1、第六章 預應力砼工程,建筑施工技術,2011.9,1、先張法施工工藝； 2、后張法施工工藝； 3、現澆結構無粘結預應力施工技術。,內容提要,1、先張法施工設備、施工工藝； 2、后張法預應力筋、錨具、張拉機具、施工工藝； 3、無粘結預應力筋制作、錨具、施工工藝。,主要內容：,學習重點：,2011.9,章節內容,概述,預應力鋼筋,預應力施工工藝,2,3,1,2011.9,6-1 概 述,2011.9,一、預應力混凝土的概念,預應力混凝土是在外荷載作用于構件之前，利用鋼筋張拉后的彈性回縮，對構件受拉區的混凝土預先施加壓力，產生預壓應力，當構件在荷載作用下產生拉應力時，首先抵消預應力，然后隨著 荷載不

2、斷增加，受拉區混凝 土才受拉開裂，從而延遲了 構件裂縫的出現和限制了裂 縫的開展，提高了構件的抗 裂度和剛度。,2011.9,江西理工大學軟件學院,2011.9,二、預應力混凝土的特點,1、構件截面小、自重輕、質量好、材料省(可節約鋼材40%50%、混凝土20%40%)，在跨度較大的結構中，其綜合經濟效益較好，并能擴大預制裝配化程度。 2、預應力混凝土的施工，需要專門的機械設備，工藝比較復雜，操作要求較高。 3、一般要求混凝土的強度等級不低于C30。目前，我國在一些重要的預應力混凝土結構中，已開始采用C50C60的高強混凝土，最高混凝土強度等級已達到C80，并逐步向更高強度等級的混凝土發展。國

3、外混凝土的平均抗壓強度每10年提高510MPa，現已出現抗壓強度高達200MPa的混凝土。,2011.9,三、預應力混凝土的分類,1、預應力混凝土按預應力度大小分： 全預應力混凝土 部分預應力混凝土。 2、預應力混凝土按施工方式分： 預制預應力混凝土 現澆預應力混凝土 疊合預應力混凝土等。,3、按預加應力的方法分： 先張法預應力混凝土 后張法預應力混凝土。,2011.9,6-2 預應力鋼筋,2011.9,一、預應力鋼筋的種類,1、鋼絲 1）冷拔低碳鋼絲，直徑：35 2）碳素鋼絲，直徑：38 2、鋼絞線：由7根碳素鋼絲纏繞而成。 3、熱處理鋼筋：直徑：610 4、精軋螺紋鋼筋，直徑：25，32,

4、2011.9,二、預應力鋼筋的特性,1、應力應變曲線,0,oa總變形。 ba彈性變形99.8%。 ob塑性變形0.2%。,條件屈服,2011.9,1)初期發展快。 2)初應力大，松弛損失也大。 3)松弛損失率隨溫度的升高急劇增加。,2、應力松弛,鋼筋受到一定的張拉力后，在長度保持不變的條件下，鋼筋的應力隨著時間的增長而降低的現象，其降低的值就是應力松弛損失。,應力松弛的特點：,2011.9,6-3 先張法預應力,2011.9,一、先張法,1、什么是先張法？,在澆筑混凝土之前，先張拉預應力鋼筋，并將預應力筋臨時固定在臺座或鋼模上，待混凝土達到一定強度(一般不低于混凝土設計強度標準值的75%)，混

5、凝土與預應力筋具有一定的粘結力時，放松預應力筋，使混凝土在預應力的反彈力作用下，使構件受拉區的混凝土承受預壓應力。,適用于：構件廠生產中、小型構件(樓板、屋面板、吊車梁、薄腹梁),2011.9,二、先張法施工設備,組成：臺面、橫梁、承力結構。 分類：墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。,1、臺座,適用：生產中、小型構件。,（1）墩式臺座,有足夠的強度; 剛度和穩定性; 滿足生產工藝。,要求：,2011.9,2011.9,墩式臺座的驗算:,抗傾覆驗算：,M=Te M=G1l1+G2l2,抗滑移能力驗算：,2011.9,（2）槽式臺座,組成：端柱、傳力柱、橫梁和臺面。 適用：張拉噸位較高的大型構件，如

6、屋架、吊車梁等。 要求：槽式臺座設計需進行強度和穩定性計算。,2011.9,2、夾具,（1）鋼絲錨固夾具,先張法構件施工時保持預應力筋拉力，并將其固定在張拉臺座(或設備)上的臨時性錨固裝置。,按其工作用途不同分為：錨固夾具和張拉夾具。,錐形夾具,2011.9,錐形夾具可分為：圓錐齒板式夾具和圓錐槽式夾具。,2011.9,如圖所示，采用鐓頭夾具時，將預應力筋端部熱鐓或冷鐓，通過承力分孔板錨固。,鐓頭夾具,2011.9,（2）鋼筋錨固夾具,用圓套筒三片式夾具，由套筒和夾片組成。,2011.9,張拉夾具的形式：偏心式、鉗式、楔形。,3、張拉夾具,夾持住預應力筋后，與張拉機械連接起來進行預應力筋張拉的

7、機具。,2011.9,卷揚機張拉 電動螺桿張拉機張拉：構造簡單，體積小，重量輕，操作靈活，移動方便； 液壓張拉千斤頂,4、鋼絲張拉設備,1）要求,簡易可靠; 準確控制鋼絲的拉力; 穩速增大拉力。,2）種類,2011.9,三、先張法施工工藝,張拉固定鋼筋澆混凝土養護(至75%強度)放張鋼筋,2011.9,1、預應力筋的鋪設,下料采用砂輪切割機 臺座臺面涂刷隔離劑,2011.9,2、預應力筋的張拉,在張拉中要嚴格控制張拉應力、張拉程序、計算張拉力和進行預應力值校核。 先張法預應力筋的張拉有單根張拉和多根成組張拉。一般預制廠選用多根成組張拉，施工現場常用單根張拉。,預應力筋的張拉是預應力混凝土施工中

8、的關鍵工序。,2011.9,1）張拉控制力,預應力鋼絲的張拉程序： 0(1.031.05)con 預應力鋼筋的張拉程序：,張拉控制應力是指在張拉預應力筋時所達到的規定應力，按設計規定采用。,2）張拉程序,超張拉程序,彌補預應力筋的松弛損失,加速鋼筋松弛的早期發展，減少松弛引起的預應力損失,2011.9,3、混凝土的澆筑與養護,自然養護；濕熱養護。,1）澆筑要求：,同一生產線的構件應一次澆筑完畢，不留施工縫； 構件應避開溫度縫； 振搗時不應碰撞鋼絲； 疊層生產時，下層混凝土強度達5MPa，方可澆筑上層構件； 混凝土的水灰比與水泥用量應嚴格控制，振搗應密實； 混凝土強度等級C30；,2）養護方法：

9、,2011.9,4、預應力筋的放張,放張過程中，應使預應力構件自由伸縮，避免過大的沖擊與偏心; 同時還應使臺座承受的傾覆力矩及偏心力減小； 保證預應力筋與混凝土之間的粘結可靠。,（1）放張要求,混凝土強度應大于75的設計強度,獲得良好質量的重要過程,2011.9,（2）放張順序,預應力筋放張順序應符合設計要求，當設計未規定時，可按下列要求進行： 承受軸心預應力構件的所有預應力筋應同時放張。 承受偏心預壓力構件，應先同時放張預壓力較小區域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區域的預應力筋。 不能按上述規定放張時，應分階段、對稱、相互交錯地放張。,2011.9,（3）放張方法,對于中小型預應力混凝土構

10、件，預應力絲的放張宜從生產線中間處開始向兩側逐根放張；對于配筋較多的構件應從外向內對稱、交錯逐根放張。 放張單根預應力筋，一般采用千斤頂放張，如下頁圖所示。 構件預應力筋較多時，整批同時放張可采用砂箱、楔塊等放松裝置。,2011.9,2011.9,6-4 后張法預應力,2011.9,一、后張法,1）混凝土的彈性壓縮對預應力值的建立無直接影響； 2）錨具不能重復使用，成本高； 3）工藝比較復雜（構件制作、留孔、穿筋、張拉、灌漿）；可拼裝預制構件（現場拼裝）。,1、后張法,先制作留有孔道的混凝土構件，混凝土達到設計規定強度后，穿筋，借助錨具把預應力筋錨固在構件端部，并用張拉機具張拉鋼筋至設計規定應

11、力值，最后孔道灌漿，張拉力由錨具傳給混凝土構件，并使之產生預應力。,特點：,2011.9,1、錨具,尺寸準確； 有可靠的錨固能力不致產生預應力筋的滑移； 有足夠剛度和強度； 部件的互換性好。,二、后張法設備,1）分類：,單根鋼筋錨具 鋼筋束錨具 預應力鋼絲束錨具 鋼絞線錨具,2）對錨具的要求：,后張法結構或構件中為保持預應力筋的拉力并將其傳遞到砼的永久性錨固裝置。,2011.9,張拉端：螺絲端桿錨具。 固定端：幫條錨具或墩頭錨具。,單根鋼筋錨具,2011.9,2011.9,2011.9,鋼筋束錨具,XM型：可錨固鋼絞線束、鋼絲束、單根預應力筋、多根預應力筋。 QM型錨具：可錨固鋼絞線束。 BS

12、型：可錨固鋼絞線束,鋼筋束采用的錨具有：XM型、QM型、BS型和固定端鐓頭錨具。,2011.9,2011.9,2011.9,預應力鋼絲束錨具,錐形螺桿錨具：用于錨固14、16、20、24或28根直徑為5mm的碳素鋼絲。 鋼絲束鐓頭錨具：適用于1254根直徑為5mm的碳素鋼絲。 鋼質錐形錨具:用于錨固以錐錨式雙作用千斤頂張拉的鋼絲束，適用于錨固6、12、18或24根直徑5mm的鋼絲束。,固定端采用鋼絲束鐓頭錨具，張拉端錨具可采用鋼質錐形錨具、錐形螺桿錨具、XM型錨具。,2011.9,2011.9,2011.9,2011.9,三、后張法的施工工藝,2011.9,2011.9,1、孔道留設,構件中留

13、設孔道主要為穿預應力鋼筋(束)及張拉錨固后灌漿用。,1）目的：,2）孔道留設的基本要求：, 孔道直徑應保證預應力筋(束)能順利穿過。 孔道應按設計要求的位置、尺寸埋設準確、牢固，澆筑混凝土時不應出現移位和變形。 在設計規定位置上留設灌漿孔。,關鍵工序,2011.9,鋼管抽芯法 膠管抽芯法 預埋管法,2）孔道留設方法, 在曲線孔道的曲線波峰部位應設置排氣兼泌水管，必要時可在最低點設置排水管。 灌漿孔及泌水管的孔徑應能保證漿液暢通。,預埋金屬波紋管 預埋塑料波紋管,2011.9,（1）鋼管抽芯法,在需留設孔道處預埋鋼管，在混凝土澆筑、養護中定期慢轉鋼管，以防粘結，待混凝土初凝后，終凝前抽出鋼管，形

14、成孔道。,適用于留設直線孔道，鋼管長度不宜超過15m 。,施工方法：,2011.9,（1）鋼管預埋前應除銹，刷油，保證平直，光滑，位置正確。每根長度小于15米，以便于旋轉、抽管。 （2）恰當掌握抽管時間 ：（早：坍孔；晚：抽管難，抽不出來） 一般在初凝后終凝前，手指按壓混凝土不粘漿又無明顯印痕時，則可抽管。 常溫下，一般 36小時即可抽管。 （3）抽管順序和方法：先上后下，邊抽邊轉，速度均勻，與孔道保持在同一直線。,施工要點：,2011.9,2011.9,（2）膠管抽芯法,在孔道留設處，安放膠管（內充氣或水、鋼絲網膠管），澆筑混凝土，養護，初凝后，通過放氣（水）或直接拉，形成孔道。,適用于直線

15、、曲線或折線孔道成型。,施工方法：,長度 2030米以內整根管，一端抽出。較長時在中間接長，接頭處應防漏氣、漏水。 抽管順序：先上后下，先曲后直。,施工要點：,2011.9,2011.9,（3）預埋波紋管法,使用前應作灌水試驗，檢查有無滲漏。 連接用大一號波紋管（接長時）。 固定：用鋼筋卡子，并用鐵絲綁牢。 避免反復彎曲。,適用于預應力筋密集或曲線預應力筋的孔道埋設。,施工方法：,波紋管直接埋設在需留設孔道處，不再抽出。,施工要點：,2011.9,2011.9,2011.9,2、預應力筋制作,預應力鋼筋制作：包括配料、對焊、冷拉等工藝過程。 下料長度計算 錨具特點：螺絲端桿外露在孔道外的長度為

16、120150mm。幫條、鐓頭視錨具尺寸而定。 對焊接頭：每個對焊接頭的壓縮量約等于鋼筋直徑。 鋼筋冷拉率：實際測定作為下料依據。 彈性回縮率：冷拉后的回縮值與冷拉完成時的長度的比值，一般為0.3左右。,2011.9,3、預應力筋的穿束,先穿束后裝管； 先裝管后穿束； 二者組裝放入。,人工穿束； 卷揚機穿束； 穿束機穿束。,2）穿束方法,1）穿束順序,2011.9,4、預應力筋的張拉,2）張拉控制應力,1）張拉條件：,結構的混凝土強度符合設計要求或達75%強度標準值,2011.9,3）張拉的方式：,一端張拉方式 兩端張拉方式 分批張拉方式 分段張拉方式 分階段張拉方式 補償張拉方式,2011.9

17、,4）張拉順序,預應力筋張拉順序應按設計規定進行；如設計無規定時，應采取分批分階段對稱地進行。 如圖所示是預應力混凝土吊車梁預應力筋采用兩臺千斤頂的張拉順序。,2011.9,預應力混凝土屋架下弦預應力筋張拉順序。,2011.9,5）張拉程序,（1）設計時松弛按一次張拉程序取值： 0 con錨固 （2）設計時松弛損失按超張拉程序取值： （3）設計時松弛損失按超張拉程序取值，但采用錐銷錨具或夾片：,預應力筋的張拉程序，主要根據構件類型、張錨體系、松弛損失取值等因素來確定。,2011.9,主要是為了加速鋼筋松弛的早發展。,超張拉5目的：,主要是減少鋼筋松弛、混凝土彈性壓縮、錨具變形和孔道摩擦等所引起

18、的應力損失。,超張拉3目的：,主要是彌補設計或施工中不可預見的損失。,持荷2分鐘目的：,2011.9,6）張拉注意事項,孔道、錨環與千斤頂三對中。 在張拉構件的兩端應設置保護裝置，如用麻袋、草包裝土筑成土墻，以防止螺帽滑脫、鋼筋斷裂飛出傷人； 在張拉操作中，預應力筋的兩端嚴禁站人，操作人員應在側面工作。 張拉時混凝土強度應符合設計要求；若設計無要求時，不應低于70C設計。塊體拼裝，立縫處混凝土或砂漿強度不應低于15MPa或40設計。,2011.9,多根預應力筋張拉時，當不可能同時張拉時，宜分批、分階段、對稱地張拉。 現場生產構件，重疊多層構件中預應力的施加，其損失自上而下逐層增加。重疊構件張拉

19、宜先上后下，超張拉應力 依次增加。,2011.9,5、孔道灌漿與封錨,1）預應力筋張拉后，應盡快地用灰漿泵將水泥漿壓灌到預應力孔道中去。 2）灌漿用水泥漿應有足夠的粘結力，且應有較大的流動性，較小的干縮性和泌水性。,基本要求：,防止生銹；增加整體性與耐久性；提高結構的抗裂度與承載力。,目的：,2011.9,3）灌漿前，用壓力水沖洗和濕潤孔道。 4）灌漿順序應先下后上，以免上層孔道漏漿把下層孔道堵塞。 5）灌漿工作應緩慢均勻連續進行，不得中斷。,2011.9,6-5 無粘結預應力,2011.9,一、無黏結預應力,1）無需留孔道與灌漿，施工簡單，摩擦力小，預應力筋易彎成多跨曲線形狀。 2）預應力筋

20、強度一般降低1020，對錨具要求高。,1、無黏結預應力筋的發展,后張法預應力混凝土施工按預應力筋可分為： 1）有黏結預應力混凝土：通過灌漿使預應力筋與混凝土黏結。 2）無黏結預應力混凝土：預應力筋與混凝土之間可相對滑動。,2、特點,2011.9,3、無黏結預應力筋的制作,無粘結預應力筋一般是由7根5mm高強鋼絲組成的鋼絲束或扭結成的鋼絞線，通過專門設備涂包涂料層和護套層構成的。,2011.9,（1）無黏結預應力筋的制作一般采用擠塑涂層工藝。主要是鋼絲通過涂油裝置涂油，涂油后的鋼絲束通過塑料擠壓機成型塑料薄膜，再經冷卻筒槽成型塑料套管。,（2）無粘結預應力筋所用的材料主要是高強鋼絲和鋼 絞線，每

21、根鋼絲應是通長的，嚴禁有接頭，且不應有死彎，當有死彎時必須截斷。,2011.9,1）在20+70溫度范圍內，低溫不脆化，高溫化學性能穩定。 2）有足夠韌性、抗破損性。 3）對周圍材料無侵蝕作用。 4）防水性、延伸度好。 5）宜選用高密度聚乙烯，有可靠經驗也可采用聚丙烯，但不宜采用聚氯乙烯。,無粘結預應力筋護套材料應滿足以下要求：,2011.9,4、錨具及張拉設備,對于高強鋼絲主要用鐓頭錨具。 鋼絞線則用夾片錨具。,1）錨具,2011.9,2011.9,2）張拉設備,可選用YC型系列的油壓千斤頂，可在狹小場地及高空進行張拉。 在梁板頂面或墻壁側面的斜槽內張拉無黏結預應力筋時，宜采用變角張拉裝置。

22、變角張拉裝置的關鍵部件是變角塊，安裝時注意塊間的槽口搭接，保證變角軸線向結構外側彎曲。,2011.9,四、無粘結預應力施工,無粘結預應力束在平板結構中一般為雙向曲線配置。鋪設前應根據雙向鋼絲束交點的標高差，繪制鋪設順序圖，避免相互穿插。 鋪設前先根據設計圖計算出各點標高、位置、反彎點位置、波峰位置，然后將馬凳就位（馬凳間距12m），再鋪設鋼絲束，一般是鋼絲束波峰低的底層鋼絲束先鋪設，然后依次鋪設波峰高的上層鋼絲束。對波峰高度及水平位置進行調整，檢查無誤后用鉛絲綁牢。,1、無粘結預應力筋的鋪放與定位,2011.9,無粘結預應力曲線筋或折線筋的末端的切線應與承壓板相垂直，曲線段的起始點至張拉錨固點應有不少于300mm的直線段。 張拉端固定：張拉端的承壓板應用釘子固定在端模板上或用點焊固定在鋼筋上。當張拉端采用凹入式作法時，可用塑料穴模或泡沫塑料、木塊等形成凹口。砼澆筑時，嚴禁踏壓撞碰預應力筋、支撐鋼