第五章預應力混凝土工程ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、什么是預應力？ 1、什么是預應力？ 2、先張法和后張法的區(qū)別，各自的施工工藝普通鋼筋混凝土的抗拉極限應變只有0.00010.0015，在正常使用條件下受拉區(qū)混凝土開裂，構件的剛度小、撓度大。要使混凝土不開裂，受拉鋼筋的應力只能達到30Mpa；對允許出現(xiàn)裂縫的構件，當裂縫寬度限制在0.20.3mm時，受拉鋼筋的應力也只能達到200 Mpa 左右。為了克服普通鋼筋混凝土過早出現(xiàn)裂縫和鋼筋不能充分發(fā)揮其作用這一矛盾，人們創(chuàng)造了對混凝土施加預應力的方法。即在結構或構件受拉區(qū)域，通過對鋼筋進行張拉后將鋼筋的回彈力施加給混凝土，使混凝土受到一個預壓應力，產生一定的壓縮變形。當該構

2、件受力后，受拉區(qū)混凝土的拉伸變形，首先與壓縮變形抵消，然后隨著外力的增加，混凝土才逐漸被拉伸，明顯推遲了裂縫出現(xiàn)時間。 預應力混凝土的優(yōu)點：能提高鋼筋混凝土構件的剛度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高強度鋼筋和高強度等級的混凝土。與普通混凝土相比，在同樣條件下具有截面小、自重輕、質量好、材料省要節(jié)約鋼材2040），并能擴大預制裝配化程度。1、混凝土發(fā)展過程：素混凝土 鋼筋混凝土 預應力混凝土2、預應力的優(yōu)點： 截面小,重量輕，剛度大； 抗裂性、耐久性好； 節(jié)約鋼材； 在較大跨度結構中，綜合經濟效益好。3、預應力筋的種類 冷拔低碳鋼絲，直徑：35； 冷拉鋼筋； 碳素鋼絲，直徑：38； 鋼絞線，由6

3、根碳素鋼絲纏繞而成； 熱處理鋼筋，直徑：610； 精軋螺紋鋼筋，直徑：25，32。4、對混凝土的要求 混凝土強度等級一般不低于C30； 當采用碳素鋼絲、鋼絞線、V級鋼筋熱處理作預應力時，混凝土強度等級不宜低于C40。（一）、先張法施工設備 一臺座 組成：臺面、橫梁、承力結構。 分為：墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。 1、墩式臺座： 以混凝土墩作為承力結構的臺座稱為墩式臺座。 一般用于生產中小型構件。 （1） 墩式臺座分類：簡易墩式臺座； 重力墩式臺座； 構架式臺座； 計算簡圖：2、槽式臺座用于張拉力和傾覆力矩較大的構件生產。 二張拉機具和夾具1、鋼絲的夾具和張拉機具 （1鋼絲夾具 錨固夾具：錐

4、形、楔形。 張拉夾具：偏心式、鉗式、楔形。 墩頭錨具： 采用冷墩形成。（2張拉機具 要求： 簡易可靠，準確控制鋼絲的拉力，穩(wěn)速增大拉力。 種類： A、卷揚機張拉：彈簧測力、杠桿測力。 B、電動螺桿張拉機張拉：構造簡單，體積小，重量輕， 操作靈活，移動方便。 2、鋼筋的夾具和張拉機具（1鋼筋夾具 錨固夾具：工具式螺桿螺絲端桿錨具； 穿心式夾具自錨； 墩頭錨固：d 12mm 冷墩 d 22mm 加熱鍛打 張拉夾具：壓銷式、穿心式。（2鋼筋張拉機具 油壓千斤頂、拉伸機、穿心式千斤頂、電動螺桿張拉機。螺絲端桿錨具：（二先張法施工工藝工藝流程圖： 一張拉1、張拉控制應力和超張拉最大應力 張拉控制應力規(guī)范

5、規(guī)定） 冷拉鋼筋 0.9fPYK 冷拔低碳鋼絲 0.70fPUK 碳素刻痕鋼絲、鋼絞線 0.75fPUK 超張拉最大應力 冷拉鋼筋 0.95fPYK 其 它 0.75fPUK2、張拉程序（1超張拉法： 0 1.05 0 1.03 concon持荷2分鐘con（2一次張拉法 0con3、張拉順序 （1多根同時張拉； （2單根張拉。 二混凝土的澆筑與養(yǎng)護 1、澆筑要求： 同一生產線的構件應一次澆筑完畢； 構件應避開溫度縫； 振搗時不應碰撞鋼絲； 疊層生產時，下層混凝土強度達5MPa，方可澆筑上層構件； 混凝土的水灰比應嚴格控制，振搗應密實。 2、養(yǎng)護： 自然養(yǎng)護； 濕熱養(yǎng)護。 三預應力筋放張1、放

6、張要求 混凝土強度應大于75C設；（重疊生產指最上層構件） 放張過程中，應使預應力構件自由伸縮，避免過大的沖擊 與偏心。同時還應使臺座承受的傾覆力矩及偏心力減小； 保證預應力筋與混凝土之間的粘結。2、放張方法 鋼絲：數(shù)量少，逐根放張；數(shù)量多，同時放張。 粗鋼筋：數(shù)量少，逐根加熱熔斷；數(shù)量多，同時放張。 3、放張順序 軸心受壓構件：同時放張。 偏心構件：先同時放張預應力較小區(qū)域內的預應力筋； 再同時放張預應力較大區(qū)域內的預應力筋。 如不能滿足上述要求，應分階段、對稱、相互交錯進行放 張。 留意：放張時，應拆除側模。1、定義： 制備留有孔道的混凝土構件，混凝土達到設計規(guī)定強度后，穿筋并用張拉機具張

7、拉鋼筋至設計規(guī)定應力值，借助錨具把預應力筋錨固在構件端部，最后，孔道灌漿，這種預加應力的方法稱為后張法。2、特點： 混凝土的彈性壓縮對預應力值的建立無直接影響； 錨具不能重復使用，成本高； 工藝比較復雜構件制作、留孔、穿筋、張拉、灌漿）； 可拼裝預制構件現(xiàn)場拼裝）。3、適用范圍現(xiàn)場制作大型構件，避免大型構件運輸?shù)穆闊?、生產過程 （1構件生產階段； （2預加應力階段 （包括錨具、預應力筋制作、張拉、灌漿等）對錨具的要求： 尺寸準確； 不致產生預應力筋的滑移； 有足夠剛度和強度。（一錨具和預應力筋的制作常見預應力筋類型： 單根鋼筋，直徑大于12毫米； 鋼筋束與鋼絞線束； 鋼絲束。 1、錨具 張

8、拉端：螺絲端桿錨具。 固定端：幫條錨具或墩頭錨具。（1螺絲端桿錨具 組成：螺絲端桿、螺母、墊板。（2幫條錨具 組成：幫條、襯板。（3鐓頭錨具 直接在鋼筋端部用熱鐓、冷鐓、鍛打成型。（4）級精軋螺旋鋼筋 直徑有25和32兩種。 一單根預應力筋的錨具及制作2、預應力筋的制作（1制造： 包括配料、對焊、冷拉等工序。（2下料長度計算 錨具特點：螺絲端桿外露在孔道外的長度為120150mm， 幫條、鐓頭視錨具尺寸而定。 對焊接頭：每個對焊接頭的壓縮量約等于鋼筋直徑。 鋼筋冷拉率：實際測定作為下料依據(jù)。 彈性回縮率：冷拉后的回縮值與冷拉完成時的長度的比值， 一般為0.3左右。1兩端用螺絲端桿錨具時 預應力

9、筋的成品長度L1冷拉后的全長為： 預應力筋中鋼筋冷拉完成后的長度為L0：預應力筋中的鋼筋冷拉前的下料長度L為：212llL1102lLL001nlLL式中：l構件的孔道長度。2l螺絲端桿伸出構件外的長度。1l螺絲端桿的長度，一般為320mm。預應力筋的冷拉率。預應力筋的冷拉彈性回縮率。 n 對焊接頭數(shù)量。0l每個對焊接頭的壓縮量。2一端用螺絲端桿，另一端用幫條錨具時預應力筋的成品長度：321lllL預應力筋中的鋼筋冷拉完成后的長度：110lLL預應力筋中的鋼筋下料長度：001nlLL3l式中：幫條或鐓頭錨具長度包括墊板厚度） 二鋼筋束、鋼絞線束預應力筋的錨具及制作鋼筋束采用： 12，36根鋼絞

10、線束采用： 36根 7 51、錨具（1)JM12型錨具 楔塊原理 可錨具多根預應力筋 既可作張拉端錨具，又可作固定端錨具。JM12型錨具構造：（2KTZ型錨具可鍛鑄鐵錐形錨具） 用于螺紋鋼筋束和鋼絞線束。（3XM型錨具可錨固：可錨固： 鋼絞線束鋼絞線束 鋼絲束鋼絲束 單根預應力筋單根預應力筋 多根預應力筋多根預應力筋2、預應力筋制作（1制作工序： 開盤下料編束（2下料長度計算與張拉設備和選用的錨具有關） 三鋼絲束預應力筋的錨具及制作1、錨具（1鋼質錐形錨具 適用于6、12、18、24根直徑5mm碳素鋼絲（2鋼絲束鐓頭錨具 用于錨具1254根直徑5mm碳素鋼絲的鋼絲束。（3錐形螺桿錨具 適用于1

11、4、16、20、24、28根直徑5mm的鋼筋束。2、鋼絲束的制作（1制作程序： 調直下料編束安裝錨具（2下料長度計算： 用鋼質錐形錨具錨固的鋼絲束，下料長度計算同鋼筋束。 用鐓頭錨具錨固的鋼絲束，下料長度與A型、B型錨具以 及一端張拉或兩端張拉有關。 用錐形螺桿錨固的鋼絲束，應在非應力狀態(tài)下料。 （二后張法施工工藝 一孔道留設1、要求 （1孔道尺寸、位置應正確，孔道要平順； （2端部的預埋鋼板應垂直于孔道中心線； （3孔道直徑取決于預應力筋和錨具、保證預應力筋穿入。2、施工方法 （1鋼管抽芯法適宜于留設直線孔道 方法：在需留設孔道處預埋鋼管，在混凝土澆筑、養(yǎng)護中定期慢轉鋼管，以防粘結，待混凝土

12、初凝后，終凝前抽出鋼管，形成孔道。施工時應注意的問題 鋼管應平直，光滑，埋前應出銹，刷油，位置正確； 每根長度小于15米，以便于旋轉、抽管； 恰當掌握抽管時間 早：坍孔； 晚：抽管難，抽不出來。 一般在初凝后終凝前，手指按壓混凝土不粘漿又無明顯印痕時，則可抽管。 常溫下，普通 36小時即可抽管。 抽管順序和方法 先上后下，邊抽邊轉，速度均勻，與孔道保持在同一直線。（2膠管抽芯法 適宜于留設直線孔道、曲線孔道、折線孔道等 方法：在孔道留設處，安放膠管內充氣或水、鋼絲網膠 管），澆筑混凝土，養(yǎng)護，初凝后，通過放氣水或直 接拉，形成孔道。 施工時應注意的問題 ： 長度 2030米以內整根管，一端抽出

13、。較長時在中間接長， 接頭處應防漏氣、漏水。 抽管順序：先上后下，先曲后直。 （3預埋波紋管法 適宜于曲線孔道 方法：波紋管直接埋設在需留設孔道處，不再抽出。 施工時應注意的問題： 使用前應作灌水試驗，檢查有無滲漏； 連接用大一號波紋管接長時）； 固定：用鋼筋卡子，并用鐵絲綁牢； 避免反復彎曲。 二預應力筋的張拉核心問題預應力筋的應力控制1、張拉控制應力和超張拉最大應力 （1張拉控制應力 預應力鋼材品種 先張法 后張法 碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線 0.75 0.70 熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲 0.70 0.65 冷拉鋼筋 0.90 0.85pukfpukfpukfpukfpykfpykf（2超

14、張拉最大應力冷拉鋼筋軟鋼） 0.95鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋硬鋼） 0.75pykfpukf2、預應力損失 孔道摩擦損失 錨固損失 鋼筋應力松弛損失 混凝土收縮徐變損失 受張拉的鋼筋與承受拉力的設備之間的溫差引起應力損失2l1 l4l5l3l各階段預應力損失值的組合：各階段預應力損失值的組合： 先張法：43215 . 0llll 后張法：21ll混凝土預壓后的損失第二批）混凝土預壓前的損失第一批）先張法：545 . 0ll后張法：54ll3、張拉程序根據(jù)構件類型、張錨體系、松弛損失取值等因素確定。（10 105 （持荷 2分鐘）concon（20 103con 超張拉5目的：主要是減少鋼筋松弛

15、、混凝土彈性壓縮、錨 具變形和孔道摩擦等所引起的應力損失。 超張拉3目的：主要是彌補設計或施工中不可預見的損失。 持荷2分鐘目的：主要是為了加速鋼筋松弛的早發(fā)展。5、張拉注意事項（1混凝土強度要求：張拉時應符合設計要求；若設計無要求 時，不應低于70C設計。 塊體拼裝，立縫處混凝土或砂漿強度， 不應低于15MPa或40C設計。（2多根預應力筋張拉：當不可能同時張拉時，宜分批、分階 段、對稱地張拉。（3重疊多層張拉：現(xiàn)場生產構件，重疊多層構件中預應力的 施加，其損失自上而下逐層增加。 重疊構件張拉宜先上后下，超張拉應力 依次增加。（4張拉方式的影響 主要是克服、減小摩阻力的影響 一端張拉：構件長

16、度小于24米的直線預應力筋。 兩端同時張拉：構件長度大于24米或曲線預應力筋。 三孔道灌漿 1、作用 保護預應力筋，防銹。 使預應力筋與混凝土結構形成整體。2、要求 孔道用灰漿應滿足強度、粘結力、流動性、干縮性、 泌水性要求； 灌漿前，混凝土孔道應用壓力水沖刷干凈并濕潤孔壁； 灌漿時，水泥漿應緩慢均勻地泵入，不得中斷； 灌漿順序應先下后上，以免上層孔道漏漿而將下層孔道 堵塞。 后張法預應力施工工藝： 有粘結：預應力筋與混凝土之間灌漿成永久性粘結。 無粘結：預應力筋與混凝土之間可永久性相對滑動。無粘結預應力施工方法是后張法預應力混凝土的發(fā)展。無粘結預應力施工方法是后張法預應力混凝土的發(fā)展。第四節(jié)

17、 無粘結預應力混凝土結構施工 1. 無粘結預應力筋的制作 無粘結預應力筋的制作是無粘結后張預應力混凝土施工中的主要工序。無粘結筋一般由鋼絲、鋼絞線等柔性較好的預應力鋼材制作，當用電熱法張拉時，亦可用冷拉鋼筋制作 2. 無粘結筋的鋪放 無粘結筋的鋪設工序通常在綁扎完底筋后進行。無粘結筋鋪放的曲率，可用墊鐵馬凳 ，或其他構造措施控制。其放置間距不宜大于2m，用鐵絲與非預應力筋扎緊。鋪設雙向配筋的無粘結筋時，應先鋪低的，再鋪高的，應盡量避免兩個方向的無粘結筋相互穿插編結。綁扎無粘結筋時，應先在兩端拉緊，同時從中間往兩端綁扎定位。 澆筑混凝土前應對無粘結筋進行檢查驗收，如各控制點的矢高；塑料保護套有無

18、脫落和歪斜；固定端鐓頭與錨板是否貼緊；無粘結筋涂層有無破損等；合格后方可澆筑混凝土 3無粘結筋的張拉 無粘結預應力束的張拉與有粘結預應力鋼絲束的張拉相似。張拉程序一般采用0103% ，然后進行錨固。由于無粘結預應力束為曲線配筋，固應采用兩端同時張拉。 成束無粘結筋正式張拉前，宜先用千斤頂往復抽動幾次，以降低張拉摩擦損失。實驗表明，進行三次張拉時，第三次的摩阻損失值可比第一次降低16.849.1% 。在張拉過程中，當有個別鋼絲發(fā)生滑脫或斷裂時，可相應降低張拉力，但滑脫或斷裂的根數(shù)，不應超過結構同一截面鋼絲總根數(shù)的2。 4錨頭端部的處理 無粘結預應力束通常采用鐓頭錨具，外徑較大，鋼絲束兩端留有一定長度的孔道，其直徑略大于錨具的外徑。鋼絲束張拉錨固以后，其端部便留下孔道，