先張法預(yù)應(yīng)力施工電子版本

建筑施工技術(shù)(jìshù)第一頁，共45頁。4.1先張法施工4.2后張法施工4.3無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工第四章預(yù)應(yīng)力混凝土工程施工第二頁，共45頁。美國混凝土協(xié)會(xiéhuì)（ACI）對預(yù)應(yīng)力混凝土下的定義是：“預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力，用以全部或部分抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土?！鳖A(yù)應(yīng)力混凝土是在外荷載作用于構(gòu)件之前，利用鋼筋張拉后的彈性回縮，對構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土預(yù)先施加壓力，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，當(dāng)構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先抵消預(yù)應(yīng)力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區(qū)混凝土才受拉開裂，從而延遲了構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的開展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。1.預(yù)應(yīng)力混凝土概述第三頁，共45頁。第四頁，共45頁。2.預(yù)應(yīng)力混凝土分類1、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土與后張法預(yù)應(yīng)力混凝土2、全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力全預(yù)應(yīng)力是在使用(shǐyòng)荷載作用下，構(gòu)件截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力，即為全截面受壓。部分預(yù)應(yīng)力是在使用(shǐyòng)荷載作用下，構(gòu)件截面混凝土允許出現(xiàn)拉應(yīng)力或開裂，即只有部分截面受壓。3、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力是指沿預(yù)應(yīng)力筋全長其周圍均與混凝土粘結(jié)、握裹在一起的預(yù)應(yīng)力。（先張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)及預(yù)留孔道穿筋壓漿的后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)均屬此類）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋伸縮、滑動(dòng)自由，不與周圍混凝土粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋表面涂有防銹材料，外套防老化的塑料管，防止與混凝土粘結(jié)。（無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)通常與后張預(yù)應(yīng)力工藝相結(jié)合）第五頁，共45頁。3.預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、抗裂性好，剛度大由于對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，大大推遲了裂縫的出現(xiàn)，在使用荷載作用下，構(gòu)件可不出現(xiàn)裂縫，或使裂縫推遲出現(xiàn)，所以提高了構(gòu)件的剛度，增加了結(jié)構(gòu)的耐久性。2、節(jié)省材料，減小自重其結(jié)構(gòu)由于必須采用高強(qiáng)度材料，因此可減少鋼筋用量和構(gòu)件截面尺寸，節(jié)省鋼材和混凝土，降低結(jié)構(gòu)自重，對大跨度和重荷載結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)越性（可節(jié)約鋼材40%～50%、混凝土20%～40%）。3、提高構(gòu)件的抗剪能力(nénglì)由于縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋具有錨栓作用，阻礙著構(gòu)件斜裂縫的出現(xiàn)與開展，又由于預(yù)應(yīng)力混凝土梁的曲線鋼筋合力的豎向分力將部分地抵消剪力，因而提高了構(gòu)件的抗剪能力(nénglì)。第六頁，共45頁。4、提高(tígāo)構(gòu)件的耐疲勞性能因?yàn)榫哂袕?qiáng)大預(yù)應(yīng)力的鋼筋，在使用階段因加荷或卸荷所引起的應(yīng)力變化幅度相對較小，故此可提高(tígāo)抗疲勞強(qiáng)度，這對承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)來說是很有利的。5、在使用荷載作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件基本上處于彈性工作階段。缺點(diǎn)1、工藝較復(fù)雜，對質(zhì)量要求高，因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊(duì)伍。2、需要有一定的專門設(shè)備，如張拉機(jī)具、灌漿設(shè)備等。先張法需要有張拉臺座；后張法還要耗用數(shù)量較多、質(zhì)量可靠的錨具等。3、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費(fèi)用較大，對構(gòu)件數(shù)量少的工程成本較高。4、預(yù)應(yīng)力反拱度不易控制。它隨混凝土徐變的增加而增大，造成橋面不平順。第七頁，共45頁。4.預(yù)應(yīng)力鋼筋1、鋼絲1）冷拔低碳鋼絲，直徑(zhíjìng)：3～5ｍｍ2）碳素鋼絲，直徑(zhíjìng)：3～8ｍｍ2、鋼絞線由7根碳素鋼絲捻制而成，直徑(zhíjìng)：9～15mm3、熱處理鋼筋直徑(zhíjìng)：6～10ｍｍ4、精軋螺紋鋼筋直徑(zhíjìng)：25，32ｍｍ第八頁，共45頁。精軋螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋（也稱精軋螺紋鋼筋）是在整根鋼筋上軋有外螺紋的大直徑、高強(qiáng)度、高尺寸精度的直條鋼筋。該鋼筋在任意截面處都擰上帶有內(nèi)螺紋的連接器進(jìn)行(jìnxíng)連接或擰上帶螺紋的螺帽進(jìn)行(jìnxíng)錨固。第九頁，共45頁。第十頁，共45頁。4.1先張法施工(shīgōng)在澆筑混凝土之前，先張拉預(yù)應(yīng)力(yìnglì)鋼筋，并將預(yù)應(yīng)力(yìnglì)筋臨時(shí)固定在臺座或鋼模上，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(一般不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%)，混凝土與預(yù)應(yīng)力(yìnglì)筋具有一定的粘結(jié)力時(shí)，放松預(yù)應(yīng)力(yìnglì)筋，使混凝土在預(yù)應(yīng)力(yìnglì)的反彈力作用下，使構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土承受預(yù)壓應(yīng)力(yìnglì)。先張法施工中常用的預(yù)應(yīng)力(yìnglì)筋有：鋼絲、鋼筋。

適用于：在構(gòu)件廠生產(chǎn)中、小型構(gòu)件（空心板、屋面板、吊車梁、薄腹梁……）

第十一頁，共45頁。先張法臺座生產(chǎn)示意圖1—錨固夾具；2—橫梁；3—臺座承力結(jié)構(gòu)；4—預(yù)應(yīng)力筋；5—臺面；6—混凝土構(gòu)件張拉固定鋼筋(gāngjīn)→澆混凝土→養(yǎng)護(hù)(至75%強(qiáng)度)→放張鋼筋(gāngjīn)第十二頁，共45頁。（1）、臺座：墩式臺座、槽式臺座（2）、夾具(jiājù)（3）、張拉設(shè)備：電動(dòng)螺桿張拉機(jī)液壓千斤頂卷揚(yáng)機(jī)1.施工設(shè)備第十三頁，共45頁。1）臺座臺座是先張法施工張拉和臨時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋的支撐結(jié)構(gòu)(jiégòu)。組成：臺面、橫梁、承力臺墩。分類：墩式臺座、槽式臺座、鋼模臺座等。適用：生產(chǎn)中、小型構(gòu)件(gòujiàn)。要求：有足夠的強(qiáng)度；剛度和穩(wěn)定性；滿足生產(chǎn)工藝。（1）墩式臺座(táizuò)臺座臺面第十四頁，共45頁。臺座(táizuò)鋼橫梁(hénɡliánɡ)線桿連接器預(yù)應(yīng)力筋墩式臺座(táizuò)由現(xiàn)澆鋼筋砼做成，臺座(táizuò)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，臺座(táizuò)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算與抗滑移驗(yàn)算。第十五頁，共45頁。第十六頁，共45頁。第十七頁，共45頁。（2）槽式臺座(táizuò)組成：端柱、傳力柱、橫梁和臺面。既可承受張拉力和傾覆力矩,加蓋后又可作為蒸汽養(yǎng)護(hù)(yǎnghù)槽。適用：張拉噸位較高的大型構(gòu)件，如屋架、吊車梁等。要求：槽式臺座設(shè)計(jì)需進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。1-傳力柱2-磚墻3-下橫梁(hénɡliánɡ)4-上橫梁(hénɡliánɡ)第十八頁，共45頁。第十九頁，共45頁。（3）鋼模臺座(táizuò)鋼模臺座主要在工廠流水線上使用。它是將制作構(gòu)件的模板作為預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固支座(zhīzuò)的一種臺座。模板具有相當(dāng)?shù)膭偠?，可將預(yù)應(yīng)力鋼筋放在模板上進(jìn)行張拉。箱梁鋼模組裝(zǔzhuānɡ)箱梁端部模板作張拉臺座第二十頁，共45頁。2）夾具夾具是預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行(jìnxíng)張拉和臨時(shí)固定的工具。分為：錨固夾具、張拉夾具錨固夾具是將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺座橫梁上的工具。（1）鋼質(zhì)錐形夾具(jiājù)GE鋼質(zhì)錐形錨具第二十一頁，共45頁。錐形夾具圓套筒三片式夾具方套筒二片式夾具圓套筒二片式夾具第二十二頁，共45頁。如圖所示，采用(cǎiyòng)鐓頭夾具時(shí)，將預(yù)應(yīng)力筋端部熱鐓或冷鐓，通過承力板錨固。（2）墩頭夾具(jiājù)固定端鐓頭夾具單根鐓頭鋼筋螺桿夾具第二十三頁，共45頁。張拉夾具(jiājù)（單位：mm）（3）張拉夾具(jiājù)第二十四頁，共45頁。3）張拉設(shè)備張拉設(shè)備要求工作可靠，能準(zhǔn)確控制應(yīng)力，能以穩(wěn)定的速率加大拉力(lālì)。在先張法中常用的張拉設(shè)備有液壓千斤頂、卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)螺桿張拉機(jī)。（1）液壓千斤頂YZ錐錨液壓千斤頂主要(zhǔyào)用于張拉帶錐形錨具的鋼絲束。第二十五頁，共45頁。穿心式液壓千斤頂穿心式千斤頂具有一個(gè)(yīɡè)穿心孔，適用于鋼筋和鋼絞線。拉桿(lāgān)式液壓千斤頂主要用于張拉力(lālì)較大的鋼筋張拉。第二十六頁，共45頁。第二十七頁，共45頁。第二十八頁，共45頁。第二十九頁，共45頁。電動(dòng)(diàndònɡ)螺桿張拉機(jī)（2）電動(dòng)(diàndònɡ)螺桿張拉機(jī)適用于張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋(gāngjīn)或預(yù)應(yīng)力鋼絲。第三十頁，共45頁。第三十一頁，共45頁。（3）卷揚(yáng)機(jī)第三十二頁，共45頁。2.先張法施工工藝先張法臺座生產(chǎn)示意圖1—錨固夾具；2—橫梁；3—臺座承力結(jié)構(gòu)；4—預(yù)應(yīng)力筋；5—臺面；6—混凝土構(gòu)件第三十三頁，共45頁。張拉預(yù)應(yīng)力筋支側(cè)模、安設(shè)(ānshè)預(yù)埋件預(yù)應(yīng)力筋制作(zhìzuò)支底模、安放(ānfàng)鋼筋骨架及預(yù)應(yīng)力筋壓試塊制作砼試塊澆筑砼養(yǎng)護(hù)、拆模放松預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)件起吊、堆放張拉機(jī)具準(zhǔn)備調(diào)整初應(yīng)力工藝流程先張法預(yù)應(yīng)力筋張拉第三十四頁，共45頁。1）預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)為了便于脫模，在鋪放預(yù)應(yīng)力筋前，在長線臺座臺面上應(yīng)先刷隔離劑。預(yù)應(yīng)力鋼絲宜用牽引車鋪設(shè)，如遇鋼絲需要接長，可借助鋼絲拼接器。鋼絞線下料宜用砂輪切割機(jī)切割，不得采用(cǎiyòng)電弧切割。第三十五頁，共45頁。2）預(yù)應(yīng)力筋的張拉預(yù)應(yīng)力筋的張拉是預(yù)應(yīng)力混凝土施工中的關(guān)鍵工序。在張拉中要嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力、張拉力的計(jì)算、張拉程序和張拉伸長值的校核。先張法預(yù)應(yīng)力筋的張拉有單根張拉和多根成組張拉。一般預(yù)制廠選用多根成組張拉，施工現(xiàn)場常用(chánɡyònɡ)單根張拉。張拉控制應(yīng)力是指在張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)所達(dá)到的規(guī)定應(yīng)力，按設(shè)計(jì)規(guī)定采用。如采用超張拉，可比設(shè)計(jì)要求提高5%。預(yù)應(yīng)力筋種類先張法后張法碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線 0.80fptk0.75fptk熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲 0.75fptk0.7fptk冷拉鋼筋 0.95fpyk0.9fpykfptk：極限抗拉強(qiáng)度(kànɡlāqiánɡdù)標(biāo)準(zhǔn)值fpyk：屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 最大張拉控制(kòngzhì)應(yīng)力值第三十六頁，共45頁。預(yù)應(yīng)力筋張拉力的計(jì)算P=(1+m)σconAp（KN）式中：m——超張拉百分比（%）σcon——張拉控制應(yīng)力Ap——預(yù)應(yīng)力筋截面(jiémiàn)面積第三十七頁，共45頁。（1）超張拉：0→1.03σcon（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋(gāngjīn)的張拉程序：張拉程序(chéngxù)彌補(bǔ)(míbǔ)預(yù)應(yīng)力筋的松弛損失加速鋼筋松弛的早期發(fā)展，減少松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失超張拉5%并持續(xù)2min其目的是減少預(yù)應(yīng)力筋的松弛損失。應(yīng)力松弛隨時(shí)間延續(xù)而增加，第一分鐘內(nèi)完成損失的50%左右，24小時(shí)內(nèi)則完成80%。第三十八頁，共45頁。張拉伸長(shēnchánɡ)值的校核張拉過程中隨時(shí)測量(cèliáng)伸長值(量測千斤頂活塞行程反算預(yù)應(yīng)力筋伸長值)臺座(táizuò)式千斤頂固定橫梁活動(dòng)橫梁工具錨量千斤頂行程張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長值與理論伸長值的允許偏差為±6%。張拉錨固后，預(yù)應(yīng)力筋對設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于5mm，且不得大于構(gòu)件截面短邊尺寸的4%。第三十九頁，共45頁?；顒?dòng)(huódòng)橫梁固定(gùdìng)橫梁工具(gōngjù)錨臺座式千斤頂高壓油泵墩式臺座預(yù)應(yīng)力筋第四十頁，共45頁。

預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后即應(yīng)澆筑混凝土。混凝土的澆筑應(yīng)一次完成，不允許留設(shè)施工縫。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級一般不低于C30，當(dāng)采用碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋做預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，混凝土的強(qiáng)度等級不宜低于C40。3）混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)第四十一頁，共45頁。當(dāng)構(gòu)件在臺座上進(jìn)行濕熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)防止溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失。先張法在臺座上生產(chǎn)砼構(gòu)件，其最高允許的養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的允許溫差(張拉與養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度之差)計(jì)算確定。當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到7.5N／mm2(粗鋼筋配筋)或10N／mm2(鋼絲、鋼絞線配筋)以上時(shí)，則可不受設(shè)計(jì)規(guī)定的溫差限制，按一般構(gòu)件的蒸汽養(yǎng)護(hù)規(guī)定進(jìn)行。這種養(yǎng)護(hù)方法稱為二次升溫養(yǎng)護(hù)法。第四十二頁，共45頁。4）預(yù)應(yīng)力筋的放張砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的數(shù)值(不小于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的75%)后，才可放松