预应力施工技术大全)

预应力混凝土工程（目录）§概述2§5－1先张法施工19§5－2后张法施工85§5－3电热张拉法210§5－4预应力施工技术§本章小结§课后作业结束5/28/20201§概述（目录）一、本章提要3二、本章学习要求4三、为什么要用预应力混凝土8四、预应力混凝土的特点总述10A.预应力钢筋混凝土具有以下优点12B.对混凝土的要求13C.对钢材的要求14D.预应力混凝土的施工工艺方法有14五、预应力混凝土的发展应用15六、常用的预应力钢筋185/28/20202§概述一、本章提要本章内容包括：先张法、后张法和电热张拉法。在先张法中，重点介绍了台座的类型和作用；张拉机具和夹具的工作原理；张拉工艺和放张要求。在后张法中着重阐述了常用锚具的类型、工作原理及性能；张拉千斤顶的工作原理及校验方法；预应力筋的下料长度计算、张拉工艺，孔道成型与灌浆；无粘结预应力工艺。在电热张拉法中，主要介绍了电热伸长值的计算、电热设备的选择及电热张拉工艺。5/28/20203§概述二、本章学习要求：了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中的优点；熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求；熟悉先张法、后张法、电热张法的施工工艺；5/28/20204§概述掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定和注意事项；掌握后张法孔道留设、锚具选择、预应力筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注意要点；了解电热张法、无粘结预应力混凝土施工原理及应用；熟悉预应力混凝土质量保证措施及安全技术。5/28/20205§概述预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。5/28/20206§概述当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，叫做预应力混凝土。5/28/20207§概述预加应力的方法，可以分为先张法和后张法两类。先张法是先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。5/28/20208§概述为了达到较高的预应力值，宜优先采用高标号混凝土。当采用冷拉HRB335、HRB400钢筋和冷轧带肋钢筋作预应力钢筋时，其混凝土强度不宜低于C30；当采用消除应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。5/28/20209§概述三、为什么要用预应力混凝土？预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，在世界各国都得到了广泛应用。这是由于普通钢筋混凝土构件的抗拉极限应变只有0.0001～0.00015．在正常使用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。要使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到19.6～29.4N／mm2；对允许出现裂缝的构件，当裂缝宽度限制在0.2～0.3mm时，受拉钢筋的应力也只能达到147～245N／mm2。5/28/202010§概述为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝、不能充分发挥钢筋作用这一矛盾，人们创造了对混凝土施加预应力的方法。即在结构或构件受拉区域，通过对钢筋进行张拉、锚固、放松，使混凝土获得预压应力，产生一定的压缩变形。当结构或构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形，首先与压缩变形抵消，然后随着外力的增加，混凝土才继续被拉伸，这就延缓了裂缝的出现、限制了裂缝的开展。5/28/202011§概述四、预应力混凝土的特点总述预应力混凝土能充分发挥钢筋和混凝土各自的特性，能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在同样条件下具有构件截面小、自重轻、质量好、材料省(可节约钢材40％～50％、混凝土20％～40％)，并能扩大预制装配化程度。5/28/202012§概述虽然，预应力混凝土施工，需要专门的机械设备，工艺固较复杂，操作要求较高，但在跨度较大的结构中，其综合经济效益较好。此外，在一定范围内，以预应力混凝土结构代替钢结构，可节约钢材、降低成水、并免去维修工作。5/28/202013第一节预应力混凝土概述A.预应力钢筋混凝土具有以下优点：1、提高了混凝土的抗裂度和刚度2、增加构件的耐久性。3、节约材料。4、减轻构件自重。5、扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度。5/28/202014第一节预应力混凝土概述B.对混凝土的要求1、高强度：预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。2、收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。3、尽可能作到快硬、早强。5/28/202015第一节预应力混凝土概述C.对钢材的要求：1、高强度。2、具有一定的塑性。3、与混凝土有较好的粘结力。4、有良好的加工能力，如可焊性。D.预应力混凝土的施工工艺方法有：先张法、后张法（分为有粘结预应力后张法和无粘结预应力后张法）、电热法等。5/28/202016§概述五、预应力混凝土的发展应用1928年法国的弗来西奈首先研究成功预应力混凝土，经过几十年的应用与提高，已经成为一项专门技术。我国从1956年开始采用预应力混凝土。50～60年代，预应力混凝土主要用于单层工业厂房的屋面板、屋架和吊车梁。60～70年代，我国研制和推广了冷拔低碳钢丝预应力混凝土中小型构件（空心板、小梁等）。5/28/202017§概述1977年以后随着建筑工业化的发展，大开间与大跨度多层结构体系的研究与应用，预应力技术从单个构件阶段发展到预应力结构新阶段。当前，预应力混凝土的使用范围和数量，已成为一个国家建筑技术水平的重要标志之一。预应力混凝土的施工工艺常用的有先张法、后张法和电张法。此外，还有自张法，即用膨胀水泥伴制的混凝土来浇筑构件，利用混凝土硬化时的膨胀力使钢筋伸长而获得预应力。5/28/202018§概述近年来，随着施工工艺不断发展和完善，预应力混凝土的应用范围愈来愈广。除在传统工业与民用建筑的屋架、吊车粱、托架梁、空心楼板、大型屋面板、檩条、挂瓦板等单个构件上广泛应用外，还成功地把预应力技术运用到多层工业厂房、高层建筑、大型桥梁、核电站安全壳、电视塔、大跨度薄壳结构、筒仓、水池、大口径管道、基础岩土工程、海洋工程等技术难度较高的大型整体或特种结构上。5/28/202019§概述六、常用的预应力钢筋预应力筋有冷拉Ⅱ～Ⅳ级钢筋、甲级冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋及精轧螺纹钢筋等。在建筑工程中．我国目前还较多地应用冷拉Ⅱ～Ⅳ钢筋作预应力筋。虽然这种钢筋强度不算太高，但价格便宜、塑性好，可以对焊接长，施工操作简单。总之，预应力钢筋的发展趋势应是高强度、粗直径、低松弛和耐腐蚀。5/28/202020§5－1先张法施工（目录）总体介绍20一、台座26（一）墩式台座27（二）.槽式台座37二、夹具和张拉设备39（一）.夹具39（二）.张拉设备47三、先张法施工工艺54（一）.预应力钢筋的铺设54（二）预应力钢筋的张拉55（三）、混凝土的浇筑与养护78（四）、预应力钢筋的放张815/28/2020215/28/202022总体介绍：先张法：在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。先张法生产示意图见下页图5.1所示。§5－1先张法施工5/28/202023§5－1先张法施工5/28/202024先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。先张法生产时，可采用台座法和机组流水法。采用台座法时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。§5－1先张法施工5/28/202025采用机组流水法时，构件连同钢模通过固定的机组，按流水方式完成（张拉、锚固、混凝土浇筑和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力由钢模承受。先张法施工工艺流程如下页图5.2所示。§5－1先张法施工5/28/202026§5－1先张法施工先张法（台座法）施工主要工艺流程是：清理台座、刷隔离剂→预应力筋制作、非预应力筋骨架制作→穿预应力筋及安放非预应力钢筋骨架→安放预埋铁件→调整初应力→张拉预应力筋→安装模板→浇筑混凝土→养护混凝土→拆除模板→放张、切断预应力筋→构件起吊堆放→继续养护。5/28/202027§5－1先张法施工§5－1先张法施工一、台座1.对台座的要求：台座由台面、横梁和承力结构等组成，是先张法生产的主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预应力筋放松前，台座承受全部预应力筋的拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。2.台座按构造形式分类：墩式台座、槽式台座。5/28/202028§5－1先张法施工（一）墩式台座墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。5/28/2020291.台墩台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。抗倾覆系数不得小于1.5，抗滑移系数不得小于1.3。5/28/202030§5－1先张法施工1.台墩（1）.抗倾覆验算抗倾覆验算的计算简图如图5.3所示，按下式计算：式中K0—台座的抗倾覆安全系数；M—由张拉力产生的倾覆力矩，kN·m；M=T·ee—张拉合力T的作用点到倾覆转动点o的力臂，m；M′－抗倾覆力矩，kN·m。如忽略土压力，则M’=G1.l1+G2.l25.1≥2/TeeEGLMMKp5/28/202031§5－1先张法施工5/28/202032§5－1先张法施工（2）.抗滑移能力验算抗滑移能力按下式验算：式中Ke—抗滑移安全系数；T—张拉力合力，kN；T1—抗滑移的力，kN；对于独立的台墩，由侧壁上压力和底部摩阻力等产生；对与台面共同工作的台墩，其水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可不作抗滑移计算，此时应验算台面的强度。5/28/20203311.3eTKT§5－1先张法施工§5－1先张法施工2.台面台面承载能力计算：台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它是在厚150mm夯实碎石垫层上，浇筑60～80mm厚C20混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其纵向有3%的排水坡度。21φKKAfPc5/28/202034轴心受压纵向弯曲系数，取1台面断面积超载系数1.25附加安全系数1.5§5－1先张法施工3.横梁横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。5/28/202035§5－1先张法施工〔例题5.1.1〕：某墩式钢筋混凝土台座，其截面如图示，台面宽4ｍ，预应力张拉力共1000Ｋｎ，台面混凝土为Ｃ２０，厚度100ｍｍ，验算其稳定性及台面承载能力。5/28/202036§5－1先张法施工解：（1）.根据公式验算抗倾覆稳定性，由于埋深仅0.8ｍ，故不计土压力作用，只考虑混凝土墩自重及其悬臂部分自重。Ｍ1＝Ｇ1Ｌ1＋Ｇ2Ｌ2＝1.3×0.8×4×25000×（1.7＋1.3/2）＋0.25×4×1.7×25000×1.7/2＝244