預(yù)應(yīng)力工程-1先張法

1、 第四章 預(yù)應(yīng)力混凝土工程 預(yù)應(yīng)力屋架n東方明珠電視塔封頂n江陰大橋n江陰大橋n金茂大廈n南京二橋一、預(yù)應(yīng)力混凝土工程概述（一）預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理n在外荷載作用于構(gòu)件之前，利用鋼筋張拉后的彈性回縮，對構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土預(yù)先施加壓力，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，使混凝土結(jié)構(gòu)在作用狀態(tài)下充分發(fā)揮鋼筋抗拉強(qiáng)度高和混凝土抗壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以提高構(gòu)件的承載能力。n當(dāng)構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時，首先抵消預(yù)應(yīng)力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區(qū)混凝土才受拉開裂，從而延遲了構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的開展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。（二）預(yù)應(yīng)力筋種類n混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-20024.2.1第二條：n預(yù)應(yīng)力

2、鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。1、熱處理鋼筋n鋼筋是用低合金鋼熱軋圓盤條鋼筋，經(jīng)冷加工后（或者不經(jīng)冷加工）淬火和回火后的調(diào)質(zhì)熱處理而制成。n按鋼棒形狀分為光圓鋼棒、螺旋槽鋼棒、螺旋肋鋼棒和帶肋鋼棒四種。GBT_5223.3-2005 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒2、鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲GB.T5223-20023、鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線GB.T5224-2003（三）預(yù)應(yīng)力混凝土分類n按預(yù)應(yīng)力度大小分：全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土；n按施加預(yù)應(yīng)力的時間先后分：先張法混凝土和后張法混凝土；n按預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)狀態(tài)分：有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土；二、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土

3、n澆筑混凝土構(gòu)件之前，張拉預(yù)應(yīng)力筋，將其臨時錨固在臺座或鋼模上，然后澆筑混凝土構(gòu)件，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（一般不低于混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75），并使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土間有足夠粘結(jié)力時，放松預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋彈性回縮，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋間的粘結(jié)，對混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。先張法特點(diǎn)n預(yù)應(yīng)力筋在臺座上或鋼模上張拉，由于臺座或鋼模承載力有限，先張法一般只能用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件，而且制造臺座或鋼模一次性投資大，所以，先張法多用于預(yù)制廠生產(chǎn)，可多次反復(fù)利用臺座或鋼模。n預(yù)應(yīng)力筋用夾具固定在臺座上，放松后夾具不起作用工具錨，可回收使用。n預(yù)應(yīng)力傳遞靠粘結(jié)力。 （一）施工設(shè)備和夾具1、臺座n臺座由臺面、橫梁和承力結(jié)

4、構(gòu)等組 成，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。 n臺座按構(gòu)造型式分為墩式臺座和槽式臺座。 1）墩式臺座n墩式臺座由臺墩、臺面與橫梁等組成。n臺墩和臺面共同承受拉力。n墩式臺座用以生產(chǎn)各種形式的中小型構(gòu)件。（1）臺墩n臺墩是墩式臺座的主要受力結(jié)構(gòu)。n臺墩依靠其自重和土壓力平衡張拉力產(chǎn)生 的傾覆力矩；n依靠土的反力和摩阻力平衡張力產(chǎn)生的水 平位移。n為了改善傳力墩的受力狀況，提高臺座承 受張拉力的能力，往往采用與臺面共同工 作的臺墩，從而減小臺墩自重和埋深。n承力臺墩設(shè)計(jì)時，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性和強(qiáng)度驗(yàn)算。n穩(wěn)定性驗(yàn)算一般包括抗傾覆驗(yàn)算與抗滑移驗(yàn)算?？箖A覆驗(yàn)算 2111.5pjGLE eMKMPe式中 K-抗

5、傾覆安全系數(shù)，應(yīng)不小于1.5； M-傾覆力矩（N*m），由預(yù)應(yīng)力筋的張拉力產(chǎn)生； Pj-預(yù)應(yīng)力筋的張拉力（N）； e1-張拉力合力作用點(diǎn)至傾覆點(diǎn)的力臂（m）； M1-抗傾覆力（N*m），由臺座自重和土壓力等產(chǎn)生； G-臺墩自重（）； -臺墩重心至傾覆點(diǎn)的力臂（m）； -臺墩后面的被動土壓力合力（），當(dāng)臺墩埋深 較淺時，可忽略不計(jì)； -被動土壓力合力至傾覆點(diǎn)的力臂（m）?？够乞?yàn)算11.3ejNKP式中 -抗滑移安全系數(shù)，應(yīng)不小于1.； -抗滑移的力（），對獨(dú)立的臺 墩，由側(cè)壁土壓力和底部摩阻力等產(chǎn)生。對與臺面共同工作的臺墩，可不作抗滑移計(jì)算，而應(yīng)驗(yàn)算臺面的承載力。（）臺面n臺面是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)

6、件成型的胎模。n它是由素土夯實(shí)后鋪碎磚墊層，再澆筑0mm厚的C15C20混凝土面層組成的。n臺面要求平整、光滑，沿其縱向留設(shè)0.3%的排水坡度，每隔1020m設(shè)置寬3050mm的溫度縫。 臺面與臺墩共同作用時其水平承載力 12cAfPK K式中式中 軸心受壓縱向彎曲系數(shù)，取=1； Ac臺面截面面積（mm2）； fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）； K1臺面承載力超載系數(shù)，取1.2； K2考慮臺面截面不均勻和其他影響因素的 附加安全系數(shù)，取1.5。（3）橫梁n橫梁以墩座牛腿為支承點(diǎn)安裝其上，是錨固夾具臨時固定預(yù)應(yīng)力筋的支承點(diǎn)，也是張拉機(jī)械張拉預(yù)應(yīng)力筋的支座。n橫梁常采用型鋼或鋼筋混凝土制作。

7、 墩式臺座的強(qiáng)度驗(yàn)算：墩式臺座的強(qiáng)度驗(yàn)算： n傳力墩的牛腿和外伸臺面局部加厚部分，分別按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的牛腿和偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；n橫梁按簡支梁計(jì)算。2）槽式臺座n槽式臺座是由端柱，傳力柱和上、下橫梁以及磚墻組成的。 n槽式臺座能夠承受較為強(qiáng)大的張拉力，適于雙向預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的張拉，同時也易于進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。n槽式臺座需進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。端柱和傳力柱的強(qiáng)度按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。槽式臺座端柱抗傾覆力矩由端柱、橫梁自重力矩及部分張拉力矩組成。 2、張拉機(jī)具n張拉機(jī)具的張拉力應(yīng)不小于預(yù)應(yīng)力筋張拉力的1.5倍；張拉機(jī)具的張拉行程不小于預(yù)應(yīng)力筋伸長值的1.11.3倍。n先張法常用張拉機(jī)具有

8、： 電動卷筒式張拉機(jī) ；電動螺桿張拉機(jī) ；穿心式千斤頂 ；油壓千斤頂 1）電動卷筒式張拉機(jī) 2）電動螺桿張拉機(jī) 3）穿心式千斤頂4）油壓千斤頂3、夾具n夾具是預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉和臨時固定的工具，要求夾具工作可靠，構(gòu)造簡單，施工方便，成本低。n根據(jù)夾具的工作特點(diǎn)分為張拉夾具和錨固夾具。 1）張拉夾具n張拉夾具是將預(yù)應(yīng)力筋與張拉機(jī)械連接起來，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的工具。n常用的張拉夾具有：偏心式夾具和壓銷式夾具。n偏心式夾具偏心式夾具用作鋼絲的張拉。它是由一對帶齒的月牙形偏心塊組成。偏心塊可用工具鋼制作，其刻齒部分的硬度較所夾鋼絲的硬度大。這種夾具構(gòu)造簡單，使用方便。 n壓銷式夾具壓銷式夾具用作直徑121

9、6 mm的HPB235RRB400級鋼筋的張拉夾具。它是由銷片和楔形壓銷組成。2）錨固夾具n錨固夾具是將預(yù)應(yīng)力筋臨時固定在臺座橫梁上的工具。n常用的錨固夾具有： 圓錐齒板式夾具及圓錐形槽式夾具 ； 圓套筒三片式夾具； 鐓頭錨具 圓錐齒板式夾具及圓錐形槽式夾具圓套筒三片式夾具鐓頭錨具 （二）施工工藝1、預(yù)應(yīng)力筋張拉1）張拉控制應(yīng)力2）張拉程序超張拉制度 2minconcon0105% 持荷目的：是為了減少預(yù)應(yīng)力筋的松弛應(yīng)力損失。所謂“松弛”，即鋼材在常溫、高應(yīng)力狀態(tài)下具有不斷產(chǎn)生塑性變形的特性， n松弛的數(shù)值與張拉控制應(yīng)力和延續(xù)時間有關(guān)。n控制應(yīng)力高，松弛也大，所以鋼絲、鋼絞線的松弛損失比冷拉熱

10、軋鋼筋大；n松弛損失還隨著時間的延續(xù)而增加，但在第一分鐘內(nèi)可完成損失總值的50，24h內(nèi)則可完成80。 2、預(yù)應(yīng)力值校核n 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 施 工 質(zhì) 量 驗(yàn) 收 規(guī) 范 （GB50204）5.4.2預(yù)應(yīng)力鋼絲張拉時，伸長值不作校核。3、預(yù)應(yīng)力筋放張n預(yù)應(yīng)力筋放張過程是預(yù)應(yīng)力的傳遞過程，是先張法構(gòu)件能否獲得良好質(zhì)量的一個重要生產(chǎn)過程。n應(yīng)根據(jù)放張要求，確定合理的放張順序、放張方法及相應(yīng)的技術(shù)措施。 1）放張要求 n放張預(yù)應(yīng)力筋時，混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時，不得低于設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75。n對于重疊生產(chǎn)的構(gòu)件，要求最上一層構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75時方

11、可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的放張。n過早放張預(yù)應(yīng)力筋會引起較大的預(yù)應(yīng)力損失或產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力筋滑動。n預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力筋放張前要對混凝土試塊進(jìn)行試壓， 以確定混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。 2）放張順序n（ 1）對承受軸心預(yù)壓力的構(gòu)件(如壓桿、樁等)，所有預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)同時放張； n（ 2）對承受偏心預(yù)壓力的構(gòu)件，應(yīng)先同時放張預(yù)壓力較小區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋再同時放張預(yù)壓力較大區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋； n（ 3）當(dāng)不能按上述規(guī)定放張時，應(yīng)分階段、對稱、相互交錯地放張，以防止放張過程中構(gòu)件發(fā)生翹曲、裂紋及預(yù)應(yīng)力筋斷裂等現(xiàn)象； n（ 4）放張后預(yù)應(yīng)力筋的切斷順序，宜由放張端開始，逐次切向另一端。3）放張方法n（1） 對于中小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力絲的放張宜從生產(chǎn)線中間處開始，以減少回彈量且有利于脫模；對于構(gòu)件應(yīng)從外向內(nèi)對稱、交錯逐根放張，以免構(gòu)件扭轉(zhuǎn)、端部開裂或鋼絲斷裂。n（2）放張單根預(yù)應(yīng)力筋，一般采用千斤頂放張。 n（3）構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋較多時，整批同時放張可采用砂箱、楔塊等放松裝置。 楔塊放張 n楔塊裝置放置在臺座與橫梁之間，放張預(yù)應(yīng)力筋時，旋轉(zhuǎn)螺母使螺桿向上運(yùn)動，帶動楔塊向上移動，鋼塊間距變小，橫梁向臺座方向移動，便可同時放松預(yù)應(yīng)力筋。楔塊放張，一般用于張拉力不大于300kN的情況。 砂箱放張 n砂箱裝置放置在臺座和橫梁之間，它由鋼