩孔。该锚具广泛应用于现代预应力混凝土工程。主要的产品有：(1)JMl2型锚具JMl2型锚具是一种利用楔块原理锚固多根预应力筋的锚具，是单孔夹片式锚具，它既可作为张拉端的锚具，又可作为固定端的锚具或作为重复使用的工具锚。JMl2型用来锚固3～6根直径为12mm的钢筋和5～6束直径为12mm的钢绞线。JMl2型锚具由锚环和夹片组成。JMl2型锚具性能好，锚固时钢筋束或钢绞线束被单根夹紧，不受直径误差的影响。JM12型锚具宜选用相应的YC-60型穿心式千斤顶来张拉预应力筋。JM型锚具动画（2）XM型锚具由锚板和夹片组成。锚板采用45号钢，锚孔沿锚板圆周排列，锚孔中心线倾角1:20，锚板顶面应垂直于锚孔的中心线，以利于夹片均匀塞紧。夹片采用三片式，按120°均分、斜开缝，不仅可锚固钢绞线，还可用于锚固钢丝束。强度大，耐磨性强。（3）QM和OVM型锚固体系由锚板与夹片组成。但与XM型锚具不同之点:锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片为三片式，夹片内侧有倒锯形细齿。QM型锚具适用于钢绞线束。OVM张拉端锚具由夹片、锚板、锚垫板以及螺旋筋四部分组成。夹片是锚固体系的关键零件，其形式为二片式带纵向弹性槽.（4）BM型锚固体系2、握裹式锚具（挤压锚具、压花锚具）压花锚具：利用液压压花机将钢绞线端头压成梨形散花状的一种锚具，为提高压花锚四周混凝土及散花头根部混凝土抗裂强度，在散花头的头部配置构造筋，在散花头的根部配置螺旋筋二、张拉设备电动张拉机：液压张拉机：液压千斤顶、油泵1、拉杆式千斤顶“拉杆式千斤顶工作过程”动画目前常用的一种千斤顶是YL60型拉杆式千斤顶。适用于张拉带螺杆锚具的粗钢筋或带镦头锚具的钢丝束。2、穿心式千斤顶穿心式千斤顶是利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。穿心式千斤顶适用于张拉带JM、XM型锚具的钢筋束或钢绞线束，配上撑脚与拉杆后，也可作为拉杆式千斤顶张拉带螺丝端杆锚具和镦头锚具的预应力筋。“YC－60型千斤顶工作过程”动画3、锥锚式千斤顶“锥锚式千斤顶工作过程”动画用于张拉带钢质锥形锚具的钢丝束。预应力筋下料长度计算（1）采用镦头锚具的钢丝束•钢丝下料长度L，按预应力张拉后螺母位于锚杯中部进行计算：钢质锥形锚具钢丝束下料长度(1)两端张拉(2)一端张拉21)80(2lllL采用钢质锥形锚具时钢丝下料长度计算简图1-混凝土构件;2-孔道;3-钢丝束;4-钢质锥形锚具;5-锥锚式千斤顶)80(221lllL(2)钢绞线下料长度两端张拉一端张拉)100(2321llllL321)100(2llllL钢绞线下料长度计算简图1-混凝土构件；2-孔道；3-钢绞线；4-夹片式工作锚；5-穿心式千斤顶；6-夹片式工具锚(3)单根预应力粗钢筋、两端用螺丝端杆锚具时，预应力钢筋下料长度计算当两端采用螺丝端杆锚具时，预应力筋成品长度，即预应力筋和螺丝端杆对焊并经冷拉后的全长：式中—构件的孔道长度；—螺丝端杆伸出构件外的长度，按下式计算：张拉端：锚固端：其中H为螺母高度；h为垫板厚度。预应力筋部分的成品长度，即冷拉后需要达到的长度为：式中—螺丝端杆长度。212llLcmhHl5.022cmhHl12l2l1102lLL1l预应力筋部分的下料长度L为：式中—由试验测定的钢筋冷拉拉长率；—由试验测定的钢筋冷拉弹性回缩率；—每个对接焊头的压缩量，一般为20~30mm。②当预应力筋一端用螺丝端杆锚具，另一端用帮条锚具（或镦头锚具）时，预应力钢筋下料长度计算：式中：—镦头或帮条锚具长度（包括垫板厚度h）。nLL10110321lLLlllLnLL103l单根预应力粗钢筋、两端用螺丝端杆锚具时，预应力筋下料长度计算图单根预应力粗钢筋、一端用螺丝端杆锚具、另一端用帮条锚具时，预应力筋下料长度计算图第三节先张法“先张法施工过程”动画一、先张法施工设备台座:台座是先张法生产中的主要设备之一，要求有足够的强度和稳定性，以免台座变形、倾复、滑移而引起预应力值的损失。台座按构造不同，可分为墩式台座和槽式台座两类1．墩式台座墩式台座一般用于生产小型构件。生产钢丝混凝土构件的墩式台座，其长度常为100～150米，这样既可利用钢丝长的特点，张拉一次可生产多根构件，减少张拉及临时固定工作，又可减少钢丝滑动或台座横梁变形引起的应力损失。（1）墩式台座的形式墩式台座有重力式（ａ图）和构架式（ｂ图）两种。重力式台座主要靠自重平衡张拉力所产生的倾复力矩，构架式台座主要靠土压力来土平衡张拉力所产生的倾复力矩。2、槽式台座浇筑中小型吊车梁时，由于张拉力和倾复力矩都很大。一般多采用槽式台座，它由钢筋混凝土立柱、上下横梁及台面组成。1－承压杆；2－砖墙；3－下横梁；4－上横梁二、先张法施工工艺（一）预应力筋的张拉程序的确定预应力筋的超张拉程序：0～105％控制应力（持荷2分钟）控制应力，或0～103％控制应力。预应力筋进行超张拉（1.03～1.05控制应力）主要是为了减少松驰引起的应力损失值。（二）混凝土的浇筑和养护混凝土的浇筑必须一次完成，不允许留设施工缝。混凝土的强度等级不得小于C30。（三）预应力筋的放张1、放张时混凝土强度要求先张法施工的预应力放张时，预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求。设计无要求时，其强度不低于设计的混凝土强度标准值的75％。2、预应力筋的放张顺序为避免预应力筋放张时对预应力混凝土构件产生过大的冲击力，引起构件端部开裂、构件翘曲和预应力筋断裂，预应力筋放张必须按下述规定进行。(1)对于轴心预压的预应力混凝土构件，预应力筋应同时放张。(2)对于偏心预压的预应力混凝土构件，应同时放张预压应力较小区域的预应力筋，再同时放张预压应力较大区域的预应力筋。(3)如果轴心预压的或偏心预压的预应力混凝土构件，不能按上述规定进行预应力筋放张，则应采用分阶段、对称、相互交错的放张方法，以防止在放张过程中，预应力混凝土构件发生翘曲，出现裂缝和预应力筋断裂等现象第四节后张法一、有粘结预应力施工二、无粘结预应力施工一、有粘结预应力施工后张法施工步骤是先制作构件，预留孔道；待构件混凝土达到规定强度后，在孔道内穿放预应力筋，预应力筋张拉拉并锚固；最后孔道灌浆。后张法施工过程动画1、后张法预应力构件的孔道留设孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法。1）钢管抽芯法方法：预先将钢管埋设在模板内孔道位置处，在混凝土浇筑过程中和浇筑之后，每间隔一定时间慢慢转动钢管，使之不与混凝土粘结，待混凝土初凝后、终凝前抽出钢管，即形成孔道。该法只可留设直线孔道。要求：钢管要平直，表面要光滑，安放位置要准确。一般用间距不大于1m的钢筋井字架固定钢管位置。每根钢管的长度最好不超过15m，以便于旋转和抽管，较长构件则用两根钢管，中间用套管连接。抽管时间一般在初凝后、终凝前，以手指按压混凝土不粘浆又无明显印痕时则可抽管。过早会坍孔，太晚则抽管困难。抽管顺序宜先上后下，抽管可用人工或卷扬机，抽管要边抽边转，速度均匀，与孔道成一直线。2）胶管抽芯法胶管用间距不大于0.5m的钢筋井字架固定位置，浇筑混凝土前，胶管内充入压力为0.8～1.0N／mm2的压缩空气或压力水，此时胶管直径增大3mm左右，待浇筑的混凝土初凝后，放出压缩空气或压力水，管径缩小而与混凝土脱离，便于抽出。胶管质硬、具有一定弹性，留孔方法与钢管一样，只是浇筑混凝土后不需转动，由于其有一定弹性，抽管时在拉力作用下断面缩小易于拔出。采用胶管抽芯留孔，不仅可留直线孔道，而且可留曲线孔道。3）预埋波纹管法波纹管为特制的带波纹的金属管，它与混凝土有良好的粘结力。波纹管预埋在构件中，浇筑混凝土后不再抽出，预埋时用间距不宜大于0.8m的钢筋井字架固定。预埋波纹管法一般均用于采用钢丝或钢绞线作为顶应力钢筋的大型构件或结构中，可直接把下好料的钢丝、钢绞线在孔道成型时就穿入波纹管中。预埋波纹管录像2、预应力筋张拉张拉预应力筋时，构件混凝土的强度应按设计规定，如设计无规定则不宜低于混凝土标准强度的75％。1）张拉程序2）张拉顺序对配有多根预应力筋的构件，应分批、对称地进行张拉。对称张拉是为避免张拉时构件截面呈过大