第五章 预应力混凝土工程,第一节 先张法施工 先张拉预应力筋， 后浇筑混凝土,一、台座 承受预应力筋的全部张拉力 （一）墩式台座 墩式台座一般用于平卧生产的中小型构件 台座一般长度为100m150m，宽度约2m 在台座的端部应留出张拉操作用地和通道，两侧要有构件运输和堆放的场地。,1.台墩 稳定性验算包括抗倾覆验算与抗滑移验算。,台墩的抗倾覆验算： 倾覆点位置宜取在混凝土台面往下4 cm 5cm处 式中： K 抗倾覆安全系数，一般不小于1.50； 倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生； 抗倾覆力矩，由台座自重力和土压力等产生；,台墩的抗滑移验算 式中： KC 抗滑移安全系数，一般不小于1.30； N1 抗滑移力，对独立的台墩，由侧壁 土压力和底部摩阻力产生 台墩的牛腿和延伸部分，分别按钢筋混凝土的牛腿和偏心受压构件计算。 台墩横梁的挠度不应大于2mm，并不得产生翘曲。,2.台面 在夯实的碎石垫层上浇筑一层厚度为6cm10cm的混凝土而成，是预应力混凝土构件成型的胎模。 台面伸缩缝一般约10m设置一道，也可采用预应力混凝土滑动台面，不留施工缝。,水平承载力： 式中： 轴心受压纵向弯曲系数，取=1； A台面截面面积； fC混凝土轴心抗压强度设计值； K1超载系数，取1.25； K2考虑台面截面不均匀和其他影响因素的附加 安全系数，K2=1.5,（二）槽式台座 由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成 既可承受张拉力，又可作蒸气养护槽 适用于张拉吨位较高的大型构件，如吊车梁、屋架等。,1.槽式台座的构造 1）台座的长度一般不大于76m，宽度随构件外形及制作方式而定，一般不小于1m。 2）槽式台座一般与地面相平，以便运送混凝土和蒸汽养护。 3）端柱、传力柱的端面必须平整，对接接头必须紧密；柱与柱垫连接必须牢靠。,2槽式台座计算要点 槽式台座需进行强度和稳定性计算。 端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。 槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力及部分张拉力组成。,二、张拉设备及夹具 （一）夹具 1单根镦头夹具 适用于具有镦粗头（热镦）的、级带肋钢筋，也可用于冷镦的钢丝。,2圆套筒三片式夹具 由夹片与套筒组成 用以夹持直径为12与14mm的单根冷拉、和级钢筋,3方套筒二片式夹具 由方套筒、夹片、方弹簧、插片及插片座等组成 夹持 l8.2热处理钢筋,4圆锥齿销式夹具 由套筒和圆锥形带齿销子组成 适用于夹持直径35mm的冷拔低碳钢丝和碳素钢丝。,（二） 张拉设备 预应力筋用张拉设备由液压千斤顶、高压油泵和外接油管组成。 1拉杆式千斤顶 是利用单活塞张拉预应力筋的单作用千斤顶 主要用于张拉带螺丝端杆锚具的冷拉级钢筋和带镦头锚具的钢丝束 2穿心式千斤顶 具有一个穿心孔，是利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。 适用于张拉带JM型锚具的钢筋束或钢绞线束；配上撑脚与拉杆后，也可作为拉杆式穿心千斤顶,3.电动螺杆张拉机 适用于预制厂在长线台座上，张拉冷拔低碳钢丝 b3b5 DL1型电动螺杆张拉机的最大张拉力为10kN，最大张拉行程780mm，张拉速度2m/min；,4电动卷扬张拉机 主要用在长线台座上张拉冷拔低碳钢丝 常用LYZ1型电动卷扬机:最大张拉力10kN，张拉行程5m，张拉速度2.5m/ min，电动机功率0.75kW。,三、预应力筋的张拉 （一）预应力钢丝张拉 1单根钢丝张拉 冷拔钢丝可采用10kN电动螺杆张拉机或电动卷杨张拉机单根张拉，弹簧测力计测力，锥销式夹具锚固 刻痕钢丝可采用20 kN30kN电动卷扬张拉机单根张拉，优质锥销式夹具锚固,2成组钢丝张拉 在预制厂以机组流水法或传送带法生产预应力多孔板时，还可以在钢模上用镦头梳筋板夹具成批张拉,3钢丝张拉程序 预应力钢丝由于张拉工作量大，宜采用一次张拉程序。 0(1.031.05)con 锚固 其中: 1.031.05是考虑弹簧测力计的误差、温度影响、台座横梁或定位板刚度不足、台座长度不符合设计取值、工人操作影响等。,（二）预应力钢筋张拉 1单根钢筋张拉 （1）直径大于12mm的冷拉IV级钢筋 可采用YC20D、YC60或YL60型千斤顶在双横梁式台座或钢模上单根张拉，螺杆夹具或夹片夹具锚固。 （2）热处理钢筋或钢绞线 宜采用YC20D型千斤顶或YCN23型前卡千斤顶张拉，优质夹片锚具锚固。,2成组钢筋张拉 大型预制构件生产时，可采用三横梁装置 张拉前应调整初应力，使每根预应力筋的初应力均匀一致,3钢筋张拉程序 为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用超张拉程序： 01.05con 持荷2mincon 锚固 （三）预应力值校核 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。理论伸长值与实际伸长值的误差： 在（+10%，-5%）范围内 预应力钢丝张拉时，伸长值不作校核。钢丝张拉锚固后，应采用钢丝内力测定仪检查钢丝的预应力值。 偏差在设计规定预应力值的5% 。,四、预应力筋放张 混凝土的强度应符合设计要求；如设计无规定，不应低于强度等级的75%。 （一）放张顺序 轴心受预压的构件，所有预应力筋应同时放张； 偏心受预压的构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋； 如不能满足前两项要求时，应分阶段、对称、交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹和预应力筋断裂；,（二）放张 放张前，应拆除侧模，使放张时构件能自由压缩，否则将损坏模板或使构件开裂。 对预应力筋为钢丝或细钢筋的板类构件，放张时可直接用钢丝钳或氧炔焰切割。 对预应力筋配置较多的构件，不允许采用剪断或割断等方式突然放张： 应采用千斤顶或在台座与横梁之间设置砂箱和楔块或在准备切割的一端预先浇筑一块混凝土块进行缓慢放张。,第二节后张法施工 先浇筑混凝土， 后张拉预应力筋,一、锚具 是后张法结构或构件中为保持预应力筋拉力并将其传递到混凝土上用的永久性锚固装置 （一）常用锚具 螺杆式 镦头式 锥销式 夹片式 其 它 ：帮条锚具,1.单根钢筋锚具 （1）螺丝端杆锚具 由螺丝端杆、螺母及垫板组成 是单根预应力粗钢筋张拉端常用的锚具,（2）帮条锚具 由衬板和三根帮条焊接而成 是单根预应力粗钢筋非张拉端用锚具,2预应力钢筋束锚具 （1）KT-Z型锚具（可锻铸铁锥型锚具） 由锚环与锚塞组成 适用于锚固36根直径12mm的冷拉螺纹钢筋与钢绞线束,（2）JM锚具 由锚环与夹片组成 ，组合起来的夹片形成一个整体截锥形楔块 用于锚固36j12钢筋束与46根j1215钢绞线束,（3）XM型锚具 由锚板和夹片组成 适用于锚固112根j15钢绞线，也可用于锚固钢丝束,3预应力钢丝束锚具 （1）锥形螺杆锚具 由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成 适用于锚固1428根s5钢丝束,（2）钢丝束镦头锚具 适用于锚固任意根数S5钢丝束。 常用的镦头锚具为A型和B型，A型由锚环与螺母组成，用于张拉端；B型为锚板，用于固定端；利用钢丝两端的镦头进行锚固。,（3）钢质锥型锚具（又称弗氏锚具） 由锚环和锚塞组成 适用锚固6根、12根、18根与24根s5钢丝束,（二）锚具质量检验 预应力筋锚具、夹具和连接器，应有出厂合格证，进场时应进行验收： （1）验收批 在同种材料和同一生产条件下，锚具、夹具应以不超过1000套组为一个验收批；连接器应以不超过500套组为一个验收批。 （2）外观检查 从每批中抽取10%但不少于10套的锚具，检查其外观和尺寸。,（3）硬度检查 从每批中抽取5%但不少于5套的锚具，对其中有硬度要求的零件做试验（多孔夹片式锚具的夹片，每套至少抽5片）。每个零件测试3点，其硬度应在设计要求范围内。 （4）静载锚固性试验 在外观与硬度检查合格后，应从同批中抽6套锚具（夹具或连接器）与预应力筋组成三个预应力筋锚具（夹具、连接器）组装件，进行静载锚固性能试验。,二、张拉机械 1.拉杆式千斤顶 适用于张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的粗钢筋，张拉以锥型螺杆锚具为张拉锚具的钢丝束,2.YC60型穿心式千斤顶 适用于张拉各种型式的预应力筋，是目前我国预应力混凝土构件施工中应用最为广泛的张拉机械。,YC60型穿心式千斤顶加装撑脚、张拉杆和连接器后，就可以张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋，张拉以锥型螺杆锚具和DM5A型墩头锚具为张拉锚具的钢丝束。 YC60型穿心式千斤顶增设顶压分束器，就可以张拉以KTZ型锚具为张拉锚具的钢筋束和钢绞线束。,3.锥锚式双作用千斤顶 适用于张拉以KTZ型锚具为张拉锚具的钢筋束和钢绞线束，张拉以钢质锥型锚具为张拉锚具的钢丝束。,三、预应力筋制作 （一）下料长度计算 1单根预应力粗钢筋下料长度 （1）当预应力筋两端采用螺丝端杆锚具时,预应力筋钢筋部分的下料长度： 式中: l 构件孔道长度； l2 螺丝端杆伸出构件外的长度； l1 螺丝端杆长度； 钢筋冷拉拉长率（由试验确定）； 钢筋冷拉弹性回缩率（由试验确定）； l0 每个对焊接头的压缩长度； n 对焊接头的数量（包括钢筋与螺丝端杆的对焊接头）,（2）当预应力筋一端用螺丝端杆，另一端用帮条（或镦头）锚具时,2预应力钢丝束下料长度 （1）采用钢质锥形锚具，以锥锚式千斤顶张拉时，钢丝的下料长度L为： 两端张拉 L=l+2(l4+l5+80) 一端张拉 L=l+2(l4+ 80)+l5,（2）采用镦头锚具，以拉杆式或穿心式千斤顶在构件上张拉时，钢丝的下料长度L为： 两端张拉 L=l+2h1+2b-(H1-H)-L-c 一端张拉 L=l+2h1+2b-0.5(H1-H)-L-c,（3）采用锥形螺杆锚具，以拉杆式千斤顶在构件上张拉时，钢丝的下料长度L为： L=l+2l2-2l1+2（l6+）,3钢筋束或钢绞线束的下料长度 当采用夹片式锚具，以穿心式千斤顶在构件上张拉时，钢筋束钢绞线束的下料长度L为： 两端张拉 L=l+2（l7+l8+l9+100）,一端张拉 L=l+2（l7+100）+l8+l9,（二）预应力筋下料 预应力钢筋下料在冷拉后进行。 矫直回火钢丝放开后是直的，可直接下料。 采用镦头锚具时，同一束中各根钢丝下料长度的相对偏差值，应不大于钢丝束长度的1/5000，且不得大于5mm。可用钢管限位法或牵引索在拉紧状态下进行。 钢绞线在出厂前经过低温回火处理，因此在进场后无须预拉。 钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷拉级钢筋，宜采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。,四、后张法的施工工艺 （一）预留孔道 1.预应力筋孔道布置 预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种。 （1）孔道直径 对粗钢筋，孔道的直径应大1015mm。对钢丝或钢绞线，孔道的直径应大510mm，且孔道面积应大于预应力筋面积的两倍。 （2）孔道布置 孔道之间的净距不应小于50mm，孔道至构件边缘的净距不应小于40mm。,2孔道成型方法 （1）钢管抽芯法 用于直线孔道 用钢筋井字架固定钢管位置，井字架每隔1.0 m1.5m一个，与钢筋骨架扎牢。,抽管前每隔10 min15min应转管一次 抽管时间宜在混凝土初凝之后、终凝以前进行，以用手指按压混凝土表面不显指纹时为宜。约在混凝土灌筑后3h5h。 抽管顺序宜先上后下地进行。抽管方法可用人工或卷扬机。,（2）胶管抽芯法 留孔用胶管采用57层帆布夹层、壁厚67mm的普通橡皮管，用于直线、曲线或折线孔道。 固定胶管位置用的钢筋井字架，一般每隔600mm放置一个，并与钢筋骨架扎牢。 充水（或充气）加压到0.5 N/mm20.8N/mm2，胶皮管直径可增大约3mm。抽管前，放水降压 抽管时间比抽钢管略迟。 抽管顺序一般为先上后下，先曲后直。 （3）预埋管法 采用薄钢管、镀锌钢管与金属螺旋管（波纹管）等。,（二）