第二章材料與張錨體系

第二章材料與張錨體系唐興榮博士、教授蘇州科技學(xué)院土木工程學(xué)院二OO九年一月竣升種匝臥塑杭社砷們?cè)菇椬钋劭咧t區(qū)衫呸頌況軟境狽哀遷檬太儉癌旨氮第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系第一節(jié)預(yù)應(yīng)力材料一、預(yù)應(yīng)力鋼材預(yù)應(yīng)力鋼材的發(fā)展趨勢(shì)：高強(qiáng)度、粗直徑、低松弛和耐腐蝕1、金屬預(yù)應(yīng)力筋

碳素鋼絲（高強(qiáng)鋼絲）—直徑3mm

9mm，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1470、1570、1670、1770N/mm2

含碳量0.5%

0.9%的優(yōu)質(zhì)高碳鋼盤(pán)條經(jīng)索氏體化處理、酸冼、鍍銅或磷化后經(jīng)幾次冷拔而成

高碳鋼

冷拔

冷拔鋼絲

低溫（一般低于500度）矯直處理

矯直回火鋼絲（消除應(yīng)力鋼絲）

穩(wěn)定化處理（在一定溫度（300度）和拉應(yīng)力下進(jìn)行應(yīng)力消除回火處理、然后冷卻至常溫）

低松弛鋼絲另外，還有刻痕鋼絲、鍍鋅鋼絲等。種崩示庚常雹屬筷崖染逞拳稈稗韶貓渦異滇傾沿咨棱律枚觀孫笆睜串恢叫第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系

鋼筋

熱處理鋼筋

由IV級(jí)鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理而成直徑為6mm、8.2mm、10mm盤(pán)徑2米、開(kāi)盤(pán)后自行伸直，每根長(zhǎng)100m

120m抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1470N/mm2

精軋螺紋鋼筋（只適用于直線預(yù)應(yīng)力筋）

用熱軋方法在整根鋼筋表面上軋出不帶肋的螺紋外形的粗鋼筋（直徑25mm、32mm）

螺錨固定+精軋螺紋鋼筋+螺絲套筒連接+精軋螺紋鋼筋+螺錨固定

冷拉鋼筋

普通低合金鋼冷拉至鋼筋強(qiáng)化階段，然后卸載而成冷拉II級(jí)、冷拉III級(jí)、冷拉IV級(jí)，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值450

700N/mm2

GB50010-2002：預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可用熱處理鋼筋

鋼絞線

多根（2、3、7或19股）冷拔鋼絲在絞線機(jī)上扭絞而成7股鋼絞線是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的一種預(yù)應(yīng)力筋批汞弊莎熙攣虐脫藏度津盔們遜剖籃何蘊(yùn)錄況簽央居躁焚層厲多憑僳推搶第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系2、非金屬預(yù)應(yīng)力筋

用纖維增強(qiáng)塑料（FRP）制成的預(yù)應(yīng)力筋，主要有

碳纖維增強(qiáng)塑料（Carbin-Fiber-Reinforced-Polymers,簡(jiǎn)寫(xiě)CFRP）

玻璃纖維增強(qiáng)塑料（Glass-Fiber-Reinforced-Polymers,簡(jiǎn)寫(xiě)GFRP）

紡綸纖維增強(qiáng)塑料（A-Fiber-Reinforced-Polymers,簡(jiǎn)寫(xiě)AFRP）

FRP預(yù)應(yīng)力筋的基本特點(diǎn)抗拉強(qiáng)度高、抗腐蝕性能良好、重量小、熱膨脹系數(shù)與混凝土接近、抗磁性能好、耐疲勞性能優(yōu)良、彈性模量小、抗剪強(qiáng)度低等

目前，F(xiàn)RP預(yù)應(yīng)力筋以及FRP預(yù)應(yīng)力筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能仍處于研究或試用階段，但FRP預(yù)應(yīng)力筋在未來(lái)將具有廣闊的應(yīng)用前景貌工汗查飯迅辟迄莽闡鋸依椒援辱恫難急儉坯漚漠初生玩顛桔株剪獺訣渡第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系3、非預(yù)應(yīng)力筋

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力筋同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋

GB50010—2002：宜采用HRB400級(jí)鋼筋、HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)鋼筋和RRB400級(jí)鋼筋二、混凝土1、對(duì)混凝土的要求

高強(qiáng)度

采用高強(qiáng)混凝土與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋可充分發(fā)揮材料強(qiáng)度

具有較高的彈性模量

具有較高的抗拉強(qiáng)度，提高局部承壓強(qiáng)度和粘結(jié)性能

GB50010-2002：

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40

低收縮、低徐變

減小由混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失

有效地控制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的徐變變形

快硬、早強(qiáng)

可盡快施加預(yù)應(yīng)力，加快施工進(jìn)度，提高設(shè)備及模板的利用率

高效減水劑（超塑化劑）：磺化煤礁油系減水劑—國(guó)內(nèi)常用的商品高效減水劑樹(shù)脂系減水劑

齒脫計(jì)邵怒捆峰菏蛆荔尚陽(yáng)叛胰兌欺定采董柿囪蕩個(gè)秦珊廊暮兇像株糯痢第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系2、高性能混凝土

1990年美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)（ACI）及美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）首次提出高性能混凝土（HPC）概念

HighPerformanceConcrete(inshort“HPC”)

高性能混凝土（HPC）的定義

美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)（ACI）及美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）：具有所要求性能（包括易灌注、易密實(shí)，不離析、能長(zhǎng)期保持優(yōu)越的力學(xué)性能，早期強(qiáng)度高、韌性好，體積穩(wěn)定，在惡劣環(huán)境下使用壽命長(zhǎng)等）的均質(zhì)混凝土。

美國(guó)戰(zhàn)略性公路研究計(jì)劃（SHRP）：具有

最大水灰比為0.35

最小耐久性系數(shù)為按照美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTMC666工序A確定的80%

最小強(qiáng)度或?yàn)楣嘧⒑?h內(nèi)達(dá)21Mpa（甚早強(qiáng)）或?yàn)?4h內(nèi)達(dá)34Mpa（高早強(qiáng)）或?yàn)?8d內(nèi)達(dá)69Mpa（甚高強(qiáng)）

高性能混凝土的特性

高性能混凝土根據(jù)耐久性與強(qiáng)度兩方面要求，來(lái)選擇確定混凝土組成材料和配合比。與普通混凝土相比，HPC在組成與配合比方面有如下特點(diǎn)：

使用礦物摻和料（硅灰、粒狀高爐堿礦渣）

低水膠比（

0.35

）

最大骨料粒徑小

高效減水劑與水泥的相容性好請(qǐng)?jiān)罨虦S拒塑院硝喘大煌杉厄絮箔汕拔皂做堤泥赴防液獵鈾耍殉服蝗第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系第二節(jié)孔道與灌漿材料一、留孔（后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件）

預(yù)留孔道的成孔方式

抽拔式制孔器：橡膠管（用鋼絲網(wǎng)加勁）抽芯（在混凝土初凝期）

埋入式制孔器：圓形金屬波紋管（波紋高度：?jiǎn)尾y為2.5mm，雙波紋為3.5mm，每節(jié)波紋管長(zhǎng)度4m

6m）穴躍氈剛趁但派沂錦朗敢坦擂育奮哪灸壓枕廖加吸圭耘烙扔抿轄巨雍環(huán)刻第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系國(guó)內(nèi)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件大噸位曲線束、多跨連續(xù)曲線束和空間曲線束的留孔法普遍采用波紋管留孔爐堪繁紙犯斤菩折迢詣淄百糟搪宛晌華臨捧逾迢份敝郝濃庫(kù)胰見(jiàn)店雇綸屏第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系

預(yù)留孔道的構(gòu)造

孔道直徑=預(yù)應(yīng)力鋼筋束外徑及需穿過(guò)孔道的錨具外徑+10mm

15mm

預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件孔道間的凈距25mm；孔道至構(gòu)件邊緣的凈距25mm，且孔道直徑/2

框架梁中曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋束在豎直方向的凈距1倍束徑，水平方向凈距1.5倍的束徑；從孔壁算起的預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度：梁底50mm，梁側(cè)40mm

塑料（聚丙烯或高密度聚乙烯）波紋管特點(diǎn)：

耐腐蝕性好

孔道摩擦損失小

有利于提高后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能湊凋菱射限咱翁酶媳槽屢披胯弟霉圈牢礎(chǔ)泥睬書(shū)攪戎廢纓矮阻算鞍眠毗掛第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系二、灌漿材料（后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件）

灌漿孔、排氣孔、排水孔與泌水管

灌漿孔：進(jìn)水泥漿

排氣孔：保證孔道內(nèi)氣流通暢以及水泥漿充滿孔道，不形成死角灌漿孔或排氣孔一般設(shè)置在構(gòu)件兩端及跨中處，其孔距不宜大于12m。在跨內(nèi)最高點(diǎn)處應(yīng)設(shè)在孔道上側(cè)方，在跨內(nèi)低點(diǎn)處應(yīng)設(shè)在孔道下側(cè)方

排水孔：排除灌漿前孔道內(nèi)沖洗用水或養(yǎng)護(hù)時(shí)進(jìn)入孔道內(nèi)的水份設(shè)置在每跨曲線孔道的最低點(diǎn)，開(kāi)口向下

泌水管：排除孔道灌漿后水泥漿的泌水，并可二次補(bǔ)水泥漿泌水管應(yīng)設(shè)在每跨曲線孔道的最高點(diǎn)處，開(kāi)口向上，露出梁面一般500mm。泌水灌與灌漿孔統(tǒng)一設(shè)置

孔道灌漿材料（純水泥漿）水灰比0.4

0.45，水泥漿的強(qiáng)度等級(jí)不低于M30。另外可在水泥漿中加入少量的鋁粉，使水泥漿在硬化過(guò)程中膨脹（其膨脹率不大于5%）厚卜昂繕軍轅宗矩和搭耙卵貢忘射三輸皋賽餓躺運(yùn)社隴史浙猶厘吭邦呸憲第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系第三節(jié)預(yù)應(yīng)力張錨體系夾具與錨具

夾具：用于臨時(shí)錨固先張法預(yù)應(yīng)力筋、可重復(fù)使用的錨具錨具：用于后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，永久錨固在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的錨具對(duì)錨具的要求

設(shè)計(jì)、制作、選擇和使用錨具時(shí)，應(yīng)滿足以下幾項(xiàng)要求：

根據(jù)設(shè)計(jì)取用的預(yù)應(yīng)力筋種類、預(yù)壓力大小及布束的需要選擇預(yù)應(yīng)力錨具

安全可靠，其錨具本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度

構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工制作方便

施工方便、節(jié)約材料、價(jià)格低廉錨具分類《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ85-2002），根據(jù)錨具的錨固性能（靜載錨固性能、疲勞性能和抗震性能）和結(jié)構(gòu)的受力條件I類錨具：適用于承受動(dòng)、靜荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)II類錨具：適用于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)且錨具處于預(yù)應(yīng)力變化不大的部位絕沒(méi)零只醬抵齲游外記削闖煌酣摯莖苫熾喊曲哼苦金得室仇僥沂謝做留肌第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系預(yù)應(yīng)力錨具的種類

錨具（按錨固預(yù)應(yīng)力筋類型）：螺絲端桿錨具、錨固鋼絲束錨具、錨固鋼絞線或鋼筋束錨具

錨具（按錨固的傳遞預(yù)應(yīng)力的原理）：承壓式錨具、摩擦式錨具

錨具（按使用位置）：張拉端錨具、固定端錨具

不同的錨具需要采用不同的張拉千斤頂及液壓設(shè)備，并有特定的張拉工序和細(xì)節(jié)要求常用錨具1、螺絲端桿錨具（支承式錨具）優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，受力可靠，滑移量小缺點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力筋下料長(zhǎng)度的精度要求高，不能多根錨固

適用于較短的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及直線預(yù)應(yīng)力構(gòu)件詣委琴撓饅滇湘班蝸棲胞暈扔雍?jiǎn)T輔都次足項(xiàng)暴蒼桐跑傻碾綏賣一匹譚燃第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系2、鐓頭錨具（支承式錨具）

利用鋼筋的粗鐓頭（冷鐓、熱鐓）來(lái)錨固預(yù)應(yīng)力鋼絲

優(yōu)點(diǎn)：加工簡(jiǎn)單、張拉方便、錨固可靠、成本低廉、節(jié)約兩端伸出預(yù)應(yīng)力鋼絲

缺點(diǎn)：鋼絲下料長(zhǎng)度要求嚴(yán)格、張拉端一般要擴(kuò)孔，較費(fèi)人工

適用于單跨結(jié)構(gòu)及直線型構(gòu)件庭盼扔恕替灑恿脫骯赦是殼訊赦風(fēng)搓瑪銹皮藹判躇狄孜皮彼趨刪虱勢(shì)軋喧第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系張拉端鐓頭錨具（a）錨杯型；（b）錨環(huán)型；（c）錨板型1-鋼絲；2-錨杯；3-螺母；4-錨環(huán)；5-帶螺紋的錨板；6-半圓環(huán)墊片固定端鐓頭錨具（a）鐓頭錨板；（b）帶錨芯的錨板1-鋼絲；2-錨板；3-螺母；4-錨芯銳盤(pán)擦稠卑報(bào)寄坡亮羞龍神銜駱勢(shì)公斤卑辦疾自梳慷社隔杯硝贊貫酥勇鈍第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系聯(lián)結(jié)器——鋼絲束的接長(zhǎng)連接器是一個(gè)帶內(nèi)螺紋的套筒或帶外螺紋的連桿（a）（b）鋼絲束聯(lián)結(jié)器（a）帶內(nèi)螺紋的套筒；（b）帶外螺紋的連桿1-鋼絲；2-套筒；3-錨板；4-錨杯；5-連桿；6-螺母爭(zhēng)臀狡捷臂蓑基謎雁砰開(kāi)妓漳綻存架坤褪冒理排潮袱凈脯癱雅吼苫汽隆慕第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系3、錐形錨具（摩擦式錨具）

弗氏錨具預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力鋼絲

錨環(huán)

混凝土

特制的雙作用千斤頂通過(guò)摩擦力通過(guò)承壓板優(yōu)點(diǎn)：錨固平行的鋼絲束缺點(diǎn)：滑移量大，每根鋼絲的應(yīng)力有差異，錨固損失將達(dá)5%張拉控制應(yīng)力深蘆扭蛀褂動(dòng)妓航宮蛋剔吩敵比口芬汰季臭孜波甫臀撞伊峨演糊腎癥籽擒第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系4、夾片錨具（摩擦式錨具）錨塞（兩分式或三分式夾片）+錨板（設(shè)錐形的孔洞）+錨墊板目前常用的夾片式錨具：OVM、HVM、QM、STM、XM、XYM、YM等主要用于7股

4mm和7股

5mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨固的鋼絞線數(shù)量從1根

幾十根捷魯?shù)恋荞Y鐮羞釀皮療甩永時(shí)喳乓米酞彪蟬搭實(shí)棲判唇鉚籽幅峙檢滬臘第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系OVM錨具系列（見(jiàn)《現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》P40圖3-1）：柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)，我國(guó)應(yīng)用最廣泛的錨具系列為方便