资源简介 (共57张PPT)单元5 预应力混凝土工程施工5.3 后张法施工将先张法和后张法对比可以看出,先张法的生产工序少,工艺简单,质量容易保证。同时,先张法不用工作锚具,生产成本较低,台座越长,一条长线上生产的构件数量越多,所以适合于工厂内成批生产中、小型预应力构件。但是,先张法生产所用的台座及张拉设备一次性投资费用较大,而且台座一般只能固定在一处,不够灵活。后张法直接在混凝土构件或结构上进行预应力筋的张拉和锚固,故不需要固定的台座设备,现场生产时可避免构件的长途搬运,所以适宜于在现场生产的大型构件,后张法需要在钢筋两端设置专门的锚具,这些锚具永远留在构件上,不能重复使用,耗用钢材较多,且要求加工精密,费用较高;同时,由于留孔、穿筋、灌浆及锚具部分预压应力局部集中处需加强配筋等原因,使构件端部构造和施工操作都比先张法复杂,所以造价一般比先张法高。后张法又可作为一种预制构件的拼装手段,可先在预制厂制作小型块体,运到现场后,穿入钢筋,通过施加预应力拼装成整体。图5-20 后张法主要工序示意图a)制作混凝土构件 b)张拉钢筋c)张拉端锚固并对孔道灌浆5.3.1后张法施工的工艺流程1、浇筑混凝土结构或构件(留孔),养护拆模;2、混凝土达75%强度后穿筋张拉;3、进行张拉端锚固并对孔道灌浆。5.3.2锚具1、单根钢筋锚具单根粗钢筋的预应力筋,如果采用一端张拉,则在张拉端用螺丝端杆锚具,固定端用帮条锚具或镦头锚具;如果采用两端张拉,则两端均用螺丝端杆锚具。图5-21 螺丝端杆锚具1-螺丝端杆,2-螺母,3-垫板,4-焊接接头,5-钢筋(1) 螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具图5-23 帮条锚具1-帮条 2-衬板 3-预应力钢筋(2) 帮条锚具一般用在单根粗钢筋作预应力筋的固定端。图5-24 KT-Z型锚具1-锚环 2-锚塞2、预应力钢筋束锚具(1)KT-Z型锚具(又称锻铸铁锥形锚具)由锚环与锚塞组成如图5-23所示,适用于锚固3~6根直径12mm的冷拉螺纹钢筋和钢绞线束。(2)JM锚具 JM型锚具由锚环与六片夹片组成 (图5-24),夹片呈扇形,用两侧的半圆槽靠夹片压紧的摩擦阻力锚固预应力筋。JM型锚具可用于锚固3~6根直径为12mm的光圆或变形的钢筋束,也可用于锚固5~6根直径为12mm或15mm的钢绞线束。JM型锚具也可作工具锚重复使用,但如发现夹筋孔的齿纹有轻度损伤时,即应改为工作锚使用。图5-25 JM型锚具(a)装配图;(b)锚环;(c)夹片图5-26 XM型锚具(a)单根XM型锚具,(b)多根XM型锚具1—夹片,2—锚环,3—锚板(3)XM型锚具既可用于锚固钢绞线束,又可用于锚固钢丝束;既可锚固单根预应力筋,又可锚固多根预应力筋;当用于锚固多根预应力时,既可单根张拉,逐根锚固,又可成组张拉,成组锚固;它即可用作工作锚,又可用作工具锚。XM型锚具通用性好,锚固性能可靠,施工方便,且便于高空作业。在每个锥形孔内装一副夹片,夹持一根钢绞线。这种锚具的优点是每束钢绞线的根数不受限制;任何一根钢绞线锚固失效,都不会引起整束锚固失效。(4)QM型锚具。QM锚具由锚板与夹片组成,但与XM型锚具不同之点:锚孔是直的,锚板顶面是平的,夹片垂直开缝。这种锚具适用于锚固4~31根直径12mm或3~19根直径15mm的钢绞线。图5-27 QM型锚具及配件1-锚板;2-夹片;3-钢绞线;4-喇叭形铸铁垫板; 5-螺旋筋;6-预留孔道用的螺旋管;7-灌浆孔;8-锚垫板(5)镦头锚具图5-28 镦头锚具1-预应力筋 2-镦粗头 3-锚固板钢筋镦头3、预应力钢丝束锚具固定端采用钢丝束镦头锚具,张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。(1)钢丝束镦头锚具常用的镦头锚具为A型和B型(见图5-29)。A型由锚环与螺母组成,用于张拉端;B型为锚板,用于固定端;利用钢丝两端的镦头进行锚固。图5-29 钢丝束镦头锚具1-A型锚杯,2-螺母, 3-钢丝束,4-B型锚板(2)锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成(见图5-30)。图5-30 锥形螺杆锚具1-钢丝 2-套筒 3-锥形螺杆 4-垫板 5-螺母 6-排气槽(3)钢质锥型锚具(又称弗氏锚具)钢质锥型锚具由锚环和锚塞组成(见图5-31)。适用锚固6根、12根、18根与24根 s5钢丝束。图5-31 钢质锥形锚具1-锚塞,2-锚环,3-钢丝束5.3.3张拉机械1、拉杆式千斤顶适用于张拉以螺纹端杆锚具为张拉锚具的粗钢筋,锥形螺杆锚具钢丝束及镦头锚具钢丝束。2、穿心式千斤顶它既适用于JM12型、XM型和KT-Z型锚具,配上撑脚、拉杆等附件后,也可作为拉杆式千斤顶使用。3、锥锚式双作用千斤顶锥锚式千斤顶具有张拉、顶锚和退楔功能的千斤顶,主要适用于钢质锥形锚具。图5-35 粗钢筋下料长度计算示意图a)两端用螺纹端杆锚具 b)一端用螺纹端杆锚具1-螺纹端杆 2-预应力钢筋 3-对焊接头 4-垫板5-螺母 6-帮条锚具 7-混凝土构件5.3.4预应力筋的制作1、单根预应力粗钢筋的制作(1)当预应力筋两端采用螺纹端杆锚具(见图5-35)时,其成品全长 (包括螺纹端杆在内冷拉后的全长)L1=l +2l2 (5-2)预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉后需达到的长度L0:L0 = L1 - 2l1 (5-3)预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉前的下料长度L:(5-4)式中 l——构件孔道长度;l2——螺丝端杆伸出构件外的长度;张拉端 l2=2H+h+5mm 锚固端 l2=H+h+10mml1 ——螺丝端杆长度(一般为320mm);r——预应力筋的冷拉率(由试验确定);δ——预应力筋的冷拉弹性回缩率(一般为0.4%~0.6%);n——对焊接头数量,Δ——每个对焊接头的压缩量(一般为20mm~30mm);H——螺母高度; h——垫板厚度。(2)当预应力筋一端用螺纹端杆,另一端用帮条(或镦头)锚具(见图5-35)时L1 = l+l2+l3L0 = L1 - l1(5-5)式中 l3——镦头或帮条锚具长度(包括垫板厚度h)。2、预应力钢丝束的制作钢丝束制作随锚具的不同而异,一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。图5-36 采用钢质锥形锚具时钢丝下料长度计算简图1一混凝土构件 2一孔道 3一钢丝束 4一钢质锥形锚具 5一锥锚式千斤顶(1)采用钢质锥形锚具 以锥锚式千斤顶张拉(见图5-36)时,钢丝的下料长度L为:两端张拉 L= l +2(l4 +l5 + 80) (5-6)一端张拉 L= l +2(l4 + 80) +l5 (5-7)式中 l4 ——锚环厚度;l5——千斤顶分丝头至卡盘外端距离。图5-37 采用镦头锚时钢丝下料长度计算简图1-混凝土构件 2-孔道 3-钢丝束 4-锚环 5-螺母 6-锚板(2)采用镦头锚具,以拉杆式或穿心式千斤(见图5-37)时,钢丝的下料长度L为L = l + 2a + 2b -K(H1–H)- L- c (5-8)式中 a——锚环底部厚度或锚板厚度b——钢丝镦头留量,对 s5取10mmH——锚环高度H1——螺母高度L——钢丝束张拉伸长值c——张拉时构件混凝土的弹性压缩值K—— 系数,一端张拉时取0.5,两端张拉时取1.0(3)采用锥形螺杆锚具,以拉杆式千斤顶在构件上张拉(图5-38)时,钢丝的下料长度L为:L = l +2l2 - 2l1 + 2(l6 +a) (5-9)式中 l6 ——锥形螺杆锚具的套筒长度a ——钢丝伸出套筒的长度,取a = 20mm图5-38 采用锥形螺杆锚具时钢丝下料长度计算简图1—螺母 2—垫板 3—锥形螺杆锚具 4—钢丝束5—孔道 6—混凝土构件3、钢筋束或钢绞线束的的制作预应力筋制作过程包括:开盘冷拉、下料和编束等工序。下料是在钢筋冷拉后进行。钢筋束所用的钢筋一般成盘状供应,长度较长,无需对焊接长。钢绞线下料前应在切割口两侧各50㎜处用铁丝绑扎,切割后对切割口应立即焊牢,以免松散。钢筋束由直径10㎜的热处理钢筋编束而成,钢绞线束由直径为12㎜或15㎜的钢绞线编束而成,每束3~6根。编束时一般把预应力筋理顺后,用18~22号铁丝,每隔1m左右绑扎一道,形成束状,在穿筋时尽可能注意防止扭结。当采用夹片式锚具,以穿心式千斤顶在构件上张拉时(见图5-39),钢筋束钢绞线束的下料长度L为两端张拉 L = l +2(l7 + l8 + l9+100) (5-10)一端张拉 L = l +2(l7 +100)+ l8 + l9 (5-11)式中 l7——夹片式工作锚厚度;l8——穿心式千斤顶长度;l9——夹片式工具锚厚度。图5-39 钢筋束下料长度计算简图1—混疑土构件 2— 孔道 3— 钢筋束 4— 夹片式工作锚5—穿心式千斤顶 6—夹片式工具锚5.3.4后张法施工1、孔道的留设① 孔道直径应保证预应力筋(束)能顺利穿过。② 孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固,浇筑混凝土时不应出现移位和变形。③ 在设计规定位置上留设灌浆孔。④ 在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管,必要时可在最低点设置排水管。⑤ 灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。对粗钢筋,孔道的直径应比预应力筋直径、钢筋对焊接头处外径或需穿过孔道的锚具或连接器外径大10~15mm。对钢丝或钢绞线,孔道的直径应比预应力钢丝束外径或锚具外径大5~10mm,且孔道面积应大于预应力筋面积的两倍。预应力筋孔道之间的净距不应小于50mm,孔道至构件边缘的净距不应小于40mm,凡需要起拱的构件,预留孔道宜随构件同时起拱。孔道留设方法:有钢管抽芯法,胶管抽芯法,预埋管法。预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种。钢管抽芯法只用于直线孔道,胶管抽芯法和预埋管法则适用于直线、曲线和折线孔道。(1)钢管抽芯法图5-40 固定钢管或胶管位置的井字架 图5-41 薄钢板套管 1—硬木塞 2—镀锌薄钢板套管 3—钢管钢管表面必须圆滑,预埋前除锈、刷油。钢管的位置固定一般用钢筋井字架,井字架间距一般为1~2m左右。钢管一端钻16mm的小孔,以备插入钢筋棒,转动钢管。在开始浇筑至浇筑后拔管前,间隔10~15min要缓慢匀速地转动钢管;待混凝土初凝后至终凝之前(手按混凝土不显指纹),常温下抽管时间约在混凝土灌筑后3~5h。抽管过早,易造成塌孔事故;太晚,混凝土与钢管粘结牢固,抽管困难,甚至抽不出来。用人工或卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。抽管顺序宜先上后下进行,抽管时速度要均匀,边抽边转,并与孔道保持在一直线上。抽管后清理孔道。钢管长度不宜超过15m,钢管两端各伸出构件500mm左右,以便转动和抽管。构件较长时,可采用两根钢管,中间用木塞及套管连接。(2)胶管抽芯法所用胶管有采用5~7层帆布夹层,壁厚6mm~7mm的普通橡胶管,及供预应力混凝土专用的钢丝网胶皮管两种。前者质软,必须在管内充水后才能使用;后者质硬,且有一定弹性,预留孔道时与钢管一样使用,所不同的是浇筑混凝土后不需转动。胶管一端密封(图5-42),另一端接上阀门(图5-43)。抽管时间比抽钢管时间略迟。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。抽管后,应及时清理孔道内的堵塞物。胶管的固定用钢筋井字架,间距不宜大于0.5m,并与钢筋骨架绑扎牢。然后充水(或充气)加压到0.5~0.8N/㎜2,此时胶管直径可增大约3㎜。水压表的压力如有变化必须补压。放水降压抽管。图5-42 胶管的封端处理 图5-43 胶管与阀门连接(3)预埋管法图5-45 波纹管的连接1—波纹管;2—接头管;3—密封胶带用钢筋井字架将薄钢管、镀锌钢管与金属螺旋管(波纹管)固定在设计位置上,在混凝土构件中埋管成型的一种施工方法。适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋设,但电热后张法施工中,不得采用波纹管或其他金属管埋设的管道。金属螺旋管重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、与混凝土粘结良好,可做成各种形状的预应力筋孔道,是现行后张预应力筋孔道成型用的理想材料。波纹管的连接(图5-45),可采用大一号同型波纹管,接头管长度应大于200㎜,用密封胶带或塑料热塑管封口。2、预应力筋张拉(1)穿筋(2)预应力筋的张拉顺序图5-46 穿束器 图5-47 屋架下弦杆预应力筋张拉顺序(a)两束;(b)四束1、2为预应力筋分批张拉顺序预应力筋张拉顺序应按设计规定进行;如设计无规定时,应采取分批分阶段对称地进行,以免构件受过大的偏心压力而发生扭转和侧弯。安装张拉设备时,对于直线预应力筋,应使张拉力的作用线与孔道中心线重合;对于曲线预应力筋,应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。1)抽芯成形孔道:曲线预应力筋和长度>24m的直线预应力筋,应在两端张拉;对长度≤24m的直线预应力筋,可在一端张拉;2)预埋波纹管孔道:对于曲线预应力筋和长度>30m的直线预应力筋,宜在两端张拉;对于长度≤30m的直线预应力筋可在一端张拉。3)当同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时,张拉端宜分别设在构件的两端,以免构件受力不均匀。(3)预应力筋张拉程序普通松弛预应力筋采用0→σcon或0→1.05σcon(持荷2min)→σcon;低松弛预应力筋采用0→σcon或0→1.01σcon。张拉控制应力越高,建立的预应力值就越大,构件抗裂性越好。但是张拉控制应力过高时构件破坏前没有明显警示,且构件混凝土预压应力过大而导致混凝土的徐变应力损失增加。工地上大型后张法构件一般采用平卧重叠制作,以节省场地,但是重叠一般限制在3~4层。预应力值的校核和伸长值的测定检验应力损失办法:在预应力筋张拉24小时后孔道灌浆前重拉一次,测读前后两次应力值之差,即为钢筋预应力损失。预应力筋张拉锚固后,实际预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为±5%。(4)张拉注意事项在张拉构件的两端应设置保护装置,如用麻袋、草包装土筑成土墙,以防止螺帽滑脱、钢筋断裂飞出伤人;在张拉操作中,预应力筋的两端严禁站人,操作人员应在侧面工作。3、孔道灌浆目的:防锈蚀增加整体性、耐久性提高抗裂性和承载能力材料要求:水泥要不低于42.5的普通硅酸盐水泥水灰比为0.4左右不宜用纯水泥浆(干缩性较大)砂浆宜选用细砂,加水泥量的万分之一铝粉或0.25%的木质素磺酸钙,以增加灌浆的密实性和灰浆的流动性。预应力筋张拉后,应尽快地用灰浆泵将水泥浆压灌到预应力孔道中去。施工要点:(1)灌浆用水泥浆应有足够的粘结力,且应有较大的流动性,较小的干缩性和泌水性;(2)灌浆前,用压力水冲洗和湿润孔道;(3)用电动或手动灰浆泵进行灌浆;灌浆工作应连续进行,不得中断,并防止空气压入孔道而影响灌浆质量。排气通畅直至气孔排出空气→水→ 稀浆 →浓浆时为止。对较大的孔道或预埋管孔道,二次灌浆有利于增强孔道的充实率;(4)直线孔道从一端到另一端灌浆,曲线的从低端向两端;(5)灌浆压力以0.5~0.6N/mm 为宜,过大易胀裂孔壁;(6)灌浆顺序应先下后上,以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞;(7)当灰浆强度达到15N/㎜2时,方能移动构件,灰浆强度达到100%设计强度时,才允许吊装。张拉完后5.4 无黏结预应力混凝土施工 指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。施工时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。5.4.1无粘结预应力的特点特点:无粘结预应力具有不需要预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工序,施工速度快。摩擦力小,易弯成多跨曲线型。适用范围: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。5.4.2无黏结预应力施工无黏结预应力施工工艺主要分为以下五个阶段:无黏结预应力筋的制作→预应力筋的铺设→混凝土构件制作→预应力筋的张拉→锚头端部处理。1、无黏结预应力筋的制作无粘结预应力筋一般由钢绞线或7根φ5高强钢丝组成的钢丝束,通过专用设备涂包防腐油脂和塑料套管而成,它由预应力钢材、涂料层和包裹层组成,图5-49,图5-50。图5-49 无粘结预应力筋 图5-50 无粘结筋横截面示意图(a)无粘结钢绞线束;(b) 无粘结钢绞线束或单根钢绞线1-塑料护套 2-油脂 3-钢绞线或钢丝 1-钢绞线;2-沥青涂料;3-塑料布外包层4-钢丝;5-油脂涂料;6-塑料管、外包层涂料作用:是预应力筋与混凝土分离,减少张拉时的摩擦应力损失;防止预应力筋锈蚀涂料要求:不流淌,不变脆,润滑性能好;化学成分稳定,防腐性能好;对周围材料无腐蚀;不透水,不吸潮。外包层要求:高温时,化学稳定;低温时,不变脆;韧性和耐磨性强;对周围材料无腐蚀作用。无黏结预应力筋一般有挤压涂层工艺和涂包成型工艺两种制作方法。(1)挤压涂层工艺。挤压涂塑工艺主要是钢丝通过涂油装置涂油,涂油钢丝束通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜,再经冷却筒模成型塑料套管。图5-51 挤压涂层工艺流水线图1-放线盘;2-钢丝;3-梳子板;4-给油装置;5-塑料挤压机机头6-风冷装置;7-水冷装置;8-牵引机;9-定位支架;10-收线盘(2)涂包成型工艺。涂包成型工艺可以采用手工操作完成内涂刷防腐沥青或防腐油脂,外包塑料布。也可以在缠纸机上连续作业。2、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,对有轻微破损者,用塑料带补包好,对破损严重者应予以报废。铺设双向配筋的无粘结预应力筋时,应先铺设标高低的钢丝束,再铺设标高较高的钢丝束,以避免两个方向钢丝束相互穿插。无粘结预应力筋的铺设,通常是在底部钢筋铺设后进行。水电管线一般宜在无粘结筋铺设后进行,且不得将无粘结筋的竖向位置抬高或压低。无黏结预应力筋张拉完毕后,应及时对锚固区进行保护。无粘结预应力构件中,预应力筋的张拉力完全借助于锚具传递给混凝土,当外荷载作用时,引起的预应力筋应力变化也全部由锚具承担,因此,无粘结预应力筋用的锚具不仅受力比有粘结预应力筋的锚具大,而且承受重复荷载。曲线筋形状的固定:无粘结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状就位固定牢固。无粘结筋的垂直位置,宜用支撑钢筋或钢筋马凳控制,其间距为1~2m。无粘结筋的水平位置应保持顺直。在双向连续平板中,各无粘结筋曲线高度的控制点用铁马凳垫好并扎牢。在支座部位,无粘结筋可直接绑扎在梁或墙的顶部钢筋上;在跨中部位,无粘结筋可直接绑扎在板的底部钢筋上。3、混凝土浇筑4、无粘结预应力筋张拉无粘结预应力混凝土楼盖结构的张拉顺序,宜先张拉楼板,后张拉楼面梁。板中的无粘结筋,可依次张拉。梁中的无粘结筋宜对称张拉。5、锚固区防腐蚀处理无粘结预应力筋张拉完毕后,应及时对锚固区进行保护,必须有严格的密封防护措施,严防水汽进入锈蚀预应力筋。无粘结预应力筋锚固后的外露长度不小于30mm,多余部分宜用手提砂轮锯切割,但不得采用电弧切割。在锚具与承压板表面涂以防水涂料。为了使无粘结筋端头全封闭,在锚具端头涂防腐润滑油脂后,罩上封端塑料盖帽。对凹入式锚固区,锚具表面经上述处理后,再用微胀混凝土或低收缩防水砂浆密封。对镦头锚具,应先用油枪通过锚杯注油孔向连接套管内注入足量防腐油脂(以油脂从另一注油孔溢出为止),然后用防腐油脂将锚杯内充填密实,并用塑料或金属帽盖严,见图5-52(a),再在锚具及承压板表面涂以防水涂料;对夹片锚具,可先切除外露无黏结预应力筋多余的长度,然后在锚具及承压板表面涂以防水涂料,见图5-52(b)。(a)镦头锚具的保护 (b)夹片锚具的保护图5-52 锚固区保护措施1-涂黏结剂;2-涂防水涂料;3-后浇混凝土;4-塑料或金属帽 展开更多...... 收起↑ 资源预览