建筑施工技術-5.1 預應力混凝土材料00課件講解

5.1預應力混凝土材料主講人：王廣軍

時間：2020.10建筑施工技術

5.3后張法

后張法施工如圖7-13所示，是先制作構件，在構件中預應力筋的位置預先留出相應的孔道，待構件混凝土強度達到設計規(guī)定的數(shù)值后，在孔道內(nèi)穿入預應力筋進行張拉，并利用錨具把張拉后的預應力筋錨固在構件的端部。預應力筋的張拉力，主要靠構件端部的錨具傳給混凝土，使其產(chǎn)生壓應力。張拉錨固后，立即在預留孔道內(nèi)灌漿。后張法施工的優(yōu)點是直接在構件上張拉預應力筋，不需要專門的臺座設備，大型構件可分塊制作，運送到現(xiàn)場拼接，利用預應力筋連成整體。所以后張法施工靈活性較大，適宜于在現(xiàn)場預制的大型構件，特別是大跨度的構件，如薄腹梁、吊車梁和屋架等，或工廠預制塊體，現(xiàn)場平拼裝的大中型預應力構件。項目五預應力混凝土施工

１－混凝土構件;２－預留孔道;３－預應力筋;４＝千斤頂;５－錨具(a)制作混凝土構件．(b)張拉預應力筋(c)錨固和孔道灌漿圖7-13后張法施工示意圖項目五預應力混凝土施工

后張法施工的優(yōu)點是直接在構件上張拉預應力筋，不需要專門的臺座設備，大型構件可分塊制作，運送到現(xiàn)場拼接，利用預應力筋連成整體。所以后張法施工靈活性較大，適宜于在現(xiàn)場預制的大型構件，特別是大跨度的構件，如薄腹梁、吊車梁和屋架等，或工廠預制塊體，現(xiàn)場平拼裝的大中型預應力構件。但后張法施工工序較多，施工操作較復雜，且需要在鋼筋兩端設置專門的錨具，這些錨具永遠留在構件上，不能重復使用，耗用鋼材較多，且要求加工精密，費用較高，所以造價一般比先張法高。后張法生產(chǎn)工藝流程如圖6-14所示。后張法施工工藝過程：澆筑混凝土構件（預留孔道）→穿預應力筋并張拉錨固→孔道灌漿。

項目五預應力混凝土施工項目五預應力混凝土施工5.3.1預應力筋制作、錨具和張拉機具

在后張法中，預應力筋、錨具和張拉機具是配套的。目前，后張法中常用的預應力筋有單根粗鋼筋、鋼筋束(或鋼絞線束)和鋼絲束三類。

(1)單根粗鋼筋1.錨具根據(jù)構件的長度和張拉工藝的要求，單根預應力筋可在一端張拉或兩端張拉，張拉端一般用螺絲端桿錨具(如圖7-15);固定端一般用幫條錨具或鐓頭錨具(如圖7-16)。

項目五預應力混凝土施工（a）螺母錨具；（b）螺絲端桿；（c）螺母；(d)墊板圖7-15螺絲端桿錨具項目五預應力混凝土施工

1－幫條；2－施焊方向；3－襯板；4－主筋圖7-16幫條錨具項目五預應力混凝土施工2.預應力筋的制作單根粗鋼筋的預應力筋的制作，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。預應力筋下料長度的計算有以下兩種情況：1>：兩端采用螺絲端桿錨具的預應力筋，預應力筋的成品長度(冷拉后的全長)。如圖7-17(a)所示。預應力筋鋼筋部分的成品長度：

預應力筋冷拉前的下料長度：項目五預應力混凝土施工1一預應力筋；2一螺絲端桿錨具；3一幫條錨具；4一鐓頭(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絲端桿錨具，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圖7-17粗鋼筋下料長度計算示意圖項目五預應力混凝土施工

2>一端螺絲端桿錨具另一端幫條錨具圖7-17(b)或鐓頭錨具圖7-17(C)。一端用螺絲端桿另一端用綁條錨具時，預應力筋的成品長度(冷拉后全長)。

式中L1——預應力筋的成品長度；

L0——預應力筋鋼筋部分的成品長度；

L——預應力筋鋼筋部分的下料長度；

l——構件的孔道長度或臺座長度（包括橫梁在內(nèi)）；l1——螺絲端桿長度；一般取320mm；

l2——螺絲端桿伸出構件外的長度，按下式計算：項目五預應力混凝土施工

張拉端：l2＝2H+h＋5

錨固端：l2＝H+h＋10

其中:H為螺母高度；h為墊板厚度。l3——綁條或鐓頭錨具長度（包括墊板厚度h），對幫條錨具l3取墊板厚度和鋼筋幫條長度，對鐓頭錨具，l3取2.25倍鋼筋直徑加墊板厚度15mm。L0——每個對焊接頭的壓縮長度（約等于鋼筋直徑d）；

n——對焊接頭（包括螺絲端桿接頭）的數(shù)量；

γ——預應力鋼筋的冷拉率，可由由試驗確定；

δ——預應力鋼筋的冷拉彈性回縮率（由試驗確定），一般為0.4％～0.6％。項目五預應力混凝土施工(2)鋼筋束和鋼絞線束1.錨具。鋼筋束和鋼絞線束具有強度高、柔性好的優(yōu)點，目前使用的錨具有JM型(圖7-18)、XM型(圖7-19)、QM型(圖7-20)等。2.鋼筋束、鋼絞線束的制作。鋼筋束和鋼絞線束所一般是盤圓供應，長度較長，不需要對焊接長。其預應力筋的制作工序一般是：開盤冷拉→下料→編束。鋼筋束和鋼絞線束的下料長度，主要與張拉設備和選用的錨具有關。項目五預應力混凝土施工

1－錨環(huán)；2－夾片；3－鋼筋束和鋼絞線束；4－圓鉗環(huán)；5－方錨環(huán)a）JM型錨具；

b）夾片；

c）錨環(huán)圖7-18JM型錨具項目五預應力混凝土施工

1－錨板；2－夾片（三片）；3－鋼絞線a）裝配圖；b）錨板圖7-19XM型錨具項目五預應力混凝土施工

1－錨板；2－夾片；3－鋼絞線；4－喇叭形鑄鐵墊板；5－螺旋筋；6－預留孔道用的螺旋管；7－灌漿孔；8－錨墊板圖7-20QM型錨具及配件項目五預應力混凝土施工

當采用JM型、XM型錨具夾片式錨具，用穿心式千斤頂張拉時，鋼筋束和鋼絞線束的下料長度L，如圖6-21所示，按下列公式計算：

1>：兩端張拉時

2>：一端張拉時式中l(wèi)0——孔道長度；l1——夾片式工作錨厚度；l2——穿心式千斤頂長度；l3——夾片式工具錨厚度；項目五預應力混凝土施工

1－混凝土構件；2－孔道；3－鋼絞線；4－夾片式工作錨；5－千斤頂；6－夾片式工具錨（a）兩端張拉；（b）一端張拉圖7-21鋼筋束、鋼絞線束下料長度計算簡圖項目五預應力混凝土施工(3)鋼絲束1.錨具。鋼絲束一般由幾根到幾十根直徑3mm～5mm平行的碳素鋼絲組成。目前常用的錨具有錐形螺桿錨具、鋼質(zhì)錐形錨具(圖7-22)和鋼絲束鐓頭錨具(圖7-23)等。2.鋼絲束的制作。隨著錨具型式的不同，鋼絲束制作方法也有差異。一般需經(jīng)下料、編束和安裝錨具等工序。當用鋼質(zhì)錐形錨具、XM型錨具、QM型錨具時，預應力鋼絲束的制作和下料長度計算基本上與預應力鋼筋束同。項目五預應力混凝土施工（a）錨塞；（b）錨環(huán)

圖7-22鋼質(zhì)錐形錨具項目五預應力混凝土施工１－螺母；２－錨杯；３－錨板；４－排氣孔；５－鋼絲(a)張拉端錨環(huán)與螺母；(b)固定端錨板圖7-23鋼絲束鐓頭錨具項目五預應力混凝土施工

對鋼絲束鐓頭錨固體系，如采用鐓頭錨具一端張拉時，應考慮鋼絲束張拉錨固后螺母位于錨杯中部，鋼絲的下料長度L，可按如圖7-24所示，用下式計算：

式中：l——孔道長度；h——錨板厚度；δ——鋼絲鐓頭留量(取鋼絲直徑的2倍)；H——錨杯高度；H1——螺母高度；△l——張拉時鋼絲伸長值；C——混凝土彈性壓縮(當其值很小時可略去不計)項目五預應力混凝土施工

圖7-24用鐓頭錨具時鋼絲下料長度計算簡圖

項目五預應力混凝土施工(4)張拉機具設備

預應力筋的張拉工作，必須配置成套的張拉機具設備，張拉設備的選擇主要依據(jù)錨具型式和總張拉力的大小。后張法中常用的張拉設備主要有拉桿式千斤頂(圖7-25)、穿心式千斤頂(圖7-26)和錐錨式千斤頂(圖7-27)以及供油用的高壓油泵和外接油管。用千斤頂張拉預應力筋時，鋼筋的控制應力主要用油壓表上的讀數(shù)來表達。壓力表上的讀數(shù)，表示千斤頂油缸活塞單位面積的油壓力。理論上，將油壓表讀數(shù)乘以活塞面積，即可求得張拉力的大小。

項目五預應力混凝土施工1－主油缸；2－主缸活塞；3－進油孔；4－回油缸；5－回油活塞；6－回油孔；7－連接器；8－傳力架；9－拉桿；10－螺母；11－預應力筋；12－混凝土構件；13－預埋鐵板；14－螺絲端桿圖7-25

拉桿式千斤頂張拉原理項目五預應力混凝土施工

1－張拉油缸；2－頂壓油缸（即張拉活塞）；3－頂壓活塞；4－彈簧；5－預應力筋；6－工具錨；7－螺帽；8－錨環(huán)；9－構件；10－撐腳；11－張拉桿；12－連接器；13－張拉工作油室；14－頂壓工作油室；15－張拉回程油室；16－張拉缸油嘴；17－頂壓缸油嘴；18－油孔a）構造與工作原理；b）加撐腳后的外貌圖7-26YC60型穿心式千斤頂項目五預應力混凝土施工1－張拉油缸；2－頂壓油缸（張拉活塞）；3－頂壓活塞；4－彈簧；5－預應力筋；6－楔塊；7－對中套；8－錨塞；9－錨環(huán)；10－構件

圖7-27錐錨式千斤頂項目五預應力混凝土施工5.3.2后張法施工工藝

(1)孔道留設孔道的直徑與布置，主要根據(jù)預應力混凝土構件或結(jié)構的受力性能，并參考預應力筋張拉錨固體系特點與尺寸確定。對粗鋼筋，孔道的直徑應比預應力筋直徑、鋼筋對焊接頭處外徑或需穿過孔道的錨具或連接器外徑大10mm～15mm；對鋼絲或鋼絞線，孔道的直徑應比預應力鋼絲束外徑或錨具外徑大5mm～10mm，且孔道面積應大于預應力筋面積的兩倍。預應力筋孔道之間的凈距不應小于50mm,孔道至構件邊緣的凈距不應小于40mm，凡需要起拱的構件，預留孔道宜隨構件同時起拱。預應力筋的孔道成型方法有鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預埋管法等。

項目五預應力混凝土施工1.鋼管抽芯法:鋼管抽芯法一般常用于留設直線孔道。預先將鋼管埋設在模板內(nèi)孔道位置處，在混凝土澆筑過程中和澆筑后，每隔一定時間慢慢轉(zhuǎn)動鋼管，待混凝土初凝后、終凝前抽出鋼管，即形成孔道。為了保證預留孔道的質(zhì)量，施工中應注意：1>所用鋼管應平直，鋼管表面必須圓滑，預埋前應除銹、刷油，安放位置要準確。

2>掌握好抽管時間，具體的抽管時間與水泥品種、氣溫和養(yǎng)護條件有關，一般宜在混凝土初凝之后，終凝以前進行，以用手指按壓混凝土表面無明顯指紋時為宜。

3>抽管順序，抽管宜先上后下的進行，抽管方向應與孔道保持在一直線上。抽管時必須速度均勻、邊抽邊轉(zhuǎn)。

項目五預應力混凝土施工2.膠管抽芯法。膠管抽芯法可用于直線、曲線或折線孔道。所用膠管有5～7層夾布膠管及供預應力混凝土專用的鋼絲網(wǎng)膠皮管兩種。3.預埋管法。將與孔道直徑相同的導管埋在構件中，無需抽出，可用于曲線孔道。預埋管可采用黑鐵皮管、薄鋼管與鍍鋅雙波紋金屬軟管(簡稱波紋管)。4.灌漿孔、排氣孔與泌水管。在留設孔道的同時，還要在設計規(guī)定位置留設灌漿孔，一般在構件兩端和中間每隔12m設置一個直徑為20mm～25mm的灌漿孔，并在構件兩端各設一個排氣孔。灌漿孔留設可用木塞或白鐵皮管。

項目五預應力混凝土施工預應力筋穿入孔道

預應力筋穿入孔道按穿筋時機分有先穿束

和后穿束,按穿入數(shù)量分有整束穿和單根穿；按穿束方法分有人工穿束和機械穿束。箱梁的人工后穿束預應力筋穿插入孔道的箱梁項目五預應力混凝土施工(2)預應力筋張拉1.一般規(guī)定。張拉時，結(jié)構的混凝土強度應符合設計要求，當設計無具體要求時，不應低于設計強度標準值的75%，以確保在張拉過程中，混凝土不至于受壓而破壞。2.張拉控制應力和張拉程序。后張法預應力筋的張拉控制應力應符合設計要求和表6-1規(guī)定的數(shù)值。張拉程序與先張法相同。3.張拉方法1>對抽芯成形孔道。曲線預應力筋和長度大于24m的直線預應力筋，應在兩端張拉；長度等于或小于24m的直線預應力筋，可在一端張拉。項目五預應力混凝土施工

2>對預埋波紋管孔道。曲線預應力筋和長度大于30m直線預應力筋，宜在兩端張拉；長度等于或小于30m的直線預應力筋，可在一端張拉。

3>對豎預應力結(jié)構，宜采用兩端分別張拉，且以下端張拉為主；當同一截面中有多根一端張拉的預應力筋，張拉端宜分別設置在結(jié)構的兩端。當兩端同時張拉同一根預應力筋時，為了減少預應力損失，宜先在一端錨固，再在另一端補足張拉力后進行錨固。4.張拉順序。對稱張拉是一項重要原則。同時應盡量減少張拉設備的移動次數(shù)。對配有多根預應力筋的預應力混凝土構件，由于不可能同時一次張拉，應分批、對稱地進行張拉。分批張拉時應計算分批張拉的預應力損失值。平臥疊澆的構件，宜先上后下逐層進行張拉。

項目五預應力混凝土施工5.張拉力和張拉伸長值的校驗。后張法張拉力的計算及張拉過程中，同樣要進行校核預應力筋的伸長值，計算方法與先張法計算方法相同。如果實際的伸長值比計算伸長值大于10%或小于5%，應暫停張拉，在采取措施進行調(diào)整后，才能繼續(xù)張拉。項目五預應力混凝土施工

分批張拉方式：對配有多束預應力筋的構件分批進行張拉，由于后批預應力筋張拉所產(chǎn)生的砼彈性壓縮對先批張拉的預應力筋造成預應力損失，所以先批張拉的預應力筋應加上該彈性壓縮損失值，使分批張拉的每根預應力筋的張拉力基本相等。預應力箱梁的分批、對稱張拉預應力T梁的分批張拉項目五預應力混凝土施工

張拉順序的確定原則：①不使砼產(chǎn)生超應力;②構件不扭轉(zhuǎn)與側(cè)彎、結(jié)構不變位；③張拉設備的移動次數(shù)最少。所以張拉宜對稱進行。預應力箱梁的對稱張拉項目五預應力混凝土施工(3)孔道灌漿1.灌漿的材料1>灌漿宜用強度等級不低于32.5MPa的普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥配制的水泥漿，應優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥。水泥漿的強度不應低于20MPa。2>水泥漿應有足夠流動性，水灰比宜為0.4左右，流動度為120mm～170mm。項目五預應力混凝土施工

3>：水泥漿攪拌后3h泌水率宜控制在2%，最大不得超過3%。

4>：當需要孔道灌漿的密實性時，可在水泥漿中摻入適量的減水劑2.灌漿工藝攪拌好的水泥漿必須通過過濾器置于貯漿桶內(nèi)，并不斷攪拌，以防泌水沉淀。

灌漿順序宜先下后上，以免上層孔道漏漿把下層孔道堵塞。對于直線孔道灌漿，應從構件的一端到另一端；曲線孔道灌漿，應從孔道最低處開始向兩端進行。對較大的孔道或預埋管孔道，可采用二次灌漿法。預應力混凝土的孔道灌漿，應在正溫下進行。項目五預應力混凝土施工

5.3.3無粘結(jié)預應力混凝土施