后張預應力技術培訓教材第二版

1、建研（北京）結構工程有限公司第一章 預應力結構及預應力結構施工的基本常識1.1 預應力的基本概念1.1.1 什么是預應力結構預應力結構就是在結構承受外荷載作用之前，預先采用人為的方法，在結構內(nèi)部形成一種預先的應力狀態(tài)，使結構在使用階段產(chǎn)生拉（壓）應力的區(qū)域預先受到壓（拉）應力，這種壓（拉）應力可以抵消全部或一部分在使用階段由外荷載產(chǎn)生的拉（壓）應力，從而達到推遲裂縫出現(xiàn)、限制裂縫開展和提高結構剛度的目的。以簡支梁跨中截面為例，在使用階段垂直向下荷載作用下，梁跨中截面的下部受拉。如果在使用荷載施加之前，我們采取某種方法使該截面的下部預先受到一定的壓應力，這樣，當施加使用荷載時，使用荷載產(chǎn)生的應力

2、將首先平衡掉預先形成的壓應力，然后才產(chǎn)生拉應力，兩者抵消后最終產(chǎn)生的拉應力將比沒有預加壓應力時小得多。當預加壓應力的值等于或大于荷載產(chǎn)生的拉應力時，甚至在混凝土中根本不產(chǎn)生拉應力。由于混凝土的抗壓能力遠遠大于抗拉能力，在預應力鋼筋混凝土結構中，我們主要是預先在構件的混凝土中形成壓應力，用來抵消使用荷載條件下的拉應力，減小截面混凝土的拉應力，達到提高構件的承載能力，減少和推遲混凝土受拉裂縫產(chǎn)生的效果。這里應當注意的是，所談的壓應力或拉應力都是針對構件的某個截面甚至截面的某一邊來說的，如果將施加壓應力的位置搞反了，不但不能提高構件的承載能力，反而會大大降低構件的承載能力。因此在施工中應嚴格按設計的

3、預應力鋼筋位置進行布筋。為了在混凝土中預加應力，一般在構件內(nèi)設置預應力鋼筋，對其進行張拉并錨固后，利用預應力鋼筋的彈性回縮力在混凝土中形成壓應力。如果預應力鋼筋布置成曲線形狀，則對構件來說還將產(chǎn)生與使用荷載相反效果的附加荷載，這種荷載與使用荷載是相互抵消的，因此也會產(chǎn)生減小構件應力的效果。1.1.2預應力結構的優(yōu)點a可以有效地避免或限制使用階段裂縫的開展；b可以提高結構的剛度，減小構件的變形；c可以充分利用高強鋼材的機械性能，節(jié)約鋼材；d可以充分利用材料的性能，有效地減小構件的尺寸，為建筑物提供更大的有效空間；e可以減小結構的自重；f可以減少工程的投資。1.1.3預應力結構的分類對于預應力鋼筋

4、混凝土結構來說，主要有如下三種分類方法：a按照預應力施加的時間進行分類有先張預應力構件和后張預應力構件。這里的先后是相對于混凝土的澆筑時間來說的，在澆筑混凝土之前就對鋼筋施加應力的稱為先張預應力構件，如在臺座上施工的預制預應力空心板就屬于先張預應力構件；反之在混凝土澆筑之后才對鋼筋施加應力的稱為后張預應力構件，在現(xiàn)場施工的預應力構件多為后張預應力構件。后張預應力構件的主要特點是都要采取鋼筋張拉之前混凝土不對鋼筋產(chǎn)生握裹力的措施，比如采用預埋波紋管和采用抽拔鋼管的辦法在混凝土中留設孔道，或者直接在鋼筋的表面滿涂潤滑脂后用塑料皮包裹的辦法。本公司施工的預應力構件多數(shù)為后張預應力構件。b按照預應力鋼

5、筋作用的方式分為有粘結預應力構件和無粘結預應力構件。對于預應力構件來說，在預應力鋼筋張拉錨固后，預應力鋼筋的彈性回縮力傳遞到混凝土上有兩種方式：一種是通過混凝土對預應力鋼筋的直接握裹，將彈性回縮力沿鋼筋的長度均勻地傳遞到混凝土上，這樣就形成了有粘結預應力混凝土構件。另一種方式是預應力鋼筋和混凝土之間沒有握裹力（雖然還有一部分摩擦力），鋼筋的彈性回縮力通過在預應力鋼筋的兩端的錨固端施加到構件上，這樣就形成了無粘結預應力構件。由此可見這里說的“粘結”指的是混凝土和鋼筋之間的粘結。對于有粘結預應力構件，預應力鋼筋是和混凝土結合在一起共同工作的，構件的受力性能比無粘結預應力構件要好，因此在梁等重要構件

6、一般采用有粘結預應力構件，無粘結預應力構件一般用在板等次要構件上。在施工中，一般有粘結預應力構件在預應力鋼筋張拉后都要進行灌漿，使預應力鋼筋和混凝土之間產(chǎn)生可靠的粘結力。c按照預應力抵消使用荷載條件下應力的多少分為部分預應力構件和全預應力構件。當在構件中預先施加的應力小于使用荷載產(chǎn)生的應力時，構件在使用荷載作用下混凝土中仍然會有拉應力存在，這樣的預應力構件稱之為部分預應力構件。當預先施加的壓應力大于或等于使用荷載產(chǎn)生的應力時，構件在使用荷載作用下混凝土中將不會有拉應力存在，這樣的預應力構件稱之為全預應力構件?；\統(tǒng)地講，我們將預先施加的應力和使用荷載作用下產(chǎn)生的應力的比值成為預應力度。預應力度小

7、于1的預應力構件為部分預應力構件，預應力度大于等于1的預應力構件為全預應力構件。1.1.4預應力損失的基本概念我們對預應力鋼筋進行張拉，但是并不是我們張拉時施加的力都能夠保持下來，形成對混凝土產(chǎn)生的預加應力，其中相當大的部分都因為各種各樣的原因被釋放掉了，這些消耗掉的部分我們稱之為預應力損失。a第一批預應力損失第一批預應力損失是指在預應力構件施工過程中就產(chǎn)生的預應力損失，包括錨具變形和混凝土內(nèi)縮損失、孔道摩擦損失、加熱養(yǎng)護由于溫差引起的損失等。錨具變形和鋼筋內(nèi)縮損失是在錨具錨固、張拉機具放張后，由于錨具在受壓后產(chǎn)生壓應變產(chǎn)生的損失；鋼筋與夾片及夾具與錨環(huán)之間產(chǎn)生滑移產(chǎn)生的損失；錨具各零件之間和

8、錨具與混凝土之間的間隙被壓縮產(chǎn)生的張拉應力損失。為了減少這部分損失，錨具應選用高硬度的材料，施工中應盡可能將夾片頂緊和減小各零件之間的間隙?？椎滥Σ翐p失是指由于預留孔道和預應力鋼筋之間摩擦力的影響，使鋼筋的張拉應力隨著到張拉端的距離增大而變小，這樣在遠離張拉端位置鋼筋的實際拉力要比張拉端的位置要小一些，這個差值就是孔道摩擦損失。為了減小這部分損失，應盡可能保持預留孔道的光滑。在工廠預制先張預應力構件時，有時具有加熱養(yǎng)護的條件。這時一般的施工程序是在沒有進行加熱的條件下先對預應力鋼筋進行張拉，進行混凝土澆筑成形，然后將成形后的構件連同預應力鋼筋一起進行加熱養(yǎng)護，待混凝土強度達到規(guī)定要求后，將與混

9、凝土粘結在一起的預應力鋼筋剪斷放張，形成成品構件。這個過程中，在構件進行加熱養(yǎng)護時，混凝土還沒有強度，預應力鋼筋和混凝土之間的粘結力為零，而在冷環(huán)境下張拉過的鋼筋在受熱后將產(chǎn)生溫度變形而伸長，這樣有一部分張拉的彈性伸長量就被溫度伸長所替代，使鋼筋的彈性伸長相應變小，而由于混凝土和鋼材的溫度伸長率很接近，當構件降溫后混凝土和鋼材將粘結在一起一同回縮，那么被溫度伸長所替代的彈性伸長將不會再恢復，這樣實際由彈性伸長回縮產(chǎn)生的預應力就變小了，這樣產(chǎn)生的預應力損失我們稱之為加熱養(yǎng)護由溫差引起的損失。這部分損失在我們經(jīng)常施工的現(xiàn)場澆筑的預應力混凝土構件當中是不存在的。b第二批預應力損失第二批預應力損失是構

10、件制作完成后，在使用過程中隨著時間的推移產(chǎn)生預應力損失，包括鋼筋應力松弛損失、混凝土收縮徐變損失、螺旋和環(huán)形配筋的環(huán)形預應力構件由于局部混凝土的擠壓產(chǎn)生預應力損失等。減少第二批預應力損失的措施一般是在材料選用及材料質量方面采取措施。1.1.5預應力構件的主要控制指標在預應力構件的設計過程中主要考慮的技術指標為構件的強度、裂縫、變形和結構的預應力度。這些技術指標最終體現(xiàn)在預應力鋼筋強度、數(shù)量、錨具的選擇、預應力鋼筋的布筋形狀和鋼筋的張拉控制應力等，所有這些都是實現(xiàn)設計意圖的必要保證，缺一不可。因此在進行預應力結構的施工過程中，必須做到進場材料的質量檢驗、準確鋪設預應力鋼筋和嚴格按照設計要求的張拉

11、控制應力對預應力鋼筋進行張拉，對于有粘結預應力鋼筋還要對預留孔道進行灌漿。預應力鋼筋的張拉機具多采用油壓千斤頂和與之配套的油泵。在張拉時是通過油泵的油壓顯示來控制施加到預應力鋼筋上的拉（壓）力的。而每一套機具在相同油壓下施加拉力是不同的，為了保證張拉控制應力的實現(xiàn)，在張拉之前必須對張拉機具的拉力油壓對應關系進行標定，并根據(jù)標定值進行張拉油壓控制。在預應力張拉施工之前，還應根據(jù)鋼筋的長度、曲線的形狀和張拉控制應力換算出鋼筋的預期伸長值，并在施工過程中進行測量。在施工中一般以表壓值作為主要的控制指標，以計算預期的鋼筋伸長值作為校驗指標。通過鋼筋伸長值的測量可以判斷孔道內(nèi)鋼筋的變形是否均勻，和有無孔

12、道堵塞現(xiàn)象。1.1.6預應力鋼筋在構件中的作用A、利用預應力鋼筋的回縮彈性在構件中產(chǎn)生預壓應力。B、利用鋼筋布置的形狀給構件產(chǎn)生與外荷載相平衡的方向荷載。C、利用預應力鋼筋抵抗外荷載產(chǎn)生的荷載效應。1.1.7施加預應力的方法A、采用張拉鋼筋的方式施加預應力。B、采用給鋼筋加溫的方式施加預應力。C、利用其它使鋼筋產(chǎn)生變形的辦法施加預應力。1.1.8常見預應力混凝土構件就混凝土結構而言，在實際工程中常見的預應力構件有預應力混凝土梁、預應力混凝土板、預應力混凝土屋架、預應力特種結構（如環(huán)形預應力混凝土水池等）。另外還有預應力混凝土大偏心柱、邊坡處理中的錨拉樁等。所有這些構件都包括預制預應力構件和現(xiàn)澆

13、預應力構件兩種。1.1.9常見的預應力鋼筋布筋形式由于各種預應力構件的工作狀態(tài)不同，構件中的預應力鋼筋的布置形式有所不同。常見的預應力鋼筋的布筋形式有直線形、折線形和曲線形等。所有這些布筋形式的選用原則是將預應力鋼筋布置在構件的受拉部位，并考慮預應力鋼筋在構件中產(chǎn)生的應力與荷載產(chǎn)生的應力方向相反。直線形常用于抗拉構件，如：錨拉樁、屋架的下弦拉桿等；也可用于單跨的抗彎構件，如：單跨簡支梁、單跨簡支板等。折線形常用于作用有較大集中荷載的單跨簡支梁等。折線形鋼筋在轉折處應做弧形轉折。曲線形常用于連續(xù)梁、框架梁、框架柱和預應力特種結構等。1.2 預應力結構和非預應力結構在施工中差別1.2.1鋼筋的差別

14、預應力鋼筋一般采用高強低松弛的鋼材，可以是鋼筋或鋼絲的形式，也可以是將鋼絲編成鋼絞線的形式。預應力結構中鋼筋的強度一般都比普通預應力構件中鋼筋的強度高。1.2.2預應力鋼筋鋪設方法的特點a由于預應力鋼筋多采用鋼絲或由鋼絲變成的鋼絞線，柔性比較大，因此在鋪設時需要有較多的固定措施。b后張有粘結預應力結構中的鋼絞線需要鋪設在預留的孔道當中，以便在混凝土澆筑完成后進行預應力的施加。1.2.3預應力構件施工要求的特點a預應力鋼筋的定位必須準確，這種定位包括豎向和橫向兩個方向上的定位。b預應力鋼筋相配套的部件必須安裝牢靠。波紋管和通氣管必須保證其完整性和密閉性，錨墊板必須和所連接的預應力鋼筋垂直。c預應

15、力構件在混凝土振搗過程中必須注意不得使預應力鋼筋或波紋管及其配件移位。不得損傷波紋管和無粘結預應力鋼筋的塑料包裹層。必須更加強調(diào)混凝土的密實性，尤其是張拉端附近的混凝土由于鋼筋較多，更應注意保證混凝土的密實性。為了保證預應力鋼筋的及時張拉，應多留一些試塊用于混凝土強度的中間檢測。1.2.4拆模問題根據(jù)預應力混凝土的特點，在預應力鋼筋張拉之前構件的承載能力較低，因此構件的豎向支撐模板在預應力鋼筋張拉之前不得拆除；而為了減少模板對預應力構件側向變形的限制，在預應力鋼筋張拉之前應將構件的側模拆除。因此，預應力構件一般都會有二次拆模的問題。1.3 預應力結構的圖紙及有關的計算1.3.1預應力結構的施工

16、圖紙除了與非預應力結構相同的結構布置、梁柱配筋圖以外，作為非預應力結構特有的圖紙包括預應力鋼筋曲線圖、預應力有關節(jié)點構造圖和有關的設計說明。在結構布置圖中，預應力構件編號的第一個字符一般為字母“Y”。預應力鋼筋曲線圖中一般包括曲線預應力鋼筋的坐標。預應力設計說明中一般包括預應力的施工要求：如預應力鋼筋及錨具的選型、預應力鋼筋的張拉控制應力、灌漿封錨等有關材料要求、預應力張拉時要求的混凝土強度及其它有關注意事項。1.3.2預應力鋼筋伸長值的估算由于有孔道摩擦損失，預應力鋼筋在混凝土構件中各個截面處的應力是不同的，在利用預應力鋼筋彈性應力應變關系進行伸長值的計算中必須考慮計算范圍內(nèi)鋼筋應力的變化情

17、況。對于直線孔道預應力鋼筋由于孔道摩擦損失較小，可以忽略鋼筋應力變化的影響，直接按公式 L=FjL/(ApEs)進行計算其中，F(xiàn)j預應力鋼筋張拉端的拉力。L計算范圍內(nèi)預應力鋼筋的長度。Es預應力鋼筋的彈性模量。Ap預應力鋼筋的截面面積。對于曲線孔道預應力鋼筋，則必須考慮鋼筋應力變化的影響。如果精確的考慮鋼筋應力的變化來計算鋼筋伸長值，應該采用隨著應力的變化沿鋼筋全長進行積分的辦法計算。但由于孔道摩擦力計算是一種概率統(tǒng)計基礎上的計算，計算值與實際值之間還是有誤差的，從而帶來伸長值計算的誤差。因此在工程使用中一般可以采用考慮孔道摩擦的近似計算辦法，計算公式為L=FpLt/(ApEs)。其中，F(xiàn)p各

18、截面預應力鋼筋拉力的平均值。Fp = Fj(1-(Lt+)/2) 從張拉端到計算截面曲線孔道部分切線夾角的弧度值。Lt預應力鋼筋的計算長度。對于多曲線段或由直線段和曲線段組成的曲線應分段進行計算，然后進行疊加。- 48 -第二章 預應力結構的材料與檢驗2.1預應力鋼筋2.1.1預應力結構對鋼筋的要求1、要有高強度。只有高強度的鋼筋才能對混凝土施加較大的預應力，同時可以充分發(fā)揮由于施加了預應力混凝土受壓區(qū)延緩出現(xiàn)帶來的結構承載能力的提高。2、要求有較好的延性。預應力鋼筋是構件中的主要承力件，沒有足夠的延性將使結構構呈現(xiàn)脆性破壞。3、與混凝土有較好的粘結性（無粘結預應力結構除外）。混凝土與預應力鋼

19、筋的有效粘結，可以保證鋼筋和混凝土更好地共同工作。2.1.2增加鋼筋強度的方法1改變鋼筋的化學成份。即煉鋼法，在鐵中增加碳的含量可大大提高其強度，但大于一定范圍將影響其塑性，故在預應力鋼筋的化學成分中一般不大于0.8，其它如Si、Mn、Cr、NI、及V等都可明顯改善鋼的性能。2改變鋼的內(nèi)部全部組織，即熱處理方法。當鋼鐵的化學成分一定以后，它的全相組織對強度、塑性等性能影響也很大。因而采用合理的熱處理方法即可改善性能，在預應力鋼筋中油淬火、回火鋼絲應用就很廣。3冷強化法。冷作變形能夠改變鋼材的晶格位置，形成錯位，因而形成材料中的內(nèi)應力。這種內(nèi)應力也可改變材料的性能，我們大量的使用冷拉鋼絲，鋼絞線

20、等都是經(jīng)過冷拉強化后的材料拉應力越大，強度提高越多，但延性越低。綜合應用以上三種方法，選用最經(jīng)濟同時最優(yōu)化的組合就制成了我們現(xiàn)在常用的預應力鋼筋。2.1.3常用的預應力鋼筋性能及檢驗一、消除應力鋼絲與冷拉鋼絲的力學性能及尺寸允許偏差。1、性能的尺寸偏差見表2.1、.2、.3。2、冷拉鋼絲代號RCD；消除應力代號S；消除應力刻痕代號SI；消除應力螺旋鋼絲代號SH。3、對于鋼絲的檢查分自檢與復檢兩種。自檢應檢查鋼絲直徑是否在符合表2.1規(guī)定；鋼絲表面不應有裂紋、小刺、機械損傷、氧化鐵皮和油污。消除應力鋼絲取弦長1m的鋼絲，其自然矢高不大于20mm。復檢應由有資格的檢測單位進行。復檢項目有抗拉強度(

21、b)、規(guī)定非比例伸長應力(2)及伸長率三項。彎曲及松馳不要求復檢。特性：表面的冷拉鋼絲一般不采用。施工中如遇此種鋼絲要特別小心，因其伸長值只有2，屬脆性材料。表2.1 鋼絲尺寸及允許偏差鋼絲公稱直徑mm直徑允許偏差mm橫截面積mm2每米理論重量kg/m3.000.047.070.0554.0012.570.0995.000.0519.630.1546.0028.270.2227.000.0538.480.3028.0050.260.3949.0063.620.499 注：計算鋼絲理論重量時鋼的密度為7.85g/cm3。表2.2 消除應力鋼絲的力學性能公稱 直徑mm抗拉強度b Mpa不小于規(guī)定非

22、比例伸長應力b Mpa不小于伸長率(L0=100mm)%不小于彎曲次數(shù)松 馳次數(shù)/180o不小于彎曲半徑mm初始應力相當于公稱抗拉強度的百分數(shù)1000h應力損失，不大于級松馳級松馳4.001470157016701770125013301410150043106070804.58121.02.54.55.004156.0015701670133014207001470157012501330208.009.0025注:1級松馳即普通松馳級松馳即低松馳它們分別適用所有鋼絲。2屈服強度p0.2值不小于公稱抗拉強度的85。3如需鐓頭錨固，訂貨合同中應注明要求條件。二、預應力混凝土用鋼絞線1、鋼絞線尺

23、寸允許偏差及拉伸性能見表2.4、2.5、2.6。無粘結預應力筋的規(guī)格分性能見表2.7。表2.4 1x 3結構鋼絞線尺寸及允許偏差鋼絞線結構公稱直徑mm鋼絞線測量尺寸mm鋼絞線測量尺寸允許偏差mm鋼絞線公稱截面積mm2每1000mm的絞線理論重量kg絞 線鋼 絲1X310.805.009.33+0.3059.346512.906.0011.20-0.1585.4671表2.5 1x 7結構鋼絞線尺寸及允許偏差鋼絞線結構公稱直徑mm直徑允許偏差mm鋼絞線公稱截面積mm2每1000mm的絞線理論重量kg中心鋼絲直徑加大范圍不不于，17標準型9.50+0.30-0.1554.84322.011.107

24、4.258012.70-0.40-0.2098.777415.20139110117模拔型12.7011289015.201651295表2.6 鋼絞線尺寸及拉伸性能鋼絞線結構鋼絞線公稱直徑mm強度級別Mpa整根鋼絞線的最大負荷kN屈服負荷kN伸長率1000 h松馳率，不大于級松馳級松馳初 始 負 荷 不小于70公稱最大負荷 80公稱最大負荷 70公稱最大負荷 80公稱最大負荷 1310.80172010286.73.58.0122.54.512.9014712517標準型9.50186010286.611.10186013811712.70186018415615.2017202392031

25、860259220模拔型12.70186020917815.201820300255注：1級松馳即普通松馳級，級松馳即低松馳級，它們分別適用所有鋼絞線。2屈服負荷不小于整根鋼絞線公稱最大負荷的85。表2.7 無粘結預應力金的規(guī)格與性能項目規(guī)格和性能碳素鋼絲束75鋼絞線1X712.01X715.01000 h松馳值,%(初始負荷為70%破斷負荷)不大于級松馳8.08.08.0級松馳2.52.52.5截面積，mm2137.4189.45139.98重量,kgm1.080.7防府潤滑脂重量g/m大于504350高密度聚乙稀護套厚度mm0.81.20.81.20.81.2摩擦試驗： 無粘結預應力筋與壁

26、之間的摩擦系數(shù) 考慮無粘結預應力筋壁每米長度局部 偏差對摩擦的影響系數(shù)0.10.00350.120.0010.12 鋼材的抗拉強度b,也服強度.0.2及伸長率與表2.6規(guī)格相同.2、自檢時有粘結鋼絞的鋼絲表面不僅有裂紋、小刺、機械損傷、皮坑及油污。無粘結鋼絞線護套不得有破裂和明顯折皺。復檢按表2.6檢查b、0.2及伸長率。三、預應力混凝土用熱處理鋼筋（包括螺紋鋼筋與光圓鋼筋）1、該鋼筋是熱軋后淬火和回火的調(diào)質處理鋼筋，其規(guī)格、化學成份和機械性能見表2.8、表2.9。表2.8 鋼號的化學成分牌號化學成分CSiMnCrPS不大于40Si2Mn0.36-0.451.40-1.900.80-1.200

27、.0450.04548Si2Mn0.44-0.531.40-1.900.80-1.200.0450.04545Si2Cr0.41-0.511.55-1.950.40-0.700.30-0.600.0450.045表 2.9 公稱直徑Mm牌號屈服強度0.2kgf/mm2(N/mm2)抗拉強度bkgf/mm2(N/mm2)伸長率10%松馳不小于不大于640Si2Mn135(1325)150(1470)6初始栽荷70%b3.58.248Si2Mn1045Si2Cr 注；括號中的單位及數(shù)值系國際單位制（SI）。2、其標記代號為：RB1508.2GB44631984其中RB為代號，150指強度級別，8.

28、2表示公稱直徑，GB44631984是生產(chǎn)標準。3、自檢不可有肉眼可見的裂紋、結疤、折疊，表面不得有油污 等影響使用的缺陷。復檢只檢驗屈服強度0.2、抗拉強度b及伸長率。4以上三種預應力鋼筋均不得電焊或氣焊。復檢中每個工程應取樣一支檢驗，如不合格該盤應退貨，再取兩盤從中各取一支檢驗，如再有不合格時，應與供方協(xié)商整批做退貨處理。2.2混凝土2.2.1混凝土的性能混凝土是預應力構件的重要組成。它是由水泥、水、沙子和石子等原料攪拌后入模澆筑，并經(jīng)養(yǎng)護硬化做成的人工石材?；炷涟匆?guī)范規(guī)定分12個強度等級，它們的機械性能由下表列出：表2.10 混凝土的性能強度類別符號混凝土強度級別C7.5C10C15C

29、20C25C30C35C40C45C50C55C60軸心抗壓fck56.71013.5172023.52729.5323436彎曲抗壓fcmk5.57.5111518.5222629.532.53537.539.5抗拉ftk0.750.91.21.51.7522.252.452.62.752.852.95軸心抗壓 設計值fc3.757.51012.51517.519.521.523.52526.5彎曲抗壓 設計值fcm4.15.58.51113.516.51921.523.52627.529抗拉設計值ft0.550.650.91.11.31.51.651.81.922.12.2彈性模量EC(x

30、104)1.451.752.42.552.83003.153.253.353.453.553.60注：混凝土標號的強度值是指混凝土強度等級，系采用150mm的立方體試件經(jīng)標準方法的標準養(yǎng)護，在28d齡期時用標準試驗方法測得具有95保證率的抗壓強度值。用feu表示。Fck=0.67fcu ftk=(0.70.75) fck 強度越大，取值越小。2.2.2影響混凝土強度的因素與預應力施工混凝土是一種復合材料。對于我們搞預應力工程的人員，應當了解它具有的特性，以便分析工程質量。1混凝土與原料的關系。首先混凝土的性能與其骨料（石子、沙子）有密切關系。骨料的強度低，混凝土的強度也會低。2水泥與水。水泥與

31、水結合凝膠體把骨料凝結在一起，因此水泥質量（水泥標號、種類）和水泥與水的混合比例以及凝固時的條件（包括相對濕度、溫度以及養(yǎng)護時間等）影響也很大。在高層建筑中常用的是標號425的硅酸鹽水泥和普通水泥。3添加劑。添加劑主要用于改善混凝土的性能，如：調(diào)整混凝土的硬化時間、減少混凝土的用水量、改善混凝土的密實性、提高混凝土的抗凍性等。品種很多，機理各不相同。在預應力混凝土中不得使用帶有腐蝕性的添加劑，如氯化鈣、純堿氯化鈉等。2.2.3預應力構件對混凝土的要求預應力構件中的混凝土首先要求必須是高強度的，當預應力筋強度1000Mpa時混凝土C40。其次，澆筑成型的混凝土尤其要注意其密實性，不能有疏松、孔洞

32、等缺陷，出現(xiàn)疏松、孔洞時應清除全部疏松孔洞部分。然后用高于原標號12級的混凝土并加適當?shù)奈⑴蛎泟┏涮钚扪a后方可使用。2.2.4預應力張拉前混凝土裂縫產(chǎn)生的原因1混凝土的收縮與膨脹?；炷猎诮Y硬過程中，體積會發(fā)生變化。當在空氣中結硬時，體積會收縮，而在水中結硬時，體積會膨脹?？偟膩碚f，收縮值比膨脹值大的多。收縮變形隨時間而變化，第一年可達（50400）x106k，頭7天收縮量為1/4k，頭兩個月測可達（0.3-0.4）k，因此，收縮裂紋在早期就可出現(xiàn)?；炷潦湛s變形的大小，影響因素很多，重要的有如下幾方面：混凝土的組成：水泥用量大，水灰比大，收縮就大；而骨料配合好，密度大，彈性模量高，粒度大可減

33、小收縮。構件的養(yǎng)護條件，高溫濕養(yǎng)收縮就小。反之，高溫干養(yǎng)收縮就大的多，特別容易出現(xiàn)裂紋?；炷恋淖罱K收縮量與構件的體表比有關，體表比越小的構件收縮量較大，出現(xiàn)裂紋的可能性也越大?；炷恋木€脹的系數(shù)約為（1.01.5）X105，而鋼的線脹系數(shù)為1.2X10-5兩者基本相同，因而引起的內(nèi)應力很小，對混凝土會不產(chǎn)生有害影響。2施工載荷與支護由于預應力混凝土構件主要由預應力鋼筋筋承受荷載，因而在混凝土強度未達到一定標準，預應力筋未進行張拉時，預應力鋼筋是不起作用的。構件的自重可使構件產(chǎn)生較大的拉應力，甚至可能拉裂。因此在此期間支護非常重要，支護一定要牢固，決不許拆除或損壞。在施工中，施工設備、施工物料

34、及施工人員均構成對構件的外力，這種外力隨機性很大。因此，施工中應特別注意不可使這些外力過大，對構件造成無法挽救的影響。2.2.5裂縫綜合分析在對混凝土構件施加應力之前，為減少構件預壓變形的阻力，應將不影響支撐的側向模板拆除。拆除側向模板之后，應仔細檢查混凝土構件的變形情況及澆筑質量。變形情況主要是垂直方向梁的平直度與上拱度（或下垂度）。澆筑質量除前面說的孔洞、疏松以外，則應特別注意裂縫情況，并應認真區(qū)分是收縮裂縫還是受外力產(chǎn)生的受彎裂縫。收縮裂縫的特點是：1裂縫位置在梁的側面分布不規(guī)則，上、中、下各部均可出現(xiàn)。2裂縫呈形，中間較寬，兩端漸小。受彎裂縫的特點是：1、裂縫垂直于桿件的長度方向，一般

35、有等間距的數(shù)條；2、梁中裂縫在中心線以下，與柱接近處在中心線以上； 3、裂縫形狀，當在梁中部時梁底最寬，并向上逐漸縮小，接近柱子時正好相反；4、梁中底部裂縫一般與側面裂縫相聯(lián)通。剪切裂縫的特點是：1、裂縫一般沿斜向開展；2、裂縫多為貫通形。一般情況下，當裂縫寬度較小且不貫通時，收縮裂縫對預應力的張拉影響較小，在施加預應力之后可減小。受彎裂縫應慎重對待：裂縫較小而且裂縫的較寬端在預應力鋼筋同測時，可以考慮進行預應力張拉，張拉后裂縫也可消除或減?。涣芽p寬度較大或裂縫的較寬端和預應力鋼筋不在同一側時，則不應直接進行預應力的張拉施工。注：剪切裂縫必須進行處理后方可進行預應力的張拉施工。2.2.6混凝土

36、預制構件尺寸偏差對預應力施工的影響混凝土預制構件主要是梁類預制構件，如吊車梁、托架、折線形屋架等。這些構件的特點是載荷面大、跨度大，而斷面尺寸相對較小。因此，如果混凝土構件尺寸不準確，施加的應力不對稱，將會加大構件的變形，甚至造成破壞。如折線形屋架在下弦桿施壓過程中因構件彎曲或預應力筋的孔道不直而造成桿件失穩(wěn)，致使整個折線形屋架折斷。為預防事故的發(fā)生，張拉前應檢查混凝土預制構件的尺寸偏差，下面列出各種構件的允許偏差值：表2.11 混凝土預制構件的允許偏差項次項 目允許偏差mm項次項 目允許偏差mm1長度板、梁1056側向彎曲梁、柱、板L/750且不大于202柱5107側向彎曲 墻薄腹梁、桁架L

37、/1000且不大于203墻板58對角線、板、墻板104薄腹梁、桁架15109表面平整55寬度、高度、板、梁、柱、墻板、薄腹梁、桁架510預應力構件預留孔道位置3當構件超出偏差值時，應做出記錄，才采取適當措施。對該類構件在張拉時應根據(jù)實際情況對側彎變形及超拱彎形做出測量的安排，并監(jiān)視在張拉過程中側彎及起拱變形情況使之保持在許可的變形范圍內(nèi)。如果遇到無法克服的變形狀況或其它危及構件安全的狀況，應立即停止張拉，經(jīng)分析研究后處理。張拉過程中側彎的位移尺寸不得過其斷面有效尺寸的2，起拱位移不得超過梁長尺寸的0.1。2.2.7混凝土徐變的影響混凝土在載荷的長期作用下，隨時間增長的變形稱為徐變。影響徐變的因

38、素有三：內(nèi)在因素，環(huán)境影響和應力條件。前兩條內(nèi)容與收縮基本相同。第三條與預應力有關，當預應力導致混凝土應力大于（0.550.75）軸心抗壓設計值時，將會產(chǎn)生非線性徐變，這是不可接受的。在壓應力小于0.550.75時，隨壓應力的減小，徐變也隨之減小。如圖： 1.5 1.0 0.5 0 5 10 15 時間 t時間 壓力與徐變的關系 線性徐變與非線性徐變隨著混凝土徐變的發(fā)生，預應力值相應減小。因此，混凝土未達到強度之前進行張拉，將會大大增加徐變和應力損失。一般規(guī)定，混凝土強度應達到標號強度100方可張拉。但設計中已經(jīng)明確指出可在80強度時張拉的，可按設計規(guī)定執(zhí)行。第三章 后張有粘結預應力施工3.1

39、概述3.1.1概念在后張預應力結構中凡張拉后通過灌漿或其它措施使預應力束與混凝土產(chǎn)生粘結力而不能發(fā)生縱向相對滑動的預應力結構叫做后張有粘結預應力結構。后張有粘結預應力技術是通過在構件中預留孔道，允許孔道內(nèi)預應力筋在張拉時可自由滑動，張拉完成后在孔道內(nèi)灌注水泥漿或其它類似材料，而使預應力筋與混凝土永久粘結不產(chǎn)生滑動的施工技術。后張有粘結預應力技術在房屋建筑中主要用于框架、剛架結構、各種梁系結構，平板樓蓋結構也可采用預留扁形孔道施工的后張有粘結預應力工藝。在特種工程結構中，該技術主要用于水工、核能、海洋結構等領域，其特有工藝也可用于結構加固、重物提升與平移、深基坊支護等特殊部位，以解決工程難題。3

40、.1.2后張有粘結預應力施工工藝后張有粘結預應力施工工藝分為先穿束和后穿束兩種：1、先穿束：支設底模鋼筋骨架綁扎敷管成孔支模、穿束混凝土澆筑張拉灌漿封錨2、后穿束： 支設底模鋼筋骨架綁扎敷管成孔支模混凝土澆筑穿束張拉灌漿封錨準 備 階 段張拉及封錨階段施 工 階 段 張拉、灌漿、封錨孔道敷設、穿束、混凝土澆筑下料、編束模板工程、鋼筋工程張 拉材料進場、復拉 圖3.1后張有粘結預應力施工工藝圖注：對于分體拼裝構件還應增加分體驗收、拼裝、立縫、灌漿和連接板焊接等工序。3.2預應力筋下料3.2.1下料長度的計算預應力筋下料長度的計算應綜合考慮預應力鋼材品種，錨具形式、焊接接頭、冷拉伸長率、鐓粗頭、彈

41、性縮率、構件孔道長度、張拉設備與施工方法等因素。1、冷拉鋼筋下料長度用螺絲端桿錨具，以拉桿或千斤頂在構件上張拉時（1）兩端用螺絲端桿錨具，下料長度： L(L+2L2-2L1)/(1+r-)+nLo（2）一端用螺絲端桿，另一端用幫條錨具 L(L+L2+L3-L1)/(1+r-)+nLo式中：L1為預應力筋的成品長度 Lo為預應力筋鋼筋部分的成品長度 L為預應力筋部分的下料長度 L構件的孔道長度或臺座長度 L1螺絲端桿長度 L2螺絲端桿伸出構件的長度張拉端：L22Hh5mm固定端：L2Hh10mm式中：H為螺母高度；h為墊板厚度；L3鐓頭或邦條錨具長度；Lo每個對焊接頭的壓縮長度；n為對焊接頭的數(shù)

42、量；r鋼筋冷拉位長率；鋼筋冷拉彈性回縮率。見圖3.2圖3.2 冷拉鋼筋下料長度計算示意圖2、鋼絲束下料長度（1）采用鋼質錐形錨具，以錐錨式千斤頂在構件上張拉時鋼絲下料長度兩端張拉：Ll+2(l1+l2+80)一端張拉：Ll+2(l1+80)+l2式中：L為構件的孔道長度； （直線型孔道按構件投影長度， l1為錨環(huán)厚度； 曲線型孔道按孔道實際長度。）l2千斤頂分絲頭至開盤外端距離，對YZ85型千斤頂為470mm（包括大缸伸出40mm）。（2）采用鐓頭錨具，以拉桿式或穿心式千斤頂在構件上張拉時鋼絲的下料長度L計算。 Ll+2（h+）-K（H-H1）-L-CL構件的孔道長度按實際丈量 h錨底部厚度或

43、錨板厚度鋼絲鐓頭長度對S5取10mm K系數(shù)一端張拉時取0.5，兩端張拉時取1.0H錨環(huán)高度 H1螺母高度。L鋼絲束張拉伸長值 C張拉時構件混凝土彈性壓縮值。3、鋼絞線下料長度采用夾片錨具（JM、XM、QM與OVM）以穿心式千斤頂在構件上張拉時鋼絞線束下料長度L（1）兩端張拉：LLT+2l1（2）一端張拉：LLT+l1式中：L為構件孔道實際長度 孔道是直線型時取構件投影長度，即投影長度尺寸加張拉尺寸； 孔道是曲線型時如圖3.3；圖3.3 曲線預應力束示意圖lT（18H23L22）L2 式中：L2為投影長度；H為拋物線的矢高 對多段曲線或由直線段與曲線段組成的曲線筋，lT應分段計算，然后疊加。L

44、1為工作長度；YDC2000千斤頂取800m；QYD270千斤頂取200m，變向張拉增加400mm。3.2.2預應力筋制做的基本要求：下料工藝：鋼絞線盤卷就位搭設放線架外觀檢查放線校核、斷料成盤1、安線：鋼絞線一般成卷交貨，無軸包裝、盤重大、盤卷小，為防止在下料過程鋼絞紊亂并彈出傷人，事先要設放線架。下料時將鋼絞線盤卷在立放狀態(tài)下，由內(nèi)圈道抽出這樣較為安全方便。放線架措施要以將盤卷先固定穩(wěn)定為目的的，防止鋼絞線發(fā)散、失穩(wěn)，需要緊貼鋼絞線，并根據(jù)盤卷就位形成（立面、平面）措施。在施工中多采用立面狀態(tài)，如下圖3.4：圖3.4 放線示意圖在前后立面各有（橫3、豎4）7根鋼管搭成護架，兩護架之間鋼絞線

45、側面用鋼管連接，在后側盤卷與護架之間加設檔板，下線由內(nèi)圈抽出線頭，通過護架中孔而出。鋼絞線下料場應平坦下墊方木或彩條布，不宜將鋼絞線直接接觸地面以免生銹，也不宜在混凝土地面上生拉硬拽，磨傷鋼絞線。2、外觀檢查(1) 成品鋼絞線不得有裂縫、小刺、劈裂、機械損傷、氧化鐵皮、潤滑劑、油漬，但允許有浮銹和回火色；(2) 直徑15.20mm，即鋼絞線外接圓直徑誤差0.2+0.4mm。捻矩為鋼絞線公稱直徑的1216倍。(3) 伸直線，取弦長為1m的鋼絞線，其弦與弧最大自然矢高不大于25mm。3、切斷鋼絞線為高強鋼材，如局部受熱后急劇冷卻，將引起該部位馬氏體組織脆性變態(tài)，小于張拉力的荷載即可能造成脆斷，危險

46、性很大，因此在現(xiàn)場加工和斷料或者靠近鋼絞線燒割和焊接時要非常小心，使預應力筋不受過高溫度、焊接火燒或接地電流的影響。鋼絞線斷料宜采用砂輪切割機切割，斷料時要保證切口整齊，不歪斜、不發(fā)散。斷料前應檢查鋼絞線長度是否順直，到達下料擋頭。斷料后應再復核下料長度是否正確（誤差控制在100mm150mm，然后再成批下料，為保證下料長度正確，故采用鋼管限位法或用牽引索拉緊狀態(tài)下進行。4、收盤根據(jù)線的長度盤成線圈，并用鐵絲扎牢，貼上標簽，標明長度、型號，以利于運輸和施工。3.2.3鋼絲下料1、操作工藝同鋼絞線。鋼絲下料場一般應在平坦的場面進行，下料精確度要求更高，采用鐓頭錨具時，鋼絲的等長要求較嚴，同束鋼絲

47、下料長度15m及大于15m的構件，相對差值（指同束最長與最短鋼絲之差）不應大于5mm；長度為6m及小于6m的構件，當鋼絲采用鐓頭夾具成組張拉時，其下料長度的相對差值不得大于2mm。為達到張拉要求，建議采用鋼管限位法。2、鋼絲編束為保證鋼絲束兩端鋼絲排列順序一致。穿束與張拉時不至紊亂，各鋼絲受力均勻，每束鋼絲都必須進行編束，隨著所用錨具形式不同，編束方法也有差異。采用鐓頭錨具時，根據(jù)鋼絲分圈布置的特點，首先將內(nèi)圈和外圈鋼絲分別用鋼絲順序編孔，然后將內(nèi)圈鋼絲放在外圈鋼絲內(nèi)扎牢。為了簡化鋼絲編束，鋼絲的一端可直接穿入錨環(huán)，另一端距端部約20cm處編束，以便穿錨板時鋼絲不紊亂。鋼絲束的中間部分可根據(jù)長

48、度適當編扎幾道。采用鋼質錐形錨或錐形螺桿錨具時，鋼絲編束可分為空心束和實心束兩種，但都需要圓盤梳絲板理順鋼絲，并在距鋼絲端510mm處編孔一道，使張拉分絲時不致紊亂。采用空心束時，每隔1.5m放一個彈簧襯圈，其優(yōu)點是束內(nèi)空心。灌漿時每根鋼絲都被水泥漿包裹，鋼絲束握裹力好。但鋼絲束外徑大、穿束困難，鋼絲受力也不勻。采用實心束可簡化工藝，減少孔道摩擦損失。3、成品或半成品預應力鋼材存放加工后預應力鋼材現(xiàn)在雖臨時堆放，但也應加強防護措施，成盤鋼絞線應擱置方木支墊上，離地高度100mm，鋼絞線堆放支點不于四個，方木寬度不少于100mm，并按長度、部位分組堆放，上面覆蓋防雨布。4、下料安全事項(1) 預

49、應力下料應有安全技術交底，包括：用電設備安全規(guī)定，操作安全事項；(2) 因預應力供貸狀態(tài)，其內(nèi)應力較高，放線及切割時易彈出傷人，同時還造成預應力鋼絲或鋼絞線易夾持砂輪鋸片，引起碎片飛出傷人；(3) 在放線時，要順著鋼絞線彈出力讓其移動旋轉，不可抓持過死，更不宜戴手套。3.3固定端制作3.3.1擠壓錨具1、擠壓錨具是利用液壓壓頭機將套筒擠緊在鋼絲線端頭上的（握裹式錨具），鋼套筒采用45號鋼，其尺寸：對J15鋼絞線為35*58mm，套筒內(nèi)襯有硬鋼絲螺旋圈，錨具下設有鋼墊板與螺旋筋，這種錨具適用構件端部的設計力大或端部受到限制的情況。2、擠壓前檢查（準備）：擠壓機和油泵液壓系統(tǒng)連接到位，擠壓機活塞載

50、空運行23次無異后方能擠壓。擠壓時鋼絞線斷面整齊，不得歪斜。鋼絞線、鋼絲襯套、擠壓元件、擠壓模、擠壓桿屬于同一系列，能配套使用。3、擠壓操作：（1）將鋼絲襯套慢慢旋入鋼絞線端部，用雙手使其并緊同時旋轉，緊緊地裹在鋼絞線上各鋼絲并攏，其一端與鋼絞線平齊，否則錨固不牢。鋼絲襯套可由2條拼成；（2）再把擠壓元件安裝到位；安裝時，鋼絞線、擠壓套、擠壓模、活塞連桿保持同軸；（3）在擠壓元件上刷潤滑劑，同時鋼絞線應頂緊擠壓機頂桿凹槽，扶正對中；（4）操縱油泵，向擠壓機供壓，在擠壓過程中不得間歇，一次完成；（5）擠壓時鋼絞線15系列時，表壓大于15Mpa，小于45Mpa；（6）擠壓元件通過喇叭口形模具，壓力

51、降低，操縱閥桿使千斤頂回程完成了擠壓工序；（7）檢查擠壓錨頭外徑尺寸，能通過止通規(guī)產(chǎn)品合格，否則說明擠壓?？啄p嚴重，需要更換或用千分尺測量擠壓后錨固頭外徑尺寸，15系列外徑不得大于30.65mm。為確保擠壓后擠壓錨的質量，應嚴格執(zhí)行國家的混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范（GB500592）進行驗收。當擠壓元件調(diào)質不勻，或熱處理指標不到或安裝不同軸時造成在擠壓過程中表壓雖已達到最高表壓但擠壓元件還不能通喇叭形模具，此時應停止擠壓，沿擠壓機邊緣處切掉鋼絞線，反裝上模具，開動油泵用千斤頂活塞將擠壓元件退掉，然后重新制作。4、擠壓注意事項：（1）每次擠壓后應清理?？字械奈勰?、鐵銹及碎鋼絲，并涂油或在擠壓

52、件上抹油。（2）擠壓工藝完工后將活塞回程到位，油管卸掉后擠壓機油嘴戴好防塵帽。（3）定期進行檢查螺母有無松動，對于易損件要及時更換。（4）要存放好、防雨、防曬、防塵。3.3.2壓花錨具壓花錨具是利用液壓壓花機將鋼絞線端頭壓成梨形散花頭，一種粘結式錨具。梨形頭的尺寸：對J15鋼絞線不小于95X150mm。壓花設備采用壓花機，由液壓千斤頂、機架、機具組成，壓花機的最大推力350KN，行程為140mm。3.3.3碳素鋼絲鐓頭鐓頭錨具是錨固高強鋼絲束的錨具形式之一，其固定端錨具：在每根鋼絲端用液壓鐓頭器將其鐓粗成大半圓形，鋼絲的拉力由承壓板承擔，形成鋼絲束，為預應力筋的鐓頭錨固定端。1、鐓頭設備：5碳素鋼絲采用LD10鋼絲冷鐓器。高強鋼絲鐓頭器根據(jù)工作狀態(tài)分為液壓式鐓頭器和機械式鐓頭器，由于液壓鐓頭器體積小、重量輕、操作方便、鐓頭質量穩(wěn)定，目前國內(nèi)廠主要生產(chǎn)液壓式鐓頭器。以5碳素鋼絲為例，多采用LD10型鋼絲冷鐓器。2、鐓頭操作工藝：把需鐓頭鋼絲插入冷鐓器，開啟油泵向夾緊油缸供油，夾緊活塞伸出時帶有錐面夾片夾緊鋼絲，繼續(xù)供壓鐓頭活塞將鋼絲鐓出半圓形頭，停止供油，各零件自動復位，取出鐓