预应力钢筋混凝土工程施工的技术要求和方法

预应力钢筋混凝土工程施工的技术要求和方法

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预应力钢筋混凝土工程施工的技术要求和方法

1 预应力原理，预应力损失种类

(1)预应力原理。在结构(构件)受拉区预先施加压力产生预压应力，从而使结构(构件)在使用阶段产生的拉应力首先抵消预压应力，从而推迟了裂缝的出现和限制裂缝的开展，提高了结构(构件)的抗裂度和刚度。

(2)预应力损失。先张法在张拉预应力筋过程中有预应力筋与模板的摩擦和折点的摩擦损失，有蒸气养护温差引起的损失，有锚固损失(锚具变形、应力筋回缩)和放张时混凝土受压缩而引起的弹性压缩损失；后张法有预应力筋与孔道壁的摩擦损失、锚固损失、后张拉束对先张拉束由于混凝土压缩变形而引起的损失等。以上各种损失都是在预加应力、亦即应力传递完成之前发生的，一般称之为瞬时损失。此外由于混凝土收缩、混凝土的徐变变形以及由于钢材松弛引起的损失，则都是随时间而发展，需要三五年，甚至几十年时间才能全部出现的损失，一般称之为长期损失。

2 预应力钢筋张拉的方法和工艺特点

(1)按施加预应力的方式，分为机械张拉和电热张拉两类。

(2)先张法施工是在浇筑混凝土前张拉预应力筋并将张拉的预应力筋临时固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度(一般不低于设计强度标准值的75％)，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松

预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，使混凝土产生预压应力。先张法生产预应力混凝土构件，可采用台座法或机组流水法。但由于台座或钢模承受预应力筋的张拉能力受到限制并考虑到构件的运输条件，因此先张法施工适于在构件厂生产中小型预应力混凝土构件。

(3)后张法施工是在浇筑混凝土构件时，在放置预应力筋的位置处预留孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，将预应力筋穿人孔道中并进行张拉，然后用锚具将预应力筋锚固在构件上，最后进行孔道灌浆。预应力筋承受的张拉力通过锚具传递给混凝土构件，使混凝土产生预压应力。后张法施工由于直接在混凝土构件上进行张拉，故不需要固定的台座设备、不受地点限制，适于在施工现场生产大型预应力混凝土构件，特别是大跨度构件(如屋架等)。后张法施工还可作为一种预制构件的拼装手段，大型构件(如拼装式屋架)可以预制成小型块体，运至施工现场后，通过预加应力的手段拼装整体预应力结构。但后张法施工工序较多，工艺复杂，锚具作为预应力筋的组成部分，将永远留置在构件上不能重复使用。

(4)电热法施工是利用钢筋热胀冷缩的原理来实现的。电热张拉预应力筋时，采用低压强电流通过钢筋，钢筋通电后电能转化成热能使钢筋受热而产生纵向伸长，待预应力筋伸长值达到规定长度时，切断电源并立即锚固，由于钢筋冷却收缩，使混凝土构件产生预压应力，电热法施工具有设备简单、操作方便、施工安全、便于高空作业等优点；同时对冷拉钢筋起到电热时效的作用并且电张时与孔道不存在摩擦损失，对曲线和环状配筋尤为适用。因此，电热法成为施加预应力的一种有效的施工方法。但电热

法具有耗电量大，用钢筋伸长值来控制预应力值不易准确，成批生产尚需校核的缺点。电热法既适用于制作先张法构件又适用用于制作后张法构件，当采用电热法生产后张法构件时，既可以制作有粘结的预应力构件，

也可以制作无粘结预应力构件。

3 先张法预应力钢筋张拉设施，机械和工艺流程

(1)张拉设施

1)台座是先张法施工的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。台座按构造型式分墩式和槽式两类；选用时根据构件种类、张拉力大小和施工条件而定。墩式台座（高于地面）由台墩、台面和横梁等组成；槽式台座（低于地面）由钢筋混凝土端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成。

2)夹具是先张法施工时为保持预应力筋的张拉力并将其固定在台座(或钢模)上用的临时性工具。夹具有单根镦头夹具、圆套筒三片式夹具、方套筒二

片式夹具、锥销夹具等。

(2)张拉机械

先张法施工中，常用的张拉机械有电动螺杆张拉机、穿心式千斤顶和电动

卷扬张拉机。

1)电动螺杆张拉机既可以张拉预应力钢筋也可以张拉预应力钢丝。它是由张拉螺杆、电动机、变速箱、测力装置、拉力架、承力架和张拉夹具等组

成。

2)YC-20型穿心式千斤顶适用于张拉直径为12～20mm的单根预应力钢筋。

它是由夹具、油缸和弹性顶压头组成。

3)先张法施工中也可以采用电动卷扬机张拉预应力筋。由于其张拉能力有

限，弹簧测力精度较差，一般是在缺少其他张拉机械时采用。

(3)工艺流程

4 后张法预应力钢筋张拉设施，机械和工艺流程

(1)张拉设施

锚具是后张法结构或构件中为保持预应力筋拉力，并将其传递到混凝土上用的永久性锚固装置。锚具的种类很多，有螺丝端杆锚具、帮条锚具、锥形螺杆锚具、镦头锚具、钢质锥形锚具、KT—Z型锚具、JM型锚具、单孔夹片锚具、XM型锚具、QM型锚具、QVM型锚具、BS型锚具、精轧螺纹

钢筋锚具等。

(2)张拉机械

后张法施工中，常用的张拉机械有拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶和锥锚式

千斤顶。

1)拉杆式千斤顶适用于张拉以螺丝端杆锚具为张拉端锚具的单根钢筋、张拉以锥形螺杆锚具为张拉端锚具的钢丝束、张拉以DM5A型镦头锚具为张拉端锚具的钢丝束。拉杆式千斤顶构造简单、操作方便，应用范围较广。

2)YC-60型穿心式千斤顶适用于张拉各种形式的预应力筋，是目前我国预应

力混凝土施工中应用最广泛的一种张拉机械。

3)锥锚式双作用千斤顶适用于张拉以KT—Z型锚具为张拉端锚具的钢筋束

或钢绞线束，张拉以钢质锥形锚具为张拉端锚具的钢丝束。

(3)工艺流程

5 无粘结预应力钢筋混凝土的特点和施工工艺

无粘结预应力是近年来发展起来的新技术，其作法是在预应力筋表面刷涂料并包塑料布(管)后，如同普通钢筋一样先铺设在支好的模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求的强度后进行预应力筋的张拉锚固。

(1)特点

无粘结预应力不需要预留孔道和灌浆、施工简单、张拉时摩阻力较小、预应力筋易弯成多跨曲线形状等。但预应力筋强度不能充分发挥(一般要降低

10％～20％)，锚具的要求也较高。

(2)施工工艺除了预应力筋要包裹塑料布（管）、不用孔道灌浆外，其他工

序基本于后张预应力相同。

在无粘结预应力的施工中，主要问题是无粘结预应力筋的铺设、张拉和端

部锚头处理。

1)无粘结筋应严格按设计要求的曲线形状就位并固定牢靠。铺设无粘结筋时，无粘结筋的曲率可垫铁马凳控制。钢丝束就位后，标高及水平位移经调整、检查无误后，用铁丝与非预应力筋绑扎牢固，防止钢丝束在浇筑混

凝土的过程中位移。

2)由于无粘结预应力筋一般为曲线配筋，故应采用两端同时张拉。无粘结筋的张拉顺序，应根据其铺设顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。成束无粘结筋正式张拉前，宜先用千斤顶往复抽动1～2次以降低张拉摩擦损失。无粘结筋在张拉过程中，当有个别钢丝发生滑脱或断裂时，可相应降低张拉力，但滑脱或断裂的数量不应超过结构同一截面无粘结预应力筋

总量的2％。

3)对无粘结筋端部锚头的防腐处理应特别重视。采用钢丝束镦头锚具时，当锚杯被拉出后塑料套筒内产生空隙，必须用油枪通过锚杯的注油孔向套筒内注满防腐油脂，避免长期与大气接触造成锈蚀。采用钢绞线XM型夹片式锚具时，张拉端头构造简单，无须另加设施，张拉后端头钢绞线预留长度不小于150mm，多余部分割掉并将钢绞线散开打弯，埋在混凝土内以

加强锚固。