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1、项目四项目四 混凝结构工程施工混凝结构工程施工 单元单元4.4：预应力混凝土工程施工：预应力混凝土工程施工 单元单元4.4：预应力混凝土工程施工：预应力混凝土工程施工 一、能力要求一、能力要求1、能识读预应力混凝土施工方案、能识读预应力混凝土施工方案2、能根据方案组织施工及验收、能根据方案组织施工及验收二、知识要求二、知识要求1、了解预应力混凝土材料及锚具、夹具和张拉设备、了解预应力混凝土材料及锚具、夹具和张拉设备2、熟悉钢绞线下料计算、熟悉钢绞线下料计算3、熟悉预应力混凝土施工方法、工艺、操作要点、熟悉预应力混凝土施工方法、工艺、操作要点相关支撑知识相关支撑知识 一、定义一、定义 预应力混凝
2、土预应力混凝土在外荷载作用前，预先建立起有内应力的混凝在外荷载作用前，预先建立起有内应力的混凝土，土，其内应力的大小与分布应能抵消或减少给定外荷载所产生的应力。其内应力的大小与分布应能抵消或减少给定外荷载所产生的应力。 （注：注：混凝土中的预应力一般通过张拉预应力筋来实现。）混凝土中的预应力一般通过张拉预应力筋来实现。） 预应力钢结构预应力钢结构在设计、制造、安装、施工期间和使用过程中，在设计、制造、安装、施工期间和使用过程中，采采用人为方法引入预应力以提高结构承载力、刚度、稳定性的各类钢用人为方法引入预应力以提高结构承载力、刚度、稳定性的各类钢结构。结构。 1. 增强结构抗裂性和抗渗性。增强
3、结构抗裂性和抗渗性。2. 改善结构的耐久性。改善结构的耐久性。3. 提高了结构与构件的刚度，减小结构变形。提高了结构与构件的刚度，减小结构变形。4. 提高结构的抗疲劳承载能力。提高结构的抗疲劳承载能力。5. 有效地减轻构件的自重（减小截面、节省材料）和增加结构的稳定性。有效地减轻构件的自重（减小截面、节省材料）和增加结构的稳定性。适用于大跨度结构等。适用于大跨度结构等。6. 合理利用高强度材料（高强钢材和混凝土）。合理利用高强度材料（高强钢材和混凝土）。7. 提高工程质量。提高工程质量。8. 预应力可从作为预制结构的一种拼装手段和结构加固的手段。预应力可从作为预制结构的一种拼装手段和结构加固的
4、手段。二、预应力混凝土的特点二、预应力混凝土的特点三、预应力原理三、预应力原理 在正常使用条件下，在正常使用条件下，普通钢筋混凝土结构的受拉区一般均已普通钢筋混凝土结构的受拉区一般均已出现裂缝，这将导致构件刚度降低，变形增大。为了限制构件的出现裂缝，这将导致构件刚度降低，变形增大。为了限制构件的裂缝宽度和结构的变形，往往需要增大构件截面尺寸和用钢量，裂缝宽度和结构的变形，往往需要增大构件截面尺寸和用钢量，这是不经济的，尤其是对于跨度大、荷载重的结构和对裂缝宽度这是不经济的，尤其是对于跨度大、荷载重的结构和对裂缝宽度限制较严的结构，构件将很笨重，既费钢材，又不利于施工。限制较严的结构，构件将很笨
5、重，既费钢材，又不利于施工。 当采用高强混凝土和高强钢筋时，可以有效地减轻结构自重、当采用高强混凝土和高强钢筋时，可以有效地减轻结构自重、节省钢材和降低造价，但是，在普通钢筋混凝土结构中采用高强节省钢材和降低造价，但是，在普通钢筋混凝土结构中采用高强钢筋，在使用荷载下钢筋应力更高，裂缝宽度也将更大，往往难钢筋，在使用荷载下钢筋应力更高，裂缝宽度也将更大，往往难以满足使用要求。以满足使用要求。 预应力混凝土结构的基本原理是预应力混凝土结构的基本原理是: :在结构承载时将发生拉在结构承载时将发生拉应力的部位，预先用某种方法对混凝土施加一定的压应力，这样，应力的部位，预先用某种方法对混凝土施加一定的
6、压应力，这样，当结构承载而产生拉应力时，必须先抵消混凝土的预压应力，然后当结构承载而产生拉应力时，必须先抵消混凝土的预压应力，然后才能随着荷载的增加使混凝土受拉，进而出现裂缝。这就可以改善才能随着荷载的增加使混凝土受拉，进而出现裂缝。这就可以改善混凝土的受拉性能，延缓受拉混凝土的开裂或裂缝开展，使结构在混凝土的受拉性能，延缓受拉混凝土的开裂或裂缝开展，使结构在使用荷载下不出现裂缝或不产生过大裂缝。使用荷载下不出现裂缝或不产生过大裂缝。 四、预应力混凝土分类四、预应力混凝土分类 按预应力度大小按预应力度大小全预应力混凝土和部分预应力混凝土。全预应力混凝土和部分预应力混凝土。 按施加预应力方式按施
7、加预应力方式先张法、后张法和自应力。先张法、后张法和自应力。 按预应力筋粘结状态按预应力筋粘结状态有粘结、无粘结和缓粘结。有粘结、无粘结和缓粘结。 按施工方法按施工方法预制、现浇和叠合。预制、现浇和叠合。 在预应力混凝土结构中所采用的混凝土应具有高强、轻质和高耐久性的性质。一般要求混凝土的强度等级不低于C30。 目前，我国在一些重要的预应力混凝土结构中，已开始采用C50C60的高强混凝土，最高混凝土强度等级已达到C80，并逐步向更高强度等级的混凝土发展。 国外混凝土的平均抗压强度每10年提高510MPa，现已出现抗压强度高达200MPa的混凝土。 五、内容五、内容 包含：预应力钢材、锚（夹）具
8、、张拉设备、预应力施工工艺等包含：预应力钢材、锚（夹）具、张拉设备、预应力施工工艺等 锚（夹）具锚（夹）具 预应力筋用预应力筋用锚具锚具预应力结构或构件中为保持预应力筋的拉力并预应力结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到结构或构件上所用的将其传递到结构或构件上所用的永久性永久性锚固装置。锚固装置。 预应力筋用预应力筋用夹具夹具预应力结构或构件施工时为保持预应力筋拉力预应力结构或构件施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在张拉台座（设备）上的并将其固定在张拉台座（设备）上的临时临时锚固装置。锚固装置。 按锚固原理分类：按锚固原理分类： 支承式支承式螺母锚具，镦头锚具；螺母锚具，镦头锚具； 楔紧
9、式楔紧式锥销锚具，夹片式锚具等。锥销锚具，夹片式锚具等。 基本要求：基本要求： 可靠的锚固能力，并不超过预期的滑移值；可靠的锚固能力，并不超过预期的滑移值； 构造简单、加工方便、体形小、价格低、全部零件互换性好。构造简单、加工方便、体形小、价格低、全部零件互换性好。u 预应力筋预应力筋 预应力筋是使结构或构件产生预压应力的受力材料。预应力筋是使结构或构件产生预压应力的受力材料。 钢筋钢筋精轧螺纹钢筋；精轧螺纹钢筋； 钢丝钢丝高强低合金钢丝、碳素钢丝高强低合金钢丝、碳素钢丝; ; 钢绞线钢绞线 要求：高强、低松弛、耐腐蚀。要求：高强、低松弛、耐腐蚀。n 先张法 先张法是先张拉预应力筋，后浇筑混凝
10、土的预应力混凝土生产方法。这种方法需要专用的生产台座和夹具，以便张拉和临时锚固预应力筋，待混凝土达到设计强度后，放松预应力筋。先张法适用于预制厂生产中小型预应力混凝土构件。预应力是通过预应力筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土的。n后张法 后张法是先浇筑混凝土后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。这种方法需要预留孔道和专用的锚具，张拉锚固的预应力筋要求进行孔道灌浆。后张法适用于施工现场生产大型预应力混凝土构件与结构。预应力是通过锚具传递给混凝土的。n有粘结 所谓有粘结预应力混凝土是指预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。先张法的预应力 筋直接浇筑在混凝土内，预应力筋和混凝土是有粘结的；后张法的预应力
11、筋通过孔道灌浆与混凝土形成粘结力，这种方法生产的预应力混凝土也是有粘结的。n无粘结 无粘结预应力混凝土的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，采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措施。精轧螺纹钢筋外形为无纵肋而横肋不相连的螺扣，螺母与连接器精轧螺纹钢筋外形为无纵肋而横肋不相连的螺扣，螺母与连接器的内螺纹应与之匹配，防止钢筋从中拉脱。的内螺纹应与之匹配，防止钢筋从中拉脱。 螺母分为平面和锥形两种。螺母分为平面和锥形两种。 锥形螺母可通过锥体与锥孔的配合，保证预应力筋的正确对中；锥形螺母可通过锥体与锥孔的配合，保证预应力筋的正确对中；开缝的作用开缝的作用是增强螺母对
12、预应力筋的夹持作用。是增强螺母对预应力筋的夹持作用。 螺母材料采用螺母材料采用4545号钢，调质热处理。号钢，调质热处理。 垫板也相应分为平面垫板和锥形垫板。垫板也相应分为平面垫板和锥形垫板。（一）预应力筋（一）预应力筋1 1、精轧螺纹钢筋体系、精轧螺纹钢筋体系 包括：精轧螺纹钢筋、锚具（螺母）和连接器。包括：精轧螺纹钢筋、锚具（螺母）和连接器。l 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纵肋的螺纹外精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带纵肋的螺纹外形。钢筋的接长用连接螺纹套筒，端头锚固用螺母。这种高强度钢筋形。钢筋的接长用连接螺纹套筒，端头锚固用螺母。这种
13、高强度钢筋具有锚固简单、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直径有纹钢筋直径有25mm25mm和和 32mm32mm，其屈服点为，其屈服点为750MPa750MPa和和900MPa900MPa两种。两种。（1） 碳素钢丝碳素钢丝 碳素钢丝又称高强钢丝，采用优质高碳钢盘条制成。碳素钢丝又称高强钢丝，采用优质高碳钢盘条制成。 主要品种有：矫直回火钢丝和低松弛钢丝。主要品种有：矫直回火钢丝和低松弛钢丝。 常用直径为常用直径为5mm5mm，最大达，最大达7mm7mm。5mm5mm钢丝的力学性能指标为：抗拉强度钢丝的力学性能指标
14、为：抗拉强度常为常为16701670、17701770和和1860N/mm1860N/mm2 2；伸长率不小于；伸长率不小于4%4%；反复弯曲次数不小；反复弯曲次数不小于于4 4次。其比例极限不小于抗拉强度的次。其比例极限不小于抗拉强度的75%75%，屈服强度不小于抗拉强度，屈服强度不小于抗拉强度的的85%85%。 低松弛钢丝是冷拉钢丝在张力状态下（抗拉强度的低松弛钢丝是冷拉钢丝在张力状态下（抗拉强度的30%30%50%50%）经回）经回火处理而成。火处理而成。 在先张法预应力混凝土构件中，为了增强钢丝与混凝土的握裹力，在先张法预应力混凝土构件中，为了增强钢丝与混凝土的握裹力，高强度钢丝的表面
15、加工成螺旋肋。高强度钢丝的表面加工成螺旋肋。（2）冷拔低碳钢丝）冷拔低碳钢丝 冷拔低碳钢丝是由直径冷拔低碳钢丝是由直径610mm的的I级钢筋在常温下通过拔丝模冷级钢筋在常温下通过拔丝模冷拔而成，一般拔至直径拔而成，一般拔至直径35mm。冷拔钢丝强度比原材料屈服强度显。冷拔钢丝强度比原材料屈服强度显著提高，但塑性降低。著提高，但塑性降低。 2 2、 钢丝体系钢丝体系 预应力钢绞线图预应力钢绞线图 (a)1(a)17 7钢绞线；钢绞线；(b)1(b)12 2钢绞线；钢绞线； (c)l(c)l3 3钢绞线；钢绞线；d d一钢绞线公称直径一钢绞线公称直径 钢绞线钢绞线 钢绞线是用多根冷拔钢丝在绞线机上
16、钢绞线是用多根冷拔钢丝在绞线机上成螺旋形绞合，并经回火处理而成，捻成螺旋形绞合，并经回火处理而成，捻距为钢绞线公称直径的距为钢绞线公称直径的12121616倍。倍。 按构造不同分为：按构造不同分为：1 17 7、1 13 3与与l l2 2钢绞线。钢绞线。 按直径不同分为：按直径不同分为：12.7mm12.7mm、15.2mm15.2mm和和15.7mm15.7mm。 1 13 3与与1 12 2钢绞线仅用于先张法预应力钢绞线仅用于先张法预应力混凝土构件。混凝土构件。 1 17 7钢绞线钢绞线是由是由6 6根外层钢丝围绕一根根外层钢丝围绕一根中心钢丝中心钢丝( (直径加大直径加大2.52.5) )绞成。绞成。 1 17 7S S15.215.2钢绞线的截面积为钢绞线的截面积为140mm140mm2 2，线重，线重1.101kg/m1.101kg/m。 常用钢绞线抗拉强度级别为常用钢绞线抗拉强度级别为1860MPa1860MPa。 3 3、 钢绞线体系钢绞线体系 l4 4、其他类型、其他类型l冷拉钢筋冷拉钢筋n 冷拉钢筋是将冷拉钢筋是将级热轧钢筋在常温下通过张拉到超过屈服点级热轧钢筋在常
