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第5章
预应力混凝土
目 录
5.1 概述
5.2 先张法
5.3 后张法
5.4 其他预应力混凝土简介
1
§5.3 后 张 法
后张法基本概念
后张法施工工艺
后张法施工机具
预应力筋下料计算
先张法后张法比较
30m后张法预应力箱梁施工
1
5.3.1 后张法基本概念
什么是后张法？
后张法施工是在构件混凝土达到一定强度后，在构件或结构设置预应力筋处预留孔道，并
在此孔道内张拉预应力筋并
用锚具永久固定，最后进行
灌浆和封锚而使混凝土产生
预加应力的施工。其预应力
是通过构件端部的锚具施加
在构件上的，锚具是预应力
构件的组成部分。
（a）制作混凝土构件；（b）张拉预应力筋；（c）锚固和孔道灌浆
1—混凝土构件；2—预留孔道；3—预应力筋；4—张拉机具；5—锚具
5.3.1 后张法基本概念
1
5.3.2 后张法施工机具
主要用锚具锚固预应力筋，张拉机具主要各种类型的千斤顶。
1. 锚具
锚具是后张法预应力混凝土构件或结构中为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。
（1）钢绞线锚具
1） 单孔夹片锚具：由锚环与夹片组成，按片数可分为二片式、三片式等。
二片式夹片 三片式夹片 斜开缝夹片
5.3.2 后张法施工机具
1
2） 多孔夹片锚具：在一块多孔的锚板上，利用每个锥形孔装一副夹片，夹持一根钢绞线的锚具。主要有QM型、JM型、XM型等。
QM型锚具
JM型锚具
XM型锚具
5.3.2 后张法施工机具
1
3）固定端锚具
① 挤压锚具：利用液压挤压机将套筒挤紧在钢绞线端头上的一种锚具，套筒内衬有在挤压力下极易脆断的异形钢丝衬圈。
② 压花锚具：利用专用轧花机将钢绞线端头压成梨形头的一种握裹式锚具。
挤压锚具
压花锚具
5.3.2 后张法施工机具
1
（2）钢丝束锚具
1）墩头锚具：利用钢丝两端的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种锚具，用于锚固任意根数的直径为5mm或7mm的钢丝束。
安装好的张拉端
镦头锚具组成
A 张拉端
B 固定端
5.3.2 后张法施工机具
1
2）钢质锥形锚具：由锚环与锚塞组成，用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。
钢质锥形锚具
3） 锥形螺杆锚具：由锥形螺杆、套筒、螺母等组成，主要用于锚固14~28根直径5mm的钢丝束。
5.3.2 后张法施工机具
1
（3）粗钢筋锚具
利用与该钢筋的螺纹相匹配的特质螺母进行锚固的一种支承式锚具，包括螺母、螺丝端杆及垫板组成。
1—套筒；2—锥形螺杆；3一垫板；4—螺母；5—钢丝束
5.3.2 后张法施工机具
锥形螺杆锚具
1
2. 张拉设备
张拉设备可分为：电动张拉机和液压张拉机两类，前者仅用于先张法单根钢丝张拉，后者广泛应用于各类预应力筋张拉。
（1）电动张拉机
1）电动螺杆张拉机：由电动机通过减速箱驱动螺母旋转，使螺杆前进或后退。
2）电动卷筒张拉机：由电动机通
过减速带动一个卷筒，将钢丝绳卷起来
进行张拉。
1—电动机；2—手柄；3—前限位开关；4—后限位开关；5—减速箱；6—夹具；7—测力计；8—计量标尺；9—螺杆
电动螺杆示意图
5.3.2 后张法施工机具
1
（2）液压张拉机
1）拉杆式千斤顶：利用单活塞张拉预应力筋的单作用千斤顶，只能张拉吨位不大（≤600KN）的支承式锚具。
2）穿心式千斤顶：利用双液缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。既适用于张拉需要顶压的锚具，也可用于张拉螺杆锚具和墩头锚具。
拉杆式千斤顶
穿心式千斤顶
5.3.2 后张法施工机具
1
3）锥锚式千斤顶：用于张拉锚固钢丝束钢制锥形锚具。由张拉油缸、顶压油缸、顶杆、退楔装置等组成。
1—张拉油缸；2—顶压油缸（张拉活塞）；3—顶压活塞；4—弹簧；5—预应力筋；6—楔块；7—对中套；8—锚塞；9—锚环；10—构件；
（3）全自动智能张拉设备
将液压伺服与变频控制技术引入预应力工程施工技术中，并结合自动化控制技术、通信技术与现代工程管理技术开发全自动智能张拉设备，将能从设备和管理上保障预应力施工过程的质量管控，实现预应力张拉的数控化施工与精细化管理。
5.3.2 后张法施工机具
1
3. 锚具和张拉机具的配套使用
根据预应力筋和配套锚具的不同应选用不同的张拉千斤顶。
锚具、张拉设备的配套使用表
5.3.2 后张法施工机具
1
5.3.3 预应力筋下料计算
1. 单根粗钢筋下料长度
计算时，要考虑锚具的种类，对接头和镦粗头的压缩量，张拉伸长值，冷拉率和钢筋的弹性回缩率、构件或构件孔道长的影响。
（1）预应力筋两端均采用螺丝端杆锚具时，其下料长度：
5.3.3 预应力筋下料计算
1—预应力筋；2—螺丝端杆锚具；3—帮条锚具；4—墩头锚具；5—孔道；6—混凝土构件
7—对焊接头；8—螺母；9—垫板；10—螺丝端杆；
1
（2）预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具时，预应力筋的下料长度：
5.3.3 预应力筋下料计算
1—预应力筋；2—螺丝端杆锚具；3—帮条锚具；4—墩头锚具；5—孔道；6—混凝土构件；
7—对焊接头；8—螺母；9—垫板；10—螺丝端杆；11—衬板
1
（3）预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用镦粗头锚具时，预应力筋下料长度：
5.3.3 预应力筋下料计算
1—预应力筋；2—螺丝端杆锚具；3—帮条锚具；4—墩头锚具；5—孔道；6—混凝土构件
1
2. 钢绞线束的下料长度
（1）两端张拉时，其下料长度：
（2）一端张拉时，其下料长度：
5.3.3 预应力筋下料计算
1—预应力筋；2—螺丝端杆锚具；3—帮条锚具；4—墩头锚具；5—孔道；6—混凝土构件
1
3. 钢丝束的下料长度
采用镦头锚具时，钢丝的下料长度L，按照预应力筋张拉后螺母位于锚环中部的原则计算。
5.3.3 预应力筋下料计算
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5.3.4 后张法施工工艺
后张法施工工艺流程
5.3.4 后张法施工工艺
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1. 孔道留设
（1）钢管抽芯法
工艺过程：钢管除锈、涂油→预埋钢管→浇筑混凝土，每隔10~15min转动一次钢管→抽钢管。
抽管时间：混凝土初凝后、终凝前（约3~5h）。
抽管顺序：先上后下、先中间管后扩孔管。
钢管连接方式
1—钢管；2—铁皮套筒；3—硬木塞
5.3.4 后张法施工工艺
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钢管的埋设
抽管
张拉
用钢管抽芯法制作预应力屋架
5.3.4 后张法施工工艺
1
（2）胶管抽芯法
工艺过程：胶管充水、充气（0.5~0.8MPa）→浇筑混凝土→ 放水、放气→抽管
(a)
(b)
胶管密封图
（a）胶管封端 （b）胶管与阀门连接
1-胶管；2-20号铁丝密缠；3-钢管堵头；4-阀门
5.3.4 后张法施工工艺
1
浇筑后，胶管由拖拉机拉出
穿筋，待张拉
钢筋安装与胶管固定
张拉后，封闭锚具，24h后注浆
5.3.4 后张法施工工艺
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（3）预埋管法
将与孔道直径相同的导管埋于构件中，无需抽出。当预应力筋密集、曲线配筋或抽管有困难时采用此法。
1）金属波纹管：由冷轧钢带或镀锌钢带经压波后卷成，可作成圆管或扁管。
金属波纹管
双波纹
单波纹
咬口
5.3.4 后张法施工工艺
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2）塑料波纹管：以高密度聚乙烯或聚丙烯塑料为原料，采用挤塑机和专用制管机热挤定型而成，宜用于曲率半径小、密封性能及抗疲劳要求高的孔道。
5.3.4 后张法施工工艺
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预制公路桥梁构件预埋的波纹管
5.3.4 后张法施工工艺
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2. 预应力筋的张拉
（1）张拉条件
①结构的混凝土强度符合设计要求或达75%强度标准值；
②块体拼接者，立缝砼或砂浆符合设计或不低于块体砼强度的40%，且不低于15N/mm2。
（2）控制应力
应符合设计规定，如设计无规定时，同先张法。
（3）预应力筋张拉程序
① 0→1.05σcon →持荷2min → σcon 、锚固
②0→1.03σcon 、锚固
对于塑料波纹管内的预应力筋，张拉力达到张拉控制力后宜持荷2~5min。
5.3.4 后张法施工工艺
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（4）张拉端设置
后张法预应力筋张拉的基本方式是一端张拉和两端张拉。
① 有粘结预应力筋≤20m时，可一端张拉，长度>20m时，宜两端张拉。
② 无粘结预应力筋≤40m时，可一端张拉，长度>40m时，宜两端张拉。
3）有多根一端张拉的预应力筋时，张拉端、设置在结构的两端。当两端同时张拉同一根预应力筋时，宜先在一端锚固，再在另一端补足张拉力后进行锚固。
（5）张拉顺序
预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不产生不利变位、预应力损失最小等，因此，对称张拉是一条重要原则。同时，还应考虑尽量减少张拉设备的移动次数。
5.3.4 后张法施工工艺
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用穿心式液压千斤顶进行对称张拉
5.3.4 后张法施工工艺
（6）张拉伸长值校核
如实际伸长值比计算伸长值大于6％，应暂停张拉，在采取措施予以调整后，方可继续张拉。预应力筋的计算伸长值：
预应力筋张拉伸长值的量测，应在建立初应力之后进行。其实际伸长值应为：
当采用图解法确定时，建立直角坐标系，伸长值为横坐标，张拉力为纵坐标，将各级张拉力的实测伸长值标在图上。
5.3.4 后张法施工工艺
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3. 灌浆及封锚
（1）孔道灌浆
目的：防止钢筋锈蚀，增加结构的整体性和耐久性。
基本要求：① 水泥浆强度≥30MPa，30min内用完；
② 水灰比0.4左右，不得大于0.45 ；
③ 自由泌水率≤1％，泌水应在24h内全部被吸收；
④ 宜掺无腐蚀性外加剂：膨胀剂、减水剂；
⑤ 孔道湿、洁净，由下层到上层，由低处向高处；
⑥ 灌满孔道并封闭排气孔后加压0.5～0.7MPa，稳
压1～2min后封闭灌浆孔；
⑦ 较长孔道宜采用真空辅助注浆。
5.3.4 后张法施工工艺
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真空注浆原理
抽真空机
压降泵
5.3.4 后张法施工工艺
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（2） 张拉端锚具及外露预应力筋的封闭保护
预应力筋锚固后的外露部分及锚具应采用封头混凝土保护，封闭保护应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：
1）锚固后的外露部分宜采用机械方法切割，外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不小于30mm。
2）预应力筋的外露锚具必须有严格的密封保护措施，应采取防止锚具受机械损伤或遭受腐蚀的有效措施。
3）外露预应力筋的保护层厚度，当处于正常环境时不应小于20mm，处于易受腐蚀的环境时，不应小于50mm。
4）凸出式锚固端锚具的保护层厚度不应小于50mm。
5.3.4 后张法施工工艺
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某桥梁锚头端部处理
5.3.4 后张法施工工艺
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5.3.5 先张法与后张法的比较
① 先张法施工工艺需要张拉台座和成套的起重运输设备，一次投资费用较大，而后张法工艺则不需要，所以一次投资费用较小。
② 先张法工艺只适合生产中、小型构件；后张法工艺因直接在构件上张拉钢筋，故适合现场预制大、中的重的构件。
③ 先张法工艺比较简单；后张工艺比较复杂，施工操作，尤其预应力筋的张拉计算控制比较难以准确掌握。
④ 先张法工艺不需要固定在构件上的锚具等设备，可减少用钢量；后张法工艺需用一次性的锚具锚固钢筋，故用钢量较大。
⑤ 先张法工艺多在构件厂生产，设备配套，易于保证构件质量；而后张工艺因多在施工现场生产，施工条件不如构件厂稳定。
⑥ 先张法工艺建立预应力靠钢筋和同间的粘结力；后张工艺是靠预应力筋两端的锚具牢固地锚固在构件端部建立预压应力。
5.3.5 先张法与后张法的比较
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§5.4 其他预应力混凝土简介
无粘结预应力砼施工
电张法接线图
1
5.4.1 无粘结后张法
1. 什么是无粘结后张法？
无粘结后张法是在预应力筋表面刷涂料并包裹塑料布（管）后，再像普通钢筋一样先铺设
在支好的模板内，然后浇
筑混凝土，待混凝土达到
要求强度后进行张拉和锚
固的施工方法。适用于多
层及高层建筑大柱网板柱
结构、大荷载的多层工业
厂房楼盖体系、大跨度梁
类结构。
无粘结筋是蓝色塑料管包裹的
5.4.1 无粘结后张法
1
2. 无粘结筋的制作
无粘结筋是以专用防腐润滑脂（或防腐沥青）作涂料层，由聚乙烯（或聚丙烯）塑料作外包层的钢绞线或碳素钢丝束制作而成
钢绞线：常采用低松弛钢绞线фs12、фs15
涂料层：一般选用1号或者2号建筑油脂。
（a）塑料保护套；（b）防腐滑脂；（c）钢绞线
5.4.1 无粘结后张法
1
3. 无粘结预应力筋的铺设
条件——其它钢筋安装后。 顺序——纵横交叉者，先低后高。 就位固定——垫铁、马凳，或与其它筋固定。
避免两向相互穿插，端头与承压板垂直、贴紧
4. 锚具及端部处理
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。
无粘结预应力筋的张拉端可采用凸出式或凹入式做法。端头预埋承压钢板，固定端宜采用内埋式做法。
5.4.1 无粘结后张法
1
无粘结筋张拉端凹口作法
5.4.1 无粘结后张法
1
5. 张拉端封堵处理
①锚固后在锚具夹片外保留≮30mm切断；
②锚具的保护层厚度≮50mm；
③外露预应力筋的保护层厚度：正常环境≮20mm；易受腐蚀的环境≮50mm。
无粘结预应力筋张拉端封堵示意图
（a）凹入式张拉端 （b）凸出式的张拉端
1一无粘结预应力筋；2—螺旋筋；3一承压板；4一夹片锚具；5一细石混凝土或水泥砂浆；6一混凝土圈梁
5.4.1 无粘结后张法
1
5.4.2 电 张 法
1. 基本概念
利用热胀冷缩原理，在钢筋上通以低电压强电流使之热胀伸长，待达到要求的伸长值时锚固，随后停电冷缩，使混凝土构件产生预压应力的施工方法。
2. 钢筋伸长值计算
对抗裂度要求较高的构件，在成批生产前应用拉杆式千斤顶或压力传感器对电热后的钢筋预应力值进行校核，实测与计算偏差不应大于相应阶段预应力值的10％或小于5％。
5.4.2 电张法
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3. 电热设备的选择
电热设备最好选用低压变压器或弧焊机。变压器容量宜选大些，最好带有冷却设备，以便连续使用。
4. 电张法施工工艺
钢筋绝缘→ 通电，加热钢筋→ 钢筋受热膨胀至设计长度，锚固钢筋，断电→ 孔道灌浆。
电热法接线图
（a）三相变压器与钢筋并联；（b）弧焊机、钢筋并联
5.4.2 电张法
THANK YOU .

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