第五章預應力混凝土工程

1、（第四版）（第四版）1.了解預應力混凝土的基本原理；2.掌握預應力混凝土施工先張法、后張法、無粘結預應力的施工工藝；3.掌握預應力混凝土的施工質量驗收標準及檢測方法；4.掌握預應力混凝土結構施工的安全技術。第五章第五章 預應力混凝土工程預應力混凝土工程學習要求：學習要求：（第四版）（第四版）預應力混凝：就是在結構受拉區(qū)預先施加壓力產(chǎn)生預壓應力，從而使結構在使用階段產(chǎn)生的拉應力首先抵消預壓應力，從而推遲了裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的開展，提高了結構的抗裂度和剛度。特點：預應力混凝土可提高構件的抗裂度和剛度，還可減輕自重、增加構件的耐久性、降低造價等優(yōu)點。分類：1.按施工方法不同分為：先張法和后張法兩大

2、類2.按鋼筋張拉方式不同分：為機械張拉、電熱張拉與自應力張拉法等。（第四版）（第四版）先張法：在澆筑混凝土之前，先張拉預應力鋼筋，并將預應力筋臨時固定在臺座或鋼模上，待混凝土達到一定強度，放松預應力筋，使混凝土在預應力筋的反彈力作用下，使構件受拉區(qū)的混凝土承受預壓應力。先張法分類：生產(chǎn)方法可采用臺座法和機組流水法。預應力混凝土構件先張法（臺座）生產(chǎn)過程見圖5-1適用范圍：先張法適用于生產(chǎn)定型的中小型構件，如空心板、屋面板、吊車梁、檁條等。第一節(jié)第一節(jié) 先張法先張法（第四版）（第四版） 臺座是先張法施工張拉和臨時固定預應力筋的支撐結構，它承受預應力筋的全部張拉力。臺座分類：臺座按構造型式分為墩式

3、臺座和槽式臺座 墩式臺座由承力臺墩、臺面和橫梁組成(圖5-2)。臺座的長度和寬度由場地大小、構件類型和產(chǎn)量而定，一般長度宜為100150m，寬度為24m。槽式臺座是由端柱，傳力柱和上、下橫梁及磚墻組成的(圖5-5)槽式臺座適用于張拉噸位較大的構件，如吊車梁、屋架、薄腹梁等。一、臺座一、臺座（一）墩式臺座（一）墩式臺座（二）槽式臺座（二）槽式臺座（第四版）（第四版） 夾具是預應力筋張拉和臨時固定的錨固裝置，用在先張法施工中。分類：按其用途不同，可分為錨固夾具和張拉夾具。夾具的靜載錨固性能應滿足: s0.95。夾具除滿足上述要求外，尚應具有下列性能：1.當預應力夾具組裝件達到實際極限拉力時，全部零

4、件不應出現(xiàn)肉眼可見的裂縫和破壞；2.有良好的自錨性能；3.有良好的松錨性能；4.能多次重復使用。二、夾具二、夾具（一）夾具的要求（一）夾具的要求（第四版）（第四版）1.鋼質錐形夾具 鋼質錐形夾具主要用來錨固直徑為35的單根鋼絲夾具，如圖5-6。2.墩頭夾具 墩頭夾具適用于預應力鋼絲固定端的錨固，如圖5-7。 張拉夾具是將預應力筋與張拉機械連接起來進行預應力張拉的工具，常用的張拉夾具有月牙形夾具、偏心式夾具和楔形夾具等，如圖5-8。（二）錨固夾具（二）錨固夾具（三）張拉夾具（三）張拉夾具（第四版）（第四版） 常用的張拉設備有油壓千斤頂(見圖5-9) 、卷揚機(見圖5-11) 、電動螺桿張拉機(見

5、圖512)等。三、張拉設備三、張拉設備（第四版）（第四版） 先張法施工工藝流程如圖513。 圖5-13 先張法施工工藝流程圖臺座準備臺座準備刷隔離劑鋪放預應力筋鋪放預應力筋安側模、扎橫向筋灌筑混凝土養(yǎng) 護放松預應力筋張 拉制作試塊試塊試壓脫模出槽堆放四、先張法施工工藝四、先張法施工工藝（第四版）（第四版）1.預應力筋鋪設前先做好臺面的隔離層，隔離劑應選用非油質類模板隔離劑，不得使預應力筋受污，以免影響預應力筋與混凝土的粘結。2.鋼絲接長可借助鋼絲拼接器用2022號鐵絲密排綁扎3.預應力筋張拉應力的確定：預應力筋的張拉控制應力，應符合設計要求。施工如采用超張拉，可比設計要求提高5%，但其最大張拉

6、控制應力不得超過表5-1的規(guī)定。4.張拉程序：預應力筋的張拉程序可按下列程序之一進行：comcomcom50 . 102 03. 10分鐘持荷（一）、預應力筋的鋪設、張拉（一）、預應力筋的鋪設、張拉（第四版）（第四版）5.預應力筋伸長值與應力的測定 預應力筋的伸長值L按下式計算： 預應力筋的位置不允許有過大偏差，對設計位置的偏差不得大于5，也不得大于構件截面最短邊長的4%。預應力筋的彈性模量。 預應力筋長度； 預應力筋張拉力； . 式中 E 預應力筋截面面積； A LFEAlFLsppPPP（第四版）（第四版） 為了減少預應力損失，在設計配合比時應考慮減少混凝土的收縮和徐變。1.混凝土的澆筑

7、振搗混凝土時，振動器不得碰撞預應力鋼筋。 混凝土未達到一定強度前也不允許碰撞和踩動預應力筋，以保證預應力筋與混凝土有良好的粘結力。2.混凝土的養(yǎng)護 預應力混凝土可采用自然養(yǎng)護和濕熱養(yǎng)護。 當采用濕熱養(yǎng)護時應采取正確的養(yǎng)護制度，以減少由于溫差引起的預應力損失。（二）混凝土澆筑與養(yǎng)護（二）混凝土澆筑與養(yǎng)護（第四版）（第四版）1.放張要求 放張預應力筋時，混凝土應達到設計要求的強度。如設計無要求時，應不得低于設計混凝土強度等級的75%。放張預應力筋前應拆除構件的側模。2.放張方法 配筋不多的中小型構件，鋼絲可用砂輪鋸或切斷機等方法放張。 配筋多的鋼筋混凝土構件，鋼絲應同時放張。 消除應力鋼絲、鋼絞線

8、、熱處理鋼筋不得用電弧切割，宜用砂輪鋸或切斷機切斷。 預應力鋼筋數(shù)量較多時，可用千斤頂、砂箱、楔塊等裝置應同時放張，見圖515。（三）預應力筋的放張（三）預應力筋的放張（第四版）（第四版）3.放張順序 預應力筋的放張順序，應滿足設計要求，如設計無要求時應滿足下列規(guī)定：（1）對軸心受預壓構件所有預應力筋應同時放張。（2）對偏心受預壓構件應先同時放張預壓力較小區(qū)域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區(qū)域的預應力筋。（3）如不能按上述規(guī)定放張時，應分階段、對稱、相互交錯的放張。（第四版）（第四版） 后張法：先制作構件，并預留孔道，待構件混凝土強度達到設計規(guī)定的數(shù)值后，在孔道內穿入預應力筋進行張拉，并用錨

9、具在構件端部將預應力筋錨固，最后進行孔道灌漿。 靠構件端部的錨具將預應力筋的張拉力傳遞給混凝土，使混凝土產(chǎn)生預壓應力。 預應力混凝土后張法生產(chǎn)示意圖見5-16 。第二節(jié)第二節(jié) 后后 張張 法法（第四版）（第四版） 錨具：是預應力筋張拉和永久固定在預應力混凝土構件上的傳遞預應力的工具。 分類：按錨固性能不同，可分為類錨具和類錨具。 類錨具適用于承受動載、靜載的預應力混凝土結構；類錨具僅適用于有粘結預應力混凝土結構，且錨具只能處于預應力筋應力變化不大的部位。一、錨具及張拉設備一、錨具及張拉設備（一）錨具的要求（一）錨具的要求（第四版）（第四版） 錨具應滿足靜載錨固性能的要求。 錨具還應滿足下列規(guī)定

10、：1.當預應力筋錨具組裝件達到實測極限拉力時，除錨具設計允許的現(xiàn)象外，全部零件均不得出現(xiàn)肉眼可見的裂縫或破壞。2.除能滿足分級張拉及補張拉工藝外，宜具有能放松預應力筋的性能。3.錨具或其附件上宜設置灌漿孔道，灌漿孔道應有使?jié){液通暢的截面積。（第四版）（第四版）1.按錨固原理和構造型式不同分： 螺桿錨具、夾片錨具、錐銷式錨具和鐓頭錨具四種體系；2.按張拉過程中錨具所在位置與作用不同分： 張拉端錨具和固定端錨具；3.按錨具錨固預應力筋的類型和數(shù)量分： 單根粗鋼筋錨具、鋼絲錨具和鋼筋束、鋼絞線束錨具。（二）錨具的種類（二）錨具的種類（第四版）（第四版） 后張法主要張拉設備有千斤頂和高壓油泵。1.拉桿

11、式千斤頂（YL型） 拉桿式千斤頂主要用于張拉帶有螺絲端桿錨具的粗鋼筋，錐形螺桿錨具鋼絲束及鐓頭錨具鋼絲束。2.錐錨式千斤頂（YZ型） 錐錨式千斤頂主要用于張拉KT-Z型錨具錨固的鋼筋束或鋼絞線束和使用錐形錨具的預應力鋼絲束。3.穿心式千斤頂（YC型） 穿心式千斤頂適用性很強，它適用于張拉采用JM12型、QM型、XM型的預應力鋼絲束，鋼筋束和鋼絞線束。（三）張拉設備（三）張拉設備（第四版）（第四版）4.千斤頂?shù)男Ｕ?采用千斤頂張拉預應力筋，預應力的大小是通過油壓表的讀數(shù)表達，油壓表讀數(shù)表示千斤頂活塞單位面積的油壓力。 千斤頂校正的方法主要有：標準測力計校正、壓力機校正及用兩臺千斤頂互相校正等方法

12、。5.高壓油泵 高壓油泵與液壓千斤頂配套使用，它的作用是向液壓千斤頂各個油缸供油，使其活塞按照一定速度，伸出或回縮。（第四版）（第四版）1.單根預應力筋制作 單根粗預應力鋼筋制作過程有：配料、對焊、冷拉等工序。 為保證質量，宜采用控制應力的方法進行冷拉；鋼筋配料時應根據(jù)鋼筋的品種測定冷拉率。鋼筋對焊接長在鋼筋冷拉前進行。鋼筋的下料長度由計算確定。二、預應力筋的制作二、預應力筋的制作（第四版）（第四版） 當構件兩端均采用螺絲端桿錨具時預應力筋下料長度為： 一端為螺絲端桿錨具，另一端采用幫條錨具或鐓頭錨具時，預應力筋下料長度為 ：nllllL1132nlllL12212nlllL12212（第四版

13、）（第四版）2.鋼筋束及鋼絞線束制作 預應力筋制作過程包括:開盤冷拉、下料和編束等工序。下料是在鋼筋冷拉后進行。鋼絞線下料前應在切割口兩側各50處用鐵絲綁扎，切割后對切割口應立即焊牢，以免松散。鋼筋束由直徑10的熱處理鋼筋編束而成，鋼絞線束由直徑為12或15的鋼絞線編束而成，每束36根。編束時一般把預應力筋理順后，用18-22號鐵絲，每隔1m左右綁扎一道，形成束狀。3.鋼絲束制作 鋼絲束制作隨錨具的不同而異，一般需經(jīng)調直、下料、編束和安裝錨具等工序。（第四版）（第四版） 后張法施工工藝與預應力施工有關的主要是孔道留設，預應力筋張拉和孔道灌漿三部分，圖5-32為后張法工藝流程圖。三、后張法施工工

14、藝三、后張法施工工藝圖5-32 后張法施工工藝流程圖（第四版）（第四版） 孔道留設方法：有鋼管抽芯法，膠管抽芯法，預埋管法。預應力筋的孔道形狀有直線、曲線和折線三種。鋼管抽芯法只用于直線孔道，膠管抽芯法和預埋管法則適用于直線、曲線和折線孔道。1.鋼管抽芯法施工要點（1）鋼管要平直，表面光滑，安放位置準確。鋼管的位置固定一般用鋼筋井字架，井字架間距一般為12m左右。（2）鋼管每根長度最好不超過15m，以便旋轉和抽管。（3）恰當?shù)卣莆粘楣軙r間。（4）抽管順序宜先上后下進行，抽管時速度要均勻，邊抽邊轉，并與孔道保持在一直線上。（5）灌漿孔和排氣孔的留設。（一）孔道留設（一）孔道留設（第四版）（第四版

15、） 2.膠管抽芯法施工要點 留設孔道用的膠管一般有五層或七層夾布管和供預應力混凝土專用的鋼絲網(wǎng)橡皮管兩種。 膠管的固定用鋼筋井字架，間距不宜大于0.5m，并與鋼筋骨架綁扎牢。然后充水（或充氣）加壓到0.50.8N/2，此時膠管直徑可增大約3。（1）膠管必須有良好的密封裝置，勿使漏水、漏氣（2）做好膠管接頭處理，見圖5-34。（3）抽管時間比鋼管略遲，一般可參照氣溫和澆筑后的小時數(shù)的乘積達200度小時左右。（4）抽管順序一般為先上后下，先曲后直。（第四版）（第四版） 3.預埋管法 預埋管法是利用與孔道直徑相同的金屬波紋管埋在構件中，無需抽出即可成孔。 波紋管的固定，采用鋼筋井字架，間距不宜大于0

16、.8m，曲線孔道時應加密，并用鐵絲綁扎牢。波紋管的連接，可采用大一號同型波紋管，接頭管長度應大于200,用密封膠帶或塑料熱塑管封口。 （第四版）（第四版） 后張法張拉預應力筋時，混凝土強度應符合設計要求，設計無規(guī)定時，不應低于設計強度等級的75%。1.張拉控制應力 張拉控制應力越高，建立的預應力值就越大，構件抗裂性越好。但是張拉控制應力過高時構件破壞前沒有明顯警示，且構件混凝土預壓應力過大而導致混凝土的徐變應力損失增加。（二）預應力筋張拉（二）預應力筋張拉（第四版）（第四版）comcomcom50 . 102 03. 10分鐘持荷 施工中預應力筋需要超張拉時，可比設計要求提高5%，但其最大張拉

17、控制應力不得超過表5-1的規(guī)定。 為了減少預應力筋的松馳損失，預應力筋的張拉程序為:（第四版）（第四版） 2.張拉順序 張拉順序應符合設計要求。 張拉時應使構件不扭轉與側彎，不產(chǎn)生過大偏心力，預應力筋一般應對稱張拉。 對配有多根預應力筋構件，不可能同時張拉時，應分批、分階段對稱張拉。 分批張拉的應力損失可以采取對先批預應力筋逐根復位補足的辦法處理。 3.疊層構件的張拉 為了減少和彌補上層構件產(chǎn)生的水平摩阻力會阻止下層構件預應力筋張拉時產(chǎn)生的預應力損失，可自上而下逐層加大張拉力，底層張拉力不宜比頂層張拉力大5%，且不得超過表5-1規(guī)定。（第四版）（第四版） 4.張拉端的設置 (1)抽芯成形孔道:

18、曲線預應力筋和長度24m的直線預應力筋，應在兩端張拉；對長度24m的直線預應力筋，可在一端張拉； (2)預埋波紋管孔道:對于曲線預應力筋和長度30m的直線預應力筋，宜在兩端張拉；對于長度30m的直線預應力筋可在一端張拉。 (3)當同一截面中有多根一端張拉的預應力筋時，張拉端宜分別設在構件的兩端，以免構件受力不均勻。（第四版）（第四版）5.預應力值的校核和伸長值的測定 檢驗應力損失辦法：在預應力筋張拉24小時后孔道灌漿前重拉一次，測讀前后兩次應力值之差，即為鋼筋預應力損失。 預應力筋張拉錨固后，實際預應力值與工程設計規(guī)定檢驗值的相對允許偏差為5%。 在測定預應力筋伸長值時，須先建立10%com的

19、初應力，預應力筋的伸長值，也應從建立初應力后開始測量，但須加上初應力的推算伸長值，推算伸長值可根據(jù)預應力彈性變形呈直線變化的規(guī)律求得。（第四版）（第四版） 1.灌漿目的 為了防止鋼筋銹蝕，增加結構的整體性和耐久性，提高結構抗裂性和承載力。預應力筋張拉完畢后既應進行孔道灌漿。 2.對材料的要求 灌漿用的材料應符合要求。（三）孔道灌漿（三）孔道灌漿（第四版）（第四版）3.施工要點(1)灌漿用的水泥漿或砂漿應過篩；(2)灌漿前，用壓力水沖洗和濕潤孔道；(3)用電動或手動灰漿泵進行灌漿；灌漿工作應連續(xù)進行，不得中斷；(4)應防止空氣壓入孔道而影響灌漿質量；(5)灌漿壓力以0.5-0.6MPa為宜；(6

20、)灌漿順序應先下后上；(7)當灰漿強度達到15N/2時,方能移動構件，灰漿強度達到100%設計強度時，才允許吊裝。（第四版）（第四版）知識回顧先張法后張法張拉程序、超張拉的目的播放幾個預應力混凝土施工視頻鞏固上次課學習內容（第四版）（第四版） 無粘結預應力：指預應力構件中的預應力筋與混凝土沒有粘結力，預應力筋張拉力完全靠構件兩端的錨具傳遞給構件。施工時預應力筋表面刷涂料并包塑料布（管）后，將其鋪設在支好的構件模板內，并澆筑混凝土，待混凝土達到規(guī)定強度后進行張拉錨固。 特點：無粘結預應力具有不需要預留孔道、穿筋、灌漿等復雜工序，施工速度快。摩擦力小，易彎成多跨曲線型。 適用范圍：適用于大跨度的單

21、、雙向連續(xù)多跨曲線配筋梁板結構和屋蓋。第三節(jié)第三節(jié) 無粘結預應力施工工藝無粘結預應力施工工藝（第四版）（第四版） 無粘結預應力筋主要有預應力鋼材、涂料層，外包層和錨具組成，如圖5-35。圖5-35 無粘結筋橫截面示意圖(a)無粘結鋼絞線束；(b) 無粘結鋼絞線束或單根鋼絞線1-鋼絞線；2-瀝青涂料；3-塑料布外包層4-鋼絲；5-油脂涂料；6-塑料管、外包層一、無粘結預應力筋制作一、無粘結預應力筋制作（一）無粘結預應力筋的組成及要求（一）無粘結預應力筋的組成及要求（第四版）（第四版） 無粘結預應力構件中，預應力筋的張拉力主要是靠錨具傳遞給混凝土的。 無粘結筋的錨具性能應符合類錨具的規(guī)定。1.涂包

22、成型工藝 涂包成型工藝可以采用手工操作完成內涂刷防腐瀝青或防腐油脂，外包塑料布。也可以在纏紙機上連續(xù)作業(yè)。（二）錨具（二）錨具（三）成型工藝（三）成型工藝（第四版）（第四版）2.擠壓涂塑工藝 擠壓涂塑工藝主要是鋼絲通過涂油裝置涂油，涂油鋼絲束通過塑料擠壓機涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜，再經(jīng)冷卻筒模成型塑料套管。擠壓涂塑流水工藝如圖5-37所示：圖5-37 擠壓涂層工藝流水線圖1-放線盤；2-鋼絲；3-梳子板；4-給油裝置；5-塑料擠壓機機頭6-風冷裝置；7-水冷裝置；8-牽引機；9-定位支架；10-收線盤（第四版）（第四版）1.預應力筋的檢查 無粘結預應力筋鋪設前應檢查外包層完好程度，對有輕微破

23、損者，用塑料帶補包好，對破損嚴重者應予以報廢。2.鋪設順序 雙向預應力筋鋪設時，應先鋪設下面的預應力筋，再鋪設上面的預應力筋。以免預應力筋相互穿插。3.曲線筋形狀的固定 無粘結預應力筋應嚴格按設計要求的曲線形狀就位固定牢固。 二、無粘結預應力施工工藝二、無粘結預應力施工工藝（一）預應力筋的鋪設（一）預應力筋的鋪設（第四版）（第四版）1.強度要求：預應力筋張拉時，混凝土強度應符合設計要求，當設計無要求時，混凝土的強度應達到設計強度的75%方可開始張拉。2.張拉程序：一般采用 0103%3.張拉順序：應根據(jù)預應力筋的鋪設順序進行，先鋪設的先張拉，后鋪設的后張拉。4.張拉端的設置：當預應力筋的長度小

24、于25m時，宜采用一端張拉；若長度大于25m時，宜采用兩端張拉；長度超過50m時，宜采取分段張拉。5.減少摩阻損失值的措施：降低摩阻損失值，宜采用多次重復張拉工藝。 張拉過程中，嚴防鋼絲被拉斷，要控制同一截面的斷裂根數(shù)不得大于2%。 預應力筋的張拉伸長值應按設計要求進行控制。com（二）預應力筋的張拉（二）預應力筋的張拉（第四版）（第四版）1.張拉端處理 預應力筋端部處理取決于無粘結筋和錨具種類。 錨具的位置通常從混凝土的端面縮進一定的距離，待預應力筋張拉錨固后，將外伸在錨具外的鋼鉸線切割到規(guī)定的長度，即要求露出夾片錨具外長度不小于30，然后在槽內壁涂以環(huán)氧樹脂類粘結劑，再用后澆膨脹混凝土或低收縮防水砂漿或環(huán)氧砂漿密封。 在對凹