第五章 預應力混凝土結構

第5章預應力混凝土工程5.1

預應力混凝土分類和材料

特點：能提高鋼筋砼構件的剛度、抗裂性、耐久性，能有效的利用高強

度鋼筋和高強度等級的砼。減小構件的截面尺寸、自重輕、節(jié)省

材料，并能擴大預制裝配化程度。5.1.1預應力砼分類：2．按預應力筋與砼的粘結狀態(tài)分：有粘結、無粘結

原理：是在外荷載作用前，在結構或構件受拉區(qū)域，來預先建立起內應

力的砼。內應力的大小與分布應能抵消或減少使用荷載作用所產

生的內力。適用范圍：大柱網和大跨度結構。1．按施加預應力的方式分：先張法、后張法4．按施工方法分：預制、現澆、組合預應力砼5.1.2預應力砼材料：1.預應力混凝土鋼材（1）預應力筋

①鋼絞線；②預應力鋼絲；③預應力螺紋鋼筋。（2）涂層預應力筋①鍍鋅鋼絲和鋼絞線；②環(huán)氧涂層鋼絞線；③緩粘結鋼絞線；④無粘結鋼絞線。2.預應力混凝土

預應力砼的強度等級不宜低于C40且不應低于C30。

3．按施加預應力大小的程度分：全預應力、部分預應力5.2預應力張拉錨固體系5.2.1夾具（代號J）是張拉并臨時固定在臺座上保持預應力筋張拉的工具。1.性能要求2.進場驗收①外觀檢查；②硬度檢查；③靜載錨固性能試驗3.預應力筋用夾具夾具效率系數5.2.2錨具（代號M）是張拉并永久固定在預應力砼結構上傳遞預應力的工具。1.性能要求（1）靜載錨固要求（2）動載錨固要求2.進場驗收3.預應力筋用錨具錨具效率系數5.2.3連接器（代號L）

所謂連接器是指用于連接預應力筋的裝置。預應力筋用連接器應根據預應力筋品種、錨固要求和張拉工藝等選用。5.3預應力張拉設備5.3.1電動張拉機械1.電動螺桿張拉機2.電動卷揚張拉機5.3.2液壓張拉機械1.張拉式千斤頂2.穿心式千斤頂3.錐錨式千斤頂5.3.3高壓油泵

5.3.4千斤頂的標定

5.4先張法施工先張法：是在澆筑砼前張拉預應力筋并將預應力筋臨時固定

在臺座或鋼模上，然后澆筑砼，待砼達到一定強度

后放松預應力筋，借助砼與預應力筋的粘結，使砼

產生預壓應力。5.4.1臺座1.墩式臺座

（1）穩(wěn)定性驗算

（2）下料長度計算2.槽式臺座3.鋼模臺座具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。穩(wěn)定性驗算：抗傾覆K1=M1/M≥1.5

抗滑移K2=T1/T≥1.3夾具橫梁臺座預應力筋臺面A、張拉預應力筋混凝土構件B、澆筑混凝土構件C、放張施加預應力2.錨固夾具：(1)圓錐齒板式、(2)圓套筒三片式、(3)鐓頭錨具。5.4.2夾具（代號J）1.張拉夾具偏心式、壓銷式錐銷夾具圓套筒三片式夾具方套筒二片式夾具圓套筒二片式夾具(1)圓錐齒板式(2)圓套筒三片式適用于夾持3~5mm的高強鋼絲，由套筒和齒板組成。適用于夾持12~14mm的單根鋼筋，由套筒和三個夾片組成。(3)鐓頭錨具固定端鐓頭夾具單根鐓頭鋼筋螺桿夾具5.4.3施工工藝：臺座準備→刷隔離劑→鋪放預應力筋→張拉→安側模綁橫向筋→澆砼→養(yǎng)護→放松預應力筋→脫模1.預應力筋的鋪設2.預應力筋張拉（1）張拉方法（2）張拉控制應力表5-3張拉控制應力限值鋼筋種類張拉控制應力限值先張法后張法消除應力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75fptk熱處理鋼筋0.70fptk0.65fptk（3）張拉程序0→1.05σcon（持荷2min）→σcon或0→1.03σcon超張拉：就是指張拉應力超過規(guī)范規(guī)定的控制應力值。目的：為了減少應力松弛損失。持荷2min：鋼材在常溫、高應力下由于塑性變形而使應力隨時間的延續(xù)而降低?？蓽p少50%以上的松弛應力損失。適用：粗鋼筋是指預應力筋由初始應力達到控制應力的加載過程和方法。（4）預應力筋張拉力計算⑴混凝土一次澆完，混凝土≮C30。⑵防止較大徐變和收縮：選收縮變形小的水泥，水灰比≯0.5，級配良好，振搗密實（特別是端部）。⑶防止碰撞、踩踏鋼絲。⑷減少應力損失：非鋼模臺座生產，采取二次升溫養(yǎng)護，(開始溫差≯20℃，達10MPa后按正常速度升溫）。（5）預應力筋伸長值驗算3.混凝土澆筑和養(yǎng)護（1）放張要求：

混凝土達到設計規(guī)定且≮75%強度值后。4．預應力筋放張：（3）方法：▲軸心受壓構件同時放張；▲偏心受壓構件先同時放預壓應力小的區(qū)域的，再同時放大的區(qū)域的；▲其它構件，應分階段、對稱、相互交錯放張?！咒摻罘艔垜徛ㄉ跋浞ā⑿▔K法、千斤頂）。鋸斷，剪斷，熔斷（僅限于Ⅰ～Ⅲ級冷拉筋）。（2）放張順序：5.5

后張法施工后張法：是在澆筑砼構件時，在放置預應力筋的位置處預留孔

道，待砼達到一定強度（≥75%），將預應力筋穿入

孔道中并進行張拉，然后用錨具將預應力筋錨固在構

件上，最后進行孔道灌漿。將預應力筋承受的張拉力

通過錨具傳遞給砼構件，使砼產生預壓應力。預應力筋的種類：單根粗鋼筋：φ12~φ40mm，HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋鋼筋束（鋼絞線束）：直徑φ12mm，3~6根鋼絲束：由10余根或幾十根鋼絲組成一束適用于：大構件及結構的現場施工——預制拼裝，結構張拉。特點：不需臺座；但工序多、工藝復雜，錨具不能重復利用。預應力筋種類張拉端錨具張拉機械固定端錨具單根粗鋼筋螺絲端桿錨具LM拉桿式千斤頂綁條錨具鐓頭錨具螺絲端桿錨具鋼筋束（鋼絞線束）JM-12型YC-60型千斤頂鐓頭錨具KT-Z型錐錨式千斤頂鋼絲束錐形螺桿錨具拉桿式千斤頂DM5B型鐓頭錨具DM5A型鐓頭錨具鋼質錐形錨具錐錨式千斤頂自鎖：指錨具錨固時，將錨塞（或夾片）頂壓塞緊在錨環(huán)內而不致自行回彈脫出的能力。5.5.1

錨具（代號M）自錨：指錨具錨固后，使預應力筋在拉力作用下回縮時能帶動錨塞（或夾片）在錨環(huán)中自動楔緊而達到可靠錨固預應力筋的能力。螺絲端桿錨具幫條錨具JM－12型錨具錐形螺桿錨具鋼質錐形錨具鐓頭錨具5.5.2預應力筋制作1．單根粗鋼筋：式中：l——構件孔道長度，mm；工序：配料、對焊、張拉下料長度：⑴當兩端用螺絲端桿錨具時：l1——螺絲端桿長度，mm；（320mm、370mm）l2——螺絲端桿外露長度，mm；（120mm~150mm）n——焊接接頭個數；d——預應力筋直徑；δ——伸長率；δ1——回彈率。⑵當一端用螺絲端桿錨具、一端用綁條錨具時:⑶當一端用螺絲端桿錨具、一端用鐓頭錨具時:【解】⑴兩端用螺絲端桿錨具錨固時：【示例】21m預應力屋架的孔道長為20.80m，預應力筋為冷拉HRB400鋼筋，直徑為22mm，每根長度為8m，實測冷拉率δ=4%，彈性回縮率δ1=0.4%，張拉應力為0.85fpyk。螺絲端桿長為320mm，螺絲端桿外露長度為120mm，幫條長為50mm，墊板厚為15mm。計算：⑴兩端用螺絲端桿錨具錨固時預應力筋的下料長度?⑵一端用螺絲端桿，另一端為幫條錨具時預應力筋的下料長度?⑶預應力筋的張拉力為多少?（張拉控制程序：0→1.03σcon）（fpyk

=500N/mm2）⑵一端用螺絲端桿，另一端為幫條錨具時：⑶預應力筋的張拉力：2．鋼筋束（鋼絞線束）制作：3．鋼絲束制作：工序：張拉、下料、編束編束：為了保證穿入構件孔道中的預應力筋束不發(fā)生扭結。下料長度：兩端張拉：一端張拉：a——張拉端留；a=850mmb——固定端留量；b=80mm工序：調直、應力下料、編束、安裝錨具下料原則：必須等長下料下料方法：⑴應力下料法——300MPa⑵鋼管限位法下料長度：用鋼質錐形錨具時，同鋼筋束；用錐形螺桿錨具時——P2425.5.3

施工工藝：安裝底模綁扎鋼筋、安側模埋管、預留孔道澆砼抽管養(yǎng)護、拆模穿預應力筋張拉孔道灌漿起吊運輸1．孔道留設：鋼管抽心法、膠管抽心法、預埋（波紋）管法抽管：先上后下、先曲后直2．預應力筋張拉：⑴一般規(guī)定：≥75%⑵張拉控制應力：⑶張拉方法：L

＞24m，兩端張拉。同一截面有多根筋時，張拉端宜分別設置。⑷張拉程序：⑸張拉順序：0→1.05σcon（持荷2min）→σcon0→1.03σcon對稱張拉；盡量減少張拉機械的移動次數。目的：使砼不產生超應力，構件不扭轉、側彎，結構不變位。影響增加值：當分兩批對稱張拉時：第二批預應力筋的張拉力FN2:第一批預應力筋的張拉力FN1:3．孔道灌漿：材料要求：水泥：≥42.5MPa；水泥漿或水泥砂漿：≥20MPa

水灰比：0.4左右；摻入木質磺酸鈣或其他減水劑。目的：防止預應力銹蝕，增加結構的整體性和耐久性。吊裝運輸：≥15MPa灌漿順序：先下后上疊澆構件：自上而下逐層張拉，逐層加大拉應力，但頂底相差≯5%（鋼絲、鋼絞線、熱處理筋）5.5.4無粘結預應力技術：無粘結筋、涂料層、外包層無粘結筋：7φ4或7φ5鋼絞線2．無粘結預應筋的制作：擠壓涂層工藝、涂包成型工藝1．無粘結預應力筋的組成：涂料層：防腐油脂或防腐瀝青作用：隔離、減少摩擦損失、防止銹蝕外包層：塑料帶或塑料管作用：防止發(fā)生不可修復的破壞（運輸、儲存、鋪設、澆筑）特點：無需留孔與灌漿，施工簡單；張拉摩阻力小，預應力筋受力

均勻；可做成多跨曲線狀；錨固要求高。3．錨具：⑴單孔夾片式錨具⑵XM型夾片式錨具⑶擠壓錨具（a）泡沫穴模（b）塑料穴模無粘結筋張拉端凹口作法1243（a）擠壓錨具固定端2315（b）鐓頭錨具固定端5－鐓頭錨具4－擠壓錨具固定端錨具：4．無粘結預應力施工：⑴鋪設：⑵張拉：●無粘結預應力混凝土樓蓋結構的張拉順序，宜先張拉樓板，后張拉樓面梁。板中的無粘結筋，可依次張拉。梁中的無粘結筋宜對稱張拉?！駸o粘結曲線預應力筋的長度超過35m時，宜采取兩端張拉。●當筋長超過70m時，宜采取分段張拉?！駸o粘結預應力筋張拉伸長值校核與有粘結預應力筋相同懸垂曲線、鋪設順序⑶端部錨頭處理：張拉端凹入式構造張拉端突出式構造66－混凝土圈梁總結預應力砼工程先張法后張法施工工藝超張拉張拉程序施工工藝錨具、機械無粘結工藝下料長度名詞解釋：1．自錨：2．自鎖：3．錨具的效率系數：4．超張法：5．預應力筋張拉控制應力：6．鋼絲束應力下料法：1．DM5型錨具用于錨固的預應力筋是（）。A．單根粗鋼筋Ｂ．鋼筋束Ｃ．鋼絲束Ｄ．鋼絞線束2．預應力筋張拉時，應校核其伸長值，當實際伸長值比計算伸長值（），則

應暫停張拉，查明原因并采取措施后方可繼續(xù)張拉。

Ａ．大于10%Ｂ．小于5%Ｃ．大于10%或小于5%Ｄ．大于±5%3．預留孔道時的抽管順序應（）。

Ａ．先下后上、先直后曲Ｂ．先下后上、先曲后直

Ｃ．先上后下、先直后曲Ｄ．先上后下、先曲后直4．錨固鋼絞線的較為可靠的錨具應為（）。

Ａ．DM5型鐓頭錨具Ｂ．JM12型夾片錨具

Ｃ．XM型多孔夾片錨具Ｄ．擠壓錨具練習選擇題：CCBC5．孔道較長的構件進行后張法施工，一般在兩端張拉，其目的是（）。

Ａ．防止構件開裂Ｂ．提高控制精度

Ｃ．減少伸長值檢測誤差Ｄ．減少孔道摩擦損失6．預應力筋張拉時，應使鋼筋中的應力（）。

Ａ．小于屈服強度Ｂ．大于張拉前鋼筋的屈服強度

Ｃ．等于張拉前鋼筋的屈服強度Ｄ．接近抗拉強度7．有6根直徑為12mm的冷拉光圓鋼筋組成的預應力鋼筋束應用（）。

Ａ．螺絲端桿錨具Ｂ．綁條錨具Ｃ．鐓頭錨具Ｄ．JM12-6錨具8．預應力鋼筋張拉程序中的持荷2min的作用是（）。

Ａ．降低鋼筋的塑性變形Ｂ．提高鋼筋的強度

Ｃ．減少鋼筋預應力損失Ｄ．保證張拉施工安全9．某構件采用機械張拉后張法施工，孔道長度為29.8m，預應力筋為單根粗

鋼筋，每根長8米，兩端均用螺絲端桿錨具，則對焊接頭數量為（）個。

Ａ．3Ｂ．4Ｃ．5Ｄ．6練習DADCC1．臺座應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。穩(wěn)定性驗算包括（）驗算和（）驗算兩個方面。2．后張法留設孔道的抽管時間應待混凝土（）后，（）前進行。3．后張法留設孔道的常用方法有：（）、（）和（）三種。4．用預埋波紋管留設孔道時，對（）預應力筋，應采用兩端張拉，這是為了（）。5．用單根粗鋼筋作為預應力筋，固定端宜用錨具為（），張拉端宜用（）錨具。6．先張法預應力混凝土施工中，依靠（）來傳遞預應力。7．后張法施工中，預應力是依靠（）傳遞的。8．先張法施工配筋多的構件，預應力筋放張應（）。抗滑移抗傾覆初凝終凝鋼管抽芯法膠管抽芯法預埋管法減少孔道摩擦損失綁條錨具螺絲端桿預應力筋與混凝土間的粘結力錨具同時放張曲線預應力筋和長度大于30m的直線填空題：練習填空題：9．先張法施工，粗鋼筋放張應緩慢進行，常采用的方法有（）、

（）、（）。10．先張法預應力鋼筋張拉程序可采用（）

或（）兩種，持荷2分鐘是為了（）。11．預應力筋的張拉方法有：（）、（）。12．設計鋼質錐形錨具時，必須使錨具本身滿足（）和（）的條件。13．無粘結預應力筋的生產工藝有：（）和（）。14．后張法預應力鋼絲束的下料方法有（）和（）。練習超張拉法一次張拉法自錨