第五章预应方混凝王釋
第五章 预应力混凝土工程
第一节。预应力混凝土概述 预应力钢筋混凝土具有以下优点 1、提高了混凝土的抗裂度和刚度 2 2、增加构件的耐久性。 3、节约材料。 4、减轻构件自重。 5、扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度 对钢材的要求 1、高强度。 2、具有一定的塑性。 3、与混凝土有较好的粘结力。 4、有良好的加工能力,如可焊性 对混凝土的要求少 1、高强度:预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30,当采用 钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时,混凝土强度等级不宜低于 C40 2、收缩、徐变小,弹性模量高,有利于减少预应力损失。 3、尽可能作到快硬、早强 三预应力混凝土的施工工艺方法有: 2先张法、后张法(分为有粘结预应力后张法和无粘结预应力后张法) 电热法等
第一节 预应力混凝土概述 预应力钢筋混凝土具有以下优点： 1、提高了混凝土的抗裂度和刚度 2、增加构件的耐久性。 3、节约材料。 4、减轻构件自重。 5、扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度。 对钢材的要求： 1、高强度。 2、具有一定的塑性。 3、与混凝土有较好的粘结力。 4、有良好的加工能力，如可焊性。 对混凝土的要求 1、高强度：预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30，当采用 钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C40。 2、收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。 3、尽可能作到快硬、早强。 预应力混凝土的施工工艺方法有： 先张法、后张法（分为有粘结预应力后张法和无粘结预应力后张法）、 电热法等
第二章先张法 先张法(台座法)施工主要工艺流程是: 清理台座、刷隔离剂→预应力筋制作、非预应力筋骨架制作→穿预应力 筋及安放非预应力钢筋骨架→安放预埋铁件→调整初应力→张拉预应 力筋→安装模板→浇筑混凝土→养护混凝土→拆除模板→放张、切断 预应力筋→构件起吊堆放→继续养护。 2.1先张法施工的设备和机具 21.1台座:墩式台座、槽式台座和构架式台座 2.1.2夹具:错固夹具、张拉夹具 2.1.2.1错固夹具 常用的锚固夹具有:(1)锥形夹具:既可用于固定端,也可用于张拉端。 (2)圆套筒三片式夹具:这种夹具适用于夹持直径12m和14m的单根冷拉Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ级钢筋。 (3)镦头夹具:镦头夹具用于预应力筋固定端锚固 2.1.2.2张拉夹 常用的夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔型夹具等(图5-8) 2.1.3张拉设备 常用的张拉机具有油压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等,应力控制方面有弹簧」 测力计、杠杆测力器、荷重控制及油压表等不同方法
第二章 先张法 先张法（台座法）施工主要工艺流程是： 清理台座、刷隔离剂→预应力筋制作、非预应力筋骨架制作→穿预应力 筋及安放非预应力钢筋骨架→安放预埋铁件→调整初应力→张拉预应 力筋→安装模板→浇筑混凝土→养护混凝土→拆除模板→放张、切断 预应力筋→构件起吊堆放→继续养护。 2.1 先张法施工的设备和机具 2.1.1 台座 ：墩式台座、槽式台座和构架式台座 2.1.2 夹具：锚固夹具、张拉夹具 2.1.2.1 锚固夹具 常用的锚固夹具有：（1）锥形夹具：既可用于固定端，也可用于张拉端。 （2）圆套筒三片式夹具：这种夹具适用于夹持直径12mm和14mm的单根冷拉Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ级钢筋。 （3）镦头夹具：镦头夹具用于预应力筋固定端锚固 2.1.2.2 张拉夹 常用的夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔型夹具等（图5－8）。 2.1.3 张拉设备 常用的张拉机具有油压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等，应力控制方面有弹簧 测力计、杠杆测力器、荷重控制及油压表等不同方法
2.2先张法施工工艺 2.2.1预应力筋的铺放 台座表面在铺放预应力筋前应涂刷隔离剂,应选用非油质类模板隔离剂, 2.2.2预应力筋的张拉 张拉前,应对台座、横梁及各项张拉设备进行详细检査,符合要求后方可进行操作 2.2.2.1张拉控制应力值 预应力筋的张拉控制应力,应符合设计要求。施工中预应力筋需超张拉时,可比设计要求提高 5%,但其最大张拉控制应力不得超过表5-1规定的张拉控制应力限值。 张拉控制应力限值 表5-1 张拉方法 钢种 先张法 后张法 消除应力钢丝、 0.75f ptk 0.75f 钢绞线 p 热处理钢筋 0.70f ptk 65fptk 0
2.2 先张法施工工艺 2.2.1 预应力筋的铺放 台座表面在铺放预应力筋前应涂刷隔离剂，应选用非油质类模板隔离剂， 2.2.2 预应力筋的张拉 张拉前，应对台座、横梁及各项张拉设备进行详细检查，符合要求后方可进行操作。 2.2.2.1 张拉控制应力值 预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应力筋需超张拉时，可比设计要求提高 5％，但其最大张拉控制应力不得超过表5－1规定的张拉控制应力限值。 张拉方法 先张法 后张法 消除应力钢丝、 钢绞线 0.75fptk 0.75fptk 热处理钢筋 0.70fptk 0.65fptk 张拉控制应力限值 表5－1 钢种
2.2.2.2预应力筋张拉力的计算 预应力筋张拉力P按下式计算: P=(1+m) o con Ap (KN) (4) 式中m一超张拉百分率(%) ocon一张拉控制应力; Ap一预应力筋截面面积。 2.2.2.3张拉程序 同时张拉多根预应力筋时,应预先调整其初应力,使相互之间的应力一致,初应力宜为张拉控 制应力ocon的10%~15% 预应力筋的张拉程序应符合设计规定,设计无规定时,其张拉程序可按下列程序之一进行 0→103%σcon 持荷2min 或 0→105%σcon con 建立上述张拉程序的目的是为了减少预应力筋的预应力损失。造成预应力损失有两方面的原 因,其一是由于钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形造成应力松弛使预应力损 失;其二是由于张拉过程中摩擦、预应力筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差因 素等产生的预应力损失。在第一种张拉程序中,超张拉3%是为了弥补预应力筋的松弛等原 因所造成的预应力损失。在第二种张拉程序中,超张拉5%并持续2min,其目的是加速预应 力筋应力松弛早期发生,以减少应力松弛引起的预应力损失(约减少50%)
2.2.2.2 预应力筋张拉力的计算 预应力筋张拉力P按下式计算： P=（1＋m）σcon Ap (KN) （4） 式中 m－超张拉百分率（％）； σcon－张拉控制应力； Ap－预应力筋截面面积。 2.2.2.3 张拉程序 同时张拉多根预应力筋时，应预先调整其初应力，使相互之间的应力一致，初应力宜为张拉控 制应力σcon的10％～15％。 预应力筋的张拉程序应符合设计规定，设计无规定时，其张拉程序可按下列程序之一进行： 0→103％σcon 持荷2min 或 0→105％σcon————→σcon 建立上述张拉程序的目的是为了减少预应力筋的预应力损失。造成预应力损失有两方面的原 因，其一是由于钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形造成应力松弛使预应力损 失；其二是由于张拉过程中摩擦、预应力筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差因 素等产生的预应力损失。在第一种张拉程序中，超张拉3％是为了弥补预应力筋的松弛等原 因所造成的预应力损失。在第二种张拉程序中，超张拉5％并持续2min，其目的是加速预应 力筋应力松弛早期发生，以减少应力松弛引起的预应力损失（约减少50％）
2.2.2.4预应力筋伸长值与应力的测定 实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计规定,设计无规定时,实际伸长值与理论伸长值的 差值应控制在6%以内。 预应力筋理论伸长值可按下式计算: △L=(FpL)/(ApEp) 式中 Fρ-预应力筋的平均张拉力(KN),直线筋张拉端的拉力:两端张拉的曲线筋取张拉端 的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值; L-预应力筋的长度(mm) Ap-预应力筋的截面面积(mm2) Ep-预应力筋的弹性模量(KNm 预应力筋的实际伸长值宜在初应力时开始量测,但必须加上初应力以下的推算伸长值 2.2.2.5多根预应力筋同时张拉时,预应力筋的断丝根数不得超过表5一2的规定,且严禁相 邻两根预应力筋断裂和滑脱。构件在浇筑混凝土前发生断裂和滑脱的预应力筋必须予以更换 张拉完毕,预应力筋对设计位置的偏差不得大于5mm,也不得大于构件截面最短边长的4% 先张法预应力筋断丝限制表5-2) 类别 检查项目 控制数 钢丝、钢绞同一构件内断丝根数不得超过钢 1% 线 丝总数的 钢筋 断筋 不允许
2.2.2.4 预应力筋伸长值与应力的测定 实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计规定，设计无规定时，实际伸长值与理论伸长值的 差值应控制在6％以内。 预应力筋理论伸长值可按下式计算： △L=（Fp·L）/（Ap·Ep ） （5） 式中 Fp-预应力筋的平均张拉力（KN），直线筋张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋取张拉端 的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值； L-预应力筋的长度（mm）； Ap-预应 力筋的截面面积（mm2）； Ep-预应力筋的弹性模量（KN/mm2） 预应力筋的实际伸长值宜在初应力时开始量测，但必须加上初应力以下的推算伸长值。 2.2.2.5 多根预应力筋同时张拉时，预应力筋的断丝根数不得超过表5－2的规定，且严禁相 邻两根预应力筋断裂和滑脱。构件在浇筑混凝土前发生断裂和滑脱的预应力筋必须予以更换。 张拉完毕，预应力筋对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4％。 先张法预应力筋断丝限制 （表5－2） 类别 检查项目 控制数 钢丝、钢绞 线 同一构件内断丝根数不得超过钢 丝总数的 1％ 钢 筋 断 筋 不允许
2.2.3混凝土的浇筑和养护 1、混凝土的浇筑应每条生产线一次完成,不允许留设施工缝。 2、应采用低水灰比,控制水泥用量,采用良好的砂石级配,保证振捣密实,特别是构件端部, 以保证混凝土的强度和粘结力。 3、浇筑时,振捣器不应碰撞预应力筋。在混凝土未达到规定强度之前,仍不允许碰撞或踩动预 应力筋。 4、当叠层生产时,应待下层构件的混凝土强度达到8~10N/mm2后,方可浇筑上层构件的混凝土。 预应力混凝土可采用自然养护或蒸气养护。 2.2.4预应力筋的放张 1、先张法施工的预应力筋放张时,预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求,设计无规定时, 其强度不得低于设计混凝土强度标准值的75% 2、重叠生产的构件,需待最后一层构件的强度达到75%的设计强度后方可进行预应力筋放张。 3、预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压。 4、放张前,应将限制位移的侧模、翼缘模板或内模板拆除。 2.2.4.1放张顺序 预应力筋的放张顺序应符合设计要求。对承受轴心预压应力的构件(如压杆、桩等),所有预应 力筋应同时放张;对承受偏心预压应力的构件(如梁),应先同时放张预应力较小区域的预 应力筋,再同时放张预应力较大区域的预应力筋。如不能满足上述要求时,应分阶段、对称、 相互交错进行放张
2.2.3 混凝土的浇筑和养护 1、混凝土的浇筑应每条生产线一次完成，不允许留设施工缝。 2、应采用低水灰比，控制水泥用量，采用良好的砂石级配，保证振捣密实，特别是构件端部， 以保证混凝土的强度和粘结力。 3、浇筑时，振捣器不应碰撞预应力筋。在混凝土未达到规定强度之前，仍不允许碰撞或踩动预 应力筋。 4、当叠层生产时，应待下层构件的混凝土强度达到8～10N/mm2后，方可浇筑上层构件的混凝土。 5、预应力混凝土可采用自然养护或蒸气养护。 2.2.4 预应力筋的放张 1、先张法施工的预应力筋放张时，预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求，设计无规定时， 其强度不得低于设计混凝土强度标准值的75％。 2、重叠生产的构件，需待最后一层构件的强度达到75％的设计强度后方可进行预应力筋放张。 3、预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压。 4、放张前，应将限制位移的侧模、翼缘模板或内模板拆除。 2.2.4.1 放张顺序 预应力筋的放张顺序应符合设计要求。对承受轴心预压应力的构件（如压杆、桩等），所有预应 力筋应同时放张；对承受偏心预压应力的构件（如梁），应先同时放张预应力较小区域的预 应力筋，再同时放张预应力较大区域的预应力筋。如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、 相互交错进行放张
2.2.4.2放张方法 预应力筋放张应符合下列规定: f、多根整批预应力筋的放张,可采用千斤顶放张(图5-11),也可采用楔块 放张法、砂箱放张法(图5-12)。用砂箱放张时,放砂速度应均匀一致;用 千厅顶放张时,放张宜分数次完成。单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时, 2、预应力钢筋放张后,可用乙炔一氧气火焰切割,但应采取措施防止烧坏钢筋 端部;预应力钢丝放张后,可用切割、锯断或剪切的方法切断;钢绞线放张 后,可用砂轮切断。 3、长线台座上预应力筋的切断顺序,应由放张端开始,逐次切向另一端 5方
2.2.4.2 放张方法 预应力筋放张应符合下列规定： 1、多根整批预应力筋的放张，可采用千斤顶放张（图5－11），也可采用楔块 放张法、砂箱放张法（图5－12）。用砂箱放张时，放砂速度应均匀一致；用 千斤顶放张时，放张宜分数次完成。单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时， 宜先两侧后中间，并不得一次将一根预应力筋松完。 2、预应力钢筋放张后，可用乙炔－氧气火焰切割，但应采取措施防止烧坏钢筋 端部；预应力钢丝放张后，可用切割、锯断或剪切的方法切断；钢绞线放张 后，可用砂轮切断。 3、长线台座上预应力筋的切断顺序，应由放张端开始，逐次切向另一端
第三节后张法 后张法施工的主要工艺流程是: 场地平整夯实→安裝模板亠安装非预应力钢筋骨架→埋设芯管及铁件→抽芯管 →构件养护亠拆除模板→清理孔道→穿入预应力筋(束)→施加预应力→孔 道灌浆→起吊、运输、就位。 3.1锚具与张拉机械 3.1.1锚具 31.1.1锚具的要求与分类 、要求锚具应具有可靠的锚性能、足够的承载能力和良好的适用性,能保 证充分发挥预应力筋的强度,安全地实现预应力张拉作业,宜具有能放松预 应力筋的性能,并应符合先行国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》 (GB/T14370)的要求。同时用于后张法施工的锚具或其附件上宜设置灌浆孔 或排气孔,灌浆孔应有足够的截面面积,以保证浆液的畅通。 2、在后张法中,预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。 3、按锚具的工作特点可分为张拉锚具和固定端锚具。 按锚具性能不同可分为两类: Ⅰ类锚具:适用于承受动载、静载的预应力混凝土; Ⅱ类锚具:仅适用于有粘结预应力混凝土结构,且锚具只能处于预应力变化 用于后张法的预应力筋连接器,必须符合类错具错固性能要求
第三节 后张法 后张法施工的主要工艺流程是： 场地平整夯实→安装模板→安装非预应力钢筋骨架→埋设芯管及铁件→抽芯管 →构件养护→拆除模板→清理孔道→穿入预应力筋（束）→施加预应力→孔 道灌浆→起吊、运输、就位。 3.1 锚具与张拉机械 3.1.1 锚具 3.1.1.1 锚具的要求与分类 1、要求锚具应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，能保 证充分发挥预应力筋的强度，安全地实现预应力张拉作业，宜具有能放松预 应力筋的性能，并应符合先行国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》 （GB/T14370）的要求。同时用于后张法施工的锚具或其附件上宜设置灌浆孔 或排气孔，灌浆孔应有足够的截面面积，以保证浆液的畅通。 2、在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。 3、按锚具的工作特点可分为张拉锚具和固定端锚具。 按锚具性能不同可分为两类： Ⅰ类锚具：适用于承受动载、静载的预应力混凝土； Ⅱ类锚具：仅适用于有粘结预应力混凝土结构，且锚具只能处于预应力变化 不大的部位。 用于后张法的预应力筋连接器，必须符合Ⅰ类锚具锚固性能要求
3.1.1.2常用锚具 在后张法中,预应力筋、锚具和张拉机具是配套的 1、单根粗钢筋的预应力筋,张拉端τ般用螺丝端杄锚具,固定端一般用绑条锚具或镦头 锚具 2、钢筋束和钢绞线束锚具 钢筋束和钢绞线束目前使用的锚具有JM型、M型、QM型和镦头锚具等。 3、钢丝束锚具 目前采用的锚具有钢质锥形锚具(又称为弗氏锚具,图5-19),由锚环和锚塞组成, 适用于锚固6~24根∞°5钢丝束。 镦头锚具(图5—20)适用于锚固任意根数∞5钢丝束。常用的镦头锚具有A型与B型两种, A型由锚环与螺母组成,用于张拉端,B型为锚板,用于固定端。 3.1.2张拉机具 后张法的张拉设备主要有千斤顶、高压油泵和外接油管三部分组成 拉杆式千斤顶适用于张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋,张拉以锥形螺杄锚 具为张拉锚具的钢丝束,张拉以DM5A型镦头锚具为张拉锚具的钢丝束, 锥锚式千斤顶主要用于张拉KT-Z型锚具的预应力钢筋束(或钢绞线束)和使用钢质锥形 锚具的预应力钢丝束 YC-60穿心式千斤顶适用于各种形式的预应力筋,是目前我国预应力混凝土构件施工中 应用最广泛的张拉机械。 高压油泵的作用是向液压千斤顶各个油缸供油,使其按照一定的速度伸出或回缩。油泵 与千斤顶一起工作组成预应力张拉机组
3.1.1.2 常用锚具 在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。 1、单根粗钢筋的预应力筋，张拉端一般用螺丝端杆锚具,固定端一般用绑条锚具或镦头 锚具。 2、钢筋束和钢绞线束锚具 钢筋束和钢绞线束目前使用的锚具有JM型、XM型、QM型和镦头锚具等。 3、钢丝束锚具 目前采用的锚具有钢质锥形锚具（又称为弗氏锚具，图5－19），由锚环和锚塞组成， 适用于锚固6～24根øs5钢丝束。 镦头锚具（图5－20）适用于锚固任意根数øs5钢丝束。常用的镦头锚具有A型与B型两种， A型由锚环与螺母组成，用于张拉端，B型为锚板，用于固定端。 3.1.2 张拉机具 后张法的张拉设备主要有千斤顶、高压油泵和外接油管三部分组成 拉杆式千斤顶适用于张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋，张拉以锥形螺杆锚 具为张拉锚具的钢丝束，张拉以DM5A型镦头锚具为张拉锚具的钢丝束。 锥锚式千斤顶主要用于张拉KT-Z型锚具的预应力钢筋束（或钢绞线束）和使用钢质锥形 锚具的预应力钢丝束。 YC-60穿心式千斤顶适用于各种形式的预应力筋，是目前我国预应力混凝土构件施工中 应用最广泛的张拉机械。 高压油泵的作用是向液压千斤顶各个油缸供油，使其按照一定的速度伸出或回缩。油泵 与千斤顶一起工作组成预应力张拉机组