6预应力混凝土工程 课件(共39张PPT)-《建筑施工技术》同步教学(北京理工大学)

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6预应力混凝土工程 课件(共39张PPT)-《建筑施工技术》同步教学(北京理工大学)

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(共39张PPT)
第6章 预应力混凝土工程
6.1 先张法
6.2 后张法
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6.1 先张法
6.1.1先张法施工设备—台座
台座是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构,它承受预应力筋的全部张拉力,因此,要求台座具有足够的强度、刚度和稳定性。台座按构造分为墩式台座和槽式台座,选用时根据构件种类、张拉吨位和施工条件确定。
1.墩式台座
墩式台座由台墩、台面与横梁等组成,目前应用较多,如图6-1所示。墩式台座的长度一般为100~150m,一条线上可生产的构件数量可根据单个构件长度,并考虑两构件相邻端头距离0.5m、台座横梁到第一个构件端头距离1.5m左右进行计算。台座宽度取决于构件的布筋宽度、张拉与现浇混凝土是否方便。在台座端部应留出张拉操作用地和通道,两侧要有用于构件运输和堆放的场地。
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6.1 先张法
2.槽式台座
槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成,既可承受张拉力,又可做蒸汽养护槽,适用于张拉吨位较大的构件,如吊车梁、屋架、薄腹梁等。槽式台座如图6-2所示,其长度一般不大于76m,宽度随构件外形及制作方式而定。槽式台座一般与地面相平,以便运送混凝土和蒸汽养护,但需考虑排水和地下水位等问题。端柱、传力柱的端面必须平整,对接接头必须紧密,柱与柱垫连接必须牢靠。
6.1.2先张法施工工艺及施工要点
先张法施工工艺流程如图6-3所示。
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6.1 先张法
1.预应力筋铺设
预应力筋铺设前应在台面涂隔离剂,隔离剂不得使预应力筋受污,以免影响预应力筋与混凝土的粘结。如果预应力筋受到污染,应用适宜的溶剂加以清洗。生产过程中应防止雨水冲刷台面上的隔离剂。
2.预应力张拉
(1)预应力筋张拉。
(2)预应力筋伸长值与应力的测定。实际伸长与计算伸长值的偏差超过±6%时,应暂停张拉,查明原因并采取措施予以调整后,方可继续张拉。预应力筋的伸长值△五按下式计算:
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6.1 先张法
图解法是建立直角坐标,伸长值为横坐标,张拉应力为纵坐标,将各级张拉力的实测伸长值标在图上,绘制张拉力与伸长值关系曲线CAB,然后延长此线与横坐标交于O1点,则OO1段即为推算伸长值,如图6-4所示。
预应力筋的位置不允许有过大偏差,对设计位置的偏差不得大于5mm,也不得大于构件截面最短边长的4%。
多根钢丝同时张拉时,必须事先调整初应力,使其相互间的应力一致。断丝和滑脱钢丝的数量不得大于钢丝总数的3%,一束钢丝中只允许断丝一根。在浇筑混凝土前,断丝或滑脱的预应力钢丝必须予以更换。
采用钢丝作为预应力筋时,不做伸长值校核,但应在钢丝锚固后,用钢丝内力测定仪检查钢丝的预应力值,其偏差不得大于或小于设计规定相应阶段预应力值的5%。
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6.1 先张法
(3)张拉注意事项。
1)台座法张拉时,应从台座中间向两侧对称进行,防止过大偏心损坏台座;多根成组张拉时,各预应力钢筋的初应力应一致;张拉时拉速应平稳,锚固松紧一致,敲击楔块不得过猛,设备缓慢放松。
2)张拉时,张拉机具与预应力筋应在一条直线上;同时在台面上每隔3~4m放一根圆钢筋头或相当于保护层厚度的其他垫块,防止预应力筋因自重而下垂。
3)张拉完的预应力筋位置偏差应毛5mm,且不大于构件截面短边的400;冬季张拉时,环境温度不应低于-15℃。
4)若钢丝在张拉过程中发生断丝或滑脱,应予以更换。
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6.1 先张法
5)台座两端应有防护设施。张拉时沿台座长度方向每隔4~5m放一个防护架。张拉时,严禁正对钢筋张拉的两端站立人员,也不准无关人员进入台座,防止断筋回弹伤人。
3.混凝土浇筑与养护
为了减少预应力损失,在设计配合比时应考虑减少混凝土的收缩和形变,应采用低水灰比,控制水泥用量,采用良好的级配并振捣密实。
振捣混凝土时,振动器不得碰撞预应力钢筋。混凝土未达到一定强度前,也不允许碰撞和踩动预应力筋,以保证预应力筋与混凝土有良好的粘结力。
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6.1 先张法
4.预应力筋放张
(1)放张要求。放张预应力筋时,混凝土应达到设计要求的强度;若设计无要求,应不低于设计混凝土强度等级的75%。
(2)放张顺序。预应力筋的放张顺序,应满足设计要求;设计无要求时,应满足下列规定:
1)轴心受预压构件(如压杆、桩等)所有预应力筋应同时放张。
2)偏心受预压构件(如梁等)先同时放张预压力较小区域的预应力筋,再同时放张预压力较大区域的预应力筋。
3)不能按上述规定放张时,应分阶段、对称、相互交错放张,以防在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。
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6.1 先张法
(3)放张方法。配筋不多的中小型构件,钢丝用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的钢筋混凝土构件,钢丝应同时放张,如逐根放张,最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂,使构件端容易开裂。放张的常用方法有千斤顶放张、砂箱放张、楔块放张、预热熔割、钢丝钳或氧炔焰切割等。
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6.2 后张法
6.2.1有粘结预应力施工
有粘结预应力施工工艺流程如图6-5所示。
1.预留孔道
预应力筋孔道形状有直线、曲线和拆线三种类型。其曲线坐标应符合设计图纸要求。
(1)预应力筋线型数据计算。在预应力混凝土构件和结构中,常见的预应力筋布置有以下几种形状:
1)单抛物线形(图6-6)。预应力筋单抛物线形布置适用于简支梁。
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6.2 后张法
2)正、反抛物线形(图6-7)。
图中,抛物线方程为
3)直线与抛物线形相切(图6-8)。预应力筋直线与抛物线形相切布置适用于多跨框架梁的边跨梁外端,其优点是可以减少框架梁跨中及内支座处的摩擦损失。预应力筋外形在梁端区段为直线而在跨中区段为抛物线,两段相切于B点,切点至梁端的距离L1按下式计算:
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6.2 后张法
(2)金属螺旋管安装。金属螺旋管又称波纹管,是用冷轧钢带或镀锌钢带在卷管机上压波后螺旋咬合而成,按照截面形状分为圆形和扁形。
(3)设置灌浆孔和排气孔。在预应力筋孔道两端,应设置灌浆孔和排气孔。灌浆孔设置在锚垫板上或利用灌浆管引至构件外,孔径应能保证浆液畅通,一般不宜小于20mm。曲线预应力筋孔道的每个波峰处,应设置排气管。木塞应抵紧螺旋管,并应固定,严防混凝土振捣时脱开(图6-9)。对现浇预应力结构金属螺旋管留孔,其做法是在螺旋管上开口,用带嘴的塑料弧形压板与海绵垫片覆盖并用铁丝扎牢,再接增强塑料管(外径20mm、内径16mm),如图6-10所示。为保证留孔质量,金属螺旋管上可先不开孔,在外接塑料管内插一根钢筋;待孔道灌浆前,再用钢筋打穿螺旋管。
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6.2 后张法
2.预应力筋制作与穿束
(1)预应力筋制作。钢绞线下料宜用砂轮切割机切割,不得采用电弧切割。钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎,间距2~3m。编束时,应先将钢绞线理顺,并尽量使各根钢绞线松紧一致。如钢绞线单根穿人孔道,则不编束。采用夹片锚具,以穿心式千斤顶在构件上张拉时,钢绞线下料长度L(图6-11)按下式计算。
1)两端张拉:
2)一端张拉:
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6.2 后张法
(2)预应力筋穿束。根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关系,预应力筋穿束可分为先穿束法和后穿束法两种。
1)先穿束法。该法穿束省力,但穿束占用工期,束的自重引起的波纹管摆动会增大摩擦损失,束端保护不当易生锈。按穿束与预埋波纹管之间的配合,又可分为以下三种情况:
①先穿束后装管:将预应力筋先穿入钢筋骨架内,然后将螺旋管逐节从两端套入并连接。
②先装管后穿束:将螺旋管先安装就位,然后将预应力筋穿入。
③两者组装后放入:在梁外侧的脚手架上将预应力筋与套管组装后,从钢筋骨架顶部放入就位,箍筋应先做成开口箍,再封闭。
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6.2 后张法
2)后穿束法。该法在混凝土养护期内进行,不占工期,便于用通孔器或高压水通孔;穿束后即行张拉,有利于防锈,但穿束较为费力。
3.预应力筋张拉与锚固
(1)张拉准备工作。张拉前的准备工作包括:确认混凝土强度达到设计强度的75%以上;张拉设备已送法定计量部门进行标定,锚具已经按规定进行检验;锚具及千斤顶安装。
(2)张拉方式。根据预应力筋形状、长度以及施工方法的不同,预应力筋张拉方式分为以下两种:
1)一端张拉方式。张拉设备放置在预应力筋一端,适用于长度≤30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度L1 ≥ L/2(L为预应力筋长度)的曲线预应力筋;如设计人员根据计算资料或实际条件认为可以放宽以上限制,也可采用一端张拉,但张拉端宜分别设置于构件的两端。
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6.2 后张法
2)两端张拉方式。张拉设备放置在预应力筋两端,适用于长度>3Um的直线预应力筋与锚固损失影响长度L1 < L/2的曲线预应力筋。当张拉设备不足或由于张拉顺序安排的关系时,也可先在一端张拉完成后,再移至另一端张拉,补足张拉力后锚固。
(3)张拉顺序。预应力筋的张拉顺序,应保证混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等。因此,对称张拉是一项重要原则。同时,还应考虑到尽量减少张拉设备的移动次数。图6-12所示为预应力混凝土屋架下弦杆钢丝束的张拉顺序。图6-13所示为双跨预应力混凝土框架梁钢绞线束的张拉顺序。
(4)张拉程序。预应力筋的张拉操作程序主要根据构件类型、张拉锚固体系、松弛损失等因素确定。
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6.2 后张法
(5)张拉注意事项:
1)在预应力作业中,必须特别注意安全。因为预应力筋持有很大的能量,一旦预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效,巨大能量急剧释放,就有可能造成很大危害。因此,任何情况下,作业人员均不得站在预应力筋的两端,同时在张拉千斤顶的后面应设立防护装置。
2)操作千斤顶和测量伸长值的人员,应站在千斤顶侧面操作,严格遵守操作规程。油泵开动过程中,不得擅自离开岗位。如需离开,必须把油泵阀门全部松开或切断电路。
3)张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中,以便张拉工作顺利进行,并不致增加孔道摩擦损失。
4)多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移,可更换夹片,用小型千斤顶单根张拉。
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6.2 后张法
4.孔道灌浆
孔道灌浆是后张法预应力工艺的重要环节。预应力筋张拉完毕后,应立即进行孔道灌浆,以防预应力筋锈蚀,改善构件的受力性能。
灌浆时,留取标准水泥浆试块一组,每组六块。标准养护28d后检查其抗压强度,作为水泥浆质量的评定依据。
6.2.2无粘结预应力施工
无粘结预应力是指在预应力构件中的预应力筋与混凝土没有粘结力,预应力筋张拉力完全靠构件两端的锚具传递给构件。其具体做法是预应力筋表面刷涂料并包塑料布(管)后,将其铺设在支好的构件模板内,并浇筑混凝土,待混凝土达到规定强度后进行张拉锚固。
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6.2 后张法
无粘结预应力不需要预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工作,施工程序简单,加快了施工速度;同时摩擦力小,且易弯成多跨曲线型,特别适用于大跨度的单、双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖。
1.无粘结预应力筋制作
无粘结预应力筋主要由预应力钢材、涂料层、外包层组成,如图6-14所示。
无粘结预应力筋所用钢材主要有消除应力钢丝和钢绞线。钢丝和钢绞线不得有死弯,有死弯时必须切断,每根钢丝必须通长,严禁有接点。预应力筋的下料长度计算,应考虑构件长度、千斤顶长度、墩头的预留量、弹性回弹值、张拉伸长值、钢材品种和施工方法等因素,具体计算方法与有粘结预应力筋计算方法基本相同。
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6.2 后张法
2.无粘结预应力筋施工
(1)预应力筋的铺设。无粘结预应力筋铺设前应检查外包层完好程度,有轻微破损者,用塑料带包好,破损严重者应予以报废。双向预应力筋铺设时,应先铺设下面的预应力筋,再铺设上面的预应力筋。
无粘结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状固定牢固,可用短钢筋或混凝土垫块等架起控制标高,再用铁丝绑扎在非预应力筋上。绑扎点间距不大于1m,钢丝束的曲率可用铁马凳控制,马凳间距不宜大于2m。
(2)预应力筋的张拉。预应力筋张拉时,混凝土强度应符合设计要求,当设计无要求时,混凝土的强度应达到设计强度的75%后方可开始张拉。
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6.2 后张法
(3)预应力筋端部处理。
1)张拉端处理。预应力筋端部处理取决于无粘结筋和锚具种类。锚具通常从混凝土的端面缩进一定距离,前面做成一个凹槽,待预应力筋张拉锚固后,将外伸在锚具外的钢绞线切割到规定长度(要求露出夹片锚具外长度不小于30mm),然后在槽内壁涂以环氧树脂类胶粘剂,
以加强新老材料间的粘结,再用后浇膨胀混凝土或低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。
无粘结预应力筋采用钢丝束墩头锚具时,其张拉端头处理如图6-15所示,其中塑料套筒供钢丝束张拉时,将锚环从混凝土中拉出,软塑料管用来保护无粘结钢丝末端因穿锚筒内产生的空隙,必须用油枪通过锚环的注油孔向套筒内注满防腐油脂,灌油后将外露锚具封闭好,避免长期与大气接触造成锈蚀。
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6.2 后张法
采用无粘结钢绞线夹片锚具时,张拉端头构造简单,无须另加设施。张拉端头钢绞线预留长度不小于150mm,割掉多余部分,然后在锚具及承压板表面涂以防水涂料,再进行封闭。锚固区可以用后浇的钢筋混凝土圈梁封闭,将锚具外伸的钢绞线散开、打弯,埋在圈梁内,如图6-16所示。
2)固定端处理。无粘结筋的固定端可设置在构件内。当采用无粘结钢丝束时,固定端可采用扩大的墩头锚板,并用螺旋筋加强,如图6-17 (a)所示。施工中,端头无粘结配筋时,需要配置构造钢筋,使固定端板与混凝土之间有可靠锚固性能。当采用无粘结钢绞线时,锚固端可采用压花成型,使固定端板与混凝土之间有可靠锚固性能。当采用无粘结钢绞线时,锚固端可采用压花成型,如图6-17(b)所示,埋置在设计部位。
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图6-1 墩式台座
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图6-2 槽式台座
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图6-3 先张法施工工艺流程
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图6-4 预应力筋实际伸长值图解法
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图6-5后张法有粘结预应力施工工艺流程(穿预应力筋也可在浇筑混凝土前进行)
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图6-6 单抛物线形
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图6-7 正、反抛物线形
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图6-8 直线与抛物线形相切
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图6-9 用木塞留灌浆孔
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图6-10螺旋管上留灌浆孔
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图6-11 钢绞线下料长度计算简图
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图6-12 屋架下弦杆预应力筋张拉顺序
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图6-13 框架梁预应力筋的张拉顺序
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图6-14 无粘结筋横截面示意图
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图6-15 墩头锚固系统张拉端处理
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图6-16 夹片式锚具张拉端处理
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图6-17无粘结筋固定端
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