预应力溷凝土工程

内容提要
主要内容：

1、先张法施工设备、施工工艺；
2、后张法预应力筋、锚具、张拉机具、施工工艺； 3、无粘结预应力筋制作、锚具、施工工艺。学习重点： 1、先张法施工工艺； 2、后张法施工工艺； 3 、现浇结构无粘结预应力施工技术。

章节内容
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概述

预应力钢筋

预应力施工工艺

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概述

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一、预应力混凝土的概念
预应力混凝土是在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了

构件裂缝的出现和限制了裂
缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。

二、预应力混凝土的特点
1、构件截面小、自重轻、质量好、材料省(可节约钢材 40%～50%、混凝土20%～40%)，在跨度较大的结构中，其综合经济效益较好，并能扩大预制装配化程度。 2、预应力混凝土的施工，需要专门的机械设备，工艺比较复杂，操作要求较高。 3、一般要求混凝土的强度等级不低于C30。目前，我国在一些重要的预应力混凝土结构中，已开始采用C50～C60 的高强混凝土，最高混凝土强度等级已达到C80，并逐步向更高强度等级的混凝土发展。国外混凝土的平均抗压强度每10年提高5～10MPa，现已出现抗压强度高达 200MPa的混凝土。

三、预应力混凝土的分类
1、预应力混凝土按预应力度大小分：
全预应力混凝土 3、按预加应力的方法分：先张法预应力混凝土后张法预应力混凝土。

部分预应力混凝土。
2、预应力混凝土按施工方式分：预制预应力混凝土现浇预应力混凝土叠合预应力混凝土等。

5-2

预应力钢筋

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一、预应力钢筋的种类
1、钢丝

1）冷拔低碳钢丝，直径： 3～5ｍｍ
2）碳素钢丝，直径：3～8 ｍｍ 2、钢绞线：由7根碳素钢丝缠绕而成。

3、热处理钢筋：直径：6～ 10ｍｍ
4、精轧螺纹钢筋，直径： 25，32ｍｍ

二、预应力钢筋的特性 1、应力－应变曲线
条件屈服

σ
A

0

b a

ε

0.2%

oa——总变形。 ba——弹性变形99.8%。 ob——塑性变形0.2%。

2、应力松弛

钢筋受到一定的张拉力后，在长度保持不变的条件下，
钢筋的应力随着时间的增长而降低的现象，其降低的值就是应力松弛损失。应力松弛的特点： 1)初期发展快。 2)初应力大，松弛损失也大。 3)松弛损失率随温度的升高急剧增加。

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先张法预应力

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一、先张法

1、什么是先张法？

在浇筑混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应
力筋临时固定在台座或钢模上，待混凝土达到一定强度( 一般不低于混凝土

设计强度标准值的75%)，混凝土与预

应力筋具有一定的粘结力时，放松预应力筋，使混凝土
在预应力的反弹力作用下，使构件受拉区的混凝土承受预压应力。适用于：构件厂生产中、小型构件(楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁……)

二、先张法施工设备
1、台座
组成：台面、横梁、承力结构。分类：墩式台座、槽式台座、桩式台座等。（1）墩式台座适用：生产中、小型构件。要求：有足够的强度; 刚度和稳定性; 满足生产工艺。

墩式台座的验算:

抗倾覆验算：
K0 ? M' ? 1.5 M

M=T·e M’=G1×l1+G2×l2

抗滑移能力验算：

T1 K e ? ? 1.3 T

（2）槽式台座

组成：端柱、传力柱、横梁和台面。适用：张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。要求：槽式台座设计需进行强度和稳定性计算。

2、夹具

先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座(或设备)上的临时性锚固装置。按其工作用途不同分为：锚固夹具和张拉夹具。（1）钢丝锚固夹具
① 锥形夹具

锥形夹具可分为：圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具。

② 镦头夹具如图所示，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。

（2）钢筋锚固夹具用圆套筒三片式夹具，由套筒和夹片组成。

3、张拉夹具夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。

张拉夹具的形式：偏心式、钳式、楔形。

4、钢丝张拉设备

1）要求
简易可靠; 准确控制钢丝的拉力; 稳速增大拉力。 2）种类卷扬机张拉

电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小，重量轻，操作灵活，移动方便；
液压张拉千斤顶

三、先张法施工工艺
张拉固定钢筋→浇混凝土→养护(至75%强度)→放张钢筋

1、预应力筋的铺设

下料采用砂轮切割机
台座台面涂刷隔离剂

2、预应力筋的张拉预应力筋的张拉是预应力混凝土施工中的关键工序。在张拉中要严格控制张拉应力、张拉程序、计算张拉力和进行预应力值校核。

先张法预应力筋的张拉有单根张拉和多根成组张拉。
一般预制厂选用多根成组张拉，施工现场常用单根张拉。

1）张拉控制力
张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，按设计规定采用。 2）张拉程序弥补预应力筋的松预应力钢丝的张拉程序：弛损失超张拉程序

0→(1.03～1.05)σcon

加速钢筋松弛的早期发展，减少松弛引起的预应力损失

预应力钢筋的张拉程序：持荷2min 0 ?105%? con ???? ? ? con

3、混凝土的浇筑与养护
1）浇筑要求：同一生产线的构件应一次浇筑完毕，不留施工缝；构件应避开温度缝；振捣时不应碰撞

钢丝；叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构件；混凝土的水灰比与水泥用量应严格控制，振捣应密实；

混凝土强度等级C30；
2）养护方法：

自然养护；湿热养护。

获得良好质量的重要过程 4、预应力筋的放张（1）放张要求

混凝土强度应大于75％的设计强度

放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免过大的冲击与偏心; 同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小；保证预应力筋与混凝土之间的粘结可靠。

（2）放张顺序

预应力筋放张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按下列要求进行：承受偏心预压力构件，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。

承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张。

不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张。

（3）放张方法

对于中小型预应力混凝土构件，预应力丝的放张宜从生产线中间处开始向两侧逐根放张；对于配筋较多的构件应从外向内对称、交错逐根放张。
放张单根预应力筋，一般采用千斤顶放张，如下页图所示。构件预应力筋较多时，整批同时放张可采用砂箱、楔块等放松装臵。

5-4

后张法预应力

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一、后张法
1、后张法先制作留有孔道的混凝土构件，混凝土达到设计规定强度后，穿筋，借助锚具把预应力筋锚固在构件端部，并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值，最后孔道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件，并使之产生预应力。特点： 1）混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响； 2）锚具不能重复使用，成本高； 3）工艺比较复杂（构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆）；可拼装预制构件（现场拼装）。

二、后张法设备
1、锚具后张法结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到砼的永久性锚固装置。单根钢筋锚具 1）分类：
钢筋束锚具预应力钢丝束锚具 2）对锚具的要求：钢绞线锚具尺寸准确；

有可靠的锚固能力不致产生预应力筋的滑移；有足够刚度和强度；

部件的互换性好。

① 单根钢筋锚具

张拉端：螺丝端杆锚具。固定端：帮条锚具或墩头锚具。

②

钢筋束锚具

钢筋束采用的锚具有：XM型、QM型、BS型和固定端镦头锚具。

① XM型：可锚固钢绞线束、钢丝束、单根预应力筋、多根预应力筋。
② QM型锚具：可锚固钢绞线束。 ③ BS型：可锚固钢绞线束

③

预应力钢丝束锚具

固定端采用钢丝束镦头锚具，张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。 I. 锥形螺杆锚具：用于锚固14、16、20、24或28根直径为5mm的碳素钢丝。

II. 钢丝束镦头锚具：适用于12～54根直径为5mm的碳素钢丝。 III.钢质锥形锚具:用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束，适用于锚固6、12、18或24根直径 5mm的钢丝束。

三、后张法的施工工艺

关键工序

1、孔道留设 1）目的：

构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋(束)及张拉锚固后灌浆用。
2）孔道留设的基本要求： ① 孔道直径应保证预应力筋(束)能顺利穿过。 ② 孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。 ③ 在设计规定位置上留设灌浆孔。

④ 在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水管。 ⑤ 灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。

钢管抽芯法
2）孔道留设方法

胶管抽芯法
预埋管法
预埋金属波纹管

预埋塑料波纹管

（1）钢管抽芯法

适用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过15m 。