建筑施工技術預應力混凝土工程與鑒別與鑒別知識點：先張法施工設備，施工工藝；后張法預應力筋、錨具、張拉機具、施工工藝；無粘結(jié)預應力筋制作、錨具、施工工藝。重點：先張法施工、后張法施工工藝，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)無粘結(jié)預應力施工技術。難點：先張法施工、后張法施工工藝及張拉力計算，無粘結(jié)預應力施工工藝。5.1概述

5.2預應力鋼筋

5.3

預應力施工工藝

本章作業(yè)

本章內(nèi)容本章小結(jié)5.1.1預應力混凝土的概念預應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)的混凝土預先施加壓力，產(chǎn)生預壓應力，當構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉應力時，首先抵消預應力，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。5.1概述5.1.2預應力混凝土的特點構(gòu)件截面小、自重輕、質(zhì)量好、材料省(可節(jié)約鋼材40%～50%、混凝土20%～40%)，在跨度較大的結(jié)構(gòu)中，其綜合經(jīng)濟效益較好，并能擴大預制裝配化程度。預應力混凝土施工，需要專門的機械設備，工藝比較復雜，操作要求較高。

預應力混凝土的應用范圍也愈來愈廣。預應力混凝土的使用范圍和數(shù)量，已成為一個國家建筑技術水平的重要標志之一。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(jié)構(gòu)中，已開始采用C50～C60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(fā)展。國外混凝土的平均抗壓強度每10年提高5～10MPa，現(xiàn)已出現(xiàn)抗壓強度高達200MPa的混凝土。5.1.3預應力混凝土的分類預應力混凝土按預應力度大小分：全預應力混凝土和部分預應力混凝土。預應力混凝土按施工方式分：預制預應力混凝土、現(xiàn)澆預應力混凝土和疊合預應力混凝土等。按預加應力的方法分：先張法預應力混凝土和后張法預應力混凝土。5.2預應力筋5.2.1預應力的種類

常用的預應力筋：鋼絲冷拔低碳鋼絲，直徑：3～5ｍｍ碳素鋼絲，直徑：3～8ｍｍ鋼絞線：由7根碳素鋼絲纏繞而成。熱處理鋼筋：直徑：6～10ｍｍ精軋螺紋鋼筋，直徑：25，32ｍｍ5.2.2預應力筋的特性預應力筋的特性：應力－應變曲線和應力松弛。一、應力－應變曲線二、應力松弛1、概念：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(xiàn)象，起壓力激昂的值就是應力松弛損失。2、應力松弛的特點：初期發(fā)展快。鋼絲和鋼絞線的應力松弛率大于熱處理鋼筋和精軋螺紋鋼筋。初應力大，松弛損失也大。松弛損失率隨溫度的升高急劇增加。5.2.3預應力筋的檢驗一、鋼絲的檢驗1、外觀檢查2、力學性能試驗二、鋼絞線的檢驗1、成批驗收2、屈服強度和松弛試驗3、外觀檢查和力學性能檢驗三、熱處理鋼筋的檢驗1、外觀檢查2、拉伸試驗5.3預應力施工工藝5.3.1先張法施工（動畫）二、先張法施工設備1、臺座組成：臺面、橫梁、承力結(jié)構(gòu)。分類：墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。（1）墩式臺座適用于生產(chǎn)中、小型構(gòu)件。設計墩式臺座時，應進行臺座的穩(wěn)定性驗算。墩式臺座的驗算穩(wěn)定性驗算：抗傾覆驗算：抗滑移能力驗算：M=T·eM’=G1×l1+G2×l2強度驗算：支承橫梁的牛腿，按柱子的牛腿計算配筋；墩式臺座與臺面接觸的外伸部分，按偏心受壓構(gòu)件計算；臺面按軸心受壓構(gòu)件計算；橫梁按承受均布荷載的簡支梁計算。

（2）槽式臺座組成：端柱、傳力柱、橫梁和臺面。適用于張拉噸位較高的大型構(gòu)件，如屋架、吊車梁等。槽式臺座設計需進行強度和穩(wěn)定性計算。2、夾具與張拉設備

（1）鋼絲的夾具和張拉機具鋼絲夾具鋼絲錨固夾具：錐形、楔形鋼絲張拉夾具：偏心式、鉗式、楔形。

鋼絲墩頭錨具：采用冷墩形成。鋼絲張拉設備：要求：簡易可靠，準確控制鋼絲的拉力，穩(wěn)速增大拉力。種類：卷揚機張拉：彈簧測力、杠桿測力。電動螺桿張拉機張拉：構(gòu)造簡單，體積小，重量輕，操作靈活，移動方便。（2）鋼筋的夾具和張拉機具鋼筋夾具錨固夾具：工具式螺桿－螺絲端桿錨具；穿心式夾具－自錨；墩頭錨固：d<12mm冷墩d<22mm熱墩d>22mm加熱鍛打張拉夾具：壓銷式、穿心式。鋼筋張拉機具油壓千斤頂、拉伸機、穿心式千斤頂、電動螺桿張拉機。三、先張法的施工工藝預應力筋的鋪設預應力筋的張拉混凝土澆筑何養(yǎng)護預應力筋的放張1、預應力筋的鋪設2、預應力筋的張拉預應力筋的張拉是預應力混凝土施工中的關鍵工序。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(xiàn)場常用單根張拉。（1）張拉控制力張拉控制應力是指在張拉預應力筋時所達到的規(guī)定應力，按設計規(guī)定采用。（2）張拉程序：預應力鋼絲的張拉程序：

0→103%～105%σcon預應力鋼筋的張拉程序：3、混凝土的澆筑與養(yǎng)護（1）澆筑要求：同一生產(chǎn)線的構(gòu)件應一次澆筑完畢；構(gòu)件應避開溫度縫；振搗時不應碰撞鋼絲；疊層生產(chǎn)時，下層混凝土強度達5MPa，方可澆筑上層構(gòu)件；混凝土的水灰比應嚴格控制，振搗應密實。（2）養(yǎng)護方法：自然養(yǎng)護；濕熱養(yǎng)護。4、預應力筋放張

（1）放張要求混凝土強度應大于75％設計強度。（重疊生產(chǎn)指最上層構(gòu)件）放張過程中，應使預應力構(gòu)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??；保證預應力筋與混凝土之間的粘結(jié)。（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(guī)定時，可按下列要求進行：承受軸心預應力構(gòu)件的所有預應力筋應同時放張。承受偏心預壓力構(gòu)件，應先同時放張預壓力較小區(qū)域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區(qū)域的預應力筋。不能按上述規(guī)定放張時，應分階段、對稱、相互交錯地放張。（3）放張方法對于中小型預應力混凝土構(gòu)件，預應力絲的放張宜從生產(chǎn)線中間處開始；對于構(gòu)件應從外向內(nèi)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，如圖5.14(a)所示。構(gòu)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。砂箱裝置如所示。楔塊放張裝置。5.3.2后張法施工工藝一、后張法的概念（動畫）先制作留有孔道的混凝土構(gòu)件，混凝土達到設計規(guī)定強度后，穿筋，借助錨具把預應力筋錨固在構(gòu)件端部，并用張拉機具張拉鋼筋至設計規(guī)定應力值，最后孔道灌漿，張拉力由錨具傳給混凝土構(gòu)件，并使之產(chǎn)生預應力。特點：混凝土的彈性壓縮對預應力值的建立無直接影響；錨具不能重復使用，成本高；工藝比較復雜（構(gòu)件制作、留孔、穿筋、張拉、灌漿）；可拼裝預制構(gòu)件（現(xiàn)場拼裝）。二、后張法張拉設備1、常見預應力筋類型：單根鋼筋：直徑大于12毫米；鋼筋束與鋼絞線束；鋼絲束。2、后張法的張拉設備：錨具張拉千金頂（1）錨具分類：單根鋼筋錨具鋼筋束錨具預應力鋼絲束錨具對錨具的要求：尺寸準確。不致產(chǎn)生預應力筋的滑移。有足夠剛度和強度。單根鋼筋錨具張拉端：螺絲端桿錨具，特點：螺絲端桿外露在孔道外的長度為120～150mm。固定端：幫條錨具或墩頭錨具，幫條、鐓頭視錨具尺寸而定。鋼筋束錨具鋼筋束采用的錨具有XM型、QM型、BS型和固定端鐓頭錨具。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型：可錨固鋼絞線束預應力鋼絲束錨具固定端采用鋼絲束鐓頭錨具，張拉端錨具可采用鋼質(zhì)錐形錨具、錐形螺桿錨具、XM型錨具。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12～54根直徑為5mm的碳素鋼絲。鋼質(zhì)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。(2)張拉千斤頂與先張法相同。根據(jù)預應力的種類及張拉錨固工藝，選擇適合的張拉設備。預應力的張拉力不得大于設備的額定張拉力。預應力筋的一次張拉伸長值，不得超過設備的最大張拉行程。一次張拉不足，可分級重復張拉，錨具與夾具應滿足重復張拉的要求。三、后張法的施工工藝（一）孔道留設1、孔道留設的基本要求：

（1）孔道尺寸、位置應正確，孔道要平順，接頭不漏漿。（2）端部的預埋鋼板應垂直于孔道中心線；（3）孔道直徑取決于預應力筋和錨具、保證預應力筋穿入。2.孔道留設方法：（1）鋼管抽芯法（2）膠管抽芯法（3）預埋管法（1）鋼管抽芯法適用于留設直線孔道，鋼管長度不宜超過15m。施工方法：在需留設孔道處預埋鋼管，在混凝土澆筑、養(yǎng)護中定期慢轉(zhuǎn)鋼管，以防粘結(jié)，待混凝土初凝后，終凝前抽出鋼管，形成孔道。施工注意事項：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(zhuǎn)、抽管。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3～6小時即可抽管。抽管順序和方法：先上后下，邊抽邊轉(zhuǎn)，速度均勻，與孔道保持在同一直線。（2）膠管抽芯法用于直線、曲線或折線孔道成型。施工方法：在孔道留設處，安放膠管（內(nèi)充氣或水、鋼絲網(wǎng)膠管），澆筑混凝土，養(yǎng)護，初凝后，通過放氣（水）或直接拉，形成孔道。施工注意事項：長度20～30米以內(nèi)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。（3）預埋波紋管法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。施工注意事項：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。

【解】（1）螺絲端桿錨具，兩端同時張拉，螺母厚度取36mm，墊板厚度取16mm，則螺絲端桿伸出構(gòu)件外的長度l2=2H+h+5=2×36+16+5=93m；對焊接頭個數(shù)n=2+2=4；每個對焊接頭的壓縮量Δ=22mm，則預應力筋下料長度L=(l-2l1+2l2)/(1+r-δ)+nΔ=19727（mm）（二）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120～150mm。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(jù)。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。（三）預應力筋制作1、單根粗鋼筋下料長度（1）預應力筋兩端采用羅紋端桿錨具預應力筋的成品長度

預應力筋鋼筋部分的成品長度：l-構(gòu)件的孔道長度l1-螺絲端桿的長度，一般為320mm。l2-螺絲端桿伸出構(gòu)件外的長度預應力筋鋼筋部分冷拉前的下料長度L：

式中：δ——冷拉率r——彈性回縮率ｌ0——焊接接頭損耗量，取一個鋼筋直徑。（2）預應力筋一端用羅紋端桿，一端幫條（或鐓頭）錨具時：（如圖5.30所示）L1

＝ｌ＋ｌ2＋ｌ3L0=L1－ｌ1L＝L0/(1+δ－r）＋nｌ0

式中：δ——冷拉率r——彈性回縮率l3——鐓頭或幫條錨具長度ｌ0——焊接接頭損耗量，取一個鋼筋直徑。2.預應力鋼絲束下料長度（1）采用鋼質(zhì)錐形錨具，以錐錨式千斤頂張拉，鋼絲的下料長度L為：兩端張拉：L＝1＋2（l4+l5+80)

一端張拉：L＝1＋2（l4+l5+80)（2）采用鐓頭錨具，以拉桿式或穿心式千斤頂在構(gòu)件上張拉鋼絲的下料長度為：兩端張拉：L＝l＋2a＋2b－（H－H1）－ΔL－c

一端張拉：L＝l＋2a＋2b－0.5（H－H1）－ΔL－c

（3）采用錐形螺桿錨具，以拉桿式千斤頂在構(gòu)件上張拉，鋼絲的下料長度為：

L＝l＋2l2－2l1＋2（l6＋a)3.鋼筋束或鋼絞線束的下料長度（1）采用夾片式錨具，以穿心式千斤頂在構(gòu)件上張拉，鋼筋束鋼絞線束的下料長度為：兩端張拉：L＝1＋2（l7+l8+l9+100)

一端張拉：L＝1＋2（l7+100)+l8+l9【例5.1】21m預應力屋架的孔道長為20.80m，預應力筋為冷拉HRB400鋼筋，直徑為22mm，每根長度為8m，實測冷拉率r=4%，彈性回縮率δ=0.4%，張拉應力為0.85fpyk。螺絲端桿長為320mm，幫條長為50mm，墊板厚為15mm。計算：（1）兩端用螺絲端桿錨具錨固時預應力筋的下料長度?（2）一端用螺絲端桿，另一端為幫條錨具時預應力筋的下料長度?（3）預應力筋的張拉力為多少?(2)幫條長為50mm，墊板厚15mm，則預應力筋的成品長度：L1=l+l2+l3=20800+93+（50+15）=20958（mm）預應力筋（不含螺絲端桿錨具）冷拉后長度：L0=L1-l1=20958-320=20638（mm）L=L0/(1+r-δ)+nΔ=20638/(1+0.04-0.004)+4×22=20009（mm）(3)預應力筋的張拉力FP=σcon·AP=0.85×500×3.14/4×222=161475（N）=161.475（kN）（三）預應力筋的穿束1.穿束順序：先穿束后裝管先裝管后穿束二者組裝放入2.穿束方法人工穿束卷揚機穿束穿束機穿束（四）預應力筋的張拉預應力筋的張拉：關鍵是控制張拉應力。1、張拉控制應力

預應力鋼材品種先張法后張法碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線0.75fpuk0.70fpuk

熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲0.70fpuk0.65fpuk

冷拉鋼筋0.90fpyk0.85fpyk2、張拉的方式：（1）一端張拉方式（2）兩端張拉方式（3）分批張拉方式（4）分段張拉方式（5）分階段張拉方式（6）補償張拉方式3、張拉順序預應力筋張拉順序應按設計規(guī)定進行；如設計無規(guī)定時，應采取分批分階段對稱地進行。圖5.36所示是預應力混凝土吊車梁預應力筋采用兩臺千斤頂?shù)膹埨樞?。圖5.37所示是預應力混凝土屋架下弦預應力筋張拉順序。4、張拉程序預應力筋的張拉程序，主要根據(jù)構(gòu)件類型、張錨體系、松弛損失取值等因素來確定。（1）設計時松弛按一次張拉程序取值：

0σcon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：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：主要是為了加速鋼筋松弛的早發(fā)展。5、張拉力計算（1）全部筋一次張拉

m－超張拉百分率（2）同一構(gòu)件分兩批張拉第一批的張拉應力為：－設計控制應力，即第二批預應力筋的設計控制應力。－鋼筋與混凝土的彈性模量比值。－第二批預應力筋張拉時，在已張拉預應力筋重心處產(chǎn)生的混凝土法向應力。其中：－第一批預應力損失。

Ap

－預應力筋截面面積（第一批總截面面積）。

An

－混凝土凈截面面積。第一批張拉力：第二批張拉力：6、張拉伸長值校核《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204）的規(guī)定：實際伸長值比計算伸長值大于6％或小于6％，應暫停張拉，在采取措施調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。7、張拉注意事項

孔道、錨環(huán)與千斤頂三對中。在張拉構(gòu)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(cè)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70％C設計。塊體拼裝，立縫處混凝土或砂漿強度不應低于15MPa或40％C設計。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(xiàn)場生產(chǎn)構(gòu)件，重疊多層構(gòu)件中預應力的施加，其損失自上而下逐層增加。重疊構(gòu)件張拉宜先上后下，超張拉應力依次增加。（五）孔道灌漿與封錨要求：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(jié)力，且應有較大的流動性，較小的干縮性和泌水性。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(xù)進行，不得中斷。5.3.3無黏結(jié)預應力施工一、無黏結(jié)預應力筋的發(fā)展與特點1、后張法預應力混凝土施工按預應力筋可分為：有黏結(jié)預應力混凝土：通過灌漿使預應力筋與混凝土黏結(jié)。無黏結(jié)預應力混凝土：預應力筋與混凝土之間可相對滑動。2、特點無需留孔道與灌漿，施工簡單，摩擦力小，預應力筋易彎成多跨曲線形狀。預應力筋強度一般降低10％～20％，對錨具要求高。二、無黏結(jié)預應力筋的制作1、無黏結(jié)預應力筋無粘結(jié)預應力筋一般是由7根φ5mm高強鋼絲組成的鋼絲束或扭結(jié)成的鋼絞線，通過專門設備涂包涂料層和護套層構(gòu)成的。（1）無粘結(jié)預應力筋所用的材料主要是高強鋼絲和鋼絞線，每根鋼絲應是通長的，嚴禁有接頭，且不應有死彎，當有死彎時必須截斷。（2）表面涂層材料應滿足下列要求：較好的化學穩(wěn)定性，在－20℃～+70℃內(nèi)不裂，不變脆，不流淌，并有一定的韌性。與周圍砼、鋼材等材料等不起化學作用。不會被腐蝕，具有不透水性，不吸濕性，良好潤滑性，一般選用建筑專用油脂。（3）無粘結(jié)預應力筋護套材料應滿足以下要求：在－20℃～+70℃溫度范圍內(nèi)，低溫不脆化，高溫化學性能穩(wěn)定。有足夠韌性、抗破損性。對周圍材料無侵蝕作用。防水性、延伸度好。宜選用高密度聚乙烯，有可靠經(jīng)驗也可采用聚丙烯，但不宜采用聚氯乙烯。2、無黏結(jié)預應力筋的制作（1）無黏結(jié)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(jīng)冷卻筒槽成型塑料套管。（2）質(zhì)量要求：原料：預應力筋必須經(jīng)力學性能檢驗合格的。產(chǎn)品外觀護套厚度符合要求（3）檢驗要求外觀逐盤檢查每批抽樣三根進行油脂與塑料護套檢查。三、錨具及張拉設備1、錨具對于高強鋼絲主要用鐓頭錨具。鋼絞線則用夾片錨具。無黏結(jié)預應力筋錨具系統(tǒng)的質(zhì)量檢驗和合格驗收應符合《預應力筋用錨具、夾具和鏈接器應用技術規(guī)程》（JGJ85）和《預應力筋用錨具夾具和鏈接器》（GB/T14370)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(cè)面的斜槽內(nèi)張拉無黏結(jié)預應力筋時，宜采用變角張拉裝置。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(jié)構(gòu)外側(cè)彎曲。張拉設備及儀表由專人使用和管理，定期維護和校驗，校驗期限不宜超過半年。四、無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)施工1、無粘結(jié)預應力筋的鋪放與定位

無粘結(jié)預應力束在平板結(jié)構(gòu)中一般為雙向曲線配置。鋪設前應根據(jù)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(jù)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1－2m），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(diào)整，檢查無誤后用鉛絲綁牢。無粘結(jié)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