资源简介

(共45张PPT)
项目5 预应力混凝土工程施工
任务2后张法施工
2 施工工艺
后张法施工工艺与预应力施工有关的是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。
2.1　孔道留设
构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求：
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。
预留孔道形状有直线、曲线和折线形，孔道留设方法：
（1） 钢管抽芯法
预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后至终凝之前（常温下抽管时间约在混凝土浇筑后3-5h）。用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。
钢管抽芯法只用于留设直线孔道，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，中间用套管连接（图5.33）。
抽管时间与水泥品种、浇筑气温和养护条件有关。
采用钢筋束镦头锚具和锥形螺杆锚具留设孔道时，张拉端的扩大孔也可用钢管成型，留孔时应注意端部扩孔应与中间孔道同心。
留设预留孔道的同时，还要在设计规定位置留设灌浆孔和排气孔。一般在构件两端和中间每隔 12m左右留设一个直径20mm的灌浆孔，在构件两端各留一个排气孔。留设灌浆孔和排气孔的目的是：方便构件孔道灌浆。留设方法：用木塞或白铁皮管。
（2） 胶管抽芯法
胶管抽芯法利用的胶管有 5～7层的夹布胶管和钢丝网胶管，应将它预先架设在模板中的孔道位置上，胶管每间隔不大于0.5米距离用钢筋井字架予以固定。
采用夹布胶管预留孔道时，混凝土浇筑前夹布胶管内充入压缩空气或压力水，使管径增大3毫米左右，然后浇筑混凝土，待混凝土初凝后放出压缩空气或压力水，使管径缩小和混凝土脱离开，抽出夹布胶管。夹布胶管内充入压缩空气或压力水前，胶管两端应有密封装置（下页图）。采用钢丝网胶管预留孔道时，预留孔道的方法和钢管相同。由于钢丝网胶管质地坚硬，并具有一定的弹性，抽管时在拉力作用下管径缩小和混凝土脱离开，即可将钢丝网胶管抽出。
胶管抽芯法预留孔道，混凝土浇筑后不需要旋转胶管，抽管的时间一般以200小时℃作为控制时间，抽管时应先上后下，先曲后直。胶管抽芯法施工省去了转管工序，又由于胶管便于弯曲，所以胶管抽芯法既适用于直线孔道留没，也适用于曲线孔道留设。
胶管抽芯法的灌浆孔和排气孔的留设方法同钢管抽芯法。
（3） 预埋管法
预埋管法是用钢筋井字架将黑铁皮管、薄钢管或金属螺旋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。
预埋波纹管法因省去抽管工序，且孔道留设的位置、形状也易保证，故目前应用较为普遍。
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。
金属波纹管
对波纹管的基本要求：一是在外荷载的作用下，有抵抗变形的能力；二是在浇筑混凝土过程中，水泥浆不得渗入管内。
波纹管的连接，采用大一号同型波纹管做为接头管。接头管的长度为200～300mm，用塑料热塑管或密封胶带封口，见下页图。
波纹管的安装，应根据预应力筋的曲线坐标在侧模或箍筋上划线，以波纹管底为准。波纹管间距为600mm。钢筋托架应焊在箍筋上（下页图），箍筋下面要用垫块垫实。波纹管安装就位后，必须用铁丝将波纹管与钢筋托架扎牢，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起的质量事故。
灌浆孔与波纹管的连接，见上图。其做法是在波纹管上开洞，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧形压板，并用铁丝扎牢，再用增强塑料管插在嘴上，并将其引出梁顶面400~500mm。灌浆孔间距不宜大于30m，曲线孔道的曲线波峰位置，宜设置泌水管。
在混凝土浇筑过程中，为了防止波纹管偶尔漏浆引起孔道堵塞，应采用通孔器通孔。通孔器由长 60~80mm的圆钢制成，其直径小于孔径10mm，用尼龙绳牵引。
2.2　预应力筋张拉
　1）预应力损失
①预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1 。
直线预应力钢筋当张拉到σcon后进行锚固在台座或构件上时，由于锚具、垫板与构件之间的缝隙被挤紧，或由于钢筋和楔块在锚具内的滑移，使得被拉紧的钢筋松动回缩α (mm)而引起预应力损失σl1 (N/mm 2 )。
减少σl1 的措施：选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数。
②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σl2 。
后张法张拉直线预应力筋时，由于孔道不直，孔道尺寸偏差、孔壁粗糙，钢筋不直(如对焊接头偏心、弯折等)，预应力钢筋表面粗糙等原因，使钢筋在张拉时与孔壁接触而产生摩擦阻力，这种摩擦阻力距离预应力钢筋张拉端越远，影响越大。如果是曲线孔道钢筋张拉时还得更贴紧孔遭壁，摩擦阻力更大。因而使构件每一截面上的实际预应力逐渐减小。这种应力差额称为因摩擦引起的预应力损失，以σl2表示。
减少σl2 的措施：对较长的构件可在两端进行张拉；或采用超张拉。
③混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失σl3。
为了缩短先张法构件的生产周期，浇灌混凝土后常采用蒸汽养护的办法加速混凝土的硬结。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，钢筋受热自由膨胀，但两端的台座是固定不动的亦即距离保持不变，因而，张拉后的钢筋就松了，预应力钢筋产生应力损失σl3。降温时，混凝土已结硬和钢筋结成一个整体。由于两者具有相同的温度膨胀系数，所以随温度降低而产生相同的收缩，所损失的σl3无法恢复。
减少σl3 的措施：采用二次升温养护；或在钢模上张拉预应力钢筋。
④钢筋应力松弛引起的预应力损失σl4。
钢筋在高应力作用下具有随时间而增长的塑性变形性质，一方面，当钢筋长度保持不变的条件下钢筋的应力会随时间的增长而逐渐降低，这种现象称为钢筋的应力松弛。另一方面，当钢筋应力保持不变的条件下，应变会随时间的增长而逐渐增大，这种现象称为钢筋的徐变。钢筋的松弛和徐变均将引起预应力钢筋中的应力损失，这种损失统称为钢筋应松弛损失σl4。
减少σl4 的措施：采用超张拉可使应力松弛损失有所降低 。
⑤混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失σl5。
混凝土在一般温度条件下，结硬时会发生体积收缩，而在预应力作用下，沿压力方向发生徐变。它们均使构件的长度缩短，预应力钢筋也随之内缩，造成预应力损失。收缩与徐变虽是两种性质完全不同的现象，但二者的影响因素，变化规律较为相似，故《规范》将这两项预应力损失合在一起考虑。
减少σl5 的措施：采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比；采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；加强养护，以减少混凝土的收缩；控制混凝土应力,以防止发生非线性徐变。
⑥用螺旋式预应力钢筋作配筋的环行构件，当直径d≤3m时，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失σl6。
减少σl6 的措施：适当增大构件直径。
⑦预应力损失值组合
上节所述的6项预应力损失，它们有的只发生在先张法构件中，有的只发生于后张法。
构件中，有的二种构件均有，而且是分批产生的。《规范》规定为了分析和便于计算预应力构件在各阶段预应力损失值宜按下表的规定进行组合。
《规范》考虑到各项预应力损失的离散性，实际损失有可能比按规范计算值高，故对求得的预应力总损失值σl小于下列数值时，则按下列数值取用：
先张法构件：100N／mm2
后张法构件：80N／mm2
为了计算方便，《规范》把预应力损失分为两批，混凝土受预压前产生的预应力损失为第一批预应力损失σlⅠ，而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应力损失σlⅡ 。
　2）张拉对混凝土强度要求
预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求；如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度等级的75％。对于拼装的预应力构件，其拼缝处混凝土或砂浆强度如设计无要求时，不宜低于块体混凝土设计强度等级的40％，且不低于15MPa。
后张法构件为了搬运需要，可提前施加一部分预应力，使构件建立较低的预应力值以承受自重荷载。但此时混凝土的立方强度不应低于设计强度等级的60%。
3） 穿筋
螺丝端杆锚具预应力筋穿孔时，用塑料套或布片将螺纹端头包扎保护好，避免螺纹与混凝土孔道摩擦损坏。成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套在穿束器上（图5.34）。
4） 预应力筋的张拉顺序
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。
图5.35所示是预应力混凝土屋架下弦预应力筋张拉顺序。
图5.36所示是预应力混凝土吊车梁预应力筋采用两台千斤顶的张拉顺序，对配有多根不对称预应力筋的构件，应采用分批分阶段对称张拉。
平卧重叠浇筑的预应力混凝土构件，张拉预应力筋的顺序是先上后下，逐层进行。
5） 预应力筋张拉程序
预应力筋的张拉程序，主要根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。
用超张拉方法减少预应力筋的松弛损失时，预应力筋的张拉程序宜为：
如果预应力筋张拉吨位不大，根数很多，而设计中又要求采取超张拉以减少应力松弛损失时，其张拉程序可为：
6） 预应力筋的张拉方法
对于曲线预应力筋和长度大于24m的直线预应力筋，应采用两端同时张拉的方法；长度等于或小于24m的直线预应力筋，可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件两端。
对预埋波纹管孔道曲线预应力筋和长度大于30m的直线预应力筋宜在两端张拉，长度等于或小于30m的直线预应力筋可在一端张拉。
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。
7） 张拉安全事项
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。
2.3　孔道灌浆
1.目的：防止生锈；增加整体性。
2.基本要求:(尽早进行，饱满、密实)
①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。
②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。
③灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道。
④灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞。
⑤灌浆工作应缓慢均匀连续进行，不得中断。
任务3 无粘结预应力混凝土施工
后张法无粘结预应力筋无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计位置上，用20～22号铁丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土；待混凝土达到设计强度后，对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力。
1 无粘结预应力筋
无粘结预应力筋是由7根φ5mm高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线，通过专门设备涂包涂料层和包裹外包层构成的（图5.39）。
1）涂料层
无粘结筋的涂料层可采用防腐油脂或防腐沥青制作。涂料层的作用是使无粘结筋与混凝土隔离，减少张拉时的摩擦损失，防止无粘结筋腐蚀等。因此，要求涂料性能符合下列要求：
①在-20～+70℃温度范围内，不流淌、不裂缝、不变脆并有一定韧性；
②使用期内化学稳定性高；
③润滑性能好，摩擦阻力小；
④不透水、不吸湿；
⑤防腐性能好。
2）外包层
无粘结筋的外包层可用高压聚乙烯塑料带或塑料管制作。外包层的作用是使无粘结筋在运输、储存、铺设和浇筑混凝土等过程中不会发生不可修复的破坏，因此要求外包层应符合下列要求：
①在-20～+70℃温度范围内，低温不脆化，高温化学稳定性好；
②必须具有足够的韧性，抗破损性强；
③对周围材料无侵蚀作用；
④防水性强。
2 无粘结预应力混凝土施工工艺
安装梁或楼板模板→放线→下部非预应力筋铺放、绑扎→铺放暗管、预埋件→安装无粘结筋张拉端模板（包括打眼、钉焊预埋承压板、螺旋筋、穴模及各部位马凳筋等）→铺放无粘结筋→修补破损的护套→上部非预应力筋、绑扎→自检无粘结筋的标高、位置及端部状况→隐蔽工程检查验收→浇筑混凝土→混凝土养护→松动穴模、拆除侧模→张拉准备→混凝土强度试验→张拉无粘结筋→切除超长的无粘结筋→安放封端罩、端部封闭
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。
无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。
无粘结预应力筋应铺放在电线管下面。
2.1　无粘结预应力筋的铺放与定位
（1）无粘结钢丝束镦头锚具
如图5.40所示。张拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。
2.2　端部锚具节点安装
（2）无粘结钢绞线夹片式锚具
如图5.41所示。无粘结钢绞线夹片式锚具常采用XM型锚具，其固定端采用压花成型埋置在设计部位，待混凝土强度等级达到设计强度后，方能形成可靠的粘结式锚头。
混凝土强度达到设计强度时才能进行张拉。张拉程序采用0→103%σcon。
张拉顺序应根据设计顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。
锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁。
2.3　无粘结预应力筋的张拉及锚头处理
小 结
预应力混凝土与普通混凝土比较，除能提高构件的抗裂强度和刚度外，还具有减轻自重、节约原材料、增加构件的耐久性、降低造价的优点。
先张法施工工艺可分为张拉预应力筋、浇筑混凝土、预应力筋放张三个阶段，每个阶段的施工不慎都可能引起预应力损失，施工过程中必须遵守施工质量验收规范的规定。
无粘结预应力混凝土是近几年发展的新技术，应用在高层建筑和较大跨度构件施工中。
预应力混凝土充分利用了钢筋与混凝土的性能。施工中应特别注重原材料的质量检验，不合格的材料不准用于构件上。

展开更多......

收起↑