第二篇预应力混凝土结构 第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料 12.1概述 钢筋混凝土构件由于混凝土的抗拉强度低，而采用钢筋来代替混凝土承受拉力。但是 混凝士的极限拉应变也很小，每米仅能伸长(0.10-015)mm,若混凝土伸长值超过该极限 值就要出现裂缝。如果要求构件在使用时混凝士不开裂，则钢筋的拉应力只能达到(20-30 MPa:即使允许开裂，为了保证构件的耐久性，常需将裂缝宽度限制在(0.2~0.25)mm以 内，此时钢筋拉应力也只能达到(150-250)MPa,可见高强度钢筋是无法在钢筋混凝土结 构中充分发挥其抗拉强度的。 由上可知，钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题 一是需要带裂缝工作，由于裂 缝的存在，不仅使构件刚度下降，而且使得钢筋混凝土构件不能应用于不允许开裂的场合 二是无法充分利用高强材料。当荷载增加时，靠增加钢筋混凝士构件的截面尺寸或增加钢筋 用量的方法来控制构件的裂缝和变形是不经济的，因为这必然使构件自重（恒载）增加，特 别是对于桥梁结构，随若跨度的增大，自重作用所占的比例也增大。这使得钢筋混凝土结构 在桥梁工程中的使用范围受到很大限制。要使钢筋混凝土结构得到进一步的发展，就必须克 服混凝士抗拉强度低这一缺点，于是人们在长期的工程实践及研究中，创造出了预应力混满 土结构。 12.1.1预应力混凝土结构的其本原理 所调预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋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生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。例如，对混凝土或 钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，使之建立 种人为的应力状态，这种应力的大小利 分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用 下不致开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。这种由配置预应力钢筋再通过张拉或其他 方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构 现以图121所示的简支梁为例。讲一步说明预应力混凝土结构的基本原理」 设混凝土梁跨径为L,截面为bXh,承受均布荷载q(含自重在内)，其跨中最大弯矩 为M=gL8,此时跨中截面上、下缘的应图12-1c]为 上缘：G=6M/b(压应力) 下缘：O4=-6M/bM(拉应力) 假如预先在离该梁下缘h仍（即偏心距e=h6)处，设置高强钢丝束，并在梁的两端对 拉错固[图12-1a)],使钢束中产生拉力N,其弹性回缩的压力将作用于梁端混凝土截面与 束同高的水平处[图12-1b,回缩力的大小亦为N,。如令N。-3h,则同样可求得N作用 下，梁上、下缘所产生的应力川图12-1d1为 N。N。·e3M13Mh 上缘：访6研5方看0 下缘-+8（压应》 12-1
12-1 第二篇 预应力混凝土结构 第 12 章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料 12.1 概 述 钢筋混凝土构件由于混凝土的抗拉强度低，而采用钢筋来代替混凝土承受拉力。但是， 混凝土的极限拉应变也很小，每米仅能伸长（0.10~0.15）mm，若混凝土伸长值超过该极限 值就要出现裂缝。如果要求构件在使用时混凝土不开裂，则钢筋的拉应力只能达到（20~30） MPa；即使允许开裂，为了保证构件的耐久性，常需将裂缝宽度限制在（0.2~0.25）mm 以 内，此时钢筋拉应力也只能达到（150~250）MPa，可见高强度钢筋是无法在钢筋混凝土结 构中充分发挥其抗拉强度的。 由上可知，钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题：一是需要带裂缝工作，由于裂 缝的存在，不仅使构件刚度下降，而且使得钢筋混凝土构件不能应用于不允许开裂的场合； 二是无法充分利用高强材料。当荷载增加时，靠增加钢筋混凝土构件的截面尺寸或增加钢筋 用量的方法来控制构件的裂缝和变形是不经济的，因为这必然使构件自重（恒载）增加，特 别是对于桥梁结构，随着跨度的增大，自重作用所占的比例也增大。这使得钢筋混凝土结构 在桥梁工程中的使用范围受到很大限制。要使钢筋混凝土结构得到进一步的发展，就必须克 服混凝土抗拉强度低这一缺点，于是人们在长期的工程实践及研究中，创造出了预应力混凝 土结构。 12.1.1 预应力混凝土结构的基本原理 所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋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生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。例如，对混凝土或 钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和 分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用 下不致开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。这种由配置预应力钢筋再通过张拉或其他 方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。 现以图 12-1 所示的简支梁为例，进一步说明预应力混凝土结构的基本原理。 设混凝土梁跨径为 L，截面为 b×h，承受均布荷载 q（含自重在内），其跨中最大弯矩 为 M＝qL2 /8，此时跨中截面上、下缘的应力[图 12-1c)]为 2 2 6 6 cu cb M bh M bh = = − 上缘： （压应力） 下缘： （拉应力） 假如预先在离该梁下缘 h/3（即偏心距 e＝h/6）处，设置高强钢丝束，并在梁的两端对 拉锚固[图 12-1a) ]，使钢束中产生拉力 Np，其弹性回缩的压力将作用于梁端混凝土截面与钢 束同高的水平处[图 12-1b)]，回缩力的大小亦为 Np，。如令 Np=3M/h，则同样可求得 Np 作用 下，梁上、下缘所产生的应力[图 12-1d)]为 2 2 2 2 2 3 1 3 0 6 6 6 6 6 p p cpu p p cpb N N e M M h bh bh bh bh h N N e M bh bh bh = − = − = = + = 上缘： 下缘： （压应力）
a b) T55T=5T5 b =础（压）dD 6=-础（拉） +=的（压） 图121预应力混凝土结构基本原理图 a)简支梁受均布荷载a作用b)预加力N。作用于梁上C)苗找a作用下的跨中截面应力分布图 d)预加力N,作用下的跨中截面应力分布图。)梁在g和心，共阿作用下的跨中裁面应力分布图 现将上述两项应力叠加，即可求得梁在g和N,共同作用下，跨中截面上、下缘的总应 图12-1e为 下第-微-端-0 由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在均布荷载q作用时在下边缘所产生 的拉应力全部被抵消，因而可避免混凝土出现裂缝，混凝土梁可以全截面参加工作。这就相 当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强钢材的目的。上述概念就是 预应力混凝十结构的基本原理。其实，预应力原理的应用早就有了，而日在日常事物中的你 子也很多。例如在建筑工地用砖钳装卸砖块，被钳住的一叠 平砖块不会掉落：用铁箍紧铺 木桶，木桶盛水而不漏等，这些都是运用预应力原理的显事例。 从图121还可看出，预压力必须针对外荷载作用下可能产生的应力状态有计划地施 加。因为要有效地抵消外荷载作用所产生的拉应力，这不仅与N的大小有关，而且也与N 所施加的位置（即偏心距e的大小）有关。预加力，所产生的反弯矩与偏心距e成正比例，为 了节省预应力钢筋的用量，设计中常常尽量减小，值，因此在弯矩最大的跨中截面就必须 尽量加大偏心距值。如果沿全梁,值保持不变，对于外弯矩较小的截面 则需将e值相 应地减小，以免由于预加力弯矩过大，使梁的上缘出现拉应力，甚至出现裂缝。预加力N 在各截面的偏心距：值的调整工作，在设计时通常是通过曲线配筋的形式来实现的，这在后 面的受弯构件设计中将作进一步介绍。 12.1.2配筋混凝土结构的分类 国内通常把全预应力混凝土、部分预应力混凝土和钢筋混凝土结构总称为配筋混凝土结 构系列 1)国外配筋混凝土结构的分类 1970年国际预应力混凝土协会(FP) 一欧洲混凝土委员会(CEB)建议，将配筋混凝 士按预加应力的大小划分为如下四级 【级：全预应力一在全部荷载最不利组合作用下，正截面上混凝土不出现拉应力： Ⅱ级：有限预应力一在全部荷载最不利组合作用下，正截面上混凝土允许出现拉应力， 但不超过其抗拉强度（即不出现裂缝）：在长期持续荷载作用下，混凝士不出现拉应力： Ⅲ级：部分预应力一在全部荷载最不利组合作用下，构件正截面上混凝土允许出现裂 12-2
12-2 h/ L e h h b Np Np e=h/ L − cu = bh （压） M Np Np M M cpu = b = d） e） u = q M bh cb = （拉） M bh = （压） h/ h/ bh （压） c） M a） b） 图 12-1 预应力混凝土结构基本原理图 a）简支梁受均布荷载 q 作用 b）预加力 Np作用于梁上 c）荷载 q 作用下的跨中截面应力分布图 d）预加力 Np作用下的跨中截面应力分布图 e）梁在 q 和 Np共同作用下的跨中截面应力分布图 现将上述两项应力叠加，即可求得梁在 q 和 Np 共同作用下，跨中截面上、下缘的总应 力[图 12-1e)]为 2 2 2 2 6 6 0 6 6 0 u cu cpu b cb cpb M M bh bh M M bh bh = + = + = = + = − = 上缘： （压应力） 下缘： 由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在均布荷载 q 作用时在下边缘所产生 的拉应力全部被抵消，因而可避免混凝土出现裂缝，混凝土梁可以全截面参加工作。这就相 当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强钢材的目的。上述概念就是 预应力混凝土结构的基本原理。其实，预应力原理的应用早就有了，而且在日常事物中的例 子也很多。例如在建筑工地用砖钳装卸砖块，被钳住的一叠水平砖块不会掉落；用铁箍紧箍 木桶，木桶盛水而不漏等，这些都是运用预应力原理的浅显事例。 从图 12-1 还可看出，预压力 Np 必须针对外荷载作用下可能产生的应力状态有计划地施 加。因为要有效地抵消外荷载作用所产生的拉应力，这不仅与 Np 的大小有关，而且也与 Np 所施加的位置(即偏心距 e 的大小)有关。预加力 Np 所产生的反弯矩与偏心距 e 成正比例，为 了节省预应力钢筋的用量，设计中常常尽量减小 Np 值，因此在弯矩最大的跨中截面就必须 尽量加大偏心距 e 值。如果沿全梁 Np 值保持不变，对于外弯矩较小的截面，则需将 e 值相 应地减小，以免由于预加力弯矩过大，使梁的上缘出现拉应力，甚至出现裂缝。预加力 Np 在各截面的偏心距 e 值的调整工作，在设计时通常是通过曲线配筋的形式来实现的，这在后 面的受弯构件设计中将作进一步介绍。 12.1.2 配筋混凝土结构的分类 国内通常把全预应力混凝土、部分预应力混凝土和钢筋混凝土结构总称为配筋混凝土结 构系列。 1）国外配筋混凝土结构的分类 1970 年国际预应力混凝土协会（FIP）—欧洲混凝土委员会（CEB）建议，将配筋混凝 土按预加应力的大小划分为如下四级： I 级：全预应力—在全部荷载最不利组合作用下，正截面上混凝土不出现拉应力； II 级：有限预应力—在全部荷载最不利组合作用下，正截面上混凝土允许出现拉应力， 但不超过其抗拉强度（即不出现裂缝）；在长期持续荷载作用下，混凝土不出现拉应力； III 级：部分预应力—在全部荷载最不利组合作用下，构件正截面上混凝土允许出现裂
缝，但裂缝宽度不超过规定容许值： IV级：普通钢筋混凝土结构。 分类方法，由于对部分预应力混凝土结构的优越性强调不够，容易给人们造成误解 认为这是质量的分等，似乎I级比Ⅱ级好，Ⅱ级比Ⅲ级好等，形成盲目去追求级的不 确倾向。事实上应根据结构使用的要求，区别情况选用不同的预应力度。针对这种分类方法 存在的缺点，国际上己逐步改用按结构功能要求合理选用预应力度的分类方法。 2)国内配筋混凝士结构的分类 根据国内工程习惯，我国对以钢材为配筋的配筋混凝士结构系列，采用按其预应力度分 成全预应力混凝土、部分预应力混凝土和钢筋混凝土等三种结构的分类方法。 (1)预应力度的定义 《公路桥规》将受弯构件的预应力度（入）定义为由预加应力大小确定的消压弯矩M。 与外荷载产生的弯矩M的比值，即 元=M/M 式中M,一一消压弯矩，也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩 M,一一按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值： 一预应力混凝土构件的预应力度。 (2)配筋混凝土构件的分类 全预应力混凝土构件 -在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许 出现拉应力（不得消压），即入≥1： 部分预应力混凝土构件一一在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现 拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝，即1>入>0： 钢筋混凝士土构件 不预加应力的混凝土枸件，即元=0。 (3)部分预应力混凝土构件的分类 由上可知，部分预应力混凝土构件就是指其预应力度介于以全预应力混凝士构件和钢筋 混凝士构件为两个界限的中间广阔领域内的预应力混凝土构件。这一定义是采用了包括 CEB/下P规范中的有限预应力和部分预应力这两部分的广义定义。可以看出，对于部分预应 力混凝土构件，如何根据结构使用要求，合理地确定构件的预应力度（入）是一个非常重要 的问题 为了设计的方便，《公路桥规》又将在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉 边缘允许出现拉应力的部分预应力混凝士构件分为以下两类： A类：当对构件控制截面受拉边缘的拉应力加以限制时，为A类预应力混凝土构件： B类：当构件控制截面受拉边缘拉应力超过限值或出现不超过宽度限值的裂缝时，为B 类预应力混凝土构件。 3)配筋混凝土结构的其他分类方法 配筋混凝士结构的分类，除以上方法外，在国内外尚有建议按照配筋情况米分类的。即 认为结构构件中同时配有一部分预应力钢筋和另一 部分非预应力钢的混合配筋混凝十结 构，才是部分预应力混凝士结构 当枸件 全部配置预应力钢筋，而没有按受力配置的非 应力钢筋时，则为全预应力混凝士结构：当构件中的预应力钢筋为零，而仅有非预应力钢筋 时，则为普通钢筋混凝土结构等。 但上述这种分类方法，因为没有明确规定预应力钢筋中的预拉应力值，构件实际预加力 12-3
12-3 缝，但裂缝宽度不超过规定容许值； IV 级：普通钢筋混凝土结构。 这一分类方法，由于对部分预应力混凝土结构的优越性强调不够，容易给人们造成误解， 认为这是质量的分等，似乎 I 级比 II 级好，II 级比 III 级好等，形成盲目去追求 I 级的不正 确倾向。事实上应根据结构使用的要求，区别情况选用不同的预应力度。针对这种分类方法 存在的缺点，国际上已逐步改用按结构功能要求合理选用预应力度的分类方法。 2）国内配筋混凝土结构的分类 根据国内工程习惯，我国对以钢材为配筋的配筋混凝土结构系列，采用按其预应力度分 成全预应力混凝土、部分预应力混凝土和钢筋混凝土等三种结构的分类方法。 （1）预应力度的定义 《公路桥规》将受弯构件的预应力度（λ）定义为由预加应力大小确定的消压弯矩 M0 与外荷载产生的弯矩 Ms 的比值，即 = M0 Ms 式中 M0—— 消压弯矩，也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩； Ms —— 按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值； —— 预应力混凝土构件的预应力度。 （2）配筋混凝土构件的分类 全预应力混凝土构件——在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许 出现拉应力（不得消压），即 ≥1； 部分预应力混凝土构件——在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现 拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝，即 1＞ ＞0； 钢筋混凝土构件——不预加应力的混凝土构件，即 = 0。 （3）部分预应力混凝土构件的分类 由上可知，部分预应力混凝土构件就是指其预应力度介于以全预应力混凝土构件和钢筋 混凝土构件为两个界限的中间广阔领域内的预应力混凝土构件。这一定义是采用了包括 CEB/FIP 规范中的有限预应力和部分预应力这两部分的广义定义。可以看出，对于部分预应 力混凝土构件，如何根据结构使用要求，合理地确定构件的预应力度（ ）是一个非常重要 的问题。 为了设计的方便，《公路桥规》又将在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉 边缘允许出现拉应力的部分预应力混凝土构件分为以下两类： A 类：当对构件控制截面受拉边缘的拉应力加以限制时，为 A 类预应力混凝土构件； B 类：当构件控制截面受拉边缘拉应力超过限值或出现不超过宽度限值的裂缝时，为 B 类预应力混凝土构件。 3）配筋混凝土结构的其他分类方法 配筋混凝土结构的分类，除以上方法外，在国内外尚有建议按照配筋情况来分类的。即 认为结构构件中同时配有一部分预应力钢筋和另一部分非预应力钢筋的混合配筋混凝土结 构，才是部分预应力混凝土结构。当构件中全部配置预应力钢筋，而没有按受力配置的非预 应力钢筋时，则为全预应力混凝土结构；当构件中的预应力钢筋为零，而仅有非预应力钢筋 时，则为普通钢筋混凝土结构等。 但上述这种分类方法，因为没有明确规定预应力钢筋中的预拉应力值，构件实际预加力
的大小很不明确，也无法定义构件在使用阶段的受力性能（如拉应力大小和裂缝宽度等） 所以国内一般不采用这种分类方法 12.1.3预应力混凝土结构的优缺点 预应力混凝土结构其有下列主要优点： (1)提高了构件的抗裂度和刚度。对构件施加预应力后，使构件在使用荷载作用下可 不出现裂缝，或可使裂缝大大推迟出现，有效地善了构件的使用性能，提高了构件的刚度 增加了结构的耐久性。 (2)可以节省材料，减少自重。预应力混凝土由于采用高强材料，因而可减少构件截 面尺寸，节省钢材与混凝士用量，降低结构物的自重。这对自重比例很大的大跨径桥梁来说， 更有着显著的优越性。大跨度和重荷载结构，采用预应力混凝土结物一般是经济合理的 （》可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。预应力混凝士梁的曲线钢筋（束，可 使梁中支座附近的竖向剪力减小：又由于混凝士截面上预压应力的存在 使荷载作用下的主 拉应力也相应减小。这有利于减小梁的腹板厚度，使预应力混凝土梁的自重可以进一步减小 (4)结构质量安全可靠。施加预应力时，拟筋（束）与混凝土都同时经受了一次品商 检验。如果在张拉钢筋时构件质量表现良好，那么，在使用时也可以认为是安全可靠的。因 此有人称预应力混凝土结构是经过预先检验的结构。 (5)预应力可做为结构构件连接的手段。 促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展 此外，预应力还可以提高结构的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段 由加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，所以引起疲劳破坏的可能性也小。这对承受 动荷载的桥梁结构来说是很有利的。 预应力混凝土结构也存在着一些缺点 (1)工艺较复杂 对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍 (2)需要有专门设备，如张拉机具、淫浆设备等。先张法斋要有张拉台座：后张法还 要耗用数量较多、质量可靠的错具等。 (3)预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而加大，如存梁时间过久再进行 安装，就可能使反拱度很大，造成桥面不平顺。 (4)预应力混凝士结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高 但是，以上缺点是可以设法克服的。例如应用于跨径较大的结构， 或跨径虽不大 但构 件数量很多时，采用预应力混凝土结构就比较经济了。总之，只要从实际出发，因地制宜 进行合理设计和妥善安排，预应力混凝土结构就能充分发挥其优越性。所以它在近数十年米 得到了迅猛的发展，光其对桥梁新体系的发展起了重要的推动作用。这是一种极有发展前途 的工程结构。 12.2预加应力的方法与设备 12.2.1预加应力的主要方法 1)先张法 先张法，即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法，如图12-2所示。先在张拉台座上 按设计规定的拉力张拉预应力钢筋，并进行临时锚周，再浇筑构件混凝土，待混凝土达到要 求强度（一般不低于强度设计值的75%）后，放张（即将临时锚固松开，缓慢放松张拉力）， 让预应力钢筋的回缩，通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用，传递给混凝土，使混凝土获 得预压应力。这种在台座上张拉预应力筋后浇筑混凝土并通过粘结力传递而建立预加应力的 12-4
12-4 的大小很不明确，也无法定义构件在使用阶段的受力性能（如拉应力大小和裂缝宽度等）， 所以国内一般不采用这种分类方法。 12.1.3 预应力混凝土结构的优缺点 预应力混凝土结构具有下列主要优点： （1）提高了构件的抗裂度和刚度。对构件施加预应力后，使构件在使用荷载作用下可 不出现裂缝，或可使裂缝大大推迟出现，有效地改善了构件的使用性能，提高了构件的刚度， 增加了结构的耐久性。 （2）可以节省材料，减少自重。预应力混凝土由于采用高强材料，因而可减少构件截 面尺寸，节省钢材与混凝土用量，降低结构物的自重。这对自重比例很大的大跨径桥梁来说， 更有着显著的优越性。大跨度和重荷载结构，采用预应力混凝土结构一般是经济合理的。 （3）可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。预应力混凝土梁的曲线钢筋（束），可 使梁中支座附近的竖向剪力减小；又由于混凝土截面上预压应力的存在，使荷载作用下的主 拉应力也相应减小。这有利于减小梁的腹板厚度，使预应力混凝土梁的自重可以进一步减小。 （4）结构质量安全可靠。施加预应力时，钢筋（束）与混凝土都同时经受了一次强度 检验。如果在张拉钢筋时构件质量表现良好，那么，在使用时也可以认为是安全可靠的。因 此有人称预应力混凝土结构是经过预先检验的结构。 （5）预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。 此外，预应力还可以提高结构的耐疲劳性能。因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段 由加荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，所以引起疲劳破坏的可能性也小。这对承受 动荷载的桥梁结构来说是很有利的。 预应力混凝土结构也存在着一些缺点： （1）工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。 （2）需要有专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。先张法需要有张拉台座；后张法还 要耗用数量较多、质量可靠的锚具等。 （3）预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而加大，如存梁时间过久再进行 安装，就可能使反拱度很大，造成桥面不平顺。 （4）预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。 但是，以上缺点是可以设法克服的。例如应用于跨径较大的结构，或跨径虽不大，但构 件数量很多时，采用预应力混凝土结构就比较经济了。总之，只要从实际出发，因地制宜地 进行合理设计和妥善安排，预应力混凝土结构就能充分发挥其优越性。所以它在近数十年来 得到了迅猛的发展，尤其对桥梁新体系的发展起了重要的推动作用。这是一种极有发展前途 的工程结构。 12.2 预加应力的方法与设备 12.2.1 预加应力的主要方法 1）先张法 先张法，即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法，如图 12-2 所示。先在张拉台座上， 按设计规定的拉力张拉预应力钢筋，并进行临时锚固，再浇筑构件混凝土，待混凝土达到要 求强度（一般不低于强度设计值的 75%）后，放张（即将临时锚固松开，缓慢放松张拉力）， 让预应力钢筋的回缩，通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用，传递给混凝土，使混凝土获 得预压应力。这种在台座上张拉预应力筋后浇筑混凝土并通过粘结力传递而建立预加应力的
混凝土构件就是先张法预应力混凝土构件。 先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、钢绞线等。不专设永久锚具，借助与混 凝士的粘结力，以获得较好的自锚性能。 张拉台座 a) 、 时墙因 z 从压室 从压鱼 图2-2先张法工艺流程示意图 )预应力钢筋就位，准各张拉b)张拉并错固，浇筑构件混凝土 ©凇锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件 先张法施工工序简单，预应力钢筋靠粘结力自锚，临时固定所用的错具（一般称为工具 式锚具或夹具)可以重复使用，因此大批量生产先张法构件比较经济，质量也比较稳定。目 前，先张法在我国一般仅用于生产直线配筋的中小型构件。大型构件因需配合弯矩与剪力沿 梁长度的分布而采用曲线配筋，这将使施工设备和工艺复杂化，且需配备庞大的张拉台 因而很少采用先张法。 2)后张法 后张法是先浇筑构件混据土，待湿凝土结硬后，再张节而应力钢筋并描固的方法，加图 12-3所示。先浇筑构件混凝土，并在其中预留孔道（或设套 ,待混凝土达到要求强度后 将预应力钢筋穿入预留的孔道内，将千斤顶支承于混凝土构件端部，张拉预应力钢筋，使构 件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固于混凝士 构件上，使混凝土获得并保持其预压应力。最后，在预留孔道内压注水泥浆，以保护预应力 钢筋不致锈蚀，并使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体。这种在混凝士硬结后通过张拉预应 力筋并锚固而建立预加应力的构件称为后张法预应力混凝土构件。 由上可知，施工工艺不同，建立预应力的方法也不同。后张法是靠工作锚具来传递和保 持预加应力的：先张法则是靠粘结力来传递并保持预加应力的。 么
12-5 混凝土构件就是先张法预应力混凝土构件。 先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、钢绞线等。不专设永久锚具，借助与混 凝土的粘结力，以获得较好的自锚性能。 伸长 张拉台座 预应力筋 混凝土 压缩 a） b） c） 临时锚固 Np 压缩 图 12-2 先张法工艺流程示意图 a)预应力钢筋就位，准备张拉 b)张拉并锚固，浇筑构件混凝土 c)松锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件 先张法施工工序简单，预应力钢筋靠粘结力自锚，临时固定所用的锚具(一般称为工具 式锚具或夹具)可以重复使用，因此大批量生产先张法构件比较经济，质量也比较稳定。目 前，先张法在我国一般仅用于生产直线配筋的中小型构件。大型构件因需配合弯矩与剪力沿 梁长度的分布而采用曲线配筋，这将使施工设备和工艺复杂化，且需配备庞大的张拉台座， 因而很少采用先张法。 2）后张法 后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法，如图 12-3 所示。先浇筑构件混凝土，并在其中预留孔道（或设套管），待混凝土达到要求强度后， 将预应力钢筋穿入预留的孔道内，将千斤顶支承于混凝土构件端部，张拉预应力钢筋，使构 件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固于混凝土 构件上，使混凝土获得并保持其预压应力。最后，在预留孔道内压注水泥浆，以保护预应力 钢筋不致锈蚀，并使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体。这种在混凝土硬结后通过张拉预应 力筋并锚固而建立预加应力的构件称为后张法预应力混凝土构件。 由上可知，施工工艺不同，建立预应力的方法也不同。后张法是靠工作锚具来传递和保 持预加应力的；先张法则是靠粘结力来传递并保持预加应力的
预留孔（或套管） 2(张拉反力) 一N(张拉力 压挂水泥茶 图123后张法工艺流程示意图 )浇筑构件混凝土，预留孔道，字入预应 钢筋b)千斤顶支于混凝土构件上，张拉预应力钢筋 用储具将预应 后进行孔道压浆 12.2.2锚具 1)对锚具的要求 临时夹具（在制作先张法或后张法预应力混凝土构件时，为保持预应力筋拉力的临时性 错固装置)和锚具（在后张法预应力混凝土构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝 土上所用的永久性锚固装置)都是保证预应力混凝土施工安全、结构可靠的关键设备。因此。 在设计、制造或选择锚具时应注意满足下列要求：受力安全可靠：预应力损失要小：构造简 单、紧凑，制作方便，用钢量少：张拉错固方便迅速，设备简单。 2)锚具的分类 错具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： (1)依靠摩阻力锚固的锚具。如楔形锚、锥形锚和用于锚固钢绞线的M错与夹片式 群错等，都是借张拉预应力钢筋的回缩或千斤顶压，带动锥销或夹片将预应力钢筋楔紧于锥 中而锚周的。 (2)依靠承压错固的错具。如镦头锚、钢筋螺纹错等，是利用钢丝的徽粗头或钢筋螺 纹承压进行错固。 (3)依靠粘结力错固的锚具。如先张法的预应力钢筋锚固，以及后张法固定端的钢纹 线压花锚具等，都是利用预应力钢筋与混凝土之间的粘结力进行错固的。 对于不同形式的锚具，往往需要配套使用专门的张拉设备。因此，在设计施工中，锚具 与张拉设备的选择，应同时考虑。 3)目前桥梁结构中几种常用的锚具 (1)锥形锚 锥形错（又称为弗式锚），主要用于钢丝束的锚固。它由锚圈和锚塞（又称锥销）两部 分组成。 锥形错是通过张拉钢束时顶压错塞，把预应力钢丝楔紧在锚圈与锚塞之间 ,借助摩阻力 锚固的（图124）。在错固时，利用钢丝的回缩力带动错塞向锚圈内滑进，使钢丝被进一步 楔紧。此时，锚圈承受者很大的横向（径向）张力（一般约等于钢丝束张拉力的4倍），故 对错圈的设计、制造应足够的重视。锚具的承载力，一般不应低于钢丝束的极限拉力，或不 低于钢丝束控制张拉力的1.5倍，可在压力机上试验确定。此外，对错具的材质、几何尺寸 12-6
12-6 /2（张拉反力） （张拉力） 混凝土压缩 筋束伸长 预应力筋束 锚具 预留孔（或套管） 压注水泥浆 a） b) c) Np Np Np/2 图 12-3 后张法工艺流程示意图 a)浇筑构件混凝土，预留孔道，穿入预应力钢筋 b)千斤顶支于混凝土构件上，张拉预应力钢筋 c)用锚具将预应力钢筋锚固后进行孔道压浆 12.2.2 锚具 1）对锚具的要求 临时夹具(在制作先张法或后张法预应力混凝土构件时，为保持预应力筋拉力的临时性 锚固装置)和锚具(在后张法预应力混凝土构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝 土上所用的永久性锚固装置)都是保证预应力混凝土施工安全、结构可靠的关键设备。因此， 在设计、制造或选择锚具时应注意满足下列要求：受力安全可靠；预应力损失要小；构造简 单、紧凑，制作方便，用钢量少；张拉锚固方便迅速，设备简单。 2）锚具的分类 锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： （1）依靠摩阻力锚固的锚具。如楔形锚、锥形锚和用于锚固钢绞线的 JM 锚与夹片式 群锚等，都是借张拉预应力钢筋的回缩或千斤顶压，带动锥销或夹片将预应力钢筋楔紧于锥 孔中而锚固的。 （2）依靠承压锚固的锚具。如镦头锚、钢筋螺纹锚等，是利用钢丝的镦粗头或钢筋螺 纹承压进行锚固。 （3）依靠粘结力锚固的锚具。如先张法的预应力钢筋锚固，以及后张法固定端的钢绞 线压花锚具等，都是利用预应力钢筋与混凝土之间的粘结力进行锚固的。 对于不同形式的锚具，往往需要配套使用专门的张拉设备。因此，在设计施工中，锚具 与张拉设备的选择，应同时考虑。 3）目前桥梁结构中几种常用的锚具 （1）锥形锚 锥形锚（又称为弗式锚），主要用于钢丝束的锚固。它由锚圈和锚塞（又称锥销）两部 分组成。 锥形锚是通过张拉钢束时顶压锚塞，把预应力钢丝楔紧在锚圈与锚塞之间，借助摩阻力 锚固的（图 12-4）。在锚固时，利用钢丝的回缩力带动锚塞向锚圈内滑进，使钢丝被进一步 楔紧。此时，锚圈承受着很大的横向（径向）张力（一般约等于钢丝束张拉力的 4 倍），故 对锚圈的设计、制造应足够的重视。锚具的承载力，一般不应低于钢丝束的极限拉力，或不 低于钢丝束控制张拉力的 1.5 倍，可在压力机上试验确定。此外，对锚具的材质、几何尺寸
加工质量，均必须作严格的检验，以保证安全。 下垫板 纹管 图12-4锥形锚月 a)锥形锚具工作示意图b)锥形锚具制面图 在桥梁中使用的锥形锚有锚固18。"5mm和锚固24。"5mm的钢丝束等两种，并配用 60OkN双作用千斤顶或YZ85型三作用千斤项张拉。锚塞用45号优质碳素结构钢经热处理 制成，其硬度一般要求为洛氏硬度HRC55~58单位，以便顶塞后，锚塞齿纹能稍微压入钢 丝表面，而获得可靠的锚固。锚圈用5号或45号钢冷作旋制而成，不作淬火处理。 锥形错的优点是错固方便，锚具面积小，便于在梁体上分散布置。但错固时钢丝的回缩 量较大，应力损失较其他错具大。同时，它不能重复张拉和接长，使预应力钢筋设计长度母 到千斤顶行程的限制。为防止受震松动，必须及时给预留孔道压浆， 国外同类型的弗式错具，已有较大改进和发展，不仅能用于错固钢丝束，而且也能错固 钢绞线束，其最大错固能力己达到10000kN。 (2)锁头带 缴头错主要用于错固铜丝束，也可错固直径在14mm以下的预应力粗钢筋。钢丝的根数 和错具的尺寸依设计张拉力的大小选定。钢丝束镦头锚具是1949年由瑞士4名工程师研制 而面成的，并以他们名字的头一个字母命名为BBRV体系锚具。国内锁头错有错周12~133根 中"5mm和12~84根p"7mm两种错具系列，配套的缴头机有LD一10型和LD一20型两种 型式。 辙头错的工作原理如图12.5所示。先以钢丝家一穿时错杯的蜂窝眼。然后用锁头机将 钢丝端头镦粗如蘑菇形，借头直接承压将钢丝锚固于锚杯上。锚杯的外圆车有螺纹，穿束 后，在固定端将锚圈（大螺帽）拧上，即可将钢丝束锚固于梁端。在张拉端，先将与千斤项 连接的拉杆旋入锚杯内，用千斤顶支承于梁体上进行张拉，待达到设计张拉力时，将错圈（螺 帽)拧紧，再慢慢放松千斤顶，退出拉杆，于是钢丝束的回缩力就通过锚圈、垫板，传递到 梁体混凝土而获得错固。 孔道长度 12.7
12-7 加工质量，均必须作严格的检验，以保证安全。 压浆孔 锚塞 锚圈 锚下垫板 波纹管 预留孔道 钢丝束 梁体 a) 锚圈 锚塞 压浆孔 钢丝束 N b) p 图 12-4 锥形锚具 a）锥形锚具工作示意图 b）锥形锚具剖面图 在桥梁中使用的锥形锚有锚固 18 w 5mm 和锚固 24 w 5mm 的钢丝束等两种，并配用 600kN 双作用千斤顶或 YZ85 型三作用千斤顶张拉。锚塞用 45 号优质碳素结构钢经热处理 制成，其硬度一般要求为洛氏硬度 HRC55～58 单位，以便顶塞后，锚塞齿纹能稍微压入钢 丝表面，而获得可靠的锚固。锚圈用 5 号或 45 号钢冷作旋制而成，不作淬火处理。 锥形锚的优点是锚固方便，锚具面积小，便于在梁体上分散布置。但锚固时钢丝的回缩 量较大，应力损失较其他锚具大。同时，它不能重复张拉和接长，使预应力钢筋设计长度受 到千斤顶行程的限制。为防止受震松动，必须及时给预留孔道压浆。 国外同类型的弗式锚具，已有较大改进和发展，不仅能用于锚固钢丝束，而且也能锚固 钢绞线束，其最大锚固能力已达到 10000kN。 （2）镦头锚 镦头锚主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在 14mm 以下的预应力粗钢筋。钢丝的根数 和锚具的尺寸依设计张拉力的大小选定。钢丝束镦头锚具是 1949 年由瑞士 4 名工程师研制 而成的，并以他们名字的头一个字母命名为 BBRV 体系锚具。国内镦头锚有锚固 12~133 根 w 5mm 和 12~84 根 w 7mm 两种锚具系列，配套的镦头机有 LD—10 型和 LD—20 型两种 型式。 镦头锚的工作原理如图 12-5 所示。先以钢丝逐一穿过锚杯的蜂窝眼，然后用镦头机将 钢丝端头镦粗如蘑菇形，借镦头直接承压将钢丝锚固于锚杯上。锚杯的外圆车有螺纹，穿束 后，在固定端将锚圈（大螺帽）拧上，即可将钢丝束锚固于梁端。在张拉端，先将与千斤顶 连接的拉杆旋入锚杯内，用千斤顶支承于梁体上进行张拉，待达到设计张拉力时，将锚圈（螺 帽）拧紧，再慢慢放松千斤顶，退出拉杆，于是钢丝束的回缩力就通过锚圈、垫板，传递到 梁体混凝土而获得锚固。 孔道长度L 穿束方向 固定端 锚圈（螺帽） 钢丝镦头 预留孔道 锚杯 垫板 锚圈（螺帽） 锚杯 接千斤顶 钢丝镦头 压浆孔 预留孔道扩口 张拉端
图125物过错错且工作示音图 徽头错错固可靠，不会出现锥形锚那样的“滑丝”问题：锚固时的应力损失很小：头 工艺操作简便迅速。但预应力钢筋张拉吨位过大，钢丝数很多，施工亦显麻烦，故大吨位鐵 头错宜加大钢丝直径，由'5mm改为用7mm,或改用钢纹线夹片锚具。此外，徽头锚对 钢丝的下料长度要求很精确，误差不得超过1/300。误差过大，张拉时可能由于受力不均匀 发生断丝现象。 徵头锚适于锚固直线式配束，对于较缓 和的曲线预应力钢筋也可采用。目前斜拉桥中错 固斜拉索的高振幅锚具 一HAm式冷铸头锚，因锚杯内填入了环氧树脂、锌粉和钢球的混 合料，具有较好的抗疲劳性能 (3)钢筋螺纹错日 当采用高强粗钢筋作为预应力钢筋时，可采用螺纹错其固定。即借助于相钢筋两端的起 在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行固，钢筋的回缩力由螺帽经支承垫板承压传递给梁体 而获得预应力（图 12-62e 螺纹锚具的制造关键在于螺纹的加工。为了避免端部螺纹削弱钢筋截面，常采用特制的 钢模冷轧而成，使其阴纹压入钢筋圆周之内，而阳纹则挤到钢筋原圆周之外，这样可使平均 直径与原钢筋直径相差无几（约小2%），而且冷轧还可以提高钢筋的强度。由于螺纹系冷 轧而成，故又将这种锚具称为轧丝锚。目前国内生产的轧丝锚有两种规格，可分别错固 p25mm和32mm两种IV级圆钢筋， 70年代以来，国内外相继采用可以直接拧上螺帽和连接套筒（用于钢筋接长）的高强 精轧螺纹钢筋，它沿通长都具有规则、但不连续的凸形螺纹，可在任何位置进行锚固和连接， 故可不必再在施工时临时轧丝。国际上采用的迪维达格(Dywidag)锚具（图12-6b),就是 采用特殊的锥形螺帽和钟式垫板来锚固这种钢筋的螺纹错具。 a) 编板 6 浆排气 排气 图12：6钢筋螺纹描具 a)轧丝错具b)迪维达格错具 钢筋螺纹锚具的受力明确，固可靠：构造简单，施工方便：能重复张拉、放松或拆卸 并可以简便地采用套筒接长。 (4)来片描且 夹片错具体系主要作为错固钢绞线之用。由于钢绞线与周围接触的面积小，且强度高 硬度大，故对其错具的锚固性能要求很高，JM锚是我国60年代研制的钢纹线夹片锚具。随 着钢纹线的大量使用和钢纹线强度的大幅度提高，仅M错具已难以满足要求。80年代，除 进一步改进了JM错具的设计外，特别着重进行钢绞线群错体系的研究与试制工作。中国建 筑科学研究院先后研制出了XM锚具和QM锚具系列：中交公路规划设计院研制出了YM 锚具系列：继之柳州建筑机械总厂与同济大学合作，在QM锚具系列的基础上又研制出了
12-8 图 12-5 镦头锚锚具工作示意图 镦头锚锚固可靠，不会出现锥形锚那样的“滑丝”问题；锚固时的应力损失很小；镦头 工艺操作简便迅速。但预应力钢筋张拉吨位过大，钢丝数很多，施工亦显麻烦，故大吨位镦 头锚宜加大钢丝直径，由 s 5mm 改为用 s 7mm，或改用钢绞线夹片锚具。此外，镦头锚对 钢丝的下料长度要求很精确，误差不得超过 1/300。误差过大，张拉时可能由于受力不均匀 发生断丝现象。 镦头锚适于锚固直线式配束，对于较缓和的曲线预应力钢筋也可采用。目前斜拉桥中锚 固斜拉索的高振幅锚具—HiAm 式冷铸镦头锚，因锚杯内填入了环氧树脂、锌粉和钢球的混 合料，具有较好的抗疲劳性能。 （3）钢筋螺纹锚具 当采用高强粗钢筋作为预应力钢筋时，可采用螺纹锚具固定。即借助于粗钢筋两端的螺 纹，在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行锚固，钢筋的回缩力由螺帽经支承垫板承压传递给梁体 而获得预应力（图 12-6）。 螺纹锚具的制造关键在于螺纹的加工。为了避免端部螺纹削弱钢筋截面，常采用特制的 钢模冷轧而成，使其阴纹压入钢筋圆周之内，而阳纹则挤到钢筋原圆周之外，这样可使平均 直径与原钢筋直径相差无几（约小 2%），而且冷轧还可以提高钢筋的强度。由于螺纹系冷 轧而成，故又将这种锚具称为轧丝锚。目前国内生产的轧丝锚有两种规格，可分别锚固 25mm 和 32mm 两种 IV 级圆钢筋。 70 年代以来，国内外相继采用可以直接拧上螺帽和连接套筒（用于钢筋接长）的高强 精轧螺纹钢筋，它沿通长都具有规则、但不连续的凸形螺纹，可在任何位置进行锚固和连接， 故可不必再在施工时临时轧丝。国际上采用的迪维达格（Dywidag）锚具（图 12-6b），就是 采用特殊的锥形螺帽和钟式垫板来锚固这种钢筋的螺纹锚具。 粗钢筋 锚固螺母 圆垫圈 钢垫板 螺旋筋 预留孔道 排气槽 螺帽 锚固板 灌浆排气 波纹套管 钢筋 梁体 a） b） 图 12-6 钢筋螺纹锚具 a）轧丝锚具 b）迪维达格锚具 钢筋螺纹锚具的受力明确，锚固可靠；构造简单，施工方便；能重复张拉、放松或拆卸， 并可以简便地采用套筒接长。 （4）夹片锚具 夹片锚具体系主要作为锚固钢绞线之用。由于钢绞线与周围接触的面积小，且强度高、 硬度大，故对其锚具的锚固性能要求很高，JM 锚是我国 60 年代研制的钢绞线夹片锚具。随 着钢绞线的大量使用和钢绞线强度的大幅度提高，仅 JM 锚具已难以满足要求。80 年代，除 进一步改进了 JM 锚具的设计外，特别着重进行钢绞线群锚体系的研究与试制工作。中国建 筑科学研究院先后研制出了 XM 锚具和 QM 锚具系列；中交公路规划设计院研制出了 YM 锚具系列；继之柳州建筑机械总厂与同济大学合作，在 QM 锚具系列的基础上又研制出了
OVM锚具系列等。这些锚具体系都经过严格检测、鉴定后定型，锚固性能均达到国际预应 力混凝土协会(FIP)标准，并己广泛地应用于桥梁、水利、房屋等各种土建结构工程中。 ①钢纹线夹片错 夹片锚具的工作原理如图127所示。夹片错由带锥孔的锚板和夹片所组成。张拉时， 工作错夹板 转铁喇叭 特铁喇叭管 临板孔 工作铺接 图12-7夹片锚具配套示意图 每个锥孔放置1根钢绞线，张拉后各自用夹片将孔中的该根钢纹线抱夹锚固，每个锥孔各自 成为一个独立的锚固单元。每个夹片锚具一般是由多个独立锚固单元所组成，它能锚固由 (1-55)根不等的015.2mm与12.7mm钢绞线所组成的预应力钢束，其最大错固吨位可 达到11000kN,故夹片错又称为大吨位钢绞线群锚体系。其特点是各根钢饺线均为单独工作， 即1根钢线锚固失效也不会影响全错，只需对失效锥孔的钢纹线进行补拉即可。但预留孔 端部，因锚板锥孔布置的需要，必须扩孔，故工作锚下的一段预留孔道一般需设置成喇叭形， 或配套设置专门的铸铁喇叭形错垫板。 ②扁型夹片描具 扁型夹片错耳是为话应扁违截面构件（如桥面板梁等）预应力钢筋错固的需要而研制的 简称扁锚。其工作原理兰 “般夹片锚具体系相同 只是工作错板、锚下钢垫板和喇叭管 及形成预留孔道的波纹管等均为扁形而已。每个扁锚一般锚固2~5根钢纹线，采用单根逐 张拉，施工方便。其一般符号为BM锚。 (5)固定端错具 采用一端张拉时，其固定端锚具，除可采用与张拉端相同的夹片锚具外，还可采用挤压 锚具和压花锚具。 挤压锚具是利用压头机，将套在钢饺线端头上的软钢（一般为45号钢）套筒，与钢 线一起，强行顶压通过规定的模具孔挤压而成（图12-8）。为增加套筒与钢纹线间的摩阻力， 挤压前，在钢绞线与套筒之间衬置一硬钢丝螺旋圈，以便在挤压后使硬钢丝分别压入钢绞线 与套筒内壁之内。 压花锚具是用压花机将钢纹线端头压制成梨形花头的一种粘结型锚具（图12-9），张拉 前预先埋入构件混凝土中。 钢线 13013 12.9
12-9 OVM 锚具系列等。这些锚具体系都经过严格检测、鉴定后定型，锚固性能均达到国际预应 力混凝土协会（FIP）标准，并已广泛地应用于桥梁、水利、房屋等各种土建结构工程中。 ①钢绞线夹片锚 夹片锚具的工作原理如图 12-7 所示。夹片锚由带锥孔的锚板和夹片所组成。张拉时， 铸铁喇叭管 锚板锥孔 螺旋筋 铸铁喇叭管 工作锚夹板 工作锚接片 钢绞线 波纹管 Ncon Np 图 12-7 夹片锚具配套示意图 每个锥孔放置 1 根钢绞线，张拉后各自用夹片将孔中的该根钢绞线抱夹锚固，每个锥孔各自 成为一个独立的锚固单元。每个夹片锚具一般是由多个独立锚固单元所组成，它能锚固由 （1~55）根不等的 s 15.2mm 与 s 12.7mm 钢绞线所组成的预应力钢束，其最大锚固吨位可 达到 11000kN，故夹片锚又称为大吨位钢绞线群锚体系。其特点是各根钢绞线均为单独工作， 即 1 根钢绞线锚固失效也不会影响全锚，只需对失效锥孔的钢绞线进行补拉即可。但预留孔 端部，因锚板锥孔布置的需要，必须扩孔，故工作锚下的一段预留孔道一般需设置成喇叭形， 或配套设置专门的铸铁喇叭形锚垫板。 ②扁型夹片锚具 扁型夹片锚具是为适应扁薄截面构件（如桥面板梁等）预应力钢筋锚固的需要而研制的， 简称扁锚。其工作原理与一般夹片锚具体系相同，只是工作锚板、锚下钢垫板和喇叭管，以 及形成预留孔道的波纹管等均为扁形而已。每个扁锚一般锚固 2~5 根钢绞线，采用单根逐一 张拉，施工方便。其一般符号为 BM 锚。 （5）固定端锚具 采用一端张拉时，其固定端锚具，除可采用与张拉端相同的夹片锚具外，还可采用挤压 锚具和压花锚具。 挤压锚具是利用压头机，将套在钢绞线端头上的软钢（一般为 45 号钢）套筒，与钢绞 线一起，强行顶压通过规定的模具孔挤压而成（图 12-8）。为增加套筒与钢绞线间的摩阻力， 挤压前，在钢绞线与套筒之间衬置一硬钢丝螺旋圈，以便在挤压后使硬钢丝分别压入钢绞线 与套筒内壁之内。 压花锚具是用压花机将钢绞线端头压制成梨形花头的一种粘结型锚具（图 12-9），张拉 前预先埋入构件混凝土中。 活塞缸机架 钢绞线 模具 硬钢丝螺旋圈 软钢套圈 d （5～6.5d） 130～150mm
图12-8压头机的工作原理 图12.9压花锚具 (6)连接器 连接器有两种 钢纹线束锚固后，用来再连接钢纹线束及的，叫锚头连接器（图 12-10):当两段未张拉的钢绞线束、需直接接长时，则可采用接长连接器（图12-10b) a) 挤压铺具 b) 诗铁喇肌管 格压描具 连接器 图12.10连接器物法 头连接器b)接长连接器 以上错具的设计参数和锚具、锚垫板、波纹管及螺旋筋等的配套尺寸，可参阅各生产厂 家的“产品介绍”选用。 应当特别指出，为保证施工与结构的安全，锚具必须按规定程序（见国家标准《预应力 筋用错具、夹具和连接器(GB/T14370一93)》)进行试验验收，验收合格者方可使用。工作 锚具使用前，必须逐件擦洗干净，表面不得残留铁屑、泥砂、油垢及各 李剂，防止锚 回松和降低错具的错固效率。 12.2.3千斤顶 各种错具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利地进行张拉、错固。与夹片错具配套的 张拉设备，是一种大直径的穿心单作用千斤顶（图1211）。它常与夹片锚具配套研制。其他 各种锚具也都有各自适用的张拉千斤顶，需要时可查各生产厂家的产品目录 工作夫 工作结份板 工作铺结 工作锚夹片 图12-11夹片锚张拉千斤项安装示意图 12.2.4预加应力的其他设备 按照施工工艺的要求，预加应力尚需有以下一些设各或配件。 1)制器 预制后张法构件时，需预先留好待混凝土结硬后预应力钢筋穿入的孔道。目前，国内桥 梁构件预留孔道所用的制孔器主要有抽拔橡胶管与螺旋金属波纹管。 (1)抽拔橡胶管。在钢丝网胶管内事先穿入钢筋（称芯棒），再将胶管（连同芯棒一起） 12-10
12-10 图 12-8 压头机的工作原理 图 12-9 压花锚具 （6）连接器 连接器有两种：钢绞线束 N1 锚固后，用来再连接钢绞线束 N2 的，叫锚头连接器（图 12-10a）；当两段未张拉的钢绞线束 N1、N2 需直接接长时，则可采用接长连接器（图 12-10b）。 铸铁喇叭管 挤压锚具 已张待接钢绞线 夹片 后接钢绞线 外罩 钢环 连接器件 连接器件 挤压锚具 外罩 钢绞线 b） a） 图 12-10 连接器构造 a）锚头连接器 b）接长连接器 以上锚具的设计参数和锚具、锚垫板、波纹管及螺旋筋等的配套尺寸，可参阅各生产厂 家的“产品介绍”选用。 应当特别指出，为保证施工与结构的安全，锚具必须按规定程序（见国家标准《预应力 筋用锚具、夹具和连接器（GB/T14370—93）》）进行试验验收，验收合格者方可使用。工作 锚具使用前，必须逐件擦洗干净，表面不得残留铁屑、泥砂、油垢及各种减摩剂，防止锚具 回松和降低锚具的锚固效率。 12.2.3 千斤顶 各种锚具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利地进行张拉、锚固。与夹片锚具配套的 张拉设备，是一种大直径的穿心单作用千斤顶（图 12-11）。它常与夹片锚具配套研制。其他 各种锚具也都有各自适用的张拉千斤顶，需要时可查各生产厂家的产品目录。 限位板 工作锚夹片 喇叭管 工作锚锚板 油缸 活塞 工作锚锚板 工作锚夹片 钢绞线 图 12-11 夹片锚张拉千斤顶安装示意图 12.2.4 预加应力的其他设备 按照施工工艺的要求，预加应力尚需有以下一些设备或配件。 1）制孔器 预制后张法构件时，需预先留好待混凝土结硬后预应力钢筋穿入的孔道。目前，国内桥 梁构件预留孔道所用的制孔器主要有抽拔橡胶管与螺旋金属波纹管。 （1）抽拔橡胶管。在钢丝网胶管内事先穿入钢筋（称芯棒），再将胶管（连同芯棒一起）
