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1、土木工程施工土木工程施工 预应力工程预应力工程第第14讲讲 预应力材料与机具预应力材料与机具第第15讲讲 预应力施工预应力施工土木工程施工土木工程施工第第5 5章章 预应力工程预应力工程 【教学要求教学要求】了解预应力砼的特点和工作原理；了了解预应力砼的特点和工作原理；了解先张法台座的类型、预应力值建立和传递原理，掌握解先张法台座的类型、预应力值建立和传递原理，掌握张拉程序、张拉力控制和放张方法；了解后张法的施工张拉程序、张拉力控制和放张方法；了解后张法的施工工艺、锚夹具类型及张拉设备。了解无粘结预应力筋的工艺、锚夹具类型及张拉设备。了解无粘结预应力筋的施工工艺；熟悉预应力工程质量检验和质量控
2、制的主要施工工艺；熟悉预应力工程质量检验和质量控制的主要方法。方法。 【教学重点教学重点】 。 【教学难点教学难点】 土木工程施工土木工程施工第第14讲讲预应力材料及机具预应力材料及机具第第5 5章章 预应力工程预应力工程 1 概述概述 2 预应力钢筋预应力钢筋 3 预应力锚固体系预应力锚固体系 4 张拉机具张拉机具 5 一般规定一般规定挤压器挤压器 墩头机墩头机高压油泵高压油泵 千斤顶千斤顶 JPM夹片式锚具夹片式锚具挤压式锚具挤压式锚具 螺母锚具螺母锚具压花机压花机土木工程施工土木工程施工1 概述概述 普通钢筋砼构件的抗拉极限应变只有普通钢筋砼构件的抗拉极限应变只有0.1-0.1510-3
3、。构件砼受拉开裂时，受拉钢筋的应力仅达构件砼受拉开裂时，受拉钢筋的应力仅达1/4-1/3，钢筋，钢筋的抗拉强度未能充分发挥。的抗拉强度未能充分发挥。1.1 预应力砼工作原理预应力砼工作原理 预应力砼是在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉预应力砼是在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区对砼施加预压应力。使用阶段的构件在外荷载作用下产区对砼施加预压应力。使用阶段的构件在外荷载作用下产生拉应力时，先要抵消预压应力，这就推迟了砼裂缝的出生拉应力时，先要抵消预压应力，这就推迟了砼裂缝的出现并限制了裂缝的开展，从而提高构件的抗裂度和刚度。现并限制了裂缝的开展，从而提高构件的抗裂度和刚度。第第1414讲讲
4、预应力材料与机具预应力材料与机具共共63页页 第第1页页土木工程施工土木工程施工1.2 建立预压应力的方法建立预压应力的方法 是通过对受拉区的预应力钢筋进行张拉、锚固、放是通过对受拉区的预应力钢筋进行张拉、锚固、放松，借助预应力钢筋的弹性回缩，使受拉区砼事先获得松，借助预应力钢筋的弹性回缩，使受拉区砼事先获得预压应力来实现的。预压应力来实现的。1 1 概述概述砼箱梁中的预应力筋砼箱梁中的预应力筋 T梁中的预应力钢丝束梁中的预应力钢丝束共共63页页 第第2页页土木工程施工土木工程施工预应力砼的种类预应力砼的种类按预应力大小分按预应力大小分按施加预应力方式分按施加预应力方式分按预应力筋的按预应力筋
5、的粘结状态分粘结状态分按施工方式分按施工方式分全预应力砼全预应力砼先张法预应力砼先张法预应力砼后张法预应力砼后张法预应力砼自应力砼自应力砼有粘结预应力砼有粘结预应力砼无粘结预应力砼无粘结预应力砼预制预应力砼预制预应力砼部份预应力砼部份预应力砼现浇预应力砼现浇预应力砼叠合预应力砼叠合预应力砼1 1 概述概述共共63页页 第第3页页土木工程施工土木工程施工1.3 预应力砼的优缺点预应力砼的优缺点 有效利用高强钢材；有效利用高强钢材； 减小结构构件的截面尺寸、自重，能增大减小结构构件的截面尺寸、自重，能增大结构构件跨度，降低结构构件占用空间；结构构件跨度，降低结构构件占用空间； 提高使用荷载下结构的
6、抗裂性和刚度；提高使用荷载下结构的抗裂性和刚度； 质量好、降低工程造价、结构耐久性好；质量好、降低工程造价、结构耐久性好； 技术含量高、操作要求严，需要增添专用技术含量高、操作要求严，需要增添专用设备。设备。1 1 概述概述共共63页页 第第4页页土木工程施工土木工程施工1.4 预应力工艺的应用预应力工艺的应用 1.4.1 先张法的应用先张法的应用 先张法主要应用于房屋建筑中的空心板、多孔板、先张法主要应用于房屋建筑中的空心板、多孔板、槽形板、双槽形板、双T板、板、V形折板、托梁、檩条、槽瓦、屋面梁形折板、托梁、檩条、槽瓦、屋面梁等；道路桥梁工程中的轨枕、桥面空心板、简支梁等。等；道路桥梁工程
7、中的轨枕、桥面空心板、简支梁等。在基础工程中应用的预应力方桩及管桩等。在基础工程中应用的预应力方桩及管桩等。1 1 概述概述预应力双预应力双T板板 桥面预应力空心板桥面预应力空心板 预应力方桩预应力方桩共共63页页 第第5页页土木工程施工土木工程施工1.4.2 后张法的应用后张法的应用 后张法不但用于房屋建筑中的吊车梁、屋面梁、屋后张法不但用于房屋建筑中的吊车梁、屋面梁、屋架，桥梁中的架，桥梁中的T形梁、箱形梁等构件，且在大跨度的现浇形梁、箱形梁等构件，且在大跨度的现浇结构及空间结构中的应用也日趋成熟；在特种结构如塔结构及空间结构中的应用也日趋成熟；在特种结构如塔体的竖向预应力、筒体的环向预应
8、力也有突破，尤其为体的竖向预应力、筒体的环向预应力也有突破，尤其为桥梁工程的悬索结构、斜拉结构提供了丰富的发展空间。桥梁工程的悬索结构、斜拉结构提供了丰富的发展空间。1.4 1.4 预应力工艺的应用预应力工艺的应用预应力箱梁预应力箱梁 竖向预应力竖向预应力 斜拉索张拉斜拉索张拉共共63页页 第第6页页土木工程施工土木工程施工2 预应力钢筋预应力钢筋 预应力钢筋宜采用预应力钢筋宜采用螺旋肋钢丝、刻痕钢丝和低松螺旋肋钢丝、刻痕钢丝和低松驰钢铰线驰钢铰线，也可采用热处理钢筋。，也可采用热处理钢筋。 预应力钢筋是指预应力钢筋是指在预应力结构中用于建立预加在预应力结构中用于建立预加应力的单根或成束的预应
9、力钢丝、钢绞线或钢筋应力的单根或成束的预应力钢丝、钢绞线或钢筋等等。 冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝和和冷拉钢筋冷拉钢筋由于存在残余应力、屈由于存在残余应力、屈强比低，已逐渐为螺旋肋钢丝、刻痕钢丝或强比低，已逐渐为螺旋肋钢丝、刻痕钢丝或13钢绞线所钢绞线所取代，不再作为预应力钢筋使用。取代，不再作为预应力钢筋使用。第第1414讲讲 预应力材料与机具预应力材料与机具共共63页页 第第7页页土木工程施工土木工程施工2.1 预应力钢丝预应力钢丝 螺旋肋钢丝是通过专用拔丝模冷拔使钢丝螺旋肋钢丝是通过专用拔丝模冷拔使钢丝表面沿长度方向产生规则间隔肋条的钢丝。直表面沿长度方向产生规则间隔肋条的钢丝。直径为径为4
10、9mm，标准抗拉强度，标准抗拉强度15701770 N/mm2。螺旋肋能增加与砼的握裹力，可用于。螺旋肋能增加与砼的握裹力，可用于先张法先张法构件。构件。2.1.1 螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝外形螺旋肋钢丝外形 螺旋肋钢丝近照螺旋肋钢丝近照2 2 预应力钢筋预应力钢筋共共63页页 第第8页页土木工程施工土木工程施工2.1.2 刻痕钢丝刻痕钢丝 刻痕钢丝是用冷轧或冷拔方法刻痕钢丝是用冷轧或冷拔方法使钢丝表面产生周期性变化的凹痕使钢丝表面产生周期性变化的凹痕或凸纹的钢丝。直径为或凸纹的钢丝。直径为5、7 mm，标准抗拉强度标准抗拉强度1570 N/mm2。钢丝表。钢丝表面的凹痕或凸纹能增加与砼
11、的握裹面的凹痕或凸纹能增加与砼的握裹力，可用于力，可用于先张法先张法构件构件。三面刻痕钢丝外形三面刻痕钢丝外形 刻痕钢丝近照刻痕钢丝近照刻痕钢丝刻痕钢丝2.1 2.1 预应力钢丝预应力钢丝共共63页页 第第9页页土木工程施工土木工程施工2.2 预应力钢绞线预应力钢绞线 钢绞线是由多根碳素钢丝在绞线机上成螺旋形纹合，钢绞线是由多根碳素钢丝在绞线机上成螺旋形纹合，并经低温回火消除应力制成。钢绞线的整根破断力大、柔并经低温回火消除应力制成。钢绞线的整根破断力大、柔性好，施工方便，具有广阔的发展前景。但价格比钢丝贵。性好，施工方便，具有广阔的发展前景。但价格比钢丝贵。钢绞线可分为钢绞线可分为光面钢绞线
12、光面钢绞线、无粘结钢绞线无粘结钢绞线、模拔钢绞线模拔钢绞线、镀锌钢绞线镀锌钢绞线、环氧涂层钢绞线环氧涂层钢绞线、不锈钢钢绞线不锈钢钢绞线等。等。预应力钢绞线预应力钢绞线光面预应力光面预应力钢绞线钢绞线2 2 预应力钢筋预应力钢筋共共63页页 第第10页页土木工程施工土木工程施工2.2.1 光面预应力钢绞线光面预应力钢绞线 常用光面钢绞线的规格有常用光面钢绞线的规格有13和和17两种，直径为两种，直径为8.615.2mm，标准抗拉强度，标准抗拉强度15701860N/mm2。后张法后张法预应力均采用预应力均采用17钢绞线，钢绞线，13钢绞线仅用于钢绞线仅用于先张法先张法构件。构件。光面预应力钢绞
13、线的形式光面预应力钢绞线的形式 钢绞线的包装钢绞线的包装2.2 2.2 预应力钢绞线预应力钢绞线共共63页页 第第11页页土木工程施工土木工程施工2.2.2 无粘结钢绞线无粘结钢绞线 是用防腐润滑油脂涂敷在钢绞线表面上、外包塑料护是用防腐润滑油脂涂敷在钢绞线表面上、外包塑料护套制成，主要用于套制成，主要用于后张法后张法中无粘结预应力筋，也可用于暴中无粘结预应力筋，也可用于暴露或腐蚀环境中的体外索、拉索等。露或腐蚀环境中的体外索、拉索等。无粘结钢绞线无粘结钢绞线 无粘结钢绞线生产线无粘结钢绞线生产线2.2 2.2 预应力钢绞线预应力钢绞线共共63页页 第第12页页土木工程施工土木工程施工2.3
14、热处理钢筋热处理钢筋 热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火调质热处理制成。具有高强度、高韧性和高粘结力等优点，调质热处理制成。具有高强度、高韧性和高粘结力等优点，直径为直径为610mm。成品钢筋为直径。成品钢筋为直径2m的弹性盘卷，开盘的弹性盘卷，开盘后自行伸直，每盘长度为后自行伸直，每盘长度为l00120m。热处理钢筋的螺纹。热处理钢筋的螺纹外形，有外形，有带纵肋带纵肋和和无纵肋无纵肋两种。两种。有纵肋热处理钢筋有纵肋热处理钢筋 无纵肋热处理钢筋无纵肋热处理钢筋2 2 预应力钢筋预应力钢筋共共63页页 第第13页页土木工程施工土木工程施
15、工2.4 精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋 精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带肋精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带肋的螺纹外形。的螺纹外形。 钢筋的接长用连接螺纹套筒，端头锚固用螺母。精轧钢筋的接长用连接螺纹套筒，端头锚固用螺母。精轧螺纹钢筋具有锚固简单、施工方便、无需焊接等优点。目螺纹钢筋具有锚固简单、施工方便、无需焊接等优点。目前国内生产的精轧螺纹钢筋品种前国内生产的精轧螺纹钢筋品种有有25 5和和32，其屈服点，其屈服点为为750MPa和和900MPa两种。两种。精轧螺纹钢筋外形精轧螺纹钢筋外形 精轧螺纹钢筋近照精轧螺纹钢筋近照2 2 预应力钢筋预应力钢筋共共63页页 第第1
16、4页页土木工程施工土木工程施工2.5 预应力钢筋的特性预应力钢筋的特性 碳素钢丝或钢绞线均属硬钢。当钢丝拉伸到超过比碳素钢丝或钢绞线均属硬钢。当钢丝拉伸到超过比例极限例极限p (取残余应变为取残余应变为0.01%时的应力时的应力)后，后，-关系呈关系呈非线性变化，没有明显的屈服点。非线性变化，没有明显的屈服点。2.5.1 应力应力- -应变曲线应变曲线 当钢丝拉伸超过当钢丝拉伸超过0.2 (残余应变为残余应变为0.2%)后，应变后，应变增加较快；当拉伸至最大应力增加较快；当拉伸至最大应力b时，应变时，应变继续发展，在继续发展，在-曲线上呈现曲线上呈现为一水平段，然后断裂。为一水平段，然后断裂。预应力筋预应力筋-曲线曲线见右图：见右图：2 2 预应力钢筋预应力钢筋共共63页页 第第15页页土木工程施工土木工程施工2.5.2 应力松弛应力松弛 应力松弛是钢材受到一定的张拉力后，在长度保持不应力松弛是钢材受到一定的张拉力后，在长度保持不变的条件下，钢材的应力随时间的增长而降低的现象，其变的条件下，钢材的应力随时间的增长而降低的现象，其降低值称为降低值称为应力松弛损失应力松弛损失。产生应力松弛
