項目五預應力混凝土教案

1、漳州職業(yè)技術學院 2012/2013學年第二學期所屬系建筑工程系課程名稱建筑施工技術授課教師 教案序號授課班級課時安排204課題：項目五 預應力混凝土工程單元一先張法施工課型：講授教學目的與要求：1、熟悉預應力混凝土工程的概念；2、熟悉先張法的概念及其臺座施工法；3、掌握先張法的施工工藝過程。教學重點、難點：先張法的施工工藝過程采用教具、掛圖：復習、提問：1、提高混凝土抗拉性的途徑？2、預應力混凝土先張法的施工工藝過程？課堂小結：通過本節(jié)課的學習，使學生熟悉預應力混凝土工程的概念，熟悉先張法的概念及其臺座施工法，掌握先張法的施工工藝過程。導入：眾所周知砼具有良好的抗壓性和較差抗拉性，為提高砼的

2、抗拉性，一般可以在砼中布置鋼筋，如果需要得到更高的抗拉性能，就要采用預應力混凝土工程。 預應力混凝土工程概述：1、原理：在構件受拉區(qū)預先施加壓力，在受拉時先抵消壓力，使其能承受的拉力增大。2、作用：a、推遲裂縫出現，b、限制裂縫開展，c、提高抗裂度和剛度，d、充分利用材料。3、特點：a、增加構件的耐久性，減少自重等優(yōu)點；B、制作工藝也較復雜。4、方法：a、先張法，b、后張法，c、電熱法。第一節(jié) 先張法一、概述1、定義：先張拉預應力筋，后澆筑砼的預應力砼構件的生產方法。適于生產中小型預應力砼構件。如空心板、屋面板、吊車梁等。2、方法1）臺座法：構件在固定的臺座上生產，預應力筋的張拉力由臺座承受。

3、應用較廣，可用于現場。2）機組流水法：構件在鋼模中生產，預應力筋的張拉力由鋼模承受。只用在預制廠。二、臺座法施工設施與設備（臺座、夾具、張拉機具） 1、臺座 1）作用：承受預應力筋的全部張拉力。 2）要求：具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。3）型式：墩式（地上）和槽式（地下）。墩式臺座 1一傳力墩；2橫梁；3臺面；4一預應力筋 槽式臺座1一鋼筋混凝土壓桿；2一磚墻；3一下橫梁；4上橫梁（1）墩式臺座 a、簡易墩式臺座：由臥梁、角鋼、預埋螺栓、砼臺面組成。承受的張拉力小，適于空心板、平板等平面布筋的構件生產。b、墩式臺座：由承力臺墩、臺面和橫梁組成。（2）槽式臺座：由端柱、傳力柱、柱墊、上下橫梁、臺

4、面和磚墻等組成，適于張拉噸位較大的大型構件，如屋架、吊車梁等。2、夾具：預應力筋張拉和臨時固定的錨固裝置，分為錨固夾具和張拉夾具。1）錨固夾具：用來錨固預應力筋臨時固定在臺座橫梁上的工具。（1）錐形夾具：中間開有錐形孔的套筒和刻有細齒的錐形齒板或錐銷組成，用于錨固預應力鋼絲。（2）墩頭夾具：將鋼絲端部冷墩或熱墩形成粗頭，通過承力板或疏筋板錨固。（3）圓套筒三片式夾具：由套筒和夾片組成，用于1214 mm的單根冷拉HPB235、HRB335、HRB400級鋼筋。      2）張拉夾具：將預應力筋與張拉機械連接起來，進行預應力筋張拉的工具。常用月牙形、偏心

5、式和楔形夾具。2、張拉設備     1）要求：工作可靠、控制力準確，能以穩(wěn)定的速率增大張拉。2）設備：油壓千斤頂（張拉力大、成組張拉）、卷揚機、電動螺桿式（張拉力小、單根張拉）張拉機具。三、施工工藝    （一）張拉1、張拉控制應力按照設計要求，多根張拉時，先調整初應力，使其長度、松緊一致，保證張拉應力一致。張拉控制應力符合設計規(guī)范。最大張拉控制應力值：鋼種張拉方法先張法后張法消除應力鋼絲、鋼絞線0.80fptk0.80fptk熱處理鋼筋0.75fptk0.70fptk冷拉鋼筋0.95fpyk0.90fpyk注：f

6、ptk為為預應力筋極限抗拉強度標準值; fpyk為預應力筋屈服強度標準值。2、張拉程序 3、張拉理論伸長值計算 其中：式中：L預應力筋張拉伸長值，（mm）；Pp預應力筋平均張拉力，取張拉端拉力與計算截面處扣除孔道摩擦損失后的拉力平均值,（N）；P預應力筋張拉端的張拉力，P=scon AP，（N）；L預應力筋的實際長度,（mm）；AP預應力筋的截面面積,（mm2）；Es預應力筋的彈性模量，實測求得或按以下取用：對消除應力鋼絲Es=2.05×105MPa、對鋼絞線Es=1.95×105MPa；k考慮孔道（每米）局部偏差對摩擦影響系數，按表2取用；m預應力筋與孔道的摩擦系數，按表

7、2取用；q從張拉端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角（q=0即為直線段），rad；c從張拉端至計算截面的孔道長度，c=2Rq，（m）；R曲線孔道部分的彎曲半徑，（m）。表2：系數k與m值孔道成型方式km鋼絲束、光面鋼筋鋼絞線帶肋鋼筋預埋螺旋管、鐵皮管0.00300.300.350.40鋼管或膠管抽芯成型0.00150.550.550.60擠壓涂層的無粘結筋0.0040.100.123、張拉伸長值校核預應力筋伸長值的取值范圍為：L（16%）L（16%）（二）砼的澆筑和養(yǎng)護1、砼：水灰比不宜過大，骨料級配良好，減少水泥用量，不留施工縫；疊層施工下層砼強度要達到810MPa以后。一般不低于C30。2、

8、養(yǎng)護：自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護。（三）放張1、強度要求：按設計規(guī)定，無設計要求時不得低于設計強度標準值的75%。2、順序：應分階段、對稱、交錯地放張。軸心預壓，同時放張；偏心預壓先小后大；3、方法：楔塊法 砂箱法漳州職業(yè)技術學院 2012/2013學年第二學期所屬系建筑工程系課程名稱建筑施工技術授課教師 教案序號授課班級課時安排214課題：項目五 預應力混凝土工程單元二后張法施工課型：講授教學目的與要求：1、熟悉后張法的概念；2、掌握后張預應力筋的制作方法；3、掌握后張法的施工工藝過程。4、了解無粘結和電熱法預應力混凝土概念；5、熟悉無粘結、電熱法預應力施工工藝；6、掌握預應力混凝土常見質量事故及處

9、理教學重點、難點：后張法的施工工藝過程采用教具、掛圖：復習、提問：1、后張法的概念？2、后張法的施工工藝過程？課堂小結：通過本節(jié)課的學習，使學生熟悉后張法的概念，掌握后張預應力筋的制作方法，掌握后張法的施工工藝過程。了解無粘結和電熱法預應力混凝土概念，熟悉無粘結、電熱法預應力施工工藝，掌握預應力混凝土常見質量事故及處理。后張法一、概述后張法施工示意圖 (a)制作混凝土構件 (b)張拉預應力筋 (c)錨固和孔道灌漿 1一混凝土構件；2一預留孔道；3一預應力筋；4一千斤頂；5一錨具 1、定義：先澆筑砼，后張拉預應力筋的預應力砼構件的生產方法。適于現場施工大型預應力砼構件。2、特點：不受地點限制，成

10、本高、工藝復雜。二、錨具與張拉機械要求：預應力筋、錨具、張拉機具應配套。預應力筋常用的有：單粗鋼筋、鋼筋束、鋼絲束。（一）錨具 1、作用：進行張拉預應力筋和永久固定在砼構件中傳遞預應力的工具。 2、要求：a、錨固可靠，使用方便，有足夠的強度、剛度。B、有出廠證明書，進場后應進行外觀、硬度檢驗和錨固能力試驗。 3、類型： 1）單根粗鋼筋錨具 （1）張拉端：螺絲端桿錨具，有螺絲端桿、螺母及墊板組成，適于直徑大于36mm的冷拉HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋（2）固定端：墩頭錨具或幫條錨具。 2）鋼筋束和鋼絞線錨具（1）JM型錨具：由錨環(huán)和夾片組成，用于36根直徑為12mm的光圓或變形

11、鋼筋束和56根直徑為12mm鋼絞線束。（2）XM型錨具：大噸位群錨體系錨具，由錨環(huán)和夾片組成，對鋼絞線束和鋼絲束能形成可靠的錨固。（3）QM型錨具：與XM型錨具相似，用于431Æ12和319Æj15鋼絞線。（4）KTZ型錨具：由錨環(huán)和錨塞組成，用于36Æ12和319Æj15鋼筋束或鋼絞線束。3）鋼絲束錨具鋼絲束：幾根到幾十根直徑35mm的碳素鋼絲編制而成，有鋼質錐形錨具、鋼絲束墩頭錨具、和XM型錨。（二）張拉機械（根據錨具型式進行選擇）1、拉桿式千斤頂：適于張拉配有螺絲端桿錨具的粗鋼筋和配有墩頭錨具的鋼絲束。2、穿心式千斤頂：適于張拉采用JM12型、QM

12、型、XM型的預應力鋼絲束、鋼筋和鋼絞線束。YC型千斤頂是目前最常用的張拉千斤頂之一。3、錐錨式千斤頂：適于張拉以KTZ型錨具為張拉端的鋼筋束和鋼絞線束以及鋼質錐型錨具為張拉錨具的鋼絲束。4、液壓千斤頂的校驗：定期校驗千斤頂與油壓表讀數的關系，校驗期不應超過半年。三、預應力筋的制作 1、 單根鋼筋的制作：一般包括配料、對焊、冷拉等工序，鋼筋的下料長度應由計算確定，計算時應考慮錨具的特點、對焊接頭的壓縮量、鋼筋的冷拉率和彈性回縮率、構件的長度等因素。 (a)預應力筋兩端采用螺絲端桿錨具 (b)預應力筋一端采用螺盛端桿錨具，另一端采用幫條錨具 (c)預應力筋一端采用螺絲端桿錨具，另一端采用鐓頭錨具

13、1一預應力筋；2一螺絲端桿錨具；3一幫條錨具；4一鐓頭錨具（1）兩端都用螺絲端桿錨具：（2）一端螺絲端桿錨具另一端幫條錨具或鐓頭錨具：  2、鋼筋束（鋼絞線束）制作：鋼筋束采用12鋼筋，一般包括開盤冷拉、下料和編束工序。 鋼絞線切斷前，在切口兩側50 mm處應 用鉛絲綁扎，以免鋼絞線松散。 鋼筋束下料長度計算示意圖 1一混凝土構件；2孔道；3一鋼筋束；4-JMl2型錨具；5一鐓頭錨具 當張拉機械為 YC60型千斤頂，錨具為JM12型時：兩端張拉： 一端張拉：       3、鋼絲束的制作 ：包括調直，下料

14、，編束和安裝錨具等工序。        采用XM型、QM型和鋼質錐型錨具時：同鋼筋束采用鐓頭錨具時： 鋼絲下料長度計算簡圖  四、 后張法施工工藝（一）孔道的留設1、鋼管抽芯法無縫鋼管，在砼澆筑過程中和澆筑后，隔一定時間慢慢轉動鋼管，在終凝前抽出，形成孔道。該法只用于留設直線孔道。2、膠管抽芯法布膠管或橡膠管，先充氣（水）、再澆砼、后放氣（水）、抽出膠管、形成孔道，適用于留設直線或曲線孔道3、預埋波紋管法波紋管用0.30.5mm的鋼帶卷制而成的，永不抽出。適用于預應力筋留密集、曲線配筋或抽管有困難的孔道留設。對孔道

15、成型的基本要求是：孔道尺寸與位置應正確，孔道應平順，端部預埋鋼板應垂直孔道中心線（二）預應力筋的張拉（按設計規(guī)定，無設計要求時砼不得低于設計強度標準值的75%。）1、張拉控制應力和張拉程序1）張拉控制應力 不宜超過表6-1規(guī)定的數值。2）后張法張拉程序：與先張法相同。2、張拉順序和張拉方法1）張拉順序符合設計要求。同時，還應晝減少張拉設備的移動次數。預應力筋的張拉順序 (a)(b)屋架下弦桿 (c)吊車梁 2）張拉方法 兩端張拉：曲線預應力筋和長度大于24m抽芯法（30m預埋法）的直線預應力筋。 一端張拉：長度等于或小于24m抽芯法（30m預埋法）的直線預應力筋。3、預應力筋伸長值測定及預應力

16、值的校核（同先張法）（三）孔道灌漿1、方法：鋼筋張拉完畢后，立即進行孔道灌漿孔道內水泥漿應飽滿、密實。2、作用：a、保護預應力筋防止銹蝕；b、使預應力筋與構件混凝土有效黏結；c、控制超載時裂縫的間距與寬度并減輕構件兩端錨具有負荷狀況。3、要求a、水泥漿：水泥32.5Mpa的P.O，水灰比不應0.45，水泥漿強度不應30N/mm2。b、外加劑：減水劑（0.25%木質素磺酸鈣）、膨脹劑（0.05%鋁粉）c、順序：先下后上，緩慢均勻，不得中斷。導入：通過前兩次課，我們分別學習了先張法和后張法，這兩種方法是預應力筋與混凝土或水泥漿直接接觸黏結，是有黏結施工方法。今天開始無黏結施工方法的教學。 無黏結預

17、應力混凝土施工工藝一、概述1、原理：在預應力筋表面刷防腐潤滑油脂并套塑料管后，澆注砼張拉并錨固預應力筋的預應力砼構件的生產方法。 2、特點：是后張發(fā)的發(fā)展，施工方便，摩擦損失少，預應力筋易彎成多跨曲線形狀；對錨具要求高。二、無粘結預應力筋的制作1、組成：無粘結筋、涂料層和外包層無粘結預應力筋 1 一塑料外包層 2 一防腐潤滑脂 3 一鋼絞線 ( 或碳素鋼絲束 ) 1）無粘結筋（1）材料：鋼絞線或7s5高強鋼絲組成的鋼絲束。不大死彎，中間無接頭。（2）制作工藝：編束放盤刷防腐潤滑油脂覆裹塑料護套冷卻調值成型。2）涂料層（1）材料：防腐油脂或防腐瀝青。（2）作用：是使無粘結筋與混凝土隔離，減少張拉

18、時的摩擦損失，防止無粘結筋腐蝕等。（3）要求：良好的化學穩(wěn)定性、韌性和粘聚性；在-20+70溫度范圍內，不流淌、不裂縫、不變脆；防腐性能好。      3）外包層     （1）材料高壓聚乙烯塑料帶或塑料管制作。（2）作用是使無粘結筋在運輸、儲存、鋪設和澆筑混凝土等過程中不會發(fā)生不可修復的破壞。（3）要求：涂料層     4）錨具：墩頭錨具（高強鋼絲），XM型錨具（鋼絞線）。 三、無粘結預應力施工 （預應力筋的鋪設、張拉和端部錨頭處理）。   1

19、、鋪設： 嚴格按設計要求的曲線形狀就位并固定牢靠。曲率可墊鐵馬凳控制，間隔不宜大于 2 m。     2、張拉：兩端同時張拉，張拉順序應與其鋪設順序一致。3、端部錨頭處理：端頭留30mm，切鋼器或砂輪鋸切斷。  第四節(jié) 電熱法一、 概述1、原理：對預應力鋼筋通以低電壓的強電流，使鋼筋發(fā)熱伸長，待其伸長至預定長度后，隨即進行錨固并切斷電源，斷電后鋼筋降溫而冷卻回縮，使混凝土建立預壓應力。2、適用：預應力筋為冷拉HPB275，HRB335，HRB400。3、特點：操作簡便，勞動強度低，設備簡單，效率高，可避免摩擦損失，張拉曲線形

20、鋼筋或高空進行張拉更有其優(yōu)越性。二、電熱設備選擇（電熱變壓器功率、導線截面和夾具型式）1、伸長值計算：2、電熱溫度計算：3、變壓器功率計算：4、導線和夾具的選擇：1）導線：電源到變壓器的一次導線，普通絕緣硬銅線；變壓器與預應力鋼筋連接的二次導線，絕緣軟銅絲絞線。2）夾具：一般采用螺絲端桿、墩頭錨具和幫條錨具，并配合U型鋼板。5、電熱法施工工藝：（見教材P304，圖630）第五節(jié)，預應力混凝土質量檢查與安全措施一、常見的質量事故及處理（一）先張法預應力混凝土常見的質量事故及處理1、鋼絲滑動1）產生原因：鋼絲表面被油污染；鋼絲與混凝土之間的黏結力遭到破壞；放松鋼絲的速度過快；超張拉值過大。2）防止

21、措施：保持鋼絲表面潔凈；振搗混凝土一定要密實；等混凝土的強度達80%以上才能放松鋼絲。2、鋼絲被拉斷1）產生原因：鋼絲的強度過高；其質不均；超張拉值過大。2）防止措施：一般不用高強鋼絲；張拉時，施工人員不得在張拉臺座的兩邊，以免高強鋼絲裂而傷人。3、構件脆斷或構件翹曲1）產生原因：鋼絲應力，應變性能差；配筋率低，張拉控制應力過高；臺座不平，預應力位置不準；構件風度差。2）防止措施：控制冷拔鋼絲截面的總壓縮率，以改善應力、應變性能；避免過高的預應力值；不要用增加冷拔次數來提高鋼絲的強度；增大混凝土構件的截面。（二）后張法預應力混凝土常見的質量事故及處理1、孔道位置不正（即孔道位置偏斜，引起構件在

22、施加應力時發(fā)生側彎和開裂）1）產生原因：芯管未與鋼筋固定牢，井字架間距過大；澆筑混凝土時，振動棒的振動使芯管偏移。2）防止措施：井架位置要正確，綁扎在鋼筋骨架上，其間距不得大于1.0m；灌注混凝土時，防止振動棒振動芯管偏移，需起拱的構件，芯管應同時起拱。2、孔道塌陷、堵塞1）現象：后張法構件預留孔道塌陷或堵塞，使預應力筋不能順利穿過，不能保證灌漿質量。2）產生原因：抽芯過早，混凝土尚未凝固；孔壁受外力和振動影響，如抽管時，因方向不正而產生的擠壓和附加振動等；抽管的速度過快。3）防止措施：抽芯在砼初凝后、終凝前；澆灌砼后，鋼管每隔1015min同向轉動一次，宜先上后下，先曲后直；抽管速度要均勻；

23、抽出后及時檢查孔道，塌陷處及時疏通。3、預應力值不足1）現象：重疊生產構件，如屋架等張拉后，常出現應力值不足情況，對2級冷拉鋼筋的應力損失，最大可達10%以上。2）產生原因：采用重疊方法生產構件，阻止上、下層構件張拉時的彈性壓縮，當構件起吊后，層間摩阻力消除，從而產生附加預應力損失。3）防止措施：做好隔離層；澆搗上層混凝土，防止振動棒觸及下層構件。4、孔道灌漿不密實1）產生原因：水泥強度過低，灌漿順序不當；灌漿壓力過力過??；未設排氣孔，部分孔道被空氣阻塞；灌漿未連續(xù)進行，部分孔道被堵。宜先灌下層后灌上層，避免將下層孔道堵??；2）防止措施：應采用32.5MPa以P.O或P.P；水灰比宜控制在0.

24、4左右；可摻入0.01%的鋁粉或0.25%的減水劑；灌漿先下后上，直線孔道一端到另一端，曲線孔道應從最低點開始向兩端進行；灌漿壓力以0.30.5MPa為宜，中途不應停頓。5、孔道裂縫1）產生原因：抽管、灌漿操作不當，產生裂縫；冬期施工灰漿受凍膨脹，將孔道脹裂。2）防止措施：抽管、灌漿按規(guī)范操作，砼振搗密實；避免冬期灌漿，必須時在孔道通熱氣或熱水而后加熱和保溫。漳州職業(yè)技術學院 2012/2013學年第二學期所屬系建筑工程系課程名稱建筑施工技術授課教師 教案序號授課班級課時安排224課題：項目五 預應力混凝土工程單元三預應力混凝土施工方案實例課型：講授教學目的與要求：1、掌握預應力混凝土質量檢查

25、；2、熟悉預應力混凝土安全措施；3、熟悉預應力混凝土工程施工方案的編制內容、要求和方法。教學重點、難點：預應力混凝土質量檢查課堂小結：通過本節(jié)課的學習，使學生掌握預應力混凝土質量檢查，熟悉預應力混凝土安全措施，熟悉預應力混凝土工程施工方案的編制內容、要求和方法。預應力混凝土質量檢查與安全措施二、預應力混凝土質量檢查1、預應力筋：檢查要求：進場時，應按現行國家標準預應力混凝土用鋼絞線)GBT 5224等的規(guī)定抽取試件作力學性能檢驗，其質量 必須符合有關標準的規(guī)定。檢查數量：按進場的批次和產品的抽樣檢驗方案確定。外觀檢查：其表面無污物，銹蝕，機械損傷和裂紋。檢驗方法：檢查產品合格證、出廠檢驗報告和

26、進場復驗報告。2、預應力筋用錨具、夾具和連接器、檢查要求：應按設計要求采用，其性能應符合現行國家標準預應力筋用錨具、夾具和連接器GBT14370等的規(guī)定。檢查數量：按進場批次和產品的抽樣檢驗方案確定。外觀檢查：其表面無污物，銹蝕，機械損傷和裂紋。檢驗方法：檢查產品合格證、出廠檢驗報告和進場復驗報告。注：對錨具用量較少的一般工程，如供貨方提供有效的試驗報告?？刹蛔黛o載錨固性能試驗。3、預應力混凝土用金屬螺旋管檢查要求：在使用前應進行外觀檢查，其內外表面應清潔，無銹蝕，不應有油污、孔洞和不規(guī)則的褶皺，咬口不應有開裂或脫扣。檢查數量：全數檢查。外觀檢查：其內外表面應清潔，無銹蝕，不應有油污，孔洞和不

27、規(guī)則的褶皺，咬口不應有開裂或脫扣。檢驗方法：觀察。4、 預應力筋下料檢查要求：預應力筋應采用砂輪鋸或切斷機切斷，不得采用電弧切割；當鋼絲束兩端采用鐓頭錨具時，同一束中各根鋼絲長度的極差不應大于鋼絲長度的15000，且不應大于5mm。當成組張拉長度不大于10m的鋼絲時，同組鋼絲長度的極差不得大于2mm。檢查數量：每工作班抽查預應力筋總數的3，且不少于3束。檢驗方法：觀察，鋼尺檢查。5、 先張法預應力施工時應選用非油質類模板隔離劑，并應避免沾污預應力筋。檢查數量：全數檢查。檢驗方法：觀察。6、 錨具的封閉保護檢查要求：應符合設計要求；當設計無具體要求時，應采取防止錨具腐蝕和遭受機械損傷的有效措施；凸出式錨固端錨具的保護層厚度不應小于50mm；外露預應力筋的保護層厚度：處于正常環(huán)境時，不應小于20mm；處于易受腐蝕的環(huán)境時，不應小于50mm。檢查數量：在同一檢驗批內，抽查預應力筋總數的5，且不少于5處。檢驗方法：觀察，鋼尺檢查。7、 錨固階段張拉端預應力筋的內縮量檢