預應力混凝土工程課件

普通鋼筋混凝土的抗拉極限應變只有0.0001～0.0015，在正常使用條件下受拉區(qū)混凝土開裂，構(gòu)件的剛度小、撓度大。要使混凝土不開裂，受拉鋼筋的應力只能達到30Mpa；對允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，當裂縫寬度限制在0.2～0.3mm時，受拉鋼筋的應力也只能達到200Mpa

左右。為了克服普通鋼筋混凝土過早出現(xiàn)裂縫和鋼筋不能充分發(fā)揮其作用這一矛盾，人們創(chuàng)造了對混凝土施加預應力的方法。概

述

1、預應力混凝土：即在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受拉區(qū)域，通過對鋼筋進行張拉后將鋼筋的回彈力施加給混凝土，使混凝土受到一個預壓應力，產(chǎn)生一定的壓縮變形。當該構(gòu)件受力后，受拉區(qū)混凝土的拉伸變形，首先與壓縮變形抵消，然后隨著外力的增加，混凝土才逐漸被拉伸，明顯推遲了裂縫出現(xiàn)時間。

2、施加預應力的目的：

①提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗裂度；②提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度； ③充分發(fā)揮高強鋼材的作用；④把散件拼成整體。3、施加預應力的方法：

張拉結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受拉區(qū)中的預應力鋼筋，并錨固在其端部，將鋼筋的彈性收縮力傳遞到混凝土構(gòu)件上，即產(chǎn)生預應力。4、預應力混凝土的施工方法：

按施工順序分：先張法；后張法。

按張拉方法分：

機械張拉（液壓或電動螺桿）

電熱張拉預應力材料準備預應力設(shè)備準備預應力筋安裝安裝錨具并張拉留孔材料準備、錨具準備預應力鋼材準備有粘結(jié)預應力：安裝波紋管、穿鋼束預應力工程施工工藝流程千斤頂配套標定灌漿設(shè)備準備無粘結(jié)預應力：安裝無粘結(jié)預應力筋灌漿并封錨有粘結(jié)灌漿先張法施工工藝過程：張拉固定鋼筋→澆混凝土→養(yǎng)護（至75%強度）→放松鋼筋適用于：構(gòu)件廠生產(chǎn)中、小型構(gòu)件（樓板、屋面板、吊車梁、薄腹梁……）夾具橫梁臺座預應力筋臺面A、張拉預應力筋混凝土構(gòu)件B、澆筑混凝土構(gòu)件C、放張施加預應力一、先張法施工的設(shè)備（一）臺座：1、要求：有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性；滿足生產(chǎn)工藝的要求。2、形式：①墩式（傳力墩、臺面、橫梁）長度100～150m，適于中、小型構(gòu)件。②槽式（傳力柱、上下橫梁、磚墻）長45～76m，

適于雙向預應力構(gòu)件，易于蒸汽養(yǎng)護。③鋼模臺座重力式墩式臺座的幾種形式與臺面共同作用式構(gòu)架式樁基構(gòu)架式錨樁式臺座槽式臺座壓桿磚墻上橫梁下橫梁磚墻壓桿（二）夾具：1、錨固夾具：①錐形（錐銷式、二片式、三片式）——錨固單根直徑12～14預應力筋；

②鐓頭錨具—帶槽螺栓、梳子板。

用于：冷拉筋（熱鐓），冷拔絲（熱、冷鐓），碳素鋼絲（冷鐓）。

要求：鐓頭強度不低于材料強度的98%，鋼絲束長度差值≯L/5000、≯5mm。成組張拉長度≯10m的鋼絲，長度極差≯2mm2、張拉夾具：偏心式、楔形。錐銷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固定端鐓頭夾具單根鐓頭鋼筋螺桿夾具高強鐓頭鋼絲用梳筋板夾具接千斤頂鐓頭梳筋板夾具（制作預應力圓孔板用）拉桿式千斤頂張拉鉤連接套筒承力架（三）張拉機械1、穿心式千斤頂：

YC－20型，最大拉力20t、行程200mm，適于12～20單根鋼筋。2、電動螺桿：

拉力30～60t、行程800mm，用于：鋼筋、鋼絲。3、卷揚機＋滑車組。電動螺桿張拉機的工作原理圖二、先張法施工工藝（一）張拉預應力筋：1、張拉程序

0→1.05σcon（持荷2分鐘）→σcon

0→1.03σcon

超張拉——減少由于鋼筋松弛變形造成的預應力損失。2、控制應力及最大應力：

預應力筋種類

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

0.95fpyk0.9fpyk

fptk：極限抗拉強度標準值

fpyk：屈服強度標準值

超張拉可比設(shè)計要求提高5%，但最大張拉控制應力不得超過下列規(guī)定：3、張拉要點：（1）張拉時應校核預應力筋的伸長值。實際伸長值與設(shè)計計算值的偏差不得超過±6%

，否則應停拉；ΔL計=ΔL實=10%時量取+以后的推算值（2）從臺座中間向兩側(cè)進行（防偏心損壞臺座）（3）多根成組張拉，初應力應一致(測力計抽查)（4）拉速平穩(wěn)，錨固松緊一致，設(shè)備緩慢放松（5）拉完的筋位置偏差≯5mm，且≯構(gòu)件截面短邊的4%（6）冬施張拉時，溫度≮－15℃（7）注意安全：兩端嚴禁站人，敲擊楔塊不得過猛。（二）混凝土澆筑與養(yǎng)護：1、混凝土一次澆完，混凝土≮C30。2、防止較大徐變和收縮：選收縮變形小的水泥，水灰比≯0.5，級配良好，振搗密實（特別是端部）。3、防止碰撞、踩踏鋼絲。4、減少應力損失：非鋼模臺座生產(chǎn)，采取二次升溫養(yǎng)護，(開始溫差≯20℃，達10MPa后按正常速度升溫）。(三)預應力筋放松：1.條件：混凝土達到設(shè)計規(guī)定且≮75%強度值后。2.方法：

鋸斷，剪斷，熔斷（僅限于Ⅰ～Ⅲ級冷拉筋）。3.要點：放張順序：

軸心受壓構(gòu)件同時放；偏心受壓構(gòu)件先同時放預壓應力小的區(qū)域的，再同時放大的區(qū)域的；其它構(gòu)件，應分階段、對稱、相互交錯放張。粗筋放張應緩慢（砂箱法、楔塊法、千斤頂）。橫梁螺桿螺母承力板臺座鋼塊鋼塊鋼楔塊楔塊放張法活塞鋼套箱進砂口出砂口砂子鋼套箱底板砂箱放張法后張法施工工藝過程：澆筑混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件（留孔）→養(yǎng)護拆?！ㄟ_75%強度后）穿筋張拉→固定→孔道灌漿→（漿達15N/mm2,混凝土達100%后）移動、吊裝。適于：大構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工——預制拼裝，結(jié)構(gòu)張拉。特點：不需臺座；但工序多、工藝復雜，錨具不能重復利用。一、預應力筋、錨具和張拉機具錨具按錨固性能分兩類：錨具性能 Ⅰ類 Ⅱ類

錨具效率系數(shù)ηa≧0.95

ηa≧0.9錨具的總應變εu≧2.0%

εu≧1.7%

用途：Ⅰ類——承受動、靜載的無粘結(jié)、有粘結(jié)的預應力混凝土；Ⅱ類——有粘結(jié)、預應力筋的應力變化不大的部位。（一）單根粗筋（直徑18～36mm）：1、錨具：（1）螺絲端桿錨具螺桿45#鋼，鋼筋冷拉前焊接好；螺母、墊板用Q235鋼適于:直徑18～36mm筋。（2）幫條錨具

（幫條與預應力筋同級，互成120°，E50焊條；墊板用3#鋼），適于:冷拉HRB335、HRB400級筋；（3）鐓頭錨具

精軋螺紋鋼筋的預應力筋主要用于連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋的腹板內(nèi)豎向預應力筋，提高截面的抗剪能力。螺絲端桿錨具幫條錨具2、預應力筋制作：工序：下料→對焊→冷拉。下料長度計算：①當兩端用螺絲端桿錨具時——鋼筋下料長度：②當一端用螺桿、一端用幫條時:鋼筋下料長度：YL-60拉桿式千斤頂3、張拉設(shè)備：拉桿式千斤頂（YL－60）；穿心式千斤頂（YC－60、YC－20、YC－18）。YC60型千斤頂工作原理圖配裝撐腳和拉桿后的外貌圖

穿心式千斤頂

前卡式千斤頂（二）鋼筋束、鋼絞線束：1、錨具：張拉端——

JM－12型錨具：錨環(huán)、夾片用45#鋼?？慑^3～6根直徑12的光圓、螺紋HRB500級筋或鋼絞線；

KT－Z型錨具：可錨3～6根直徑12的HRB400~500級筋

單孔夾片式錨具：二片式、三夾片（直、斜開縫）；

多孔夾片式錨具：XM型、QM型、OV型、BS型…非張拉端——鋼筋可用鐓頭錨具（固定板）；鋼絞線可用擠壓錨具

鋼絞線一般成盤供貨至施工現(xiàn)場?，F(xiàn)場下料時，應用鋼管和型鋼架夾持鋼絞線盤，以免開盤時鋼絞線彈傷人。JM12錨具鐓頭錨具JM12錨具JM12錨具(a)l1JM12－6錨具(a)組裝圖錨環(huán)夾片鋼絞線(b)錨環(huán)(c)三夾片式夾片(e)斜開縫夾片(d)二夾片式夾片單孔夾片式錨具多孔錨固體系構(gòu)造圖2、筋的制作：

工序：冷拉→下料→編束。

下料長度

l

：兩端張拉：l

＝l0＋2a一端張拉：l＝l0＋a＋ba－－張拉端留量（600～850mm，由機具定）b－－非張拉端外露長度（80～100mm）

3、張拉設(shè)備：

錐錨式千斤頂（YZ60、YZ85）――用于KT－Z及鋼制錐形錨具；

穿心式千斤頂（YC60、YC120）――用于KT－Z及JM－12、JM－15錨具

大孔徑穿心式千斤頂（YCD、YCQ、YCW型）－－用于大噸位鋼絞線束（群錨）錐錨式千斤頂構(gòu)造簡圖YCD型千斤頂工作示意圖工具錨缸體頂壓器工作錨活塞YCQ型千斤頂?shù)牟僮黜樞颍ㄈ╀摻z束：1、錨具：

張拉端——

錐形螺桿錨具（由錐形螺桿、套筒、螺母組成，錨14、16、20、24、28根φb5鋼絲束等）；

鋼質(zhì)錐形錨具（由錨環(huán)、錨塞組成，錨18根以下φ5鋼絲）；

鐓頭錨具（DM5A，錨12～54根φ5鋼絲）。

非張拉端——用鐓頭錨具（錨板），DM5B準備穿的預應力鋼絞絲束錐形螺桿錨具鋼質(zhì)錐形錨具鐓頭錨具2、鋼絲束制作：下料→編束→安錨具。（1）下料長度：用鋼質(zhì)錐形錨具時，同鋼筋束；用錐形螺桿錨具時——（2）下料方法：采取應力下料，控制應力取300N/mm2。（3）編束：測量直徑，同束誤差≯0.1mm；3、張拉設(shè)備：

錐錨式雙作用千斤頂；

拉桿式千斤頂；

穿心式千斤頂。鋼絲束的編束錐形螺桿錨具的預緊錐形螺桿錨具與拉桿式千斤頂?shù)陌惭b示意圖二、有粘結(jié)后張法施工工藝1、要求：位置準確；內(nèi)壁光滑；端部預埋鋼板垂直于孔道軸線（中心線）；直徑、長度、形狀滿足設(shè)計要求（直徑與錨具及筋有關(guān)）。2、方法：

①鋼管抽芯法（直孔）——鋼管應平直、光滑，用前刷油；每根長≯15米，每端伸出500mm；兩根接長，中間用木塞及套管連接；用鋼筋井字架固定，@≯1米；澆混凝土后每10～15分鐘轉(zhuǎn)動一次；混凝土初凝后、終凝前抽管；抽管先上后下，邊轉(zhuǎn)邊拔。（灌漿孔間距≯12米）

（一）孔道留設(shè)：

②膠管抽芯法－－用于長孔或曲線孔。有一定剛度或充壓；鋼筋井字架@≯0.5米；混凝土達一定強度后拔管。

③埋管法－－預埋螺旋管?？上却┙?，接頭嚴密，有一定剛度；井字架@≯0.8米；灌漿孔間距≯30米；波峰設(shè)排氣泌水管。波紋管金屬螺旋管螺旋管及錨座安裝

塑料波紋管其剛度比金屬波紋管大，孔壁摩擦系數(shù)小，不易被混凝土振搗棒振癟，價格比金屬波紋管高。在橋梁的長孔道中應用的比例在增加。

電熱板

塑料波紋管的材料有高密度聚乙烯和聚丙烯。塑料波紋管的接管可采用熱接，即用電加熱板加熱管口至熱塑狀態(tài)后，加壓使管口對接在一起。膠管與閥門連接鋼管的連接膠管的封端處理螺旋管的連接螺旋管上留灌漿孔螺旋管的固定(二)預應力筋張拉：1.張拉條件：①結(jié)構(gòu)的混凝土強度符合設(shè)計要求或達75%強度標準值；②做好各種準備工作。2.張拉控制應力和超張拉最大應力：（比先張法均低0.05f）3、張拉程序：同先張法。４、張拉順序：配有多根鋼筋或多束鋼絲的構(gòu)件－－分批對稱張拉（注意：后批對先批產(chǎn)生應力影響）；

后批鋼筋張拉對前面的預應力鋼筋的影響后批張拉鋼筋的第一批預應力損失（包括錨具變形與摩擦損失）疊澆構(gòu)件——自上而下逐層張拉，逐層加大拉應力，但頂?shù)紫嗖?/p>

≯5%（鋼絲、鋼絞線、熱處理筋）

≯9%（冷拉筋）。→*在實際工作中，彌補因為混凝土彈性壓縮而引起的應力損失的方法：1、采用同一張拉值，逐根復拉補足損失；2、采用同一張拉值，在設(shè)計中扣除彈性壓縮損失平均值；3、統(tǒng)一提高張拉力；4、采用分階段張拉，先全部拉至50%，再拉至100%。５.張拉方式：（1）對抽芯法：

長度≤24m直孔——一端張拉（多根筋時，張拉端設(shè)在結(jié)構(gòu)兩端）；

長度>24m直孔、曲線孔——兩端張拉（一端錨固后，另一端補足再錨固）。（2）對埋螺旋管法：長度≤30m直孔——一端張拉；長度＞30m直孔、曲線孔——兩端張拉。（三）孔道灌漿：1.目的：防止生銹；增加整體性。2.基本要求：（盡早進行，飽滿、密實）①水泥≮32.5級普硅；②水泥漿強度≮30MPa；③水灰比0.4左右，不得大于0.45；④泌水率：拌后三小時宜≯2%，最大≯3%⑤可摻無腐蝕性外加劑：鋁粉（水泥重的0.5～1/萬），木鈣（0.25%