第5章預應力混凝土工程本章內容概述預應力基本原理先張法施工后張法施工5.1概述5.1.0普通混凝土構件的工作狀態非預應力混凝土結構局限性：1）帶裂縫工作，剛度下降；2）為減小撓度變形，限制裂縫開展寬度，必然增加混凝土構件中的截面尺寸或增加鋼筋用量；3）鋼筋和混凝土不能充分發揮作用；5.1.1預應力混凝土的概念

利用鋼筋的回縮對受拉區混凝土施加預壓應力的鋼筋混凝土，叫做預應力混凝土。1.預應力混凝土的分類：1）施工方法不同預應力機械張拉電熱張拉先張法后張法有粘結無粘結完全預應力部分預應力2）預應力度不同預應力5.1.2預應力混凝土的材料1.混凝土

《混凝土結構設計規范》GB50010-2002：混凝土強度不低于C30,通常在C40或更高。2.預應力鋼材

1）預應力筋①高強鋼絲②熱處理鋼筋③鋼絞線2）涂層預應力筋

①鍍鋅鋼絲或鋼絞線②環氧涂層鋼絞線

③緩粘結鋼絞線④無粘結鋼絞線5.2預應力張拉錨固體系5.2.1夾具（J）1）張拉夾具組成：月牙形偏心塊和一對固定夾板組成。用于：單根鋼筋張拉1.夾具類型①偏心式夾具②壓銷式夾具用于12-16鋼筋的張拉依據標準：《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370-20072）錨固夾具①錐形夾具可分為圓錐齒板式夾具和圓錐槽式夾具使用特點：機構簡單，使用方便，用于單根或多根鋼絲的錨固。②夾片式夾具使用特點：具有錐形夾具的特點，用于單根鋼絲、鋼絲束或鋼絞線的錨固。③鐓頭夾具使用特點：將預應力筋端部熱鐓或冷鐓，通過承力板錨固，可用于單根鋼絲或鋼絲束。④螺母夾具2.夾具的錨固性能要求：夾具效率系數：預應力筋--夾具組裝件的極限拉力；：預應力筋的極限拉力平均值；5.2.2錨具（M）1.錨具的基本類型1）螺栓端桿錨具(螺母錨具)適用于直徑18-36mm的單根預應力鋼筋的錨固。24m以內構件，螺栓長320mm注：螺桿與預應力筋對焊連接。要求接頭強度不小于預應力筋的極限抗拉強度。2）幫條錨具適用于直徑18-36mm的單根預應力鋼筋的錨固。注：三根幫條沿120度均勻布置，且與襯板垂直。3）鐓頭錨具4）擠壓錨具6）壓花錨具5）壓接錨具7）夾片式錨具扁形多孔形8）錐形螺桿錨具專門用于鋼絲束的錨固，可與YDL型螺桿千斤頂或YDC型穿心式千斤頂配合使用。2.錨具的錨固性能要求：效率系數：預應力筋—錨具組裝件的極限拉力；：預應力筋的極限拉力平均值；：與鋼筋束根數有關的小于1.0的效率系數；5.2.3連接器（L）用于預應力筋的連接5.3預應力張拉設備5.3.1電動張拉設備1.電動螺桿張拉機工作原理：電機通過減速器轉動螺桿，帶動拉力架移動。應用：單根鋼筋張拉最大張拉力：300～600KN，最大張拉行程：800mm2.卷揚張拉機工作原理：卷揚機鋼絲繩，通過定滑輪改變方向。應用：單根鋼筋張拉，行程較長，適用于預制廠長線臺座。5.3.2液壓張拉設備1.拉桿式千斤頂（YDL）YDL600-150:額定張拉力600kN,行程150mm，液壓40MPa。用于：張拉端為螺栓端桿錨具的單根鋼筋張拉。2.穿心式千斤頂（YDCS）在普通穿心千斤頂上加裝撐腳、張拉桿和連接器，用于張拉端為螺栓端桿錨具的單根鋼筋張拉。拉力600kN,1200kN、2000kN；行程150mm，180mm。3.錐錨式千斤頂（YDZ）用于鋼絲束的張拉。4.油泵為液壓設備提供油源5.4

先張法施工工藝過程張拉固定鋼筋→澆混凝土→養護(至75%強度)→放張鋼筋適用范圍構件廠生產中、小型構件(樓板、屋面板、吊車梁、薄腹梁……)

臺座：先張法施工用于承受預應力鋼筋拉應力的承力裝置。

要求：有足夠的強度、剛度和穩定性。

1.墩式臺座

5.4.1臺座構成：傳力墩、臺面、橫梁長度:100～150m，適于中、小型構件廠。圖6-2

墩式臺座的幾種形式穩定性驗算：

抗傾覆穩定性抗滑移穩定性預應力筋下料長度：2.槽式臺座構成：上橫梁、下橫梁、壓桿、磚墻特點：長45～76m，抗傾覆力矩較大，適于預應力大型構件,易于蒸汽養護。3.鋼模臺座特點：在鋼模上直接張拉。應用：中小型預應力構件，用于帶模養護的混凝土制品廠。工藝流程5.4.2施工工藝1.預應力筋張拉

單根張拉法：應力值易控制、鋼筋之間應力均勻，但效率較低。

成組張拉法：工作效率高，但拉力大，設備要求高，應力不均勻。預應力張拉控制值（σcon)鋼筋種類張拉方法先張法后張法消除應力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75fptk熱處理鋼筋0.7fptk0.65fptkfptk:鋼筋的極限抗拉強度，MPa張拉程序預應力檢驗注：張拉力Fp=m·σcon·Ap用鋼筋伸長值檢驗預應力值注：實際伸長值與計算值偏差不應大于±6%2.混凝土澆筑與養護施工要點

混凝土強度不小于C30，澆筑連續進行。振搗密實，尤其是端部。采用機械振搗密實時，要避免碰撞鋼絲。混凝土未達到一定強度前，不允許碰撞或踩踏鋼絲。熱養護時，宜采取二次升溫養護(10℃-20℃靜置，達10MPa后按正常速度升溫)。預應力檢測儀:3.預應力筋放張

1）放張條件：混凝土達到設計規定且≮75%強度值后。

2）放張順序:

遵循設計要求，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1）、2）所述順序放張時，可分階段、對稱、交錯放張。3）放張方法

(1)放張前拆除模板，預應力絲的放張宜從生產線中間處開始，以減少回彈量。對于大構件應從外向內對稱、交錯逐根放張，以免構件扭轉、端部開裂或鋼絲斷裂。

(2)構件預應力筋較多、應力較大時時，宜整批同時放張千斤頂放張：要點：單根放張：以千斤頂拉動鋼筋，松開錨具，緩慢卸載。整體放張：以千斤頂受力，緩慢卸載，松開錨具楔塊放張：要點：旋轉螺母，拉動楔塊向上運動，橫梁與臺座間距漸小，鋼筋卸載。砂箱放張：要點：鋼制砂箱，張拉后承受鋼筋反力，放張時，打開出砂孔，砂緩慢流出，活塞向內相對運動，鋼筋卸載。5.5

后張法施工后張法：澆筑混凝土構件（留孔）養護拆模穿筋張拉錨固孔道灌漿養護吊裝注：錨固端采用埋入式錨具時，應在混凝土成型時放入預應力鋼筋，置于鋼筋孔道的管內。適用于：大型構件及結構的現場預制拼裝、結構張拉。特點：不需臺座；但工序多、工藝復雜，錨具不能重復利用。穿筋張拉5.5.1.1預應力筋的制作5.5.1有粘結預應力施工

1）單根預應力筋的制作兩端張拉時：兩端均采用螺栓端桿錨具。

下料長度：

注：應考慮鋼筋伸長率

當一端用螺桿、一端用幫條或鐓頭時:

下料長度：鋼筋下料長度：2）鋼筋束的制作兩端張拉：一端張拉：鋼絞線下料長度計算：3）鋼絞線的制作一端張拉：兩端張拉：分別為錨具厚度和千斤頂長度鋼絲束下料長度計算：4）鋼絲束的制作錐形螺桿式錨具：：下料后的彈性回縮值鐓頭錨具：：鐓頭留量；：張拉伸長值；：構件回縮值；1.孔道留設

1）孔道留設的基本要求①孔道直徑應保證預應力筋(束)能順利穿過，余量10-15mm②孔間距5.5.1.2后張法施工工藝③保護層厚度不小于：底部50mm，梁側40mm；

④在曲線孔道的頂部設置排氣兼泌水孔，底部設灌漿孔。

⑤排氣、灌漿孔間距不大于12m預制構件框架梁水平孔間距不小于50mm1.5孔道外徑距邊緣距離不小于30mm（1/2孔徑）豎向孔間距不小于孔道外徑2)孔道設置方法①鋼管抽芯法要點：鋼管長度不宜超過15米，長構件可用鋼管組合；澆筑后每隔一段時間轉動一次以免粘結。混凝土凝結后（3-6h）抽管，邊抽邊轉動。特點：用于直線孔道。②膠管抽芯法布夾層膠管：質軟、有彈性，充水或充氣使用，每0.5米設支撐。特點：抽芯簡便，用于直線、曲線、折線孔道。鋼絲夾層膠管：質硬、有一定彈性，無須充水或充氣。特點：直接抽芯，無須轉動，用于直線、曲線孔道。③預埋管法特點：無須抽出，與混凝土有較好的粘結力。預埋管長不宜大于30米。2.預應力筋張拉1）張拉條件：①結構的混凝土強度符合設計要求或達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同先張法。3）張拉方法①對抽芯成孔，大于24米兩端張拉；②對預埋管成孔，大于30米兩端張拉；③曲線孔，兩端張拉；④同一截面的多根（束）筋，應把張拉端設在構件兩端。⑤張拉中混凝土逐級被壓縮，導致先張拉的預應力筋松弛，應根據計算先張拉的筋要超張拉，或復拉。⑥張拉順序的總原則：對稱張拉，避免側彎和扭轉。3.孔道灌漿1）意義：①保護預應力筋；

②增加粘結力，控制裂縫擴展，減小錨具負荷。2）灌漿材料不低于P.O32.5水泥,水灰比不大于0.45；凈漿流動度擴展度130-180mm；流出法12-18s3小時泌水率不超過3%；加減水劑、保水劑，并適當加入膨脹劑。3）灌漿工藝總體要求:盡早進行，灌漿飽滿、漿體密實

灌漿前，用壓力水沖洗和濕潤孔道（鋼管成孔）；

灌漿順序應先下后上；無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力筋鋪設就位；用20～22號鐵絲綁扎；后澆筑混凝土；待混凝土達到設計強度后，張拉和錨固。結構特點施工簡單；張拉摩阻力小，預應力筋受力均勻；構件整體性略差，錨固要求高。適用現場整澆結構(梁板等)。5.5.2無粘結預應力施工

1.無粘結預應力筋制作

7*φ5mm或7*φ4mm高強鋼絲組成的鋼絲束或鋼絞線。外包涂料層（油脂或乳化瀝青）和外包層（高壓聚乙烯）。要求：涂料層-20℃--70℃不流淌，不固化。外包層-20