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1、土 木 工 程 施 工第第 五五 章章预应力混凝土工程预应力混凝土工程2预应力混凝土工程预应力混凝土工程预应力混凝土是近几十年发展起来的一门新技术，目前在世界各预应力混凝土是近几十年发展起来的一门新技术，目前在世界各地得到广泛应用。近年来，随着预应力混凝土设计理论和施工工地得到广泛应用。近年来，随着预应力混凝土设计理论和施工工艺与设备地不断完善和发展，预应力混凝土得到进一步的推广应艺与设备地不断完善和发展，预应力混凝土得到进一步的推广应用。与普通混凝土相比，预应力混凝土具有抗裂性好、刚度大、用。与普通混凝土相比，预应力混凝土具有抗裂性好、刚度大、材料省、自重轻、结构寿命长等优点，为建造大跨度结
2、构创造了材料省、自重轻、结构寿命长等优点，为建造大跨度结构创造了条件。预应力混凝土已由单个预应力混凝土构件发展到整体预应条件。预应力混凝土已由单个预应力混凝土构件发展到整体预应力混凝土结构，广泛用于土建、桥梁、管道、轨枕等领域。力混凝土结构，广泛用于土建、桥梁、管道、轨枕等领域。通过本章的学习，我们要了解混凝土的预应力建立过程，了解各通过本章的学习，我们要了解混凝土的预应力建立过程，了解各种预应力混凝土施工机械性能，掌握预应力混凝土的有关施工计种预应力混凝土施工机械性能，掌握预应力混凝土的有关施工计算方法，掌握预应力混凝土施工工艺和质量控制方法。算方法，掌握预应力混凝土施工工艺和质量控制方法。
3、3本章主要内容本章主要内容1. 概述概述2. 预应力钢筋、锚（夹）具、张拉机械预应力钢筋、锚（夹）具、张拉机械3. 先张法施工先张法施工4. 后张法施工后张法施工4第一节第一节 概述概述1 1、预应力结构的概念：、预应力结构的概念：（1 1）预应力结构：预应力结构：在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构形式下的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构形式称之为预应力结构。称之为预应力结构。 （2 2）预应力砼结构：预应力砼结构：它是在结构构件承受使用荷载之前，在构件的它是在结构构件承受使用荷载
4、之前，在构件的受拉区域张拉钢筋，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉受拉区域张拉钢筋，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区域的混凝土预先施加压力，产生预压应力，以抵消或减少使区域的混凝土预先施加压力，产生预压应力，以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。用荷载作用下产生的拉应力。5第一节第一节 概述概述2 2、预应力混凝土的优点、预应力混凝土的优点 截面小，重量轻，刚度大；截面小，重量轻，刚度大； 抗裂性、耐久性好；抗裂性、耐久性好； 充分利用高强钢筋性能，节约钢材；充分利用高强钢筋性能，节约钢材； 具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能；具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能； 提高抗剪承载力
5、及抗疲劳强度；提高抗剪承载力及抗疲劳强度； 在较大跨度结构中，综合经济效益好。在较大跨度结构中，综合经济效益好。6第一节第一节 概述概述4 4、对混凝土的要求、对混凝土的要求（1 1）高强、轻质、高耐久性）高强、轻质、高耐久性混凝土强度等级一般不低于混凝土强度等级一般不低于C30C30；当采用碳素钢丝、钢绞线、当采用碳素钢丝、钢绞线、V V级钢筋（热处理）作预应力筋时，级钢筋（热处理）作预应力筋时，砼强度等级不宜低于砼强度等级不宜低于C40C40；（2 2）预应力砼构件生产时，不得掺用氯盐。）预应力砼构件生产时，不得掺用氯盐。7第一节第一节 概述概述5 5、预应力砼分类、预应力砼分类（1 1）
6、按施加预应力的方式分：先张法、后张法；）按施加预应力的方式分：先张法、后张法；（2 2）按预应力筋与砼的粘结状态分：有粘结、无粘结；）按预应力筋与砼的粘结状态分：有粘结、无粘结；（3 3）按施加预应力的方法分：机械张拉、电热张拉；）按施加预应力的方法分：机械张拉、电热张拉；（4 4）按施加预应力大小的程度分：全预应力、部分预应力；）按施加预应力大小的程度分：全预应力、部分预应力；（5 5）按施工方法分：预制、现浇、组合预应力砼；）按施工方法分：预制、现浇、组合预应力砼；（6 6）按预应力筋在体内与体外的位置的不同划分：体内预应力砼、）按预应力筋在体内与体外的位置的不同划分：体内预应力砼、体外预
7、应力砼。体外预应力砼。8第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械1 1、预应力钢筋、预应力钢筋（1 1）对预应力筋的基本要求）对预应力筋的基本要求高强度；高强度；较好的塑性；较好的塑性；较好的粘结性能较好的粘结性能；具有良好的耐久性等。具有良好的耐久性等。（2 2）预应力筋按照材质分类）预应力筋按照材质分类 金属预应力筋金属预应力筋高强钢筋、钢丝、钢绞线；高强钢筋、钢丝、钢绞线； 非金属预应力筋非金属预应力筋纤维增强塑料（纤维增强塑料（ERPERP）预应力筋。）预应力筋。9第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械（3 3）高强钢筋）高强钢筋可
8、分为可分为冷拉热轧低合金钢筋冷拉热轧低合金钢筋和和热处理低合金钢筋热处理低合金钢筋两种。两种。 冷拉低合金钢筋：冷拉低合金钢筋：级热轧钢筋冷拉而成级热轧钢筋冷拉而成; 热处理低合金钢筋：带纵肋和无纵肋两种。热处理低合金钢筋：带纵肋和无纵肋两种。（4 4）高强钢丝）高强钢丝常用的高强钢丝分为冷拉和矫直回火两种；常用的高强钢丝分为冷拉和矫直回火两种；按外形分为光面、刻痕和螺旋肋三种。按外形分为光面、刻痕和螺旋肋三种。10第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械（5 5）钢绞线）钢绞线钢绞线是用冷拔钢丝绞扭而成，其方法是在绞线机上以一种稍粗的钢绞线是用冷拔钢丝绞扭而成，其方
9、法是在绞线机上以一种稍粗的直钢丝为中心，其余钢丝则围绕其进行螺旋状绞合，再经低温回火直钢丝为中心，其余钢丝则围绕其进行螺旋状绞合，再经低温回火处理即可。处理即可。钢绞线按照深加工的要求分类：钢绞线按照深加工的要求分类：普通松弛钢绞线、低松弛钢绞线、镀锌钢绞线、环氧涂层钢绞线、普通松弛钢绞线、低松弛钢绞线、镀锌钢绞线、环氧涂层钢绞线、模拔钢绞线。模拔钢绞线。钢绞线的规格：钢绞线的规格：2 2股、股、3 3股、股、7 7股、股、1919股。股。11第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械（6 6）无粘结预应力筋）无粘结预应力筋 一种在施加预应力后沿全长与周围混凝土不粘结的
10、预应力筋，它由一种在施加预应力后沿全长与周围混凝土不粘结的预应力筋，它由预应力钢材、涂料层和包裹层组成。预应力钢材、涂料层和包裹层组成。 （7 7）非金属预应力筋）非金属预应力筋主要是指用纤维增强塑料（简称主要是指用纤维增强塑料（简称FRPFRP）制成的预应力筋；）制成的预应力筋；主要有玻璃纤维增强塑料（主要有玻璃纤维增强塑料（GFRPGFRP）、芳纶纤维增强塑料（）、芳纶纤维增强塑料（AFRPAFRP）及）及碳纤维增强塑料（碳纤维增强塑料（CFRPCFRP）预应力筋等几种形式。）预应力筋等几种形式。12第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械2 2、锚具、夹具及连接
11、器、锚具、夹具及连接器（1 1）基本概念）基本概念 锚具：是后张法结构构件中为保持预应力筋拉力并将其传递到混锚具：是后张法结构构件中为保持预应力筋拉力并将其传递到混凝土上的永久性锚固装置。凝土上的永久性锚固装置。 夹具：是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张夹具：是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座拉台座( (或设备或设备) )上的临时性锚固装置；或在后张法构件施工中，上的临时性锚固装置；或在后张法构件施工中，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。 连接器：连接预应力筋的装置。连接器：连接预应力筋的装
12、置。13第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械（2）性能要求）性能要求 锚具的性能要求锚具的性能要求A. 满足静载锚固性能要求满足静载锚固性能要求在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋-锚具组装件的锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数a0.95和预和预应力筋总应变应力筋总应变apu 2.0%两项要求。两项要求。 锚具效率系数（锚具效率系数（a）应按下式计算：）应按下式计算： Fapu预应力筋预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力；锚具组装件的实测极限拉力； Fp
13、m预应力筋的实际平均极限抗拉力预应力筋的实际平均极限抗拉力; p预应力筋的效率系数。预应力筋的效率系数。(15根根,p =1；612根根,p =0.99； 1319根根,p =0.98；20根根, p =0.97。 )PmpapuFFa14第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械B. B. 用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋- -锚具组装锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为200200万次万次的疲劳性能试验要求。的疲劳性能试验要求。在抗
14、震结构中在抗震结构中，预应力筋，预应力筋- -锚具组装件还应锚具组装件还应满足循环次数为满足循环次数为5050次的周期荷载试验次的周期荷载试验。C. C. 锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。D. D. 锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，也应具锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，也应具有单根张拉的可能性。有单根张拉的可能性。15第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械 夹具的性能要求夹具的性能要求 A.A.夹具的静载性能夹具的静载性能应由预应力筋应由预应力筋 -
15、- 夹具组装件静载试验测定的夹具效率系数夹具组装件静载试验测定的夹具效率系数g g 确定，试验结果应满足夹具效率系数确定，试验结果应满足夹具效率系数g g 0.92 0.92 的要求。的要求。夹具效率系数的计算公式：夹具效率系数的计算公式： F Fgpugpu预应力筋预应力筋- -夹具组装件的实测极限拉力；夹具组装件的实测极限拉力； （当预应力筋当预应力筋- - 夹具组装件达到实测极限拉力夹具组装件达到实测极限拉力F Fgpugpu时，应由预应力筋的时，应由预应力筋的 断裂，而不应由夹具的破坏导致试验的终结。断裂，而不应由夹具的破坏导致试验的终结。） F Fpmpm预应力筋的实际平均极限抗拉力
16、。由预应力钢材试件实预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力钢材试件实 测破断荷载平均值计算得出。测破断荷载平均值计算得出。PmgpuFFg16第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械B.B.夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。主要锚固零件宜采取镀膜防锈；主要锚固零件宜采取镀膜防锈；C.C.在预应力夹具组装件达到实际破断拉力时，全部零件均不得出现在预应力夹具组装件达到实际破断拉力时，全部零件均不得出现裂缝和破坏。裂缝和破坏。 连接件的性能要求连接件的性能要求A.A.永久留在混凝土结构或构件中的预应力筋连接器，应符合锚具的永久留在混凝土结构或构件中的预应力筋连接器，应符合锚具的性能要求；性能要求；B.B.用于先张法施工且在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹用于先张法施工且在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的性能要求。具的性能要求。17第二节第二节 预应力钢筋、锚具、张拉机械预应力钢筋、锚具、张拉机械（3 3）种类）种类根据锚固对象分类：根据锚固对象分类：锚具：锚具：单根钢筋单根
