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1、土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工 预应力混凝土技术是在结构构件承受使用荷载以前，在构件受拉区域张拉钢筋，利用钢筋的弹性回缩，对混凝土预先施加压力。施加预应力的方法主要有：先张法、后张法、后张自锚法、电热法和自张法等。本章主要讲述先张法和后张法的施工工艺。一、先张法 先张法是先张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时固定在台座（或钢模上），然后浇筑混凝土，待混凝土的达到一定强度（一般不低于设计强度的75%），预应力筋和混凝土之间有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助粘结力，对混凝土施加预压应力的施工方法。先张法生产可采用台座法和机组流水法。其中，台座法应用较广。土土木木工工程程施施工工
2、第五节 预应力混凝土施工先张法施工顺序图（a）张拉预应力筋；（b）浇注混凝土；（c）放松预应力筋1-台座；2-预应力筋；3-夹具；4-构件4231（a）（b）（c）土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工 台座法工艺流程 构件堆放 浇注混凝土 养护、拆模 放松预应力筋 构件出槽 压混凝土试块 制作水泥浆试块 设计、制作台座 支底模、施工准备 放预应力筋、绑扎非预应力筋 张拉预应力筋 支侧模 预应力筋制作 张拉机具标定 调整初应力 土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工1、先张法设备系统(1)台座 台座按照构造形式的不同，可分为墩式台座和槽式台座。墩式台座由台墩、横梁、牛腿及台
3、面组成，一般用于生产中小型构件如屋架、空心板等，其长度通常为100150m。墩式台座有简易墩式台座、重力墩式台座、构架式台座和桩基构架式台座四种形式，可根据其特点及应用条件选择。槽式台座一般由钢筋混凝土传力柱、上横梁、下横梁和台面组成。由于其能承受较大张拉力和倾覆力矩，故常用于生产中小型吊车梁、屋架等大型构件。墩式台座1角钢；2预应力钢丝；3混凝土台面；4预埋螺栓；5卧梁土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工(2)夹具 先张法的夹具分两类：一类是锚固夹具，其作用是将预应力筋固定在台座上；一类是张拉夹具，其作用是张拉时夹持预应力筋。预应力筋类型不同，采用的夹具形式也不同。先张法中常采用
4、的预应力筋有钢丝和钢筋，夹具也分为钢筋夹具和钢丝夹具。钢丝夹具 常用的钢丝锚固夹具有锥形夹具、楔形夹具等两种形式，两者均属于锥销式体系。锚固时将锥塞或楔块击入套筒，借助摩擦阻力将钢筋锚固。常用的钢丝的张拉夹具有钳式夹具和偏心式夹具两种，如图所示。钢丝的锚固夹具（a）圆锥齿板式；（b）圆锥三槽式1-套筒；2-齿板；3-锥销钢丝的张拉夹具（a）钳式夹具；（b）偏心式夹具 土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工钢筋夹具及连接器 钢筋锚固常用螺丝端杆夹具、镦头式和销片式夹具等。采用镦头式夹具需要把直径在22mm以内的钢筋在对焊机上热镦。直径较大时需压模加热，锻打成型。为了检验镦头处的强度，镦
5、头的钢筋须经冷拉。销片式夹具由套筒和锥形销片组成。销片可采用两片或三片式。套筒内壁锥角要与锥片的锥角吻合。销片的凹槽内采用热模锻工艺直接锻出齿纹，以增强销片和预应力筋间的摩阻力。张拉钢筋时，如果钢筋长度不足时，可采用连接器。连接器可用于钢筋与钢筋相连，也可用于钢筋与螺丝端杆相连。两片式销片夹具1-销片；2-套筒；3-预应力筋套筒双拼式连接器1-半圆套筒；2-连接器；3-钢筋镦头；4-螺丝端杆；5-钢圈土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工(3)张拉设备 为了确保施工人员的人身安全和张拉控制力准确，在选择张拉设备时，应保证张拉机具的张拉能力不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉机具的张拉
6、行程不小于预应力筋张拉伸长值的1.11.3倍。预应力钢丝的张拉设备 钢丝的张拉分为单根张拉和多根张拉。用台座法生产构件时，一般采用单根张拉；用机组流水法生产构件时，常采用多根张拉。单根张拉时，一般采用小型卷扬机或电动螺杆张拉机作为张拉机具。由于张拉力较小，故采用弹簧测力计测力。多根张拉时，一般采用拉杆式千斤顶张拉。将钢丝两端镦粗，通过镦头梳筋板夹具与张拉钩相连，再用连接套筒将张拉钩与拉杆式千斤顶相连即可张拉。预应力钢筋的张拉设备 预应力钢筋的张拉设备分单根张拉设备或多根成组张拉设备。单根钢筋张拉设备 单根张拉时，一般采用小型卷扬机或电动螺杆张拉机作为张拉机具。其原理和张拉钢丝相同，但张拉力可达
7、300600KN。当单根钢筋长度不大时，也可采用拉伸机或穿心式千斤顶张拉。YC-20穿心式千斤顶张拉方法，如图所示。多根钢筋成组张拉设备 成组张拉需要较大张拉力的张拉设备，一般采用油压千斤顶进行张拉，这种装置由于千斤顶行程小，需多次回油，工效较低。土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工用卷扬机张拉预应力筋图1-台座；2-放松装置；3-横梁；4-钢筋；5-镦头；6-垫块；7-销片夹具；8-张拉夹具；9-弹簧测力计；10-固定梁；11-滑轮组；12-卷扬机YC-20穿心式千斤顶张拉过程图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101181
8、221384土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工油压千斤顶成组张拉图1-台座；2、3-前后横梁；4-钢筋；5、6-拉力架横梁；7-大螺丝杆；8-油压千斤顶；9-放松装置土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工2、先张法的张拉工艺（1）张拉前准备 预应力筋张拉应根据设计要求采用合适的张拉方法，按照合理的张拉程序进行。同时，必须有可靠的质量保证措施和安全保障。张拉前必须安放好预应力筋。采用钢丝做预应力筋时，应做除油污处理。采用碳素钢丝做预应力筋时，需做刻痕或压波处理。在铺放预应力筋之前，台面及模板上应涂刷隔离剂，以便于脱模，但须采取可靠措施，防止隔离剂沾污预应力筋，影响粘结力。
9、（2）预应力筋的张拉 预应力筋可单根张拉，也可多根成组张拉。在多根成组张拉时，为了减小台座的倾覆力矩和偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋。张拉时的控制应力直接影响预应力的效果，需按设计规定选用。为了提高构件的抗裂性能，部分抵消因各种因素产生的预应力损失，施工时，一般要进行超张拉。但钢筋的控制应力和超张拉最大应力不应超过限值。施工中可采用两种张拉程序：对于预应力钢丝，由于张拉工作量大，宜采用一次张拉法：。超张拉3%的目的是弥补应力松弛引起的预应力损失。对于预应力钢筋宜采用如下超张拉法：。超张拉5%并持荷两分钟的目的在于加速钢筋松弛的早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失（减少50%左
10、右）。预应力钢筋的张拉力一般用伸长值校核，在初应力约为时开始测量。张拉时预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的误差在+10%或-5%范围内是允许的。预应力钢丝张拉时，伸长值不做校核。待锚固完成1小时后抽查钢丝的预应力值，其误差应在设计规定阶段预应力值的5%以内。con1.030con2con05.10分钟持荷土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工(3)混凝土浇筑和养护 混凝土的浇筑应在预应力筋张拉、钢筋绑扎和支模后立即进行，一次浇筑完成。浇筑时，混凝土应振捣密实，振动器不应碰撞预应力筋，以避免引起预应力损失。混凝土可采用自然养护或湿热养护。但应注意，当采用湿热养护时，由于混凝土和预应力筋
11、的线膨胀系数不同，在温度升高时台座长度变化较小而预应力筋伸长，将引起预应力损失。这种温差预应力损失如果是在混凝土逐渐硬结时形成，则永远不能恢复。为了减少温差应力损失，应采用“二次升温养护”，即在混凝土达到一定强度前，预应力筋与台座混凝土的温差一般不应超过20。待混凝土强度达到7.5MPa（粗钢筋配筋构件）或10MPa（钢丝、钢绞线配筋构件）以上后，再按一般升温养护。控制应力和超张拉最大应力限值 预 应 力 筋 种 类 张 拉 控 制 应 力 超 张 拉 最 大 应 力 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.75fpuk 0.80 fpuk 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.70 fpuk 0.75 fp
12、uk 冷拉钢筋 0.95 fpyk 0.95 fpyk 注：表中fpuk、fpyk分别为预应力钢丝和预应力钢筋的抗拉强度标准值。土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工(4)预应力筋的放张 预应力筋放张时，混凝土强度必须符合设计要求。如设计没有具体要求时，不得低于混凝土强度标准值的75%。放张过早会产生较大的混凝土弹性压缩而引起预应力损失。预应力筋的放张顺序如无设计说明应符合下列规定：轴心受预压构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张；偏心受预压构件（如梁等），应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；如不能按、两项放张时，应分阶段、对称、相互交错地放
13、张，以防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹和预应力筋断裂。预应力筋放张前，应拆除侧模，使构件自由收缩。对于配置预应力筋数量不多的混凝土构件放张时，可采用钢丝钳剪断、锯割或氧炔燃熔断的方法，从生产线中间处切断；数量较多时，不允许采用逐根突然放张的方法，而应同时放张，以免最后放张的钢丝断裂。放张可采用千斤顶、砂箱或楔块。用楔块放张1-台座；2-横梁；3、4-钢块；5-钢楔块；6-螺杆；7-承力板；8-螺母4土土木木工工程程施施工工二、后张法 后张法是先制作构件，在预应力筋布设的位置预留孔道，待构件混凝土达到规定的强度后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉并加以锚固，最后进行孔道灌浆。后张法不需要台座设备，
14、适于生产大型构件。但由于把锚具作为预应力筋的组成部分，不能重复使用，因此耗钢量较大，加之施工工艺复杂，成本较高。第五节 预应力混凝土施工后张法施工过程（a）制作构件，预留孔道；（b）穿入预应力钢筋张拉并锚固；（c）孔道灌浆1-混凝土构件；2-预留孔道；3-预应力筋；4-千斤顶；5-锚具土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工1、后张法设备系统（1）锚具 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。锚具按其锚固钢筋或钢丝数量分为单根粗钢筋、钢筋束和钢绞线束以及钢丝束锚具。单根粗钢筋预应力筋锚具 单根粗钢筋在后张法施工时，根据构件长度和张拉工艺要求，有一端
15、张拉和两端同时张拉两种张拉方式。一端张拉时，张拉端用螺丝杆锚具，固定端用帮条锚具或者镦头锚具。两端张拉时，则均用螺丝杆锚具。图所示即为螺丝杆锚具。它由螺丝端杆、螺母和垫板组成。在张拉时，将螺丝端杆和预应力筋对焊，张拉螺丝端杆，用螺母锚固预应力筋。螺丝端杆可以采用与预应力筋同级冷拉钢筋制作，也可采用冷拉或热处理45号钢制作。螺丝端杆的净截面面积应大于或等于预应力筋截面面积。帮条锚具由帮条和衬板组成，其构造如图所示。帮条采用与预应力筋同级钢筋，衬板采用Q235普通低碳钢板。帮条焊接应在冷拉前进行，三根帮条应互成120度，与衬板相接触的截面应在同一垂直平面，以免受力扭曲。当一端张拉时，采用镦头锚具可
16、降低成本。镦头是直接在预应力筋端部热镦、冷镦或锻打成型。土土木木工工程程施施工工单根筋锚具图（a）螺丝端杆锚具；（b）帮条锚具1-钢筋；2-螺丝端杆；3-螺母；4-焊接接头；5-衬板；6-帮条（a）（b）第五节 预应力混凝土施工土土木木工工程程施施工工第五节 预应力混凝土施工钢筋束和钢绞线束预应力筋锚具 钢筋束和钢绞线束预应力筋常用的锚具有JM型、XM型、QM型、KT-Z型以及固定端用的镦头锚具等。JM型锚具由锚环和夹片组成。根据夹片数量和锚固钢筋类型、根数，有光JM12-36、螺JM12-36 和绞JM12-56等几种。JM锚具的夹片属分体组合型，锚环为单孔，有方形和圆形两种。JM型锚具利用楔块原理锚固多根预应力筋。它既可作张拉端锚具，又可作固定端锚具和工具锚具。JM型锚具（a）JM型锚具；（b）夹片；（c）锚环1-锚环；2-夹片；3-圆锚环；4-方锚环（c）（b）（a）土土木木工工程程施施工工 XM型锚具由孔锚板和夹片组成。根据锚固预应力筋数量，可分为单根XM型锚具和多根XM型锚具。XM型锚具既可作张拉锚具，也可作工具锚具。QM型锚具和XM型锚具相似，不同之处在于：锚孔为直孔；夹片
