预应力混凝土桁架结构无粘结预应力技术总结.docx

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预应力混凝土桁架结构无粘结预应力技术总结

无粘结预应力技术

1工程概况

本工程二层结构采用预应力混凝土桁架结构营造大空间的使用要求，桁架梁跨度28.0m，上、下弦杆梁截面为800*1400，腹杆截面为500*1000。

腹杆采用无粘结预应力技术，预应力筋符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003和《预应力混凝土用钢丝》GB5223-2002的相关要求。

2施工准备

1、材料及锚具系统

混凝土及钢筋

无粘结预应力混凝土结构的混凝土强度等级，对于板不应低于C30，对于梁及其它构件不宜低于C40。

用于制作无粘结预应力筋的钢绞线或碳素钢丝，其性能应符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB5224-2003和《预应力混凝土用钢丝》GB5223-2002的规定。

常用的钢绞线和碳素钢丝的主要力学性能应按下表采用。

常用钢绞线碳素钢丝主要力学性能

无粘结预应力筋用的钢绞线和钢丝不应有死弯，当有死弯时必须切断。

无粘结预应力筋中的每根钢丝应是通长的，严禁有接头。

2、无粘结预应力筋

本规程采用的无粘结预应力筋系指带有专用防腐油脂涂料层和外包层的无粘结预应力筋。

质量要求应符合《无粘结预应力钢绞线》JG161-2004及《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JG3007-1993的规定。

无粘结预应力筋外包层材料，应采用聚乙烯或聚丙烯，严禁使用聚氯乙烯。

其性能应符合下列要求：

一、在温度-20～+70℃范围内，低温不脆化，高温化学稳定性好；

二、必须具有足够的韧性、抗破损性；

三、对周围材料如混凝土钢材无侵蚀作用；

四、防水性好。

无粘结预应力筋涂料层应采用专用防腐油脂，其性能应符合下列要求：

一、在-20～+70℃温度范围内不流淌、不裂缝变脆，并有一定韧性；

二、使用期内化学稳定性好；

三、对周围材料如混凝土钢材和外包材料无侵蚀作用；

四、不透水、不吸湿、防水性好；

五、防腐性能好；

六、润滑性能好，摩阻力小。

3、锚具系统

第2.3.1条无粘结预应力筋-锚具组装件的锚固性能应符合下列要求：

一、无粘结预应力筋必须采用I类锚具，锚具的静载锚固性能，应同时符合下列要求：

式中

预应力筋锚具组装件静载试验测得的锚具效率系数；

预应力筋锚具组装件达到实测极限拉力时的总应变。

锚具的效率系数可按下式计算：

式中

预应力筋锚具组装件的实测极限拉力；

预应力筋的效率系数，取；

预应力筋锚具组装件中各根预应力钢材计算极限拉力之和；

由预应力钢材中抽取的试件的实测抗拉强度平均值；

由预应力钢材中抽取的试件的截面面积平均值；

二、无粘结预应力筋-锚具组装件的疲劳锚固性能，应通过试验应力上限

取预应力钢材抗拉强度标准值的65%、应力幅度取80N/mm2、循环次数为200万次的疲劳性能试验。

注：

当用于地震区时无粘结预应力筋锚具组装件应通过上限取预应力钢材抗拉强度标准值的80%、下限取预应力钢材抗拉强度标准值的40%、循环次数为50次的周期荷载试验。

无粘结预应力筋锚具的选用应根据无粘结预应力筋的品种、张拉吨位以及工程使用情况选定。

对常用的直径为15、12mm单根钢绞线和7Φ5钢丝束无粘结预应力筋的锚具可按表选用。

常用单根无粘结预应力筋锚具选用表

无粘结预应力筋品种

张拉端

固定端

d=15.0（7Φ5）或d=12.0（7Φ4）

夹片锚具

挤压锚具、焊板夹片锚具、压花锚具

7Φ5钢丝束

镦头锚具、夹片锚具

镦头锚板

注：

焊板夹片锚具系将夹片锚具的锚环同承压板焊在一起；

压花锚具宜用于梁中，并应附加螺旋筋或网片等端部构造措施；

镦头锚具也可以用于锚固多于7Φ5的钢丝束。

夹片锚具系统的张拉端可采用下列做法：

一、当锚具凸出混凝土表面时，其构造由锚环、夹片、承压板、螺旋筋组成。

二、当锚具凹进混凝土表面时，其构造由锚环、夹片、承压板、塑料塞、螺旋筋、钩螺丝和螺母组成。

夹片锚具凸出混凝土表面

夹片锚具凹进混凝土表面

夹片锚具系统张拉端构造

1夹片；2锚环；3承压板；4螺旋筋；5无粘结预应力筋；6塑料塞；7钩螺丝和螺母

夹片锚具系统的固定端必须埋设在板或梁的混凝土中，可采用下列做法：

一、挤压锚具的构造由挤压锚具、承压板和螺旋筋组成。

挤压锚具应将套筒等组装在钢绞线端部经专用设备挤压而成；

二、焊板夹片锚具的构造由夹片锚具、锚板与螺旋筋组成。

该锚具应预先用开口式双缸千斤顶以预应力筋张拉力的0.75倍预紧力将夹片锚具组装在预应力筋的端部；

三、压花锚具的构造由压花端及螺旋筋组成。

压花端应由压花机直接将钢绞线的端部制作而成。

挤压锚具

焊板夹片锚具

压花锚具

夹片锚具系统固定端构造

1夹片；2锚环；3承压板；4螺旋筋；5无粘结预应力筋；6压花端

夹片锚具系统应符合下列规定：

一、本锚具主要用于锚固由钢绞线制成的无粘结预应力筋，当用于锚固7Φ5组成的钢丝束，必须采用斜开缝的夹片；

二、预应力筋在张拉端的内缩量不应大于5mm；

三、单根无粘结预应力筋在构件端面上的水平和竖向排列最小间距可取60mm。

镦头锚具系统的张拉端和固定端可采用下列做法：

一、张拉端的构造由锚杯、螺母、承压板、塑料保护套和螺旋筋组成。

二、固定端的构造由镦头锚板和螺旋筋组成。

张拉端

固定端

镦头锚具系统构造

1锚杯；2螺母；3承压板；4螺旋筋；5塑料保护套；6无粘结预应力筋；7镦头锚板

镦头锚具系统应符合下列规定：

一、预应力筋在张拉端产生的内缩量不应大于1.0mm；

二、钢丝束的使用长度不宜大于25m；

三、单根无粘结预应力筋在构件端面上的水平和竖向排列最小间距可取80mm。

锚具组装件的零件材料应按设计图纸的规定采用，并应有化学成分和机械性能证明书。

无证明时，应按国家标准进行质量检验。

材料不得有夹渣、裂缝等缺陷。

无粘结预应力筋锚具系统的质量检验和合格验收应符合国家现行标准

《预应力筋用锚具夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2010和《预应力筋用锚具夹具和连接器》GB/T14370-2007的规定。

4、机具准备

高压电动油泵、千斤顶、液压挤压机、砂轮切割机等

5、作业条件

张拉时混凝土强度达到设计要求，一般不低于设计强度的70％并有试验报告单。

无粘结筋配制及钢筋加工已经完成。

锚具已经检查验收完毕。

张拉设备已经过检定，机具已准备就绪。

张拉部位的脚手架及防护栏搭设已完成，并符合作业要求。

3操作工艺

1、工艺流程

制定预应力施工顺序——加工预应力筋、锚具、承压铁板、螺旋筋、马镫——材料检验入库——底模、侧模、钢筋绑扎——定位放线——铺设无粘结筋——固定马凳——安装端部承压板、螺旋筋洞盒安装——质量检查与设备自检——浇灌混凝土养护——预应力张拉——切割、封堵。

2、施工要点

精心施工防止无粘结预应力筋的破损，预应力梁的非预应力钢筋应连续绑扎，以便预应力工序插入时，预应力钢筋能一步到位。

预应力筋绑扎：

预应力梁的非预应力钢筋绑扎时，由于预应力张拉端洞盒放置需要，非预应力筋可适当水平移动。

定位钢筋（马凳）绑扎：

预应力梁的非预应力钢筋绑扎好后，在箍筋上画出预应力马凳的高度，将马凳点焊在箍筋上，预应力筋牢固固定在马凳上。

预埋管线的安装：

预埋管线布设过程中，根据马凳矢高推断预应力曲线，避开预应力筋，确保梁中的预埋管线与预应力筋不发生冲突。

预应力筋遇洞均绕开，且离洞口不小于120mm。

预应力张拉时，混凝土立方体抗压强度等级不低于设计要求的混凝土强度。

张拉时，准备操作平台（也可利用脚手架）及电源。

3、预应力筋张拉工艺

张拉前的准备工作包括确定张拉顺序、搭设张拉操作平台，也可利用现场脚手架，其操作面垂直距离距预应力筋下方500m～800m为宜，操作面宽度在900mm～1200mm之间。

端部周围300mm范围内无障碍物。

当混凝土强度达到设计要求时，开始张拉预应力筋。

在预应力筋张拉之前，严禁拆除预应力的底模。

预应力施工锚固结点示意图

安装张拉设备时，应使张拉设备的作用线与孔道中心线末端的切线重合。

预应力张拉组织管理：

预应力筋张拉施工由专人负责。

施工现场组建若干张拉小组，每个小组由三人组成，每组配备张拉设备一套，其中一人负责提千斤顶和测量伸长值，另二名分别负责开油泵和作张拉记录。

预应力筋的张拉顺序：

采用“数层浇筑，顺向张拉”法，本层预应力筋的张拉在混凝土强度达到要求时，应满足上层混凝土强度达到c15以上的要求。

预应力筋的张拉程序：

预应力筋应严格按设计张拉顺序采用对称的方式进行张拉，先中间，后两边对称进行。

为了减少摩擦损失，张拉时采用：

O～10％δcon～103％δcon～锚固。

用“应力控制，伸长校核”法，每束预应力筋在张拉以前先计算理论伸长值和控制压力表读数作为施工张拉的依据，每一束预应力筋张拉时，都要做详细记录。

张拉过程中，预应力钢材断裂或滑脱的数量，严禁超过结构同一截面预应力钢材总根数的3％，且一束钢丝只允许断一根。

张拉端部处理：

张拉12小时后，采用砂轮锯切断超长部分的预应力筋，严禁采用电弧切割。

预应力筋切断后露出锚具夹片外的长度不得小于30mm；切割后，在锚具和承压板表面加以保护和处理，尽快封堵外露锚具，可采用与梁强度相同的混凝土进行封堵。

4质量标准

1、主控项目

（1）预应力筋安装时，其品种、级别，规格、数量必须符合设计要求。

（2）施工过程中应避免电火花损伤预应力筋；受损伤的预应力筋应予以更换。

2、一般项目

（1）预应力筋下料应符合下列要求：

①预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割；

②当钢丝束两端采用镦头锚具时，同一束中各根钢丝长度的极差不应大于钢丝长度的1／5000，且不应大于5mm。

当成组张拉长度不大于1Om的钢丝时，同组钢丝长度的极差不得大于2mm。

（2）预应力筋端部锚具的制作质量应符合下列要求：

①挤压锚具制作时压力表油压应符合操作说明书的规定，挤压后预应力筋外端应露出挤压套筒1～5mm；

②钢绞线压花锚成形时，表面应清洁、无油污，梨形头尺寸和直线段长度应符合设计要求；

⑨钢丝镦头的强度不得低于钢丝强度标准值的98％。

检查数量：

对挤压锚，每工作班抽查5％，且不应少于5件；对压花锚，每工作班抽查3件；对钢丝镦头强度，每批钢丝检查6个镦头试件。

（3）后张法有粘结预应力筋预留孔道的规格、数量、位置和形状除应符合设计要求外，尚应符合下列规定：

①预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；

②孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；

③成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；

④灌浆孔的间距：

对预埋金属螺旋管不宜大于30m；对抽芯成形孔道不宜大于12m；

⑤在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水孔；

⑥灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。

（4）预应力筋束形控制点的竖向位置偏差应符合表a的规定。

表a束形控制点的竖向位置允许偏差

截面高（厚）度（mm）

H≤300

300

h>1500

允许偏差（mm）

±5

±10

±15

（5）无粘结预应力筋的铺设除应符合上述第（4）条的规定外，尚应符合下列要求：

①无粘结预应力筋的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；

②端部的预埋锚垫板应垂直于预应力筋；

③内埋式固定端垫板不应重叠，锚具与垫板应贴紧；

④无粘结预应力筋成束布置时应能保证混凝土密实并能裹住预应力筋；

⑤无粘结预应力筋的护套完整，局部破损处应采用防水胶带缠绕紧密；

（6）浇筑混凝土前穿人孔道的后张法有粘结预应力筋，宜采取防止锈蚀的措施。

5应注意的质量问题

无粘结筋用的钢丝、钢绞线，不允许有死弯，见死弯必须切断。

成型中每根钢丝、钢绞线应为通长，严禁有接头。

无粘结筋选用时，筋长小于24m时，一般选用钢丝束；大于24m时，以选用钢绞线为宜。

无粘结筋的设计张拉控制应力值σcon一般为预应力筋标准抗拉强度的70%，必要时可提高到75%。

为了减少预应力筋的松弛影响，施工时可采用超张拉法方法，但最大张拉力不应超过无粘结筋标准抗拉强度的75%。

通常张拉方法可采用一次超张拉，即0→103%σcon，或二次张拉，即0→100%σcon再放松到0，将垫板紧压后再第二次张拉0→100%σcon（σcon为设计张拉控制应力）。

无粘结筋曲线配置或长度大于24m采用两端张拉法时，两台设备张拉速度应保持一致。

无粘结筋张拉顺序应按设计要求进行，如设计无特殊要求时，可依次张拉。

为了避免大跨度现浇梁施加预应力过程中产生柱顶附加弯距及柱支座约束的影响，梁端支座可采用滑动一铰接式钢支座，待预应力施加后，支座再与梁端埋件焊接，并用混凝土浇齐。

6应用效果

采用有粘结预应力成套技术能提高建筑物使用功能，取得大跨度空间，比钢筋混凝土结构节约混凝土25%，节省钢材30%。

与钢结构相比，不仅节约钢材，还有维修费用低的优点。