JIANLI第五章预应力混凝土工程

第五章预应力混凝土工程一、教学目的与要求了解预应力混凝土结构构件的受力特点，了解预应力混凝土的分类。了解锚、夹具、连接器的概念，锚具、夹具性能要求，锚、夹具的使用要求和静载锚固试验。熟悉锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查，了解了解台座的分类及要求，张拉机械。熟悉先张法的特点，机械张拉先张法施工张拉夹具和锚固夹具类别和使用要求，先张法施工工艺流程。掌握张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。了解液压千斤顶的标定，预应力损失的概念。熟悉后张法的特点，后张法施工的锚具和张拉机械，后张法施工工艺流程。预应力筋的制作方法。掌握孔道留设方法，张拉对混凝土强度要求，张拉控制应力的确定，张拉顺序，张拉方法，孔道灌浆方法及要求。预应力筋下料长度计算。二、教学重点张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法；孔道留设方法，张拉对混凝土强度要求，张拉控制应力的确定，张拉顺序，张拉方法，孔道灌浆方法及要求。预应力筋下料长度计算。三、教学难点及处理方法张拉方法张拉顺序、预应力筋下料长度计算，讲解例题四、课程类型：理论课五、教学学时数：10学时六、教学方法：讲授七、教学内容1.预应力混凝土及其分类2.预应力夹具和锚具3.先张法施工4.后张法施工作业：P89（三）1，2，（四）2第一节预应力混凝土及其分类第二节预应力夹具和锚具一、教学目的与要求了解预应力混凝土的重要意义，熟悉预应力混凝土的分类。了解锚、夹具、连接器的概念，锚具、夹具性能要求，锚、夹具的使用要求和静载锚固试验。熟悉锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查。二、教学重点预应力混凝土的分类三、教学难点及处理方法无四、课程类型：理论课五、教学学时数：2学时五、教学方法：讲授六、讲授内容七、教学内容一、预应力混凝土简介预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，现在世界各国都在普遍地应用，其推广使用的范围和数量，已成为衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。二、预应力混凝土的分类1、先张法先张法是先张拉预应力筋，后浇筑混凝土的预应力混凝土生产方法。适应范围：先张法适用于预制厂生产中小型预应力混凝土构件。预应力传递：通过预应力筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土的。2、后张法后张法是先浇筑混凝土后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。适应范围：后张法适用于施工现场生产大型预应力混凝土构件与结构。预应力传递：预应力是通过锚具传递给混凝土的。3、有粘结所谓有粘结预应力混凝土是指预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。4、无粘结无粘结预应力混凝土的预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑动，为防止预应力筋腐蚀和与周围混凝土粘结，采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措施。三、夹具Grip定义：在先张法预应力混凝土构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置。要求：夹具必须工作可靠，构造简单，使用方便，能多次重复使用。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。四、锚具Anchorage定义：在后张法预应力混凝土结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。五、连接器Coupler用于连接预应力筋的装置。六、锚具、夹具性能要求P163-164七、锚具、夹具和连接器的选用1、分类：夹片式、支承式(镦头锚具、螺母锚具等)：镦头锚具、螺丝端杆锚具、帮条锚具锥塞式：钢质锥形锚具握裹式(挤压锚具、压花锚具等)：锥形螺杆锚具、压花锚具。2、夹具和先张法预应力筋连接器的选用，应根据预应力筋的品种、规格、张拉设备型式以及工艺操作要求，由构件的生产单位或生产线的设计单位确定。八、进场验收1、外观检查：2、硬度检验3、静载锚固性能试验小结：了解锚、夹具、连接器的概念，锚具、夹具性能要求，锚、夹具的使用要求和静载锚固试验。熟悉熟悉预应力混凝土的分类，锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查。第三节先张法施工一、教学目的与要求了解了解台座的分类及要求，张拉机械。熟悉先张法的特点，机械张拉先张法施工张拉夹具和锚固夹具类别和使用要求，先张法施工工艺流程。掌握张拉控制应力的确定方法，张拉程序。二、教学重点张拉控制应力的确定方法，张拉程序。三、教学难点及处理方法张拉控制应力的确定方法，张拉程序四、教学学时数：2学时五、教学方法：讲授六、讲授内容先张法施工定义：是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋，并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后进行非预应力钢筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土，养护混凝土至设计强度等级的70%以上，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹力作用下，通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应力，使得钢筋混凝土构件受拉区的混凝土承受预压应力。先张法施工中常用的预应力筋有钢丝和钢筋两类。一、台座定义：是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构，它承受预应力筋的全部张拉力。要求：具有足够的强度、刚度和稳定性，同时要满足生产工艺要求。分类：台座按构造型式分为墩式台座和槽式台座。（一）墩式台座墩式台座是由传力墩、台面和横梁组成的。P167（二）槽式台座槽式台座是由端柱，传力柱和上、下横梁以及砖墙组成的。二、夹具夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，要求夹具工作可靠，构造简单，施工方便，成本低。分类：张拉夹具和锚固夹具。（一）张拉夹具张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来，进行预应力张拉的工具。常用的张拉夹具有：1、偏心式夹具2、压销式夹具3、套筒连接器（二）锚固夹具锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚固夹具有：1、圆锥齿板式夹具及圆锥形槽式夹具2、圆套筒二片式夹具3、圆套筒三片式夹具4、镦头锚具5、楔形夹具三、张拉机械张拉预应力筋的机械，要求工作可靠，操作简单，能以稳定的速率加荷。先张法施工中预应力筋可单根进行张拉或多根成组进行张拉。常用的张拉机械有：1、卷筒式张拉机2电动卷筒式张拉机3电动螺杆张拉机千斤顶四、先张法施工工艺先张法施工工艺流程。(一)预应力筋的张拉1、张拉控制应力的确定预应力筋的张拉控制应力按《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定取值。2、张拉程序超张拉:预应力筋的张拉应力值超过规范规定的控制应力值0→1.05σcon→σcon或0→1.03σcon目的:主要是为了减少松弛引起的应力损失值。总结：本节主要要求学生了解台座的分类及要求，张拉机械。熟悉先张法的特点，机械张拉先张法施工张拉夹具和锚固夹具类别和使用要求，先张法施工工艺流程。掌握张拉控制应力的确定方法、张拉程序。第三节先张法施工一、教学目的与要求熟悉先张法的特点，先张法施工工艺流程。掌握预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。二、教学重点预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。三、教学难点及处理方法张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验四、教学学时数：2学时五、教学方法：讲授六、讲授内容一、预应力筋的张拉3、预应力筋的检验①先张法预应力筋张拉后与设计位置的偏差不的大于5mm，且不得大于构件截面最短边长的4%。②当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为±6％。预应力筋的计算伸长值ΔL(单位为mm)按下式计算：FpLLApEs注意：预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为10％控制应力时开始量测(初应力取值应不低于10％的σcon，以保证预应力筋拉紧)，但必须加上初应力以下的推算伸长值。对于后张法，尚应扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。二、混凝土的浇筑与养护1.预应力筋张拉完毕后即应浇筑混凝土。混凝土的浇筑应一次完成，不允许留设施工缝。2.混凝土的用水量和水泥用量必须严格控制，以减少混凝土由于收缩和徐变而引起的预应力损失。3.预应力混凝土构件浇筑时必须振捣密实(特别是在构件的端部)，以保证预应力筋和混凝土之间的粘结力。4.预应力混凝土构件混凝土的强度等级一般不低于C30；当采用碳素钢丝、钢铰线、热处理钢筋做预应力筋时，混凝土的强度等级不宜低于C40。三、预应力筋放张预应力筋放张过程是预应力的传递过程，是先张法构件能否获得良好质量的一个重要生产过程。1、放张要求（1）、放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。（2）、当设计无要求时，不得低于设计的混凝土强度标准值的75％。（3）、对于重叠生产的构件，要求最上一层构件的混凝土强度不低于设计强度标准值的75％时方可进行预应力筋的放张。2、放张顺序预应力筋的放张顺序，应符合设计要求。当设计无专门要求时，应符合下列规定：（1）对承受轴心预压力的构件(如压杆、桩等)，所有预应力筋应同时放张；（2）对承受偏心预压力的构件，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；（3）当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张，以防止放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象；（4）放张后预应力筋的切断顺序，宜由放张端开始，逐次切向另一端。3、放张方法（1）预应力钢丝混凝土构件，分两种情况放法:①配筋不多的预应力钢丝放张采用剪切、割断和熔断的方法自中间向两侧逐根进行，以减少回弹量，利于脱模。②配筋较多的预应力钢丝放张采用同时放张的方法，以防止最后的预应力钢丝因应力突然增大而断裂或使构件端部开裂。（2）对于预应力钢筋混凝土构件，放张应缓慢进行①配筋不多的预应力钢筋，可采用剪切、割断或加热熔断逐根放张。②配筋较多的预应力钢筋，所有钢筋应同时放张，可采用楔块或砂箱等装置进行缓慢放张。a楔块放张b砂箱放张总结：本节要求学生先张法施工工艺流程。掌握张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。第四节后张法施工一、教学目的与要求了解液压千斤顶的标定，预应力损失的概念,熟悉后张法的特点，后张法施工的锚具和张拉机械，后张法施工工艺流程。预应力筋的制作方法。掌握：孔道留设方法二、教学重点机械张拉后张法施工孔道留设方法，张拉对混凝土强度要求，张拉控制应力的确定，张拉顺序，张拉方法，孔道灌浆方法及要求。预应力筋下料长度计算。三、教学难点及处理方法预应力损失的概念四、教学学时数：2学时五、教学方法：讲授六、讲授内容一、后张法1、定义：后张法施工是在浇筑混凝土构件时，在放置预应力筋的位置处预留孔道，待混凝土达到一定强度(一般不低于设计强度标准值的75%)，将预应力筋穿入孔道中并进行张拉，然后用锚具将预应力筋锚固在构件上，最后进行孔道灌浆。预应力筋承受的张拉力通过锚具传递给混凝土构件，使混凝土产生预压应力。2、预应力筋：单根钢筋、钢筋束、钢绞线束。3、特点：①后张法适用于大型预应力混凝土构件制作。②锚具为工作锚。预应力筋用锚具固定在构件上，不仅在张拉过程中起作用，而且在工作过程中也起作用，永远停留在构件上，成为构件的一部分。③预应力传递靠锚具。二、后张法施工的锚具和张拉机械（一）锚具(代号M)1、单根钢筋的锚具张拉端采用螺丝端杆锚具，固定端采用帮条锚具或镦头锚具。①螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具适用于锚固直径不大于36mm的冷拉HRB级与HRB400级钢筋。②帮条锚具帮条锚具适用于冷拉HRB335级与HRB400级钢筋及冷拉5号钢钢筋。2、钢筋束（钢绞线束）锚具钢筋束或钢绞线束用作预应力筋，张拉端采用JMl2型锚具，固定端采用镦头锚具。①JMl2型锚具适用于锚固3—6Φ12钢筋束和4～6Φ12钢绞线束。②镦头锚具镦头锚具适用于预应力钢筋束固定端锚固用，由固定板和带镦头的预应力筋组成。（二）张拉机械1、拉杆式千斤顶适用范围：张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的钢筋。2．YC—60型穿心式千斤顶适用范围：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。3．锥锚式双作用千斤顶适用范围：张拉以KT—Z型锚具为张拉锚具的钢筋束和钢绞线束，张拉以钢质锥形锚具为张拉锚具的钢丝束。二、后张法施工工艺后张法施工工艺流程。（一）孔道留设孔道留设是后张法