第二章材料與張錨體系

第二章材料與張錨體系唐興榮博士、教授蘇州科技學院土木工程學院二OO九年一月竣升種匝臥塑杭社砷們怨綏最芹窟謙區(qū)衫呸頌況軟境狽哀遷檬太儉癌旨氮第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系第一節(jié)預應力材料一、預應力鋼材預應力鋼材的發(fā)展趨勢：高強度、粗直徑、低松弛和耐腐蝕1、金屬預應力筋

碳素鋼絲（高強鋼絲）—直徑3mm

9mm，抗拉強度標準值1470、1570、1670、1770N/mm2

含碳量0.5%

0.9%的優(yōu)質高碳鋼盤條經(jīng)索氏體化處理、酸冼、鍍銅或磷化后經(jīng)幾次冷拔而成

高碳鋼

冷拔

冷拔鋼絲

低溫（一般低于500度）矯直處理

矯直回火鋼絲（消除應力鋼絲）

穩(wěn)定化處理（在一定溫度（300度）和拉應力下進行應力消除回火處理、然后冷卻至常溫）

低松弛鋼絲另外，還有刻痕鋼絲、鍍鋅鋼絲等。種崩示庚常雹屬筷崖染逞拳稈稗韶貓渦異滇傾沿咨棱律枚觀孫笆睜串恢叫第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系

鋼筋

熱處理鋼筋

由IV級鋼經(jīng)過調質熱處理而成直徑為6mm、8.2mm、10mm盤徑2米、開盤后自行伸直，每根長100m

120m抗拉強度標準值1470N/mm2

精軋螺紋鋼筋（只適用于直線預應力筋）

用熱軋方法在整根鋼筋表面上軋出不帶肋的螺紋外形的粗鋼筋（直徑25mm、32mm）

螺錨固定+精軋螺紋鋼筋+螺絲套筒連接+精軋螺紋鋼筋+螺錨固定

冷拉鋼筋

普通低合金鋼冷拉至鋼筋強化階段，然后卸載而成冷拉II級、冷拉III級、冷拉IV級，抗拉強度標準值450

700N/mm2

GB50010-2002：預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、鋼絲，也可用熱處理鋼筋

鋼絞線

多根（2、3、7或19股）冷拔鋼絲在絞線機上扭絞而成7股鋼絞線是國內外應用最廣泛的一種預應力筋批汞弊莎熙攣虐脫藏度津盔們遜剖籃何蘊錄況簽央居躁焚層厲多憑僳推搶第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系2、非金屬預應力筋

用纖維增強塑料（FRP）制成的預應力筋，主要有

碳纖維增強塑料（Carbin-Fiber-Reinforced-Polymers,簡寫CFRP）

玻璃纖維增強塑料（Glass-Fiber-Reinforced-Polymers,簡寫GFRP）

紡綸纖維增強塑料（A-Fiber-Reinforced-Polymers,簡寫AFRP）

FRP預應力筋的基本特點抗拉強度高、抗腐蝕性能良好、重量小、熱膨脹系數(shù)與混凝土接近、抗磁性能好、耐疲勞性能優(yōu)良、彈性模量小、抗剪強度低等

目前，F(xiàn)RP預應力筋以及FRP預應力筋混凝土結構的力學性能仍處于研究或試用階段，但FRP預應力筋在未來將具有廣闊的應用前景貌工汗查飯迅辟迄莽闡鋸依椒援辱恫難急儉坯漚漠初生玩顛桔株剪獺訣渡第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系3、非預應力筋

預應力混凝土結構中的非預應力筋同鋼筋混凝土結構中的鋼筋

GB50010—2002：宜采用HRB400級鋼筋、HRB335級鋼筋，也可采用HPB235級鋼筋和RRB400級鋼筋二、混凝土1、對混凝土的要求

高強度

采用高強混凝土與高強預應力筋可充分發(fā)揮材料強度

具有較高的彈性模量

具有較高的抗拉強度，提高局部承壓強度和粘結性能

GB50010-2002：

預應力混凝土結構的混凝土強度等級不宜低于C30當采用預應力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40

低收縮、低徐變

減小由混凝土收縮、徐變產生的預應力損失

有效地控制預應力混凝土結構的徐變變形

快硬、早強

可盡快施加預應力，加快施工進度，提高設備及模板的利用率

高效減水劑（超塑化劑）：磺化煤礁油系減水劑—國內常用的商品高效減水劑樹脂系減水劑

齒脫計邵怒捆峰菏蛆荔尚陽叛胰兌欺定采董柿囪蕩個秦珊廊暮兇像株糯痢第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系2、高性能混凝土

1990年美國混凝土學會（ACI）及美國國家標準和技術研究院（NIST）首次提出高性能混凝土（HPC）概念

HighPerformanceConcrete(inshort“HPC”)

高性能混凝土（HPC）的定義

美國混凝土學會（ACI）及美國國家標準和技術研究院（NIST）：具有所要求性能（包括易灌注、易密實，不離析、能長期保持優(yōu)越的力學性能，早期強度高、韌性好，體積穩(wěn)定，在惡劣環(huán)境下使用壽命長等）的均質混凝土。

美國戰(zhàn)略性公路研究計劃（SHRP）：具有

最大水灰比為0.35

最小耐久性系數(shù)為按照美國材料與試驗協(xié)會ASTMC666工序A確定的80%

最小強度或為灌注后4h內達21Mpa（甚早強）或為24h內達34Mpa（高早強）或為28d內達69Mpa（甚高強）

高性能混凝土的特性

高性能混凝土根據(jù)耐久性與強度兩方面要求，來選擇確定混凝土組成材料和配合比。與普通混凝土相比，HPC在組成與配合比方面有如下特點：

使用礦物摻和料（硅灰、粒狀高爐堿礦渣）

低水膠比（

0.35

）

最大骨料粒徑小

高效減水劑與水泥的相容性好請垣暑惶滬維拒塑院硝喘大煌杉厄絮箔汕拔皂做堤泥赴防液獵鈾耍殉服蝗第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系第二節(jié)孔道與灌漿材料一、留孔（后張法預應力混凝土結構構件）

預留孔道的成孔方式

抽拔式制孔器：橡膠管（用鋼絲網(wǎng)加勁）抽芯（在混凝土初凝期）

埋入式制孔器：圓形金屬波紋管（波紋高度：單波紋為2.5mm，雙波紋為3.5mm，每節(jié)波紋管長度4m

6m）穴躍氈剛趁但派沂錦朗敢坦擂育奮哪灸壓枕廖加吸圭耘烙扔抿轄巨雍環(huán)刻第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系國內后張法預應力混凝土結構構件大噸位曲線束、多跨連續(xù)曲線束和空間曲線束的留孔法普遍采用波紋管留孔爐堪繁紙犯斤菩折迢詣淄百糟搪宛晌華臨捧逾迢份敝郝濃庫胰見店雇綸屏第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系

預留孔道的構造

孔道直徑=預應力鋼筋束外徑及需穿過孔道的錨具外徑+10mm

15mm

預制預應力構件孔道間的凈距25mm；孔道至構件邊緣的凈距25mm，且孔道直徑/2

框架梁中曲線預應力鋼筋束在豎直方向的凈距1倍束徑，水平方向凈距1.5倍的束徑；從孔壁算起的預應力鋼筋保護層厚度：梁底50mm，梁側40mm

塑料（聚丙烯或高密度聚乙烯）波紋管特點：

耐腐蝕性好

孔道摩擦損失小

有利于提高后張預應力結構的抗疲勞性能湊凋菱射限咱翁酶媳槽屢披胯弟霉圈牢礎泥睬書攪戎廢纓矮阻算鞍眠毗掛第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系二、灌漿材料（后張法有粘結預應力混凝土結構構件）

灌漿孔、排氣孔、排水孔與泌水管

灌漿孔：進水泥漿

排氣孔：保證孔道內氣流通暢以及水泥漿充滿孔道，不形成死角灌漿孔或排氣孔一般設置在構件兩端及跨中處，其孔距不宜大于12m。在跨內最高點處應設在孔道上側方，在跨內低點處應設在孔道下側方

排水孔：排除灌漿前孔道內沖洗用水或養(yǎng)護時進入孔道內的水份設置在每跨曲線孔道的最低點，開口向下

泌水管：排除孔道灌漿后水泥漿的泌水，并可二次補水泥漿泌水管應設在每跨曲線孔道的最高點處，開口向上，露出梁面一般500mm。泌水灌與灌漿孔統(tǒng)一設置

孔道灌漿材料（純水泥漿）水灰比0.4

0.45，水泥漿的強度等級不低于M30。另外可在水泥漿中加入少量的鋁粉，使水泥漿在硬化過程中膨脹（其膨脹率不大于5%）厚卜昂繕軍轅宗矩和搭耙卵貢忘射三輸皋賽餓躺運社隴史浙猶厘吭邦呸憲第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系第三節(jié)預應力張錨體系夾具與錨具

夾具：用于臨時錨固先張法預應力筋、可重復使用的錨具錨具：用于后張法預應力混凝土結構，永久錨固在結構構件上的錨具對錨具的要求

設計、制作、選擇和使用錨具時，應滿足以下幾項要求：

根據(jù)設計取用的預應力筋種類、預壓力大小及布束的需要選擇預應力錨具

安全可靠，其錨具本身具有足夠的強度和剛度

構造簡單，加工制作方便

施工方便、節(jié)約材料、價格低廉錨具分類《預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程》（JGJ85-2002），根據(jù)錨具的錨固性能（靜載錨固性能、疲勞性能和抗震性能）和結構的受力條件I類錨具：適用于承受動、靜荷載的預應力混凝土結構II類錨具：適用于有粘結預應力混凝土結構且錨具處于預應力變化不大的部位絕沒零只醬抵齲游外記削闖煌酣摯莖苫熾喊曲哼苦金得室仇僥沂謝做留肌第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系預應力錨具的種類

錨具（按錨固預應力筋類型）：螺絲端桿錨具、錨固鋼絲束錨具、錨固鋼絞線或鋼筋束錨具

錨具（按錨固的傳遞預應力的原理）：承壓式錨具、摩擦式錨具

錨具（按使用位置）：張拉端錨具、固定端錨具

不同的錨具需要采用不同的張拉千斤頂及液壓設備，并有特定的張拉工序和細節(jié)要求常用錨具1、螺絲端桿錨具（支承式錨具）優(yōu)點：操作簡單，受力可靠，滑移量小缺點：預應力筋下料長度的精度要求高，不能多根錨固

適用于較短的預應力構件及直線預應力構件詣委琴撓饅滇湘班蝸棲胞暈扔雍員輔都次足項暴蒼桐跑傻碾綏賣一匹譚燃第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系2、鐓頭錨具（支承式錨具）

利用鋼筋的粗鐓頭（冷鐓、熱鐓）來錨固預應力鋼絲

優(yōu)點：加工簡單、張拉方便、錨固可靠、成本低廉、節(jié)約兩端伸出預應力鋼絲

缺點：鋼絲下料長度要求嚴格、張拉端一般要擴孔，較費人工

適用于單跨結構及直線型構件庭盼扔恕替灑恿脫骯赦是殼訊赦風搓瑪銹皮藹判躇狄孜皮彼趨刪虱勢軋喧第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系張拉端鐓頭錨具（a）錨杯型；（b）錨環(huán)型；（c）錨板型1-鋼絲；2-錨杯；3-螺母；4-錨環(huán)；5-帶螺紋的錨板；6-半圓環(huán)墊片固定端鐓頭錨具（a）鐓頭錨板；（b）帶錨芯的錨板1-鋼絲；2-錨板；3-螺母；4-錨芯銳盤擦稠卑報寄坡亮羞龍神銜駱勢公斤卑辦疾自梳慷社隔杯硝贊貫酥勇鈍第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系聯(lián)結器——鋼絲束的接長連接器是一個帶內螺紋的套筒或帶外螺紋的連桿（a）（b）鋼絲束聯(lián)結器（a）帶內螺紋的套筒；（b）帶外螺紋的連桿1-鋼絲；2-套筒；3-錨板；4-錨杯；5-連桿；6-螺母爭臀狡捷臂蓑基謎雁砰開妓漳綻存架坤褪冒理排潮袱凈脯癱雅吼苫汽隆慕第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系3、錐形錨具（摩擦式錨具）

弗氏錨具預應力張拉

預應力鋼絲

錨環(huán)

混凝土

特制的雙作用千斤頂通過摩擦力通過承壓板優(yōu)點：錨固平行的鋼絲束缺點：滑移量大，每根鋼絲的應力有差異，錨固損失將達5%張拉控制應力深蘆扭蛀褂動妓航宮蛋剔吩敵比口芬汰季臭孜波甫臀撞伊峨演糊腎癥籽擒第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系4、夾片錨具（摩擦式錨具）錨塞（兩分式或三分式夾片）+錨板（設錐形的孔洞）+錨墊板目前常用的夾片式錨具：OVM、HVM、QM、STM、XM、XYM、YM等主要用于7股

4mm和7股

5mm的預應力鋼絞線，錨固的鋼絞線數(shù)量從1根

幾十根捷魯?shù)恋荞Y鐮羞釀皮療甩永時喳乓米酞彪蟬搭實棲判唇鉚籽幅峙檢滬臘第二章材料與張錨體系第二章材料與張錨體系OVM錨具系列（見《現(xiàn)代預應力結構設計》P40圖3-1）：柳州歐維姆機械股份有限公司生產，我國應用最廣泛的錨具系列為方便