先张法施工工艺

先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋，并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的衡量上或钢模上，然后进行非预应力筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土，养护混凝土至规定强度（一般不低于混凝土设计强度标准值的75％），保证预应力筋与混凝土之间有足够的粘结力时，放张或切断预应力筋，使预应力筋弹性回缩，通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应力，使之对钢筋混凝土构件受拉区的混凝土产生预压应力。

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。

先张法可采用台座法、机组流水法和传送带法。采用台座法生产时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土构件的浇筑、养护和预应力筋的放张等工序皆在台座上进行，预应力筋的张拉力由台座承受。用机组流水法和传送带法生产时，预应力筋的张拉力由钢模承受。先张法施工时，由于台座或钢模承受预应力筋张拉力的能力受到限制，并考虑到构件的运输条件，所以一般适用于生产中小型预应力混凝土构件，如预应力空心板、预应力屋面板、中小型预应力吊车梁等构件。

下面着重介绍用台座法生产预应力混凝土构件。

2.1 先张法施工的设备和机具

2.1.1 台座

台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力，因而要求台座必须具有足够的强度、刚度和稳定性，同时要满足生产工艺要求。台座法一般用于以钢丝作预应力筋的中小型构件的生产。

台座构造形式有墩式台座、槽式台座和构架式台座，选用时根据构件种类、张拉吨位和施工条件而定。

2.1.1.1 墩式台座

墩式台座由台墩、台面与横梁等组成（图5－2）。目前常用的是现浇钢筋混凝土制成的、由台座与台面共同受力的台座，横梁用于锚固预应力筋。台座的长度和宽度由场地大小、构件类型和产量而定，一般长度100～150m，这样既可利用钢丝长的特点，张拉一次可生产多根构件，又可减少因钢丝滑动或台座横梁变形引起的预应力损失。

台座稍有变形、滑移或倾角，均会引起较大的应力损失。所以台座设计时应进行稳定性和强度验算，稳定性是指台座的抗倾覆能力和抗滑移能力。

台座的抗倾覆验算可按下式进行（图5－3）

K=M1/M=(GL+Ep×e2)/Ne1≥1.5 (1)

式中 K―抗倾覆安全系数；

M―倾覆力矩，是由预应力筋的张拉力产生的；

N―预应力筋的张拉力；

e1―张拉力合力作用点至倾覆点的力臂；

M1―抗倾覆力矩，由台座自重力和土压力等产生；

G―台座的自重力；

L―台墩重心至倾覆点的力臂；

Ep―台座后面的被动土压力合力，当台墩埋置深度较浅时，可忽略不计；

e1―被动土压力合力至倾覆点的力臂。

台墩倾覆点位置，对台墩与台面共同工作的台墩，按理论计算，倾覆点应在混凝土台面表面处，但考虑到台墩的倾覆趋势使台面端部顶点出现局部应力集中，倾覆点应在混凝土台面面层下4cm～5cm处。台座抗滑移验算可按下式进行：

K0=N1/N≥1.30 (2)

式中 K0－抗滑移安全系数；

N－张拉力合力；

N1－抗滑移的力。对独立的台墩，由侧壁土压力和底部摩阻力等产生。

对与台面共同工作的台墩，因台面混凝土的弹性模量（C20混凝土为2.6× 104N/mm2）和土的压缩模量（低压缩土为20N/mm2）相差极大，二者不可能共同工作，而底部摩阻力也较小（约占5％），实际上台墩的水平推力几乎全部传递给台面，不存在滑移问题，因此，

台墩与台面共同工作时，可不作抗滑移计算，而应验算台面强度，即台面承载力。

台座强度验算时，支承横梁的牛腿按柱子牛腿计算方法计算其配筋；台墩与台面接触的外伸部分，按偏心受压构件计算；

台面按轴心受压杆件计算，台面承载力按下式计算：

P=ψAfc/K1K2 （3）

式中ψ－轴心受压中心弯曲系数；

A－台面截面面积；

Fc－混凝土轴心抗压强度计算值；

K1－超载系数,取1.25；

K2－考虑台面截面不均匀和其他影响因素的附加安全系数，取1.5 .

台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层6cm～10cm的C15～

C20混凝土而成，台面还要求平整、光滑，沿其纵向设3％的排水坡度。台面伸缩缝可根据当地温差和经验设置，一般大约10m设置一条伸缩缝。

横梁是锚固夹具临时固定预应力筋的支点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座，常采用型钢或钢筋混凝土制作，横梁需有足够的刚度，受力后挠度不应大于2mm，并不得产生翘曲。横梁按承受均布荷载的简支梁计算。预应力筋的定位板必须安装准确，受力后其挠度不应大于1mm。

2.1.1.2 槽式台座

槽式台座由钢筋混凝土压杆、上下横梁和砖墙等组成，既可承受张拉力，又可作蒸气养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如吊车梁、屋架、薄腹梁等（图5－4）。槽式台座长度一般为45m（可生产6根6m吊车梁）或76m（可生产10根6m吊车梁）。为便于混凝土运输与蒸气养护，台座宜低于地面。

槽式台座也需进行强度和稳定性计算。

2.1.2 夹具

夹具是先张法施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在台座上的临

时性锚固装置，构件制作完毕可取下重复使用。对夹具的要求是应具有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能，需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员的安全不造成危险。夹具应符合现行国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）的要求。夹具按作用可分为两类，一类是将预应力筋固定在台座上的锚固夹具，另一类是张拉时夹持预应力筋用的张拉夹具。

2.1.2.1 锚固夹具

常用的锚固夹具有：（1）锥形夹具：锥形夹具是用来锚固预应力钢丝的（图5－5），是常用的单根钢丝夹具，适用于锚固直径3～5mm 的冷拔低碳钢丝和碳素（刻痕）钢丝。既可用于固定端，也可用于张

拉端。

（2）圆套筒三片式夹具：圆套筒三片式夹具是用于锚固预应力钢筋的，由中间开有圆锥形孔的套筒和三片夹片组成（图6）。套筒的内孔成圆锥形，三个夹片互成120°，钢筋夹持在三片夹片中心，夹片内槽上有齿纹，以保证钢筋的锚固。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（图5－7）。冷拔低碳钢丝可采用冷冲镦粗的方法制作镦头，碳素钢丝宜采用液压冷镦的方法制作镦头，直径小于22mm的钢筋可在焊机上采用电热镦粗的方法制作镦头，大直径的钢筋只能采用热锻方法锻制镦头。

2.1.2.2 张拉机具

张拉机具是将预应力筋与张拉机具连接起来，进行预应力张拉的工具。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

张拉设备要求简易可靠，控制应力准确，能以稳定的速率增加拉力。先张法施工中预应力筋可单根进行张拉或多根成组张拉，常用的张拉机具有油压千斤顶、卷扬机、张拉千斤顶等，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。张拉机具设

备应与锚具配套使用，且张拉机具及仪表应定期维护和校验。千斤顶与压力表应配套校验，以确定张拉力与压力表之间的关系曲线，校验应在经主管部门授权的法定计量技术机构定期进行。对长期不使用的张拉机具设备，应在使用前进行全面校验。使用期间的校验期限应视机具设备的情况确定，当千斤顶使用超过6个月或200次或使用过程中出现不正常现象以及在检修以后应重新校验。弹簧测力计的校验期限不宜超过2个月。

千斤顶一般张拉力较大，适于预应力筋成组张拉，用弹簧测力计或杠杆测力计控制应力。目前，随着电阻应变技术的日益广泛的应用，有些预制厂已采用电阻应变式传感器控制张拉力，可达到很高的精度。（图5－10）。

选择张拉机具时，为了保证设备、人身安全和张拉力准确，张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍，张拉机具的张拉行程应不小于预应力筋张拉伸长值的1.1～1.3倍。

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，隔离剂不得污染预应力筋，以免影响预应力筋与混凝土的粘结。如果预应力筋受到污染，应使用适当的溶剂加以清洗。在生产过程中，应防止雨水冲刷掉台面上的隔离剂。

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。张拉控制应力的数值直接影响预应力的效果，控制应力越高，建立的预应力则越大。但控制应力过高，预应力筋处于高应力状态，使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载接近，破坏前无明显的预兆，这是不允许的，因此预应力筋的张拉控制应力（σcon）应符合设计规定，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

钢种张拉方法

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