施工技术第五章 预应力混凝土工程

（三）预应力筋的放张 • 先张法施工的预应力放张时，预应力混凝土构件的强度必须符合 设计要求。设计无要求时，其强度不低于设计的混凝土强度标准 值的75％。过早放张预应力会引起较大的预应力损失或预应力钢 丝产生滑动。对于薄板等预应力较低的构件，预应力筋放张时混 凝土的强度可适当降低。预应力混凝土构件在预应力筋放张前要 对试块进行试压。 • 预应力混凝土构件的预应力筋为钢丝时，放张前，应根据预应力 钢丝的应力传递长度，计算出预应力钢丝在混凝土内的回缩值， 以检查预应力钢丝与混凝土粘结效果。若实测的回缩值小于计算 的回缩值，则预应力钢丝与混凝土的粘结效果满足要求，可进行 预应力钢丝的放张。预应力钢丝理论回缩值计算。
（4）．镦头夹具 （图示） • 预应力钢丝或钢筋的固定端常采用镦头锚固。冷拔低碳钢丝可采 用冷镦或热墩方法制作镦头；碳素钢丝只能采用冷镦方法制作墩 头；直径小于22毫米的钢筋可在对焊机上采用热镦方法制作镦头； 大直径的钢筋只能采用热镦方法 （三）张拉机械 先张法施工中预应力筋可单根张拉或多根成组张拉。常用的张拉 机械有： • 1．YC－20穿心式千斤顶 • YC－20型穿心式千斤顶由偏心式夹具、油缸和弹性顶压头组成。 最大张拉力200kN，张拉行程200毫米，自重19千克。适于张拉 直径12～20毫米的单根预应力钢筋。 • 张拉预应力钢筋的工作过程——油嘴6进油，油缸向左侧伸出， 由于偏心式夹具夹紧了预应力钢筋，预应力钢筋被张拉。
2．电动螺杆张拉机 • 电动螺杆张拉机由张拉螺杆、变速箱、拉力架、承力架和张拉夹 具组成。最大张拉力为300～600kN，张拉行程为800毫米，自重 400千克，为了便于转移和工作，将其装置在带轮的小车上。电 动螺杆张拉机可以张拉预应力钢筋也可以张拉预应力钢丝。 • 电动螺杆张拉机的工作过程：工作时顶杆支承到台座横梁上，用 张拉夹具夹紧预应力筋，开动电动机使螺杆向右侧运动，对预应 力筋进行张拉，达到控制应力要求时停车，并用预先套在预应力 筋上的锚固夹具将预应力筋临时锚固在台座的横梁上。然后开倒 车，使电动螺杆张拉机卸荷。 3．油压千斤顶 • 油压千斤顶可张拉单根预应力筋或多根成组预应力筋。多根成组 张拉时，可采用四横梁式张拉装置进行。 • 四横梁式油压千斤顶张拉装置，用钢量较大，大螺丝杆加工困难， 调整预应力的初应力费时间，油压千斤顶行程小，工效较低，但 其一次张拉力大。
• 预应力混凝土的概念 • 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即 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，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢 筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提 高构件的承载能力。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。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力 的钢筋混凝土，叫做预应力混凝土 预应力混凝土。 预应力混凝土
• 圆锥齿板式夹具的套筒和齿板均用45号钢制作。套筒不需作热处 理，齿板热处理后的硬度应达HRC40～50。 • 圆锥三槽式夹具锥销上有三条半圆槽，依锥销上半圆槽的大小， 可分别锚固一根fb3、fb4或fb5钢丝。套筒和锥销均用45号钢制 作，套筒不作热处理，锥销热处理后的硬度应达HRC40～45。 • 锥形夹具工作时依靠预应力钢丝的拉力就能够锚固住钢丝。锚固 夹具本身牢固可靠地锚固住预应力筋的能力，称为自锚。 （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。 • 圆套筒三片夹式具可以锚固f12或f14的单根冷拉II、III、IV级钢筋。 套筒和夹片用45号钢制作，套筒和夹片热处理后硬度应达 HRC35～40和HRC40～45。 （3）．方套筒两片式夹具 • 方套筒两片式夹具用于锚固单根热处理钢筋。该夹具的特点是操 作非常简单，钢筋由套筒小直径一端插入，夹片后退，两夹片间 距扩大，钢筋由两夹片之间通过，由套筒大直径一端穿出。夹片 受弹簧的顶推前移，两夹片间距缩小，夹持钢筋。
• 一、先张法的概念： 先张法的概念： • 先张法是在浇筑混凝土之前，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。 • 工艺过程：张拉固定钢筋→浇混凝土→养护(至 75%强度)→放张钢筋 适用于：构件厂生产中、小型构件(楼板、屋面板、 吊车梁、薄腹梁……) 先张法施工工艺如图6-1所示。 图
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2．张拉程序的确定 • 预应力筋的张拉程序：0®105％控制应力（持荷2分钟） 控制应 力，或0®103％控制应力。 • 预应力筋进行超张拉（1.03～1.05控制应力）主要是为了减少松 驰引起的应力损失值。所谓应力松弛是指钢材在常温高应力作用 下，由于塑性变形而使应力随时间延续而降低的现象。这种现象 再张拉后的头几分钟内发展得特别快，往后则趋于缓慢。例如， 超张拉5%并持荷2分钟，再回到控制应力，松弛以完成50%以上。 3．预应力筋的张拉 • 预应力筋的张拉力根据设计的张拉控制应力与钢筋截面积及超张 拉系数之积而定。 • 预应力钢丝的应力可利用2CN-1型钢丝测力计或半导体频率记数 测力计进行测定。2CN-1测力计工作构造示意图 （二）混凝土的浇筑和养护 • 混凝土的浇筑必须一次完成，不允许留设施工缝。混凝土的强度 等级不得小于C30。为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力 损失。在确定混凝土的配合比时，应采用低水灰比，控制水泥的 用量，对骨料采取良好的级配，预应力混凝土构件制作时，必须 振捣密实，特别是构件的端部，以保证混凝土的强度和粘结力。
二、先张法施工工艺 （一）预应力筋的张拉 预应力筋的张拉应根据设计要求进行 1．张拉控制应力 • 预应力筋的张拉工作是预应力施工中的关键工序，应严格按设计 要求进行。 • 预应力筋张拉控制应力的大小直接影响预应力效果，影响到构件 的抗裂度和刚度，因而控制应力不能过低。但是，控制应力也不 能过高，不允许超过其屈服强度，以使预应力筋处于弹性工作状 态。否则会使构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，这是很危 险的；此外过大的超张拉会造成反拱过大，预拉区出现裂缝也是 不利的。因此，预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求。当施 工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高 5%,但其最大 张拉控制应力不得超过下表的规定。 • 钢丝、钢绞线属于硬钢，冷拉热轧钢筋属于软钢。硬钢和软钢根 据它们是否存在屈服点划分的，由于硬钢无明显屈服点，塑性较 软钢差，所以其控制应力系数较软钢低。
第一节 预应力混凝土及其分类
一：分类 1：先张法和后张法混凝土 2：有粘结和无粘结混凝土 3：全预应力和部分预应力混凝土 二：优点 能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用 高强度钢筋和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在同样 条件下具有截面小、自重轻、质量好、材料省（要节约钢材20 ％～40％），并能扩大预制装配化程度。
第二节
先张法
一．张拉设备和机具 （一）、台座 台座是先张法生产中的主要设备之一，要求有足够的强度和稳定 性，以免台座变形、倾复、滑移而引起预应力值的损失。台座按 构造不同，可分为墩式台座和槽式台座两类 1．墩式台座 墩式台座一般用于生产小型构件。生产钢弦混凝土构件的墩式台 座，其长度常为100～150米，这样既可利用钢丝长的特点，张 拉一次可生产多根构件，减少张拉及临时固定工作，又可减少钢 丝滑动或台座横梁变形引起的应力损失。 （1）墩式台座的形式 墩式台座有重力式和构架式两种。重力式台座主要靠自重平衡张 拉力所产生的倾复力矩，构架式台座主要靠土压力来土平衡张拉 力所产生的倾复力矩。
• 预应力混凝土的基本原理 • 事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部 应力，且其值和分布，能将使用荷载产生的应力 抵消到一个合适的程度的混凝土。这就是说，它 是预先对混凝土或铪构件施工加压应力，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，能有利抵消使用荷载作用下产生的拉应力。 因而使构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟 开裂，或者减小裂缝开展的宽度，以提高构件抗 裂度及刚度。
• 预应力混凝土的发展 • 1、预应力混凝土的概念在19世纪末提出，但 早期的试验并不成功，主要是因为对混凝土收缩 与徐变的影响认识不清，预应力筋没有采用高强 钢筋，因为只有高强钢筋才有足够的应变能力来 抵抗混凝土的非弹性缩短。 2、直到1925年高强钢筋用于预应力结构，由 法国学者弗来西奈将高强钢材引入预应力混凝土 结构，并且建成了一些重要的预应力结构，预应 力的愿望才得以实现。 3、我国从1956年推广应用预应力混凝土，现 在无论在数量以及结构类型方面均得到迅速发展。
第五章 预应力混凝土工程
普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有0.0001～0.0015，在正常使 用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。要使混凝 土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到30Mpa；对允许出现裂缝的 构件，当裂缝宽度限制在0.2～0.3mm时，受拉钢筋的应力也只 能达到200 Mpa 左右。为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝和 钢筋不能充分发挥其作用这一矛盾，人们创造了对混凝土施加预 应力的方法。即在结构或构件受拉区域，通过对钢筋进行张拉后 将钢筋的回弹力施加给混凝土，使混凝土受到一个预压应力，产 生一定的压缩变形。当该构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形， 首先与压缩变形抵消，然后随着外力的增加，混凝土才逐渐被拉 伸，明显推迟了裂缝出现时间。
（2）墩式台座的稳定性和强度验算 • 墩式台座的稳定性包括台座的抗倾覆和抗滑移的能力。墩式台座 抗倾覆和抗滑移验算的计算简图见 • 墩式台座的抗倾覆能力以台座的倾覆的安全系数K0表示。 • 考虑到混凝土台墩和混凝土台面相互作用的顶点角部会出现因应 力集中而局部破损的现象，所以，抗倾覆验算的倾覆点应设在台 面以下40 ~ 50 mm处。 • 墩式台座的强度验算：传力墩的牛腿和外伸台面局部加厚部分， 分别按钢筋混凝土结构的牛腿和偏心受压构件计算；横梁按简支 梁计算。 2．槽式台座 • 浇筑中小型吊车梁时，由于张拉力矩和倾复力矩都很大。一般多 采用槽式台座，它由钢筋混凝土立柱、上下横梁及台面组成。台 座长度应便于生产多种构件：一般为45米（可生产6根6米长的吊 车梁）或76米（可生产10根6米长的吊车梁，或24米屋架3榀， 或18米屋架4榀）。为便于拆迁移，台座式应设计成装配式。此 外，在施工现场亦可利用条石或已预制好的柱、桩和基础梁等构 件，装配成简易式台座。 （二）夹具