资源简介

(共33张PPT)
第7章 预应力混凝土工程
一、预应力混凝土材料
预应力混凝土抗裂性能取决于钢筋的预拉应力值。钢筋预拉力愈高，混凝土预压力愈大，构件的抗裂性就愈好。为获得较大预应力通常采用高强度钢筋和高强度混凝土。
1.预应力钢筋
基本要求：较高的强度、较好的塑性和粘结性能，以及良好的加工性能。
2.混凝土
混凝土应具有高强、轻质和耐久性的特点。
概述
二、预应力混凝土特点
1.混凝土的抗裂度和刚度提高，增加了构件的耐久性。
2.在与普通钢筋混凝土同样条件下具有构件截面小、自重轻、质量好、材料省等优点 。
3.高、大、重型结构的预制装配化程度提高。
4.抗疲劳性能优于钢筋混凝土。
预应力混凝土，增加了张拉工序、灌浆机具以及锚固装置等专用设备，同时工艺比较复杂，操作要求较高。所以跨度较小的梁和板，不承受拉力的拱与柱子等就不适宜采用预应力结构。
三、预应力混凝土的分类
1.先张法：先张拉预应力筋，后浇筑混凝土的预应力混凝土生产方法。
2.后张法：先浇筑混凝土，后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。
3.有粘结：预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。
4.无粘结：预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑动，为防止预应力筋腐蚀和与周围混凝土粘结，在预应力筋表面刷涂料并包塑料布。
三、预应力混凝土分类
5.全预应力混凝土：在全部使用荷载下受拉边缘不允许出现拉应力。
6.部分预应力混凝土：在全部使用荷载下受拉边缘允许出现一定的拉应力或裂缝的混凝土。
7.体内预应力混凝土：预应力筋设置在结构体内部。
8.体外预应力混凝土：预应力筋设置在结构体外部（或外侧）。
增加内容！
一、先张法概念
砼浇筑前，先张拉钢筋，在台座或钢模上用夹具临时固定，然后浇筑砼，待混凝土达到规定强度,保证预应力筋与混凝土有足够粘结力时，放松预应力，预应力筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋之间的粘结力，对混凝土产生预压应力。
适用于：生产定型的中小型构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。
施工工艺过程：张拉固定预应力筋→浇筑混凝土→养护(至75%强度)→放张预应力筋。
先张法
1-台座；2-横梁；3-台面；4-预应力筋；5-夹具；6-构件
（a）张拉预应力筋 （b）浇筑、养护混凝土构件；（c）放张预应力筋
先张法生产示意图
二、先张法施工设备
设备主要有：台座、夹具和张拉设备。
1.台座：
是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。所以台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，以免台座变形、倾覆和滑移而引起的预应力损失。
台座由台面、横梁和承力结构等组成。
根据承力结构不同，台座构造型式有：墩式台座、槽式台座等。
（1）墩式台座：以混凝土墩作承力结构称墩式台座。一般用于平卧生产的中小型构件，如屋架、空心板和平板等。生产空心板、平板等平面布筋的混凝土构件时，由于张力不大，可利用简易墩式台座。如图所示。
1－卧梁；2－角钢；3－预埋螺栓；
4－混凝土台面；5－预应力钢丝
图7-2 简易镦式台座
生产中型构件或多层叠浇构件时，多用墩式台座（如图7-3），台座局部加厚，以承受部分张拉力。墩式台座是由承力台墩、台面、横梁组成。
台座
台面
墩式长线台座
墩式台座
墩式台座由现浇钢筋砼做成，台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，台座设计应进行抗倾覆验算与抗滑移验算。
墩式台座近景 墩式台座构造示意图
台座
钢横梁
连接器
预应力筋
活动横梁
固定横梁
工具锚
台座式千斤顶
高压油泵
墩式台座
预应力筋
钢绞线张拉时，一般采用张拉力控制、伸长值校核。
业内俗称为“双控”！
张拉过程中随时测量伸长值
(量测千斤顶活塞行程
反算预应力筋伸长值)
台座式
千斤顶
固定横梁
活动横梁
工具锚
量千斤顶行程
张拉时预应力筋的实际伸长值与理论伸长值的允许偏差为±6%。
张拉力控制的校核方法与钢丝相同。
1-传力墩；2-横梁；3-局部加厚的台面；4-预应力筋
图7-3 墩式台座
（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，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉力较大的大型构件，如吊车梁、屋架等。
1－钢筋混凝土压杆;2－砖墙;3－下横梁;
4－上横梁;5－传力柱;6－柱垫
槽式台座
2.夹具和张拉机具
（1）夹具：是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座(或设备)上的临时性锚固装置。
按其用途可分为：将预应力筋固定在台座上的锚固夹具和张拉时夹持预应力筋用的张拉夹具。
1）锚固夹具:常用锚固夹具有钢质锥形夹具、镦头夹具和夹片式夹具。
钢质锥形夹具适用锚固冷拔低碳钢丝和碳素（刻痕）钢丝。
镦头夹具适用镦粗头（热镦）的螺纹钢筋，也可用于冷镦的预应力钢丝固定端的锚固。
夹片式夹具圆套筒三片式（或两片式）夹具是由夹片与套筒组成。适用单根冷拉钢筋。
1-套筒;2-齿板;3-钢丝;4-锥塞
(a)圆锥齿板式；(b)圆锥槽式；
钢丝用锚固夹具
1-垫片；2-镦头钢丝；
3-承力板
固定端镦头锚固夹具
（a）二片式夹具 （b）三片式夹具
1-销片；2-套筒；3-预应力筋
圆套筒夹片式夹具
2）张拉夹具:是将预应力筋与张拉机械连接起来，进行预应力张拉的工具。常用的钢丝张拉夹具有：钳式夹具、偏心式夹具和楔形夹具等。
3）夹具要求 夹具本身须具备自锁和自锚能力，自锁即锥销、齿板或楔块打入后不会反弹而脱出的能力；自锚即预应力筋张拉中能可靠地锚固而不被从夹具中拉出的能力。
4）预应力筋连接器 单根粗钢筋之间连接的钢筋连接器，如图7-10所示。钢绞线的连接可用挤压式钢绞线连接器，
（2）张拉设备
张拉设备要求：操作方便、简易可靠，准确控制张拉应力，能以稳定的速率增大拉力。
近年来由于预应力混凝土施工工艺的完善，创造了多种简易机具，如手动螺杆张拉器、电动螺杆张拉机、卷杨机（包括电动和手动）和液压千斤顶等张拉机具。
在测力方面有弹簧测力计、杠杆测力器、荷重控制及油压表等不同方法。
数控式预应力
钢丝张拉机
前卡式千斤顶
逐根张拉
张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的 1.5倍；张拉行程应不小于预应力筋伸长值的 1.1～1.3倍。
钢筋预应力张拉机1 钢筋预应力张拉机2
三、先张法施工工艺
1.预应力筋的铺设: 为了便于脱模，在预应力钢筋铺设前，对台座及模板应先刷隔离剂。预应力钢丝宜用牵引车铺设。
2.预应力筋的张拉:
（1）张拉方法：单根张拉和多根成组张拉，单根张拉设备构造简单，易于保证应力均匀，但生产效率低，而且对预应力筋过密时，张拉和锚固较困难。
（2）预应力筋的张拉:
1）张拉控制应力：控制应力应按设计规定。最大张拉控制应力不得超过表中规定
钢种 张拉方法
先张法 后张法
碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk 0.75fptk
热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.75fptk 0.70fptk
冷拉钢筋 0.95fpyk 0.90fpyk
2）张拉程序：
采用“超张拉”目的：为了减少预应力松弛损失。所谓“松弛”，即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形的特性。
3）张拉力
根据设计的张拉控制应力 σcon、预应力筋的截面积 Ap和张拉程序中所规定的超张拉系数m，即可求出预应力筋的张拉力 Fp：
式中 m — 超张拉系数，取1.03或1.05；
σcon — 预应力筋张拉控制应力，N/mm ，
Ap — 预应力筋截面面积，mm 。
4）张拉伸长值校核
如实际伸长值比计算伸长值大于10％或小于5％，应暂停张拉，查明原因并采取措施调整后，方可继续张拉。
预应力筋的计算伸长值ΔL（mm），可按下式计算（略）
式中：Fp — 预应力筋的平均张拉力，KN ，直线筋取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋，取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值；
Ap — 预应力筋的截面面积，mm ；
l — 预应力筋的长度，mm ；
Es — 预应力筋的弹性模量，KN/ mm 。
预应力筋的实际伸长值，宜在初应力为张拉控制应力10% 左右时开始量测，但必须加上初应力以下的推算伸长值；对后张法，尚应扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。
3.混凝土浇筑与养护
预应力混凝土配合比确定时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。
浇筑混凝土应一次浇筑完毕。
预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护。
湿热养护采用两次升温措施：初次升温应在砼尚未结硬、未与预应力筋粘结时进行，初次升温温差可控制在20℃以内；第二次升温则在构件具备一定强度(7.5～10MPa)，即砼与预应力筋的粘结力足以抵抗温差变形后，再将温度升到养护温度进行养护，此时，预应力筋将和砼一起变形，预应力筋不再引起应力损失。
4.预应力筋放张
如设计无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的75%。放张应根据配筋情况和数量，选用正确的方法和顺序。
（1）放张顺序
1）对承受轴心预压力的构件，应同时放张；
2）对承受偏心预压力的构件（如梁），应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）如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、相互交错的放张，以防止在放张过程中，构件产生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。
（2）放张方法
配筋不多的构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放张。配筋多的构件，钢丝应同时放张，如逐根放张，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。
预应力筋为热处理及冷拉Ⅳ级钢筋，不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时，应同时放张，可用油压千斤顶、楔块、砂箱等装置。
注意：采用湿热养护的构件，宜热态放松预应力筋，而不宜降温后再放松。
1-台座;2-横梁;3、4-钢块;5-钢楔块;6-螺杆;7-承力板;8-螺母
图7-11 楔块放张
1-活塞;2-钢套箱;3-进砂口;4-钢套箱底板; 5-出砂口;6-砂子
图7-12 砂箱
先张法预应力钢筋放张 【重申内容】
当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放松。
长线台座上放松后预应力筋的切断顺序，一般由放松端开始,逐次切向另一端。
长线法生产预应力空心板
配筋多的构件，钢丝应同时放松，如逐根放松，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。

展开更多......

收起↑