JIANLI第五章 预应力混凝土工程Word文档下载推荐.docx

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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

了解预应力混凝土的重要意义，熟悉预应力混凝土的分类。

熟悉锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查。

预应力混凝土的分类

无

2学时

五、教学方法：

六、讲授内容

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。

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

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：

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

了解了解台座的分类及要求，张拉机械。

掌握张拉控制应力的确定方法，张拉程序。

张拉控制应力的确定方法，张拉程序。

张拉控制应力的确定方法，张拉程序

四、教学学时数：

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

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。

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。

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。

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。

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。

张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验

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：

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:

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。

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

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

本节要求学生先张法施工工艺流程。

第四节后张法施工

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。

掌握：

孔道留设方法

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。

预应力损失的概念

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

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

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

孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作中的关键工序之一。

注意事项：

预留孔道的尺寸与位置应正确，孔道应平顺；

端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线并用螺栓或钉子固定在模板上，以防止浇筑混凝土时发生走动；

孔道的直径一般应比预应力筋的外径（包括钢筋对焊接头的外径或需穿入孔道的锚具外径）大10～15mm，以利于预应力筋穿入。

孔道留设的方法：

钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法。

1、钢管抽芯法

钢管抽芯法适用于留设直线孔道。

2、胶管抽芯法

胶管抽芯法适用于留设直线孔道、折线孔道、曲线孔道。

3、预埋波纹管法

预埋波纹管法就是利用与孔道直径相同的金属管埋入混凝土构件中，无需抽出。

一般采用黑皮铁管、薄钢管或波纹管。

通过本节学习要求学生了解液压千斤顶的标定，预应力损失的概念。

掌握孔道留设方法，张拉对混凝土强度要求。

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。

机械张拉后张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，讲解例题

一、预应力筋的张拉

1、预应力损失

①预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损

②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损

③混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失

④钢筋应力松弛引起的预应力损失

⑤混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失

⑥用螺旋式预应力钢筋作配筋的环行构件，当直径d≤3m时，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失

⑦预应力损失值组合

2、张拉对混凝土强度要求

预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求；

如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度等级75％。

3、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》50010—2002规定取值。

4、张拉顺序

预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等。

张拉顺序：

对配有多根预应力筋的预应力混凝土构件，由于不可能同时一次张拉完预应力筋，应分批、对称的进行张拉。

对称张拉是为了避免张拉时构件截面呈现过大的偏心受压状态。

5、张拉方法

为了减少预应力筋与预留孔道摩擦引起的损失，

对于抽芯成形孔道，曲线形直线形预应力筋L＞24米，两端同时张拉的方法。

L＜24米，可一端张拉。

对预埋波纹管孔道：

L＞30米的直线形预应力筋，两端同时张拉的方法。

L＜30米筋，可一端张拉。

二、孔道灌浆

目的：

防止预应力筋锈蚀，增加结构的整体性和耐久性。

应采用标号不低于425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆；

对空隙大的孔道可采用砂浆灌浆。

水泥浆及砂浆强度均不应低于20MPa。

灌浆用水泥浆的水灰比宜为0．4左右，搅拌后3h泌水率宜控制在0.2％，最大不超过0．3%。

灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆而把下层孔道堵塞。

三、预应力筋的制作

（一）单根钢筋的制作

预应力筋的锚具尺寸按设计规定采用或按规范选用，螺丝端杆外露在构件孔道外的长度，是根据垫板厚度、螺帽厚度和拉伸机与螺丝端杆连接所需长度来确定，一般可取120mm~150mm。

帮条锚具长度，是由帮条长度和衬板厚度确定，一般取70~80mm。

镦头锚具的长度，由镦头和衬板厚度确定，一般为50mm。

1、预应力筋两端采用螺丝端杆锚具的下料长度计算

2、预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用帮条锚具的下料长度计算

3、预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用镦头锚具的下料长度计算

（二）钢筋束（钢绞线束）制作

钢筋束目前主要采用Φし12钢筋3—6根组成，钢绞线束主要采用3～6根7ΦS5组成。

钢筋束或钢绞线束的下料长度计算：

1、当张拉机械为YC—60型千斤顶，锚具为JM—12型时，预应力筋两端同时张拉时，下料长度由下式计算。

2、预应力筋一端张拉时，下料长度由下式计

例题1：

预应力混凝土屋架，采用机械张拉后张法施工。

孔道长度为29．80米，预应力筋为冷拉20锰硅钒钢筋，直径为20毫米，长度为8米。

钢筋的冷拉率为5%，钢筋的弹性回缩率为0.5%，计算预应力钢筋的下料长度。

例题2：

预应力混凝土吊车梁，采用机械张拉后张法施工。

孔道长度为6米，预应力筋为冷拉20锰钢筋束，数量为2—6Φ12。

计算预应力筋的下料长度。

冷拉后钢筋的弹性模量ES=1.8×

105KN/mm2，计算预应力钢筋束的理论伸长值。

通过本节学习要求学生掌握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。

本章小结

本章共四节内容，一二两节主要为熟悉内容，三四两节为本章重点内容，其中第四节更为重点。

通过本节学习要求学生掌握孔道留设方法，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。