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建筑施工技术
Construction Technology of
Civil Engineering
任务一 先张法
先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时固定在台座或钢模板上，然后再浇筑混凝土的施工方法。待混凝土达到一定强度（一般不低于设计强度等级的75%），保证预应力筋与混凝土有足够粘结力时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，使混凝土产生预压应力。
张拉预应力筋
浇筑混凝土、养护
放张
目录
CONTENTS
一、台座
二、张拉设备及夹具
三、预应力筋的张拉
四、预应力筋的放张
01
台座
台座是先张法预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。台座按构造形式可分为墩式台座和槽式台座。
墩式台座
槽式台座
1. 墩式台座
墩式台座由承力台墩、台面和横梁组成。
目前，常用的是现浇钢筋混凝土制成的由承力台墩与台面共同受力的台座。
墩式台座
1—承力台墩；2—横梁；3—台面；4—预应力筋
墩式台座
抗倾覆验算的计算
钢筋混凝土台墩绕台面O点倾覆，其埋深较小，当气温变化土质干缩时，土与台墩分离，土压力小而不稳定，故忽略土压力对O点产生的平衡力矩。台墩抗倾覆按下式验算
台面的伸缩缝可根据当地温差和经验设置，一般约为10m设置一条。
也可采用预应力混凝土滑动台面，不留设施工缝。
抗滑移验算可按下式计算
2. 槽式台座
槽式台座是由端柱、传力柱和上、下横梁及砖墙组成的。端柱和传力柱是槽式台座的主要受力结构，采用钢筋混凝土结构。砖墙一般为一砖厚，起挡土作用，同时又是蒸汽养护的保温侧墙。
槽式台座适用于张拉吨位较大的构件，如起重机梁、屋架、薄腹梁等。
槽式台座
1—钢筋混凝土压杆；2—砖墙；3—下横梁；4—上横梁
02
张拉设备及夹具
1. 夹具的要求
（1）夹具的各部件质量必须合格，预应力夹具组装件的锚固性能必须满足结构要求。
（2）夹具的静载锚固性能，应由静荷载试验测定的夹具效率系数确定。
（3）当预应力夹具组装件达到实测极限拉力时，全部零件不应出现肉眼可见的裂缝和破坏。
（4）有良好的自锚性能。
（5）有良好的松锚性能。
（6）能多次重复使用。
2. 张拉夹具
（1）偏心式夹具。用于钢丝的张拉。它由一对带齿的有牙形偏心块组成。偏心块可由工具钢制作，其刻齿部分的硬度相对所夹钢丝来讲，硬度更大。这种夹具构造简单，使用方便。
（2）压销式夹具。压销式夹具是用于直径为12~16mm 的HPB300、HRB400级钢筋的张拉夹具，它是由销片和楔形压销组成的。销片2、3有与钢筋直径相适应的半圆槽，槽内有齿纹用以夹紧钢筋。当楔紧或放松楔形压销4时，便可夹紧或放松钢筋。
偏心式夹具
1—钢丝；2—偏心块；3—环（与张拉机械连接）
压销式夹具
1—钢筋；2—销片（楔形）；3—销片；4—楔形压销
3. 锚固夹具
（1）钢质锥形夹具。钢质锥形夹具，主要用来锚固直径为3~5 mm 的单根钢丝
（2）墩头夹具。适用于预应力钢丝固定端的锚固
图5-6 钢质锥形夹具
（a）圆锥齿板式；（b）圆锥式
1—套筒；2—齿板；3—钢丝；4—锥塞
图5-7 固定端墩头夹具
1—垫片；2—墩头钢丝；3—承力板
4. 张拉设备
预应力筋用的张拉设备由液压千斤顶、高压油泵和外接油管组成。
预应力筋用液压千斤顶按机型的不同，可分为拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶、锥锚式千斤顶和台座式千斤顶等；
按使用功能的不同，可分为单作用千斤顶和双作用千斤顶；
按张拉吨位大小的不同，可分为小吨位千斤顶（小于或等于250kN）、中吨位千斤顶（大于250kN 且小于1000kN）和大吨位千斤顶（大于或等于1000kN）。
（1）拉杆式千斤顶
利用单活塞张拉预应力筋、单作用的千斤顶。
其主要用于张拉带螺丝端杆锚具的冷拉HRB335、HRB400级钢筋和带镦头锚具的钢丝束。
YL60型千斤顶是一种常用的拉杆式千斤顶。
螺丝端杆锚具
已镦好的Φ7钢丝
LD型系列镦头机
（2）穿心式千斤顶。
穿心式千斤顶具有一个穿心孔，是利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。
这种千斤顶适应性强，既适用于张拉带JM 型锚具的钢筋束或钢绞线束，配上撑脚与拉杆后，也可作为拉杆式穿心千斤顶。
系列产品有：YC20D、YC60与YC120型千斤顶。
图5-8 YC20型穿心式千斤顶张拉过程示意
（a）张拉；（b）暂时锚固，回油
1—钢筋；2—台座；3—穿心式夹具；4—弹性顶压头；
5、6—油嘴；7—偏心式夹具；8—弹簧
（3）电动螺杆张拉机。
电动螺杆张拉机主要适用于预制厂在长线台座上张拉冷拔低碳钢丝。
其工作原理为：电动机正向旋转时，通过减速箱带动螺母旋转，螺母即推动螺杆沿轴向后运动，张拉钢筋。
弹簧测力计上装有计量标尺和微动开关，当张拉力达到要求数值时，电动机能够自动停止转动。
锚固好钢丝后，使电动机反向旋转，螺杆即向前运动，放松钢丝，完成张拉操作。
图5-9 电动螺杆张拉机构造
1—张拉螺杆；2、3—拉力架；4—张拉夹具；5—顶杆；6—电动机；
7—齿轮减速机；8—测力计；9、10—车轮；11—底盘；
12—手把；13—横梁；14—钢筋；15—锚固夹具
DL1 型电动螺杆张拉机的最大张拉力为10kN，最大张拉行程为780mm，张拉速度为2m/min
（4）电动卷扬张拉机。
电动卷扬张拉机主要用在长线台座上张拉冷拔低碳钢丝，常用的LYZ—1型电动卷扬机最大张拉力10kN，张拉行程为5m，张拉速度为2.5m/min，电动机卷扬功率为0.75kW。
该机型号分为LYZ—1 A 型（支撑式）和LYZ—1 B型（夹轨式）两种：
A 型适用于多处预制场地，移动变换场地方便，其构造如图5-10所示。
B型适用于固定式大型预制场地，左右移动轻便、灵活、动作快，生产效率高；
图5-10 LYZ—1A 型电动卷扬张拉机
1—电气箱；2—电动机；3—减速箱；4—卷筒；5—撑杆；
6—夹钳；7—前轮；8—测力计；9—开关；10—后轮
03
预应力筋的张拉
预应力筋张拉应根据设计要求，采用合适的张拉方法、张拉顺序、张拉设备及张拉程序进行，并应有可靠的质量保证措施和安全技术措施。
预应力筋可单根张拉，也可多根同时张拉。
在确定预应力筋的张拉顺序时，应尽可能地减少倾覆力矩和偏心力，先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋，再轮流对称张拉两侧的预应力筋。
1. 张拉控制应力
预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求。当施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力不得超过表5-1的规定
表5-1 张拉控制应力值和最大张拉控制应力
2. 张拉程序
预应力筋张拉程序有以下两种：
以上两种张拉程序是等效的，施工中可根据构件设计标明的张拉力大小、预应力筋与锚具品种、施工速度等选用。
预应力筋进行超张拉（103%~105%控制应力）主要是为了减少应力松弛引起的应力损失值。
所谓应力松弛，是指钢材在常温高应力的作用下，由于塑性变形而使应力随时间延续而降低的现象。这种现象在张拉后的前几分钟内发展得较快，往后的发展则趋于缓慢。
例如，超张拉5%并持载2min，再回到控制应力，松弛已完成50%以上。
3. 张拉力
预应力筋的张拉力根据设计的张拉控制应力与钢筋截面面积及超张拉系数之积而定。
预应力值校核
预应力筋张拉锚固后实际应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为±5%。预应力钢丝的应力可利用2CN—1型钢丝测力计测量。
一根钢筋要反复测定4次，取后3次的平均值为钢丝的拉力值
CN—1型钢丝测力计使用：
先用挂钩勾住钢丝，旋转螺钉使测头与钢丝接触，此时测挠度百分表4和测力百分表读数均为零，
继续旋转螺钉，当测挠度百分表的读数达到2mm时，从测力百分表的读数便可知钢丝的拉力值N。
4. 张拉伸长值校核
采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值，如实际伸长值比计算伸长值大10%或小5%，应暂停张拉，在查明原因、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ΔL（mm）可按下式计算：
04
预应力筋的放张
1. 放张要求
先张法施工的预应力放张时，预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求。设计无要求时，其强度不应低于设计的混凝土强度标准值的75%。
预应力混凝土构件的预应力筋为钢丝时，放张前应根据预应力钢丝的应力传递长度，计算出预应力钢丝在混凝土内的回缩值，以检查预应力钢丝与混凝土粘结的效果。
若实测的回缩值小于计算的回缩值，则预应力钢丝与混凝土的粘结效果满足要求，可进行预应力钢丝的放张。
2. 放张顺序
预应力筋的放张顺序应满足设计要求，如设计无要求时应满足下列规定：
（1）对轴心受预压构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张。
（2）对偏心受预压构件（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）如不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张，以防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。
3. 放张方法
放张前，应拆除侧模，使放张时构件能自由压缩，否则将损坏模板或使构件开裂。预应力筋的放张工作应缓慢进行，防止冲击。
（1）对预应力筋为钢丝或细钢筋的板类构件，放张时可直接用钢丝钳或氧炔焰切割，并宜从生产线中间处切断，以减少回弹量且有利于脱模；对每一块板，应从外向内对称放张，以免构件扭转两端开裂；
（2）对预应力筋为数量较少的粗钢筋的构件，可采用氧炔焰在烘烤区轮换加热每根粗钢筋，使其同步升温，此时钢筋内力徐徐下降，外形慢慢伸长，待钢筋出现缩颈现象时即可切断。此法应采取隔热措施，防止烧伤构件端部混凝土。
（3）对预应力筋配置较多的构件，不允许采用剪断或割断等方式突然放张，以避免最后放张的几根预应力筋产生过大的冲击而断裂，致使构件开裂。
为此，应采用千斤顶或在台座与横梁之间设置砂箱和楔块，或在准备切割的一端预先浇筑一块混凝土块作为切割时冲击力的缓冲体，使构件不受或少受冲击影响而进行缓慢放张。
楔块放张 砂箱放张

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