混凝土结构工程施工规范宣讲 第6章 预应力工程

引言预应力混凝土结构预应力混凝土结构指配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。预应力技术广泛应用于大跨、超长、大面积、重载等建筑结构中。钢筋混凝土结构的缺点需要带裂缝工作(使构件刚度下降，不能应用于不允许开裂的结构中；无法充分发挥高强度钢筋及高强度等级混凝土的作用；自重大，构件跨度受到限制等。预应力混凝土结构基本概念预应力混凝土结构，就是事先人为地在混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产科产生的内力抵销到一个合适程度的混凝土。这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。以下页图简支梁为例：1简支梁施加预应力示意图预应力混凝土结构的优缺点优点：1、提高了构件的抗裂度和刚度；2、能有效利用高强度材料，节约材料，降低造价；3、结构质量安全可靠；4、增强结构耐久性；5、能促进混凝土新型结构体系的发展等。缺点：1、施工工艺较复杂，对质量要求高；2、需要专门设备和专业施工人员；3、预应力反拱不易控制；4、设计要求高等。引言较为完善的预应力技术标准体系国家标准：《混凝土结构设计规范》GB50010国家标准：《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204行业标准：《无粘结预应力混凝土应用技术规程》JGJ92行业标准：《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85协会标准：《建筑工程预应力施工规程》CECS180标准图集：《后张预应力混凝土结构施工图表示方法与构造详图》06SG429等等成为《混凝土结构工程施工规范》GB50666预应力工程章节编制的基础。引言规范编制背景参考国际和国外先进标准协调国内相关标准•美国规范ACI318•美国规范AASHTO•欧洲规范EN1992-1-1•美国PCI手册及报告•《混凝土结构设计规范》GB50010•《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204•《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370•《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85引言规范章节安排一般规定材料制作与安装张拉和放张灌浆及封锚质量检查附录E：张拉伸长值计算和量测方法附录F：摩擦预应力损失测试方法预应力工程一章全面系统地规定了先张法和后张法、有粘结和无粘结预应力施工的技术及质量控制要求。6.1一般规定专项施工方案和深化设计施工环境温度预应力筋的代换本节共三条，主要体现三个方面6.1一般规定一、专项施工方案和深化设计【6.1.1】预应力工程应编制专项施工方案。必要时，施工单位应根据设计文件进行深化设计。★专项施工方案★深化设计•施工顺序和工艺流程•预应力施工工艺•材料采购和检验、机具配备和张拉设备标定•施工进度和劳动力安排、材料供应计划•有关分项工程的配合要求•施工质量要求和质量保证措施•施工安全要求和安全保证措施•施工现场管理机构•等等•材料•张拉锚固体系•预应力筋束形定位•锚固区构造•张拉控制应力和摩擦系数•张拉或放张顺序及工艺•灌浆要求•锚具封闭构造•等等预应力专业施工单位完成的深化设计文件应经原设计单位确认！6.1一般规定二、施工环境温度【6.1.2】预应力工程施工应根据环境温度采取必要的质量保证措施，并应符合下列规定：1当工程所处环境温度低于－15C时，不宜进行预应力筋张拉；2当工程所处环境温度高于35C或日平均环境温度连续5日低于5C时，不宜进行灌浆施工；当在上述温度条件下进行灌浆施工时，应采取专门的质量保证措施。6.1一般规定三、预应力筋代换【6.1.3】当需要进行预应力筋代换时，应进行专门计算，并应经原设计单位确认。强条！预应力筋代换意味着其品种、级别、规格、数量以及锚固体系的相应变化，将会带来结构性能的变化，包括构件承载能力、抗裂度、挠度以及锚固区承载能力等，因此进行代换时，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010等进行专门的计算，并经原设计单位确认。6.2材料预应力工程材料的性能要求预应力工程材料在运输、存放、加工、安装过程的保护预应力工程材料的外观质量要求本节共四条，主要体现三个方面一、预应力工程材料性能要求预应力筋锚固体系材料成孔材料灌浆材料减摩材料【6.2.1~6.2.3】预应力工程材料应符合国家现行有关标准的规定。预应力工程材料可根据结构特点、所处环境、经济及工程施工条件等因素选择确定。6.2材料6.2材料一、预应力工程材料性能要求预应力筋中强度钢丝高强度钢丝钢绞线精轧螺纹钢筋无粘结预应力筋环氧树脂钢绞线镀锌钢绞线缓粘结预应力筋《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223《中强度预应力混凝土用钢丝》YB/T156《预应力混凝土用螺纹钢筋》GB/T20065《预应力混凝土用钢棒》GB/T5223.3《环氧涂层七丝预应力钢绞线》GB/T21073《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》YB/T152《无粘结预应力钢绞线》JG161等等6.2材料一、预应力工程材料性能要求锚固体系材料（锚具、夹具、连接器、锚垫板）钢绞线锚固体系钢丝束锚固体系螺纹钢筋锚固体系楔片式锚具体系握裹式锚具体系支撑式锚具体系《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85普通锚垫板整体铸造锚垫板锚具静载锚固性能锚具疲劳性能锚具低周反复加载性能锚具低温锚固性能锚具反复锚固和放松性能锚固区传力性能JGJ85-2010新增要求6.2材料预应力工程材料性能要求普通锚垫板整体铸造锚垫板扁形多孔锚具圆形多孔锚具6.2材料一、预应力工程材料性能要求成孔管道金属波纹管塑料波纹管钢管《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》JT/T529《预应力混凝土用金属波纹管》JG2256.2材料二、预应力工程材料的保护预应力筋等材料在运输、存放、加工、安装过程中，应采取防止其损伤、锈蚀或污染的措施，规范第6.2.4条还对预应力工程材料的防护提出了具体的要求。6.2材料预应力工程材料的外观质量要求【6.2.4】1有粘结预应力筋展开后应平顺，不应有弯折，表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等；2预应力筋用锚具、夹具、连接器和锚垫板表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹；3无粘结预应力筋护套应光滑、无裂纹、无明显褶皱；4后张预应力用成孔管道内外表面应清洁，无锈蚀，不应有油污、孔洞和不规则的褶皱，咬口不应有开裂或脱落。6.3制作与安装预应力筋下料与切割预应力筋端部锚具制作预应力筋或成孔管道安装排气孔、泌水孔及灌浆孔留设锚垫板、连接器及局部加强钢筋设置本节共十三条，主要体现五个方面6.3制作与安装一、预应力筋下料与切割国内常用的预应力筋，除精轧螺纹钢筋外，钢丝、钢绞线是成盘供应的，且大都采用事先下料备用的方式，而在建筑工程很少采用穿输机穿束，因此，预应力筋的下料长度应经计算确定。下料长度计算时除应考虑其在结构构件内的长度外，尚应考虑工艺需要的长度。考虑后续施工方便和避免对预应力筋材料性能的影响，规范还规定“预应力筋应采用砂轮锯或切断机等机械方法切断”。6.3制作与安装二、预应力筋端部锚具制作预应力筋下料后，往往要对其端部进行锚固需要的制作，包括钢丝的镦头、钢绞线的挤压锚挤压、压花或压接锚具的制作等。规范在第6.3.3~6.3.5条中，分别给出了挤压锚、压花锚和墩头锚等三种锚具制作的工艺和要求。这三种锚具加工均需要相应的专用机械设备，施工时，尚应遵守相关设备的产品使用说明书的要求。6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道安装的基本要求是确保其形状和位置准确，并固定牢固，确保符合设计要求并避免混凝土浇筑及振捣过程中出现移位或变形。对于无粘结预应力筋和先张法预应力筋的安装，关键是预应力筋的定位和固定，而对于后张有粘结预应力筋，主要考虑成孔管道的定位、连接、固定以及预应力筋的穿束等。6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装成孔管道连接金属波纹管塑料波纹管6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道定位6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道间距和保护层厚度（先张法）1先张法预应力筋之间的净间距不宜小于预应力筋公称直径或等效直径的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒径的1.25倍，且对预应力钢丝、三股钢绞线和七股钢绞线分别不应小于15mm、20mm和25mm。当混凝土振捣密实性有可靠保证时，净间距可放宽至粗骨料最大粒径的1.0倍；6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道间距和保护层厚度（后张法有粘结）2对后张法预制构件，孔道之间的水平净间距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料最大粒径的1.25倍；孔道至构件边缘的净间距不宜小于30mm，且不宜小于孔道外径的0.5倍；3在现浇混凝土梁中，曲线孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径，水平方向的净间距不宜小于孔道外径的1.5倍，且不应小于粗骨料最大粒径的1.25倍；从孔道外壁至构件边缘的净间距，梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm；裂缝控制等级为三级的梁，从孔道外壁至构件边缘的净间距，梁底不宜小于60mm，梁侧不宜小于50mm；4预留孔道的内径宜比预应力束外径及需穿过孔道的连接器外径大6mm~15mm，且孔道的截面积宜为穿入预应力束截面积的3~4倍；5当有可靠经验并能保证混凝土浇筑质量时，预应力孔道可水平并列贴紧布置，但每一并列束中的孔道数量不应超过2个；6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装预应力筋或成孔管道间距和保护层厚度（无粘结）6板中单根无粘结预应力筋的水平间距不宜大于板厚的6倍，且不宜大于1m；带状束的无粘结预应力筋根数不宜多于5根，束间距不宜大于板厚的12倍，且不宜大于2.4m；7梁中集束布置的无粘结预应力筋，束的水平净间距不宜小于50mm，束至构件边缘的净间距不宜小于40mm。6.3制作与安装三、预应力筋或成孔管道安装先穿束和后穿束【6.3.11】后张法有粘结预应力筋穿入孔道及其防护应符合下列规定：1对采用蒸汽养护的预制构件，预应力筋应在蒸汽养护结束后穿入孔道；2预应力筋穿入孔道后至孔道灌浆的时间间隔不宜过长。当环境相对湿度大于60％或处于近海环境时，不宜超过14d；当环境相对湿度不大于60％时，不宜超过28d；3当不能满足本条第2款的规定时，宜对预应力筋采取防锈措施。6.3制作与安装四、排气孔、泌水孔及灌浆孔留设采用普通灌浆工艺时，从一端注入的水泥浆往前流动，并同时将孔道内的空气从另一端排除，但由于孔道往往呈起伏状，易出现水泥浆流过而空气未被往前挤压而滞留于管道内的情况，从而形成“月牙缺陷”，另外曲线孔道中的浆体由于重力下沉、水份上浮而会出现泌水并留存于“月牙缺陷”中，不利于预应力筋的防腐，因此，除了设置灌浆孔外，有必要在适当位置留设排气孔及泌水孔。规范第6.3.9条有关排气孔设置位置、间距的规定是根据工程实践经验提出的。6.3制作与安装四、排气孔、泌水孔及灌浆孔留设【6.3.9】预应力孔道应根据工程特点设置排气孔、泌水孔及灌浆孔，排气孔可兼作泌水孔或灌浆孔，并应符合下列规定：1当曲线孔道波峰和波谷的高差大于300mm时，应在孔道波峰设置排气孔，排气孔间距不宜大于30m；2当排气孔兼作泌水孔时，其外接管伸出构件顶面高度不宜小于300mm。排水管常采用钢丝增强塑料管以及壁厚不小于2mm的聚乙烯管或者钢管，以防止混凝土浇筑过程中出现排气管压扁，不应采用PVC和再生塑料管。6.3制作与安装五、锚垫板、连接器及局部加强钢筋设置【6.3.10】锚垫板、局部加强钢筋和连接器应按设计要求的位置和方向安装牢固，并应符合下列规定：1锚垫板的承压面应与预应力筋或孔道曲线末端的切线垂直。预应力筋曲线起始点与张拉锚固点之间的直线段最小长度应符合表6.3.10的规定；2采用连接器接长预应力筋时，应全面检查连接器的所有零件，并应按产品技术手册要求操作；3内埋式固定端锚垫板不应重叠，锚具与锚垫板应贴紧。6.4张拉和放张张拉施工准备预应力张拉设备混凝土强度要求张拉质量控制张拉和