1、預應力工程預應力材料、機具和施工要求第13講 預應力材料與機具第14講 預應力施工第13講 預應力材料及機具第5章 預應力工程 1 概述 2 預應力鋼筋 3 預應力錨固體系 4 張拉機具 5 一般規定擠壓器 墩頭機高壓油泵 千斤頂 JPM夾片式錨具擠壓式錨具 螺母錨具壓花機1 概述 普通鋼筋砼構件的抗拉極限應變只有0.1-0.1510-3。構件砼受拉開裂時，受拉鋼筋的應力僅達1/4-1/3，鋼筋的抗拉強度未能充分發揮。 預應力砼工作原理 預應力砼是在構件承受外荷載前，預先在構件的受拉區對砼施加預壓應力。使用階段的構件在外荷載作用下產生拉應力時，先要抵消預壓應力，這就推遲了砼裂縫的出現并限制了裂

2、縫的開展，從而提高構件的抗裂度和剛度。第14講 預應力材料與機具共63頁 第1頁 建立預壓應力的方法 是通過對受拉區的預應力鋼筋進行張拉、錨固、放松，借助預應力鋼筋的彈性回縮，使受拉區砼事先獲得預壓應力來實現的。1 概述砼箱梁中的預應力筋 T梁中的預應力鋼絲束共63頁 第2頁預應力砼的種類按預應力大小分按施加預應力方式分按預應力筋的粘結狀態分按施工方式分全預應力砼先張法預應力砼后張法預應力砼自應力砼有粘結預應力砼無粘結預應力砼預制預應力砼部份預應力砼現澆預應力砼疊合預應力砼1 概述共63頁 第3頁 預應力砼的優缺點 有效利用高強鋼材； 減小結構構件的截面尺寸、自重，能增大結構構件跨度，降低結構

3、構件占用空間； 提高使用荷載下結構的抗裂性和剛度； 質量好、降低工程造價、結構耐久性好； 技術含量高、操作要求嚴，需要增添專用設備。1 概述共63頁 第4頁 預應力工藝的應用 先張法的應用 先張法主要應用于房屋建筑中的空心板、多孔板、槽形板、雙T板、V形折板、托梁、檁條、槽瓦、屋面梁等；道路橋梁工程中的軌枕、橋面空心板、簡支梁等。在基礎工程中應用的預應力方樁及管樁等。1 概述預應力雙T板 橋面預應力空心板 預應力方樁共63頁 第5頁 后張法的應用 后張法不但用于房屋建筑中的吊車梁、屋面梁、屋架，橋梁中的T形梁、箱形梁等構件，且在大跨度的現澆結構及空間結構中的應用也日趨成熟；在特種結構如塔體的豎

4、向預應力、筒體的環向預應力也有突破，尤其為橋梁工程的懸索結構、斜拉結構提供了豐富的發展空間。1.4 預應力工藝的應用預應力箱梁 豎向預應力 斜拉索張拉共63頁 第6頁2 預應力鋼筋 預應力鋼筋是指在預應力結構中用于建立預加應力的單根或成束的預應力鋼絲、鋼絞線或鋼筋等。 冷拔低碳鋼絲和冷拉鋼筋由于存在殘余應力、屈強比低，已逐漸為螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲或13鋼絞線所取代，不再作為預應力鋼筋使用。第14講 預應力材料與機具共63頁 第7頁 預應力鋼絲 螺旋肋鋼絲是通過專用拔絲模冷拔使鋼絲表面沿長度方向產生規則間隔肋條的鋼絲。直徑為49mm，標準抗拉強度15701770 N/mm2。螺旋肋能增加與砼的握

5、裹力，可用于先張法構件。 螺旋肋鋼絲螺旋肋鋼絲外形 螺旋肋鋼絲近照2 預應力鋼筋共63頁 第8頁2.1.2 刻痕鋼絲 刻痕鋼絲是用冷軋或冷拔方法使鋼絲表面產生周期性變化的凹痕或凸紋的鋼絲。直徑為5、7 mm，標準抗拉強度1570 N/mm2。鋼絲表面的凹痕或凸紋能增加與砼的握裹力，可用于先張法構件。三面刻痕鋼絲外形 刻痕鋼絲近照刻痕鋼絲2.1 預應力鋼絲共63頁 第9頁 預應力鋼絞線 鋼絞線是由多根碳素鋼絲在絞線機上成螺旋形紋合，并經低溫回火消除應力制成。鋼絞線的整根破斷力大、柔性好，施工方便，具有廣闊的發展前景。但價格比鋼絲貴。鋼絞線可分為光面鋼絞線、無粘結鋼絞線、模拔鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、環

6、氧涂層鋼絞線、不銹鋼鋼絞線等。預應力鋼絞線光面預應力鋼絞線2 預應力鋼筋共63頁 第10頁2.2.1 光面預應力鋼絞線 常用光面鋼絞線的規格有13和17兩種，直徑為，標準抗拉強度15701860N/mm2。后張法預應力均采用17鋼絞線，13鋼絞線僅用于先張法構件。光面預應力鋼絞線的形式 鋼絞線的包裝2.2 預應力鋼絞線共63頁 第11頁2.2.2 無粘結鋼絞線 是用防腐潤滑油脂涂敷在鋼絞線表面上、外包塑料護套制成，主要用于后張法中無粘結預應力筋，也可用于暴露或腐蝕環境中的體外索、拉索等。無粘結鋼絞線 無粘結鋼絞線生產線2.2 預應力鋼絞線共63頁 第12頁 熱處理鋼筋 熱處理鋼筋是由普通熱軋中

7、碳合金鋼筋經淬火和回火調質熱處理制成。具有高強度、高韌性和高粘結力等優點，直徑為610mm。成品鋼筋為直徑2m的彈性盤卷，開盤后自行伸直，每盤長度為l00120m。熱處理鋼筋的螺紋外形，有帶縱肋和無縱肋兩種。有縱肋熱處理鋼筋 無縱肋熱處理鋼筋2 預應力鋼筋共63頁 第13頁 精軋螺紋鋼筋 精軋螺紋鋼筋是用熱軋方法在鋼筋表面上軋出不帶肋的螺紋外形。 鋼筋的接長用連接螺紋套筒，端頭錨固用螺母。精軋螺紋鋼筋具有錨固簡單、施工方便、無需焊接等優點。目前國內生產的精軋螺紋鋼筋品種有25和32，其屈服點為750MPa和900MPa兩種。精軋螺紋鋼筋外形 精軋螺紋鋼筋近照2 預應力鋼筋共63頁 第14頁 應

8、力松弛是鋼材受到一定的張拉力后，在長度保持不變的條件下，鋼材的應力隨時間的增長而降低的現象，其降低值稱為應力松弛損失。產生應力松弛的原因主要是由于金屬內部位錯運動使一部分彈性變形轉化為塑性變形引起的。 右圖根據碳素鋼絲和熱處理鋼筋的試驗數據，繪出其松弛率與時間、鋼種、溫度的關系：預應力筋的應力松弛損失2.5 預應力鋼筋的特性共63頁 第16頁 應力松弛 松馳率與時間的關系：應力松弛初期發展較快，以后逐漸減慢。鋼絲應力松弛損失率與時間t有較好的對數線性關系。 松馳率與鋼種的關系：鋼絲和鋼絞線的應力松弛率比熱處理鋼筋和精軋螺紋鋼筋大。 松馳率與初應力的關系：初應力大，松弛損失也大。當ib時，松弛損

9、失率明顯增大。 松馳率與溫度的關系：隨著溫度的升高，松弛損失率急劇增加。根據國外試驗資料，400C時1000h松弛損失率約為200C時的倍。2.5 預應力鋼筋的特性共63頁 第16頁減少應力松弛損失的措施 采取超張拉程序； 采用低松弛鋼絞線或鋼絲，其松弛損失可減少7080%。 2.5 預應力鋼筋的特性共63頁 第18頁預應力砼箱梁張拉現場 箱梁采取超張拉 預應力鋼筋的驗收 包括標牌和外觀檢查，并按有關規定取樣進行力學性能檢驗。 預應力鋼筋出廠，每捆(盤)應掛有二個標牌(上注廠名、品名、規格、生產工藝及日期、批號等)，并有隨貨同行的出廠質量證明書。每驗收批 由同一牌號、同一規格、同一生產 工藝的

10、預應力鋼筋組成，每批數量 不超過60t。 標牌檢查2 預應力鋼筋標牌標牌共63頁 第19頁 外觀檢查 鋼絲和鋼絞線的外觀檢查均應逐盤進行。鋼絲表面不得有油污、氧化鐵皮、裂紋或機械損傷。鋼絲直徑檢查按10%盤選取，但不少于6盤；鋼絞線表面不得有油污、銹斑或機械損傷。鍍鋅、涂環氧鋼絞線、無粘結鋼絞線等涂層表面應均勻、光滑、無裂紋、無明顯折皺。 無粘結預應力筋每驗收批應抽取3個試件檢驗油脂重量和護套厚度。 精軋螺紋鋼的外觀檢查應逐根進行。鋼筋表面不得有銹蝕、油污、橫向裂縫、結疤。2.6 預應力鋼筋的驗收共63頁 第20頁2.6.3 力學性能檢驗 在每批鋼絲中任意選取10%盤(不少于6盤)，每盤在任意

11、位置截取2根試件，1根做拉伸試驗，1根做彎曲試驗，如一項試驗不合格，則該盤鋼絲為不合格品；另從該批未經檢驗的鋼絲盤中抽取雙倍數量的試件進行檢驗，如仍有一項不合格，則該批鋼絲判為不合格品；或逐盤檢驗取用合格品。2.6 預應力鋼筋的驗收預應力鋼絲力學性能檢測共63頁 第21頁預應力鋼絞線松弛性能檢測 在每批鋼絞線中任意選取3盤，每盤在任意位置截取一根試件做拉伸試驗，如有某一項試驗結果不合標準要求，則該不合格盤報廢；另從未經檢驗過的鋼絞線中抽取雙倍數量的試件進行復檢，如仍有一項不合格，則該批鋼絞線判為不合格品。共63頁 第22頁2.6.4 運輸及存放 預應力筋由于強度高塑性差，在無應力狀態下對腐蝕作

12、用比普通鋼筋敏感。預應力筋在運輸或存放過程中如遭受雨淋、濕氣或腐蝕介質的侵蝕，易發生銹蝕，不僅降低質量，鋼筋表面出現腐蝕坑，有時甚至會造成鋼筋脆斷。2.6 預應力鋼筋的驗收3 預應力錨固體系 預應力錨固體系包括錨具、夾具和連接器。錨固體系的種類很多，且配套化、系列化、工廠化生產，主要有QM系列(中國建科院)、OVM系列(柳州建機廠)、HVM系列(柳州海威姆)、VLM系列等。預應力錨固體系總成圖張拉端錨具錨固端錨具連接器波紋管及預應力筋第14講 預應力材料與機具共63頁 第23頁 錨具在后張法結構或構件中，用于保持預應力筋的拉力并將其傳遞到砼(或鋼結構)上所用的夾持預應力筋的永久性錨固裝置。后張

13、法錨固體系包括錨具、錨墊板和螺旋筋。 夾具在先張法構件施工時，用于保持預應力筋的拉力并將其固定在生產臺座(或設備)上的臨時性錨固裝置；在后張法結構或構件施工時，在張拉千斤頂或設備上夾持預應力筋的臨時性錨固裝置(又稱工具錨)。 連接器用于連接預應力筋的裝置。3 預應力錨固體系共63頁 第24頁錨具、夾具和連接器的標記示例：YJM 15-12 產品代號企業體系代號，需要時標注 預應力鋼材根數預應力鋼筋直徑 錨具、夾具和連接器的標記由產品代號、預應力鋼筋直徑、預應力鋼材根數三部份組成(生產企業的體系代號只在需要時加注)。 表示為錨固12根直徑為預應力砼用鋼絞線的園形夾片式群錨錨具3 預應力錨固體系共

14、63頁 第26頁 種類及性能要求 錨具的種類錨具類型常見錨具備注夾片式單孔夾片錨具 1、按在構件中的位置又可分為張拉端錨具、固定端錨具 兩種。 2、錨具一般由設計單位按結構要求、產品性能和張拉施工方法選用。多孔夾片錨具支承式鐓頭錨具螺母錨具錐塞式鋼質錐形錨具錐形螺桿錨握裹式擠壓錨具壓花錨具3 預應力錨固體系共63頁 第27頁 性能要求 應符合國家標準預應力筋用錨具、夾具和連接器GB/T14370-2007。 靜載錨固性能：錨具應同時滿足a，apu2.0%；夾具應滿足g。 3.1 種類及性能要求錨具靜載試驗機模擬鋼絞線張拉錨具靜載試驗共63頁 第28頁 動載錨固性能：滿足循環次數為200萬次的疲

15、勞試驗要求。3.1 種類及性能要求洛氏硬度檢測 磁粉探傷無損檢驗 內孔精確角度檢驗錨具的出廠檢驗韋氏硬度檢測共63頁 第29頁 工藝性能： 應滿足分級張拉、補張拉 和放松預應力筋 等張拉工藝要求； 錨固多根預應力筋用的錨具，除具有整束張拉 的性能外，宜具有單根張拉 的可能性； 夾具應具有良好的自錨性能、松錨性能和安全的重復使用功能，主要部件宜鍍膜防腐。3.1 種類及性能要求共63頁 第30頁 錨具 夾片式錨具分為單孔夾片錨具和多孔夾片錨具，由工作錨板、工作夾片、錨墊板、螺旋筋組成。可錨固預應力鋼絞線。也可錨固75、77的預應力鋼絲束，主要用作張拉端錨具。具有自動跟進，放張后自動錨固，錨固效率系

16、數高，錨固性能好，安全可靠等特點。QM夾片式錨具 夾片式錨具的組裝 夾片式錨具3 預應力錨固體系共63頁 第31頁工作錨板工作夾片錨墊板螺旋筋波紋管預應力筋VLM15(13)多孔夾片式錨具3.2 錨具共63頁 第32頁(適用于后張法施工中的預應力砼構件，巖土錨固等結構之中) 灌漿孔VLM單孔夾片式錨具 工具錨、工作夾片錨具與千斤頂安裝示意圖 張拉端錨具構造圖3.2 錨具共63頁 第33頁扁形張拉端錨具 扁形張拉端錨具由扁形工作錨板、工作夾片、扁形錨墊板、扁形螺旋筋組成。扁錨的張拉端口扁小，鋼鉸線可逐根張拉亦可整體張拉。適用于樓板、低高度箱梁及橋面橫向預應力張拉。張拉好的扁形錨具扁錨的工作錨板與

17、夾片多孔夾片式扁錨3.2 錨具共63頁 第34頁 鐓頭錨具 鐓頭錨體系可張拉P 5、P 7高強鋼絲束，常用鐓頭錨分為A型和B型，A型由錨杯和螺母組成，用于張拉端；B型為錨板，用于固定端。預應力筋采用鋼絲鐓頭器鐓頭成型，配套張拉使用YDC系列穿心式千斤頂。主要用于后張法施工中。DM型鐓頭錨具 鐓頭錨具與預應力鋼絲束A型B型高強鋼絲束3.2 錨具共63頁 第35頁LD型系列鐓頭機構造示意圖 1.油嘴 2.油缸 3.順序閥 4.回油閥 5.鐓頭活塞 6.鐓頭活塞回程彈簧7.夾緊活塞回程彈簧 8.夾緊活塞9.鐓頭模 10.錨環 11.夾片12.夾片回程彈簧 已鐓好的7鋼絲LD型系列鐓頭機3.2 錨具共

18、63頁 第36頁 精軋螺紋鋼錨具、連接器 由螺母和墊板組成，可錨固25、32高強精軋螺紋鋼筋，主要用于先張法、后張法施工的預應力箱梁、縱向預應力及大型預應力屋架。連接器主要用于螺紋鋼筋的接長。精軋螺紋鋼錨具、連接器螺母螺母墊板連接器連接器3.2 錨具共63頁 第37頁 用于錨固直徑為25和32的高強精軋螺紋鋼筋，主要應用于預應力箱梁縱向施工、大型建筑屋架和巖土錨固中。由錨具、連接器、墊板組成，配用YG-70穿心式千斤頂和專用連接頭進行張拉螺母墊板連接器預應力筋3.2 錨具共63頁 第38頁 螺絲端桿錨具 螺絲端桿錨具由螺絲端桿、螺母和墊板組成，可錨固冷拉、級鋼筋，主要用于后張法施工的預應力板梁

19、及大型屋架。螺絲端桿錨具構造圖螺母墊板螺絲端桿螺絲端桿錨具目前已較少使用!3.2 錨具共63頁 第39頁 擠壓式錨具（P型） P型錨具是由擠壓頭、螺旋筋、 P型錨板、約束圈組成，它是在鋼鉸線端部安裝鋼絲襯圈和擠壓套，利用擠壓機將擠壓套擠過模孔，使其產生塑性變形而握緊鋼鉸線，形成可靠錨固。用于后張預應力構件的固定端對鋼絞線的擠壓錨固。固定端P型錨具組件 單孔固定端錨具 VLM擠壓套3.2 錨具共63頁 第40頁螺旋筋擠壓頭P型錨板預應力筋波紋管VLM固定端P型錨具3.2 錨具共63頁 第41頁(應用于后張預應力構件的固定端，埋入構件中不作張拉用) P型固定端錨具構造圖 GYJ擠壓機 是制作P型固

20、定端錨具的專用擠壓設備。擠壓好的擠壓頭3.2 錨具共63頁 第42頁JY型擠壓機 壓花式錨具（H型） 當需要把后張力傳至砼時，可采用H型固定端錨具，它包括帶梨形自錨頭的一段鋼絞線、支托梨形自錨頭用的鋼筋支架、螺旋筋、約束圈等。鋼絞線梨形自錨頭采用專用的壓花機擠壓成型。VLM15型固定端H型錨具梨形自錨頭預應力筋螺旋筋約束圈波紋管3.2 錨具共63頁 第43頁 壓花機是制作H型固定端錨具的專用擠壓設備。YH30型壓花機具有體積小、重量輕、操作方便等特點。H型固定端壓花錨具構造圖 梨形頭結構示意圖 YH30型壓花機 壓花機壓花過程 3.2 錨具共63頁 第44頁 鋼質錐形錨具 鋼質錐形錨具(又稱弗

21、氏錨具)由錨圈和錨塞組成，可錨固630P 5或1224P 7的高強鋼絲束，常用于后張法預應力砼結構和構件中，配套YDZ系列專用千斤頂張拉。GZ型鋼質錐形錨具張拉好的鋼質錐形錨具錨圈錨圈錨塞錨塞砼構件錐形錨具高強鋼絲束3.2 錨具共63頁 第45頁3.3 夾具 先張法中鋼絲的夾具分兩類：一類是將預應力筋錨固在臺座上的錨固夾具；另一類是張拉時夾持預應力筋用的夾具。錨固夾具與張拉夾具都是重復使用的工具。夾具的種類繁多，下圖是傳統的單根鋼絲錨固夾具。 鋼絲的夾具鋼絲用錨固夾具 園錐齒板式常用于冷拔鋼絲，園錐槽式常用于消除應力鋼絲。3 預應力錨固體系共63頁 第46頁下圖是常用的鋼絲張拉夾具。3.3 夾

22、具偏心式夾具 壓銷式夾具共63頁 第47頁 QM預應力體系中的JXS、JXL、JXM型夾具是專為先張臺座法預應力鋼絞線張拉的需要而設計，可適應、，、等規格鋼絞線的先張臺座張拉。3.3.2 鋼絞線的夾具JXS型先張夾具JXM型先張夾具JXL型先張夾具3.3 夾具共63頁 第48頁4 張拉設備 預應力張拉設備主要有電動張拉設備和液壓張拉設備兩大類。電動張拉設備僅用于先張法，液壓張拉設備可用于先張法與后張法。液壓張拉設備由液壓千斤頂、高壓油泵和外接油管組成。 張拉設備應裝有測力儀器，以準確建立預應力值。張拉設備應由專人使用和保管，并定期維護和校驗。 第14講 預應力材料與機具共63頁 第49頁前卡式

23、千斤頂高壓油泵穿心式千斤頂 電動張拉機械 常用的電動張拉機械主要有：電動螺桿張拉機、電動卷揚張拉機等，常用于先張法施工中。電動螺桿張拉機構造圖 電動螺桿張拉機電動卷揚張拉機4 張拉設備共63頁 第50頁 是一種利用雙液壓缸張拉預應力筋和頂壓錨具的雙作用千斤頂。既可用于需要頂壓的夾片錨的整體張拉，配上撐腳與拉桿后，還可張拉鐓頭錨和冷鑄錨。廣泛用于先張、后張法的預應力施工。4.2.1 穿心式千斤頂YDC型穿心式千斤頂構造示意圖千斤頂張拉中 液壓張拉設備4 張拉設備共63頁 第51頁YDC型穿心式千斤頂 拉桿式千斤頂為空心拉桿式千斤頂，選用不同的配件可組成幾種不同的張拉形式。可張拉DM型螺絲端桿錨、

24、JLM精軋螺絲鋼錨具，LZM冷鑄錨等。 4.2.2 拉桿式千斤頂拉桿式千斤頂構造示意圖4.2 液壓張拉設備YCL拉桿式千斤頂共63頁 第52頁 是一種具有張拉、頂錨和退楔功能的三作用千斤頂，專用于張拉及頂壓錨固帶鋼質錐形(弗氏)錨的鋼絲束。4.2.3 錐錨式千斤頂張拉GZ型錨具實例 4.2 液壓張拉設備共63頁 第53頁YDZ850型千斤頂構造示意圖 4.2.4 前卡式千斤頂 是一種張拉工具錨內置于千斤頂前端的穿心式千斤頂，可自動夾緊和松開工具錨夾片，簡化了施工工藝，節省了張拉時間，而且縮短了預應力筋預留張拉長度。主要用于各種有粘結筋和無粘結筋的單根張拉。YDQ型前卡式千斤頂 前卡式千斤頂張拉

25、中4.2 液壓張拉設備共63頁 第54頁 扁錨整體張拉千斤頂 是一種整體預應力張拉千斤頂。采用雙并列油缸的結構，扁錨采用整體一次張拉，克服了扁錨由于單孔張拉而引起構件應力不均勻，預應力筋延伸量不足，構件扭曲現象，并且可提高施工工效。可廣泛用于各種錨固體系的扁錨預應力施工。4.2 液壓張拉設備共63頁 第55頁 高壓油泵 高壓油泵與向液壓千斤頂的油缸高壓供油。油泵的額定壓力應等于或大于千斤頂的額定壓力。高壓油泵的額定壓力為4080MPa。4 張拉設備共63頁 第56頁 千斤頂張拉時，張拉力的大小是通過油泵上的油壓的讀數來控制的。油壓表的讀數表示千斤頂張拉油缸活塞單位面積的油壓力。在理論上如已知張拉力N，活塞面積 A，則可求出張拉時油表的相應讀數P 。ZB型油泵YBZ型高壓泵站預應力鋼筋、錨具、