第五章 预应力混凝土
第五章 预应力混凝土工程
（ 第 四 版 ）
三、张拉设备
（ 第 四 版 ）
常用的张拉设备有油压千斤顶(见图5-9) 、卷扬机(见图5-11) 、电动螺杆张拉机(见图 5—12)等。
四、先张法施工工艺 先张法施工工艺流程如图5—13。
（ 第 四 版 ）
台座准备
刷隔离剂
铺放预应力筋 张 拉 安侧模、扎横向筋 灌筑混凝土 养 护 制作试块
l 2l2 2l1 L n 1
一端为螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具或 镦头锚具时，预应力筋下料长度为 ：
L
l
1
l l2 l3 l1 Ll n 2l2 2 1 1 n
（ 第 四 版 ）
2.钢筋束及钢绞线束制作 预应力筋制作过程包括:开盘冷拉、下料和编束 等工序。下料是在钢筋冷拉后进行。钢绞线下料前应 在切割口两侧各50㎜处用铁丝绑扎，切割后对切割口 应立即焊牢，以免松散。钢筋束由直径10㎜的热处理 钢筋编束而成，钢绞线束由直径为12㎜或15㎜的钢绞 线编束而成，每束3～6根。编束时一般把预应力筋理 顺后，用18-22号铁丝，每隔1m左右绑扎一道，形成 束状。 3.钢丝束制作 钢丝束制作随锚具的不同而异，一般需经调直、 下料、编束和安装锚具等工序。
预应力筋的位置不允许有过大偏差，对设计位置 的偏差不得大于5㎜，也不得大于构件截面最短边长 的4%。
（二）混凝土浇筑与养护 为了减少预应力损失，在设计配合比时应考虑减 少混凝土的收缩和徐变。 1.混凝土的浇筑 振捣混凝土时，振动器不得碰撞预应力钢筋。 混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞和踩动预 应力筋，以保证预应力筋与混凝土有良好的粘结力。 2.混凝土的养护 预应力混凝土可采用自然养护和湿热养护。 当采用湿热养护时应采取正确的养护制度，以减 少由于温差引起的预应力损失。
建筑施工技术——预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程能力目标：Ø（1）能根据施工图纸和施工实际条件，选择和制定常规预应力钢筋混凝土工程合理的施工方案；Ø（2）能根据施工图纸和施工实际条件，查找资料和完成预应力钢筋混凝土施工中遇到的一些必要计算；Ø（3）能根据施工图纸和施工实际条件编写一般建筑预应力钢筋混凝土工程施工技术交底；Ø（4）能根据建筑工程质量验收方法及验收规范进行常规预应力钢筋混凝土工程的质量检验。
知识目标：Ø（1）掌握一般建筑预应力钢筋混凝土工程的常规施工工艺、施工方法及包含的原理；Ø（2）掌握工程施工中遇到的一些必要计算方法；Ø（3）熟悉预应力钢筋混凝土工程施工中容易出现的常见质量、安全问题及质量、安全验收规范；（4）熟悉预应力钢筋混凝土施工顺序及预应力钢筋混凝土所需配备的设施和设备。
1．1概述预应力砼结构（构件）：在结构（构件）使用前预先预先施加应力，推迟了裂缝的出现或限制裂缝的开展，提高了结构（构件）的刚度。
预应力砼的分类按施工方法——先张法，后张法；按钢筋张拉方式——机械张拉，电热张拉与自应力张拉；一、预应力混凝土简介预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，现在世界各国都在普遍地应用，其推广使用的范围和数量，已成为衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。
目前，预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架，吊车梁、空心楼板、大型屋面板、等，交通运输方面的桥梁。
轨枕，以及电杆、桩等方面，而且已应用到矿井支架、海港码头、和造船等方面，如60m拱形屋架、12rn跨度200t吊车梁，5000t水压机架，大跨度薄壳结构、144m悬臂拼装公路桥和11万吨容量的煤气罐等都已应用成功。
淮北市火车站立交桥桥面横梁就是采用预应力的。
为什么说预应力混凝土结构衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一？它有哪些优点？由于普通混凝土构件抗裂性能差，它的抗拉极限应变值ε只有0.0001~0.00015，即相当于每米只能拉长0.1~0.15mm，超过这个数值就会开裂，因此，钢筋混凝土受拉构件，如果要保证混凝土不开裂，钢筋的应力只能用到20~30N/mm 2 [fy = E ε = 2×105 ×(0.0001~0.00015) = 20~30N／mm 2 ]。
第五章-预应力混凝土
（二）灌浆工艺 1 ．灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔 / 泌 水孔 / 排气孔是否畅通。对抽拔管成孔，可 采用压力水冲洗孔道。对预埋管成孔，必要 时可采用压缩空气清孔。 2．灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生 3．灌浆顺序宜先灌下层孔道，后浇上层孔道。 的漏浆处需采用高强度水泥浆或结构胶等方 法封堵。封堵材料的抗压强度大于 10MPa 时 方可灌浆。
（五）胶管抽芯法 5～7层帆布夹层的普通橡胶管、钢丝网胶 皮管两种，充气或充水，压力0.8 ～ 1.0Mpa， 直径可增大3mm，钢筋井字架固定，用于成型 直线和曲线孔道。 (六 ) 灌浆孔、排气孔
灌浆孔、排气孔：留在端部或中部，间 距≤12米，孔径20 mm。
图5-29 用木塞留灌浆孔
图5-30 波纹管上留灌浆孔
（一）单孔夹片锚固体系
单孔夹片锚具
单孔夹片锚固体系 1一钢绞线 3一承压钢板 2一单孔夹片锚具 4一螺旋筋
（二）单孔夹片锚固体系
图5—5 多孔夹片锚固体系 1一钢绞线；2一夹片；3一锚板； 4一锚垫板(铸铁喇叭管)；5一螺旋筋； 6一金属波纹管；7一灌浆孔
（三）镦头锚固体系
（四）螺纹锚固体系
第三节
无粘结预应力施工
后张无粘结预应力砼施工：
指在预应力筋表面涂防腐油脂并包裹塑料 套管后，敷设在设计位置，然后浇筑砼，待砼 达到设计规定强度后进行张拉锚固。
如果钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接 器用20～22号铁丝密排绑扎(图a)。 预应力筋与工具式螺杆连接时，可采用 套筒式连接器(图b)
图a 钢丝拼接器
图b 套筒式连接器
六、预应力筋张拉 （一）预应力钢丝张拉 1、 单根张拉 冷拔钢丝可在两横梁式长线台座上采用 10kN电动螺杆张拉机或电动卷扬张拉机单根 张拉，弹簧测力计测力，锥销式夹具锚固。
第五章 预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程1.预应力混凝土结构的优点(1)改善使用阶段的性能。
受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。
(2)提高受剪承载力。
纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。
(3)改善卸载后的恢复能力。
混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。
(4)提高耐疲劳强度。
预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳(而不是由混凝土的疲劳)所控制的。
(5)能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。
在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。
例如，1860Mpa级的高强钢绞线，如用于普通钢筋混凝土结构中，钢材强度发挥不到20％，其结构性能早己满足不了使用要求，裂缝宽，挠度大；而采用预应力技术，不仅可控制结构使用阶段性能，而且能充分利用高强度钢材的潜能。
这样，采用预应力，可大大节约钢材用量，并减小截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益。
(6)可调整结构内力。
将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。
因此，现代预应力混凝土是解决建造大(大跨度、大空间建筑一工艺上和使用上要求的)、高(高层建筑、高耸结构)、重(重荷载、重型结构、转换层结构)、特(特种结构一水池、电视塔、安全壳)等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构材料和技术。
2.预应力混凝土构件中的非预应力钢筋有何作用预应力混凝土构件中的非预应力钢筋主要有：架立钢筋-起骨架作用；主筋-与预应力钢筋共同受力，在预应力失效时提供缓冲作用；箍筋-增加梁体抗剪强度，通过环箍来提高混凝土的强度；梁肋钢筋-在预应力梁体预制养生过程中起防裂作用；锚后钢筋网-防止预应力对锚后混凝土产生应力集中而开裂；锚后螺旋箍筋-提高锚后混凝土强度，共同抵抗强大的预应力。
第五章 预应力混凝土连续梁桥与连续刚构
南宁
昆明
1700 3275 3270
7280
12800
7285
100 19
8600
10000
1000
福州大学《桥梁工程》－福建省精品课程
/BridgeCourse/
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第五章 预应力混凝土连续梁桥与连续刚构桥 ４．悬臂梁
在桥头两端不设置桥台，而仅设置搭板与路堤相衔 接，由于行车时，搭板容易损坏，故多用在跨干线的 人行桥梁上。 受力方面： 属于静定体系，它们的内力不受基础不均勾沉降等附 加变形的影响。 悬臂梁桥在施工阶段和成桥运营阶段两者受力状态 是—致的，非常适宜于悬臂施工方法 。
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第五章 预应力混凝土连续梁桥与连续刚构桥
带挂梁的悬臂梁桥
旧南安大桥为8孔的悬臂梁桥，跨径为32.8m，全长为 288.23m。桥面行车道净宽为7.0m，人行道 2×1.0m。
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厦门高集海峡大桥
预应力混凝土连续梁桥具有整体性能好、结构刚度 大、变形小、抗震性能好等优点，更突出的是在使用 上，主梁变形挠曲线平缓、桥面伸缩缝少、行车舒 适。
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第五章 预应力混凝土连续梁桥与连续刚构桥
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（b）横截面图
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第五章 预应力混凝土连续梁桥与连续刚构桥
南昆线清水大桥 三 跨 ， 主 跨 128m 。 单箱单室变截面，桥 墩处梁高8.8m，跨中 处梁高4.4m。箱梁顶 板 宽 8.1m ， 箱 宽 6.1m ； 腹 板 厚 度 0.4 ～ 0.7m ， 底 板 厚 度 0.4 ～ 0.9m ， 顶 板 厚度0.5m。梁体C50 混凝土，三向预应 力，悬臂灌注法施 工。
第五章预应力混凝土
预应力砼工程：1、预应力混凝土构件，先张法是通过砼与预应力筋之间的粘结力产生预压应力的。
2、预应力混凝土构件，后张法是通过构件端部的锚具传递给砼产生预压应力的。
3、在后张法预应力砼施工中，胶皮管抽芯法的抽管顺序一般是先上后下、先曲后直。
4、后张法生产预应力混凝土构件，长度在24m以下的直线预应力筋可采用一端张拉，长度大于24m的直线预应力筋可采用两端张拉。
5、先张法预应力混凝土构件的养护方法有自然养护和湿热养护。
6、先张法生产预应力砼的三大生产过程是：预应力筋张拉、砼浇筑与养护和放张预应力筋。
7、胶皮管抽芯留孔与钢管相比，弹性好，便于弯曲，因此不仅可以留设直线孔道，也能方便地留设曲线孔道。
8、先张法预应力钢丝使用的夹具有锚固夹具、张拉夹具两类。
9、若要在现场制作预应力混凝土屋架，一般应采用的施工方法是后张法。
10、后张法施工中，若采用钢管抽芯法预留孔道，抽管的时间一般应在混凝土初凝后终凝前。
11、先张法放张预应力钢筋时，构件砼强度不宜低于设计强度的75% 。
12、先张法施工预应力钢筋的放张时，对于偏心受压构件，应先同时放松预应力较小区域的预应力钢筋。
1、在后张法施工中，若预应力混凝土构件孔道留设采用钢管抽芯法，则抽管顺序宜按（ A ）进行。
A. 先上后下B. 先下后上C. A或B2、后张法施工中，采用胶管抽芯法预留孔道，抽管顺序为（D ）。
A. 先下后上，先曲后直B. 先下后上，先直后曲C.先上后下，先直后曲D.先上后下，先曲后直3、下面哪个不是后张法预应力施工的设备？（ D ）A.波纹管B.锚具C.千斤顶D.台座4、后张法生产预应力混凝土构件，若留设曲线孔道，宜选用（A ）。
A.胶管抽芯法B. 钢管抽芯法C.A或B5、先张法适用于生产（A ）预应力混凝土构件。
A.中小型B. 大型C.重型6、对轴心受压的预应力混凝土构件，应当采取（B ）放松预应力钢筋的施工方法。
A.逐根B. 同时C.A或B7、在预应力砼结构中，砼强度不宜低于（B ）标号。
第五章 预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程一、教学目的与要求了解预应力混凝土结构构件的受力特点，了解预应力混凝土的分类。
了解锚、夹具、连接器的概念，锚具、夹具性能要求，锚、夹具的使用要求和静载锚固试验。
熟悉锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查，了解了解台座的分类及要求，张拉机械。
熟悉先张法的特点，机械张拉先张法施工张拉夹具和锚固夹具类别和使用要求，先张法施工工艺流程。
掌握张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。
了解液压千斤顶的标定，预应力损失的概念。
熟悉后张法的特点，后张法施工的锚具和张拉机械，后张法施工工艺流程。
预应力筋的制作方法。
掌握孔道留设方法，张拉对混凝土强度要求，张拉控制应力的确定，张拉顺序，张拉方法，孔道灌浆方法及要求。
预应力筋下料长度计算。
二、教学重点张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法；孔道留设方法，张拉对混凝土强度要求，张拉控制应力的确定，张拉顺序，张拉方法，孔道灌浆方法及要求。
预应力筋下料长度计算。
三、教学难点及处理方法无四、课程类型：理论课五、教学学时数：12学时六、教学方法：板书七、教学工具：粉笔八、教学内容1.预应力混凝土及其分类2. 预应力夹具和锚具3.先张法施工4.后张法施工作业：P89（三）1，2，（四）2第一节预应力混凝土及其分类一、教学目的与要求了解预应力混凝土的重要意义，熟悉预应力混凝土的分类。
二、教学重点预应力混凝土的分类三、教学难点及处理方法无四、课程类型：理论课五、教学学时数：2学时六、教学内容一、预应力混凝土简介预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，现在世界各国都在普遍地应用，其推广使用的范围和数量，已成为衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。
目前，预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架，吊车梁、空心楼板、大型屋面板、等，交通运输方面的桥梁。
第五章 预应力混凝土工程
钢丝的张拉夹具 a) 钳式； b) 偏心式； c) 锲形 1—钢丝；2—钳齿；3—拉钩；4—偏心齿条； 5—拉环；
6—锚板；7—锲块
(2) 钢丝的张拉机具
钢丝张拉分单根张拉和多根张拉。 用钢台模以机组流水法或传送带法生产构件多进行多根张 拉，用油压千斤顶进行张拉，要求钢丝的长度相等，事先调 整初应力。 在台座上生产构件多进行单根张拉，由于张拉力较小， 一般用小型卷扬机张拉，以弹簧、杠杆等简易设备测力。
3 砼快硬、均匀 预应力砼中，不宜掺用对钢筋有锈蚀作用的氯盐。
四、预应力的施加方法
预应力的施加方法，根据与构件制作相比较的先后顺序， 分为先张法、后张法两大类。
第二节 先张法
• 先张法施工工艺流程
先张法是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋，将其临 时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到 一定强度(一般不低于混凝土强度标准值的75%)，并使预应力 筋与混凝土间有足够粘结力时，放松预应力，预应力筋弹性回 缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结，对混凝土产生预压应 力。 一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋 面板、檩条及吊车梁等。
小于检测标准的5％时，方表明该构件张拉后建立的预应力值 满足设计要求。
(三)混凝土浇筑与养护
预应力筋张拉完毕后，即应绑扎骨架、立模、浇筑混凝土。
构件应避开台面的伸缩缝及裂缝，当不可能避开时，在伸缩缝
及裂缝处可先铺簿钢板或填细砂等，然后浇筑混凝土。台座内 每条生产线上的构件，其混凝土应一次浇筑完。 混凝土必须振捣密实，特别是构件湍部，更要求密实，以 保证混凝土强度和粘结力。振捣时，应避免碰击预应力筋。混
凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩动钢筋。
当叠层生产时，应待下层构件的混凝土强度达8-10N／
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第五章预应力混凝土
一、名词解释：
1、预应力混凝土——预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件
使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加
力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。
这
种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土
中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓
或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。
2、先张法——先张法是为了提高钢筋混凝土构件的抗裂性能以及避免钢筋混凝土构
件过早出现裂缝，而在混凝土构件预制过程中对其预先施加应力以提高构件性能的
一种方法。
3、后张法——后张法，指的是先浇筑混凝土，待达到设计强度的75%以上后再张
拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。
二、问答题：
1、试述先张法和后张法的主要区别？
答：(1)先张法：
特点：先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，并用夹具将张拉完毕的预应力钢筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后浇筑混凝土。
待混凝土达到规定强度，保证预应力筋与混凝土有足够的黏结力时，放张或切断预应力筋，借助与混凝土与预应力筋间的黏结，对混凝土产生预压应力。
适用范围：适用于生产中小型预应力混凝土构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。
(2)后张法：
特点：后张法是先制作构件，在构件中数值后，预先留出相应的孔道，待构件混凝土达到设定规定的，在孔道内穿入预应力筋，用张拉机具进行张拉，并用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部，最后进行孔道灌浆。
适用范围：适用于在现场施工大型预应力混凝土构件。
2、试述先张法的施工工艺？
答：先张法施工工艺：张拉预应力钢筋，并临时锚固于加力台座上→浇筑混凝土→待混凝土结硬后，解除预应力钢筋与加力台座之间的联系，传力于混凝土。
3、试述后张法的施工工艺？
答：后张法施工工艺：浇筑梁身混凝土，并预埋套管，形成管道→穿进预应力钢筋，待混凝土结硬后，进行张拉→锚固钢筋，传力于混凝土，压注水泥浆，填塞管道。
4、为什么先张法的张拉控制应力＞后张法的控制应力，但最终效果一致？
答：因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，预应力钢筋中建立的拉应力就是控制应力。
放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失；而后张法是在混凝土
构件上张拉钢筋，张拉时构件被压缩，张拉设备千斤顶所示的张拉控制应力为已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力，所以先张法的张拉控制应力大于后张法。
三、计算题：
1、某预应力屋架采用四根Φ22冷拉钢筋，超张拉制度0→1.03σcon，fpyk=500N/mm2，求每根钢筋的实际张拉力？
解：后张法热处理钢筋的控制应力σcon=0.65fpyk=325N/mm²；
Φ22钢筋截面积380.1mm²，380.1×1.03×325=127238.48（N）即127.238KN。
所以，每根钢筋按超张拉到1.03σcon时，其最大实际张拉力127.238KN（约12.7吨）。