3-1-1预应力混凝土梁

**Mainline一、预应力筋与预应力设备Tendonandprestressdevice二、先张法施工pre-tensionedconstruction三、后张法施工post-tensionedconstruction一、预应力混凝土的优点Advantages(merits)ofprestressedconcrete混凝土的抗拉极限应变值只有0.0001～0.00015㎜,要保证混凝土不开裂，钢筋的应力只能达到20～30N/mm2；即使允许出现裂缝的构件，当裂缝宽度限制在0.2～0.3㎜时，钢筋应力也只能达到150～250N/mm2,使高强钢筋的强度无法充分利用。在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区对混凝土施加预压应力抵消构件在使用阶段时外荷载作用下产生的拉应力，这就推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的开展，从而提高了构件的抗裂度和刚度。一、预应力混凝土的优点Advantages(merits)ofprestressedconcrete1.可以使用高强度钢材和高标号混凝土，能节约钢材20%～40%；2.正常使用条件下，梁截面不出现拉应力或拉应力小于混凝土的开裂强度，提高梁的抗裂性，增强了梁的刚度和耐久性；3.使用高强度钢材和高标号混凝土，可将梁的截面尺寸减到最小，以减轻梁体自重，并增大梁的跨越能力；4.预应力梁在荷载作用下截面不开裂或裂隙开展度较小，预应力钢筋的应力变化幅度小，故可提高其耐疲劳性能。二、预应力混凝土分类Classificationofpre-stressedconcrete1.张拉钢筋与混凝土浇筑的先后关系：先张法：粘结力传递后张法：锚具传递2.施工方式不同分为：预制预应力混凝土现浇预应力混凝土叠合预应力混凝土预应力混凝土叠合板三、预应力筋与预应力设备Tendonandprestressdevice（一）预应力筋tendon（1）基本要求：高强度、较好的塑性以及较好的粘结性能。（2）主要种类：钢铰线、消除应力钢丝、热处理钢筋。1.钢绞线steelstrandwire一般由三股、七股Φ3、Φ4或Φ5的高强钢丝用铰盘拧成螺旋状，再经低温回火制成。直径8.6㎜～15.2㎜；1570、1720和1860MPa；弹性模量1.95×105N/mm2.2.消除应力钢丝stressrelievedsteelwire采用消除应力的矫直回火钢丝，可消除钢丝冷拔中产生的残余应力，提高钢丝的比例极限、屈服强度和弹性模量，并改善塑性。消除应力钢丝按外形分为光面、刻痕和螺旋肋钢丝。直径4㎜～9㎜；1570、1670和1770MPa；弹性模量2.05×105N/mm2。3.热处理钢筋某些热轧Ⅳ钢筋（中碳合金钢）（如40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr等）经调质处理而形成的高强度无明显流幅的硬钢。利用热轧钢筋的余热进行淬火，然后再中温回火等热处理后形成的。特点：高强度、高韧性直径6㎜、8.2㎜、10㎜；1470MPa；弹性模量2.0×105N/mm2。heattreatedsteelbar（二）预应力设备Prestressedequipment(device)夹具fixture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）上的临时性固定装置。特点：工作可靠，构造简单，使用方便，能够多次使用。常见夹具：夹片夹具螺母夹具锥销夹具墩头夹具2、锚具（代号M）(CodeM)anchorage [ˈæŋkəridʒ] 后张法预应力混凝土构件生产中，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。夹片锚具墩头锚具挤压锚具常见锚具特点：可靠的锚固性能，足够的承载力，和刚度储备。（1）1000套为一个验收批（2）外观检查：10%的锚具且不少于10套（裂纹和尺寸）（3）硬度检验：5%的锚具且不少于5套（如夹片）（4）静载锚固性能试验：3个预应力筋锚具组装件，测定预应力筋用夹片效率系数。夹具、锚具的质量检验Qualityinspectionoffixturesandanchorages3.张拉设备stretchingequipment(apparatus)液压张拉千斤顶和电动油泵穿心式千斤顶：常用YCW千斤顶，1000－4000KN；适用于张拉FVM夹片群锚、DM型镦头锚等拉杆式千斤顶：可张拉DM型螺丝端杆锚、JLM精轧螺丝钢锚具，LZM冷铸锚等。锥锚式千斤顶:仅用于带钢质锥形锚具的钢丝束。拉杆式千斤顶穿心式千斤顶ZB4-500型电动油泵3.1.2先张法施工pre-tensionedconstruction先张法是在砼构件浇筑前先张拉预应力筋，并用夹具将其临时锚固在台座或钢模上，再浇筑构件砼，待其达到一定强度后(约75%)放松并切断预应力筋，预应力筋产生弹性回缩，借助砼与预应力筋间的粘结，对砼产生预压应力。先张法施工工艺示意图先张法生产有台座法和台模法两种。1.台座jacking abutments、stretchingbed台座承受全部预应力筋的拉力，故台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，以免因台座变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失。台座由台面、横梁和承力结构组成。按构造形式不同，可分为墩式台座、槽形台座和桩式台座等。台座可成批生产预应力构件。墩式长线台座台座台面(1)墩式台座墩式台座由现浇钢筋砼做成，台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，台座设计应进行抗倾覆验算与抗滑移验算。墩式台座近景墩式台座构造示意图台座钢横梁线杆连接器预应力筋抗倾覆验算Anti--overturningchecking：式中：N——预应力筋的张拉力；e1——张拉力合力作用点至倾覆点的力臂；G——台墩的自重力；L——台墩重心至倾覆点的力臂；Ep——台墩后面的被动土压力合力；e2——被动土压力合力至倾覆点的力臂。对于与台面共同工作的台墩，倾覆点的位置宜选在砼台面下4～5cm处。墩式台座的计算简图抗滑移验算anti-slidingchecking：式中：K——抗滑移安全系数，不小于1.3；N1——抗滑移的力，对于独立台墩，由侧壁土压力和底部摩阻力产生。台墩与台面共同工作时，预应力筋的张拉力几乎全部传给了台面，可不进行抗滑移验算。2.钢模台座steelformworkpedestal[ˈpedɪstəl]钢模台座主要在工厂流水线上使用。它是将制作构件的模板作为预应力钢筋锚固支座的一种台座。模板具有相当的刚度，可将预应力钢筋放在模板上进行张拉。箱梁钢模组装箱梁端部模板作张拉台座3.先张法施工工艺Pretensionedconstructiontechnology张拉预应力筋支侧模、安设预埋件预应力筋制作支底模、安放钢筋骨架及预应力筋压试块制作砼试块浇筑砼养护、拆模放松预应力筋构件起吊、堆放张拉机具准备调整初应力（1）工艺流程technologicalprocess先张法预应力筋张拉（2）预应力筋的张拉thetensionofprestressedsteeltendon❶单根钢丝张拉：台座法多进行单根张拉，由于张拉力较小，一般可采用10～20kN电动螺杆张拉机或电动卷扬机单根张拉，弹簧测力计测力，优质锥销式夹具锚固。②整体钢丝张拉：台模法多进行整体张拉，可采用台座式千斤顶设置在台墩与钢横梁之间进行整体张拉，优质夹片式夹具锚固。要求钢丝的长度相等，事先调整初应力。数控式预应力钢丝张拉机镦头梳筋板夹具张拉千斤顶与张拉钩在预制厂生产预应力多孔板时，可在钢模上用镦头梳筋板夹具进行整体张拉。方法是：钢丝两端镦粗，一端卡在固定梳筋板上，另一端卡在张拉端的活动梳筋板上。用张拉钩钩住活动梳筋板，再通过连接套筒将张拉钩和拉杆式千斤顶连接，即可张拉。③单根钢绞线张拉：可采用前卡式千斤顶张拉，单孔夹片工具锚固定。④整体钢绞线张拉：一般在三横梁式台座上进行，台座式千斤顶与活动横梁组装在一起，利用工具式螺杆与连接器将钢绞线挂在活动横梁上，张拉前，先用小型千斤顶在固定端逐根调整钢绞线初应力。张拉时，台座式千斤顶推动活动横梁带动钢绞线整体张拉。前卡式千斤顶逐根张拉活动横梁固定横梁工具锚台座式千斤顶高压油泵墩式台座预应力筋⑤粗钢筋的张拉：分单根张拉和多根成组张拉。由于在长线台座上预应力筋的张拉伸长值较大，一般千斤顶行程多不能满足，张拉较小直径钢筋可用卷扬机。张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉行程应不小于预应力筋伸长值的1.1～1.3倍。钢筋预应力张拉机1钢筋预应力张拉机2(3)预应力筋的张拉程序Tensioningprocedurefortendons⑴预应力钢丝：钢丝的张拉工作量大，宜采用一次张拉程序：0→1.03～1.05σcon锚固⑵低松驰钢绞线：采用一次张拉程序：对于单根张拉：0→σcon锚固对于整体张拉：0→初应力调整→σcon锚固式中：σcon——预应力筋的张拉控制应力。4、预应力值校核Prestressvaluechecking钢丝张拉时，伸长值不作校核。张拉锚固后，用钢丝内力测定仪反复测定4次，取后3次的平均值为钢丝内力。其允许偏差为设计规定预应力值的±5%。每工作班检查预应力筋总数的1%，且不少于3根。2CN-1型双控钢丝内力测定仪预应力钢丝内力的检测，一般在张拉锚固后1h进行业内俗称“单控”钢绞线张拉时，一般采用张拉力控制、伸长值校核。业内俗称为“双控”！张拉过程中随时测量伸长值(量测千斤顶活塞行程反算预应力筋伸长值)台座式千斤顶固定横梁活动横梁工具锚量千斤顶行程张拉时预应力筋的实际伸长值与理论伸长值的允许偏差为±6%。5、先张法施工注意事项Precautionsinconstructionofpretensionedmethod⑴ 台座法张拉预应力筋时，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋，避免台座承受过大的偏心压力。张拉宜分批、对称进行。⑵采用应力控制法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。当实际伸长值与计算伸长值的偏差大于±6%时，应暂停张拉，查明原因并采取措施调整后，方可继续张拉。⑶多根预应力筋同时张拉时，须事先调整初应力，使相互间的应力一致。预应力筋张拉锚固后的实际预应力值与设计规定检验值的相对允许偏差为±5%。⑷先张法中的预应力筋不允许出现断裂或滑脱。在浇筑砼前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。⑸锚固时，张拉端预应力筋的回缩量应符合设计要求，设计无要求时不得大于施工 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规定。⑹张拉锚固后，预应力筋对设计位置的偏差不得大于5mm，且不得大于构件截面短边尺寸的4%。⑺施工中必须注意安全，严禁正对钢筋张拉的两端站立人员，防止断筋回弹伤人。预应力筋张拉的安全防护6、砼的浇筑与养护Concretepouringandmaintenance预应力筋张拉完成后，应尽快进行钢筋绑扎、模板拼装和砼浇筑等工作。砼浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。砼未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。当构件在台座上进行湿热养护时，应防止温差引起的预应力损失。先张法在台座上生产砼构件，其最高允许的养护温度应根据设计规定的允许温差(张拉与养护时的温度之差)计算确定。当砼强度达到7.5N／mm2(粗钢筋配筋)或10N／mm2(钢丝、钢绞线配筋)以上时，则可不受设计规定的温差限制。7、预应力筋的放张Releaseofprestressingtendons⑴轴心受预压构件，所有预应力筋应同时放张；7.1放张顺序⑵偏心受预压构件，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；⑶不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错地放张，防止构件在放张过程中产生弯曲、裂纹或预应力筋断裂。7.2放张方法Releasingmethod⑴当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的中小型钢筋砼构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放松。长线台座上放松后预应力筋的切断顺序，一般由放松端开始,逐次切向另一端。长线法生产预应力空心板配筋多的钢筋砼构件，钢丝应同时放松，如逐根放松，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。⑵预应力筋为钢筋时，对热处理钢筋及冷拉IV级钢筋不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时，也应同时放松。多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压千斤顶放张、砂箱放张、楔块放张等方法。楔块放张砂箱放张⑶采用湿热养护的预应力砼构件，宜热态放松预应力筋，而不宜降温后再放松。3.1.3后张法施工Posttensionedmethod　　　后张法是先制作构件并预留孔道，待构件砼达到规定强度后，在孔道内穿入预应力筋，张拉并锚固，然后孔道灌浆。　　　后张法不需台座，构件在张拉过程中完成砼的弹性压缩。广泛应用于现场生产的大型预应力构件和现浇砼结构中。T梁预应力张拉3.1.3-1工艺流程technologicalprocess浇筑砼抽管，养护拆模预应力筋制作埋管制孔压试块制作砼试块穿筋张拉预应力筋孔道灌浆构件起吊、运输张拉机具准备调整初应力制作砂浆试块压砂浆试块铺底模，钢筋及侧模锚具制作灌浆机具准备3.1.3-2预应力筋制作fabricationofprestressingtendon钢绞线是成盘状供应，不需要对焊接长。制作工序是：开盘→下料→编束。1、钢绞线steelstrand⑴下料：钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。⑵编束：钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎，间距2-3m，编束前先将钢绞线理顺，使各根钢绞线松紧一致。钢绞线加工⑶钢绞线下料长度：采用夹片锚具、穿心式千斤顶张拉时，按下式计算：两端张拉：L＝l+（l1+l2+l3+100）一端张拉：L＝l+2（l1+100）+l2+l3式中：l——构件的孔道长度；l1——夹片式工作锚厚度；l2——穿心式千斤顶长度；l3——夹片式工具锚厚度。钢绞线下料长度计算简图2、钢丝steelwire⑴下料：消除应力钢丝放开后是直的,可直接下料。钢丝在应力状态下切断下料，控制应力为300N/mm2。下料长度的误差要控制在L／5000以内，且不大于5mm。⑵编束：为保证钢丝束两端钢丝排列顺序一致，穿束与张拉不致紊乱，钢丝必须编束。钢丝编束可分为空心束和实心束，都需用梳丝板理顺钢丝，在距钢丝端部5～10cm处编扎一道。实心束工艺简单，空心束孔道灌浆效果优于实心束。⑶下料长度：采用钢质锥形锚具、锥锚式千斤顶张拉时，按下式计算：两端张拉：L＝l+2（l1+l2+80）一端张拉：L＝l+2（l1+80）+l2式中：l——构件的孔道长度；l1——锚环厚度；l2——千斤顶分丝头至卡盘外端距离。采用钢质锥形锚具时钢丝下料长度计算简图3、孔道留设Reservedchannel预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种，其直径与布置根据构件的受力性能、张拉锚固体系特点及尺寸确定。预制构件的孔道留设现浇构件的孔道留设3.2孔道布置channellayout孔道至构件边缘的净距不小于40mm，孔道之间的净距不小于50mm；端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线；凡需起拱的构件，预留孔道应随构件同时起拱。3.1孔道直径channeldiameter粗钢筋的孔道直径应比对焊接头外径或需穿过孔道的锚具、连接器外径大10～15mm；钢丝、钢铰线的孔道直径应比预应力束外径或锚具外径大5～10mm，且孔道面积宜为预应力筋净面积的3～4倍。孔道成形------预埋管法：预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和金属螺旋管、塑料波纹管，埋入后不再抽出，可用于各类形状的孔道，是目前大力推广的孔道留设方法。波纹管要求：在1KN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。塑料波纹管金属螺旋管2.3孔道留设构件中固定：用钢筋井字架,间距不大于0.8～1.0m;螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋扎牢，防止浇筑砼时螺旋管上浮而造成严重事故。曲线孔道的固定3.4预应力筋穿入孔道Prestressedtendonpenetratthechannel预应力筋穿入孔道按穿筋时机分有先穿束和后穿束,按穿入数量分有整束穿和单根穿；按穿束方法分有人工穿束和机械穿束。箱梁的人工后穿束预应力筋穿插入孔道的箱梁2千斤顶定位安装3张拉1准备工作5封端4锚固3.5预应力筋张拉Tensionedofprestressingtendon共64页第41页2.5.1准备工作preparation⑴块体拼装：分段制作的构件在张拉前完成拼装;⑵砼强度检验：砼强度应满足设计要求，设计无要求时应不低于设计强度的75%，块体拼装立缝处的砼或砂浆强度不低于砼强度的40%，且不得低于15N/mm2;⑶构件端头清理；⑷搭设张拉台，安装锚具与张拉设备。张拉台搭设3.5.1张拉方式Stretchingmode⑴一端张拉方式：张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于长度≤30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf≥0.5L(L为预应力筋长度)的曲线预应力筋；⑵两端张拉方式：张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于长度＞30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf＜0.5L的曲线预应力筋；⑶分批张拉方式：对配有多束预应力筋的构件分批进行张拉，由于后批预应力筋张拉所产生的砼弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以先批张拉的预应力筋应加上该弹性压缩损失值，使分批张拉的每根预应力筋的张拉力基本相等。预应力箱梁的分批、对称张拉预应力T梁的分批张拉5.4张拉程序Tensioningprocedure(sequence)预应力筋张拉操作程序，根据构件类型、张拉锚固体系、松驰损失等因素确定：⑴采用低松驰钢丝和钢铰线时，张拉程序为：0→Pj锚固Pj=σcon×AP（预应力筋截面积）锚具安装千斤顶安装夹片安装张拉施工⑵采用普通松驰预应力钢筋时，按超张拉程序，即：对镦头锚具等可卸载锚具：0→1.05Pj持荷2minPj锚固对夹片锚具等不可卸载锚具：0→1.03Pj锚固压力表读数张拉控制5.5伸长值校核Checkofelongationvalue校核伸长值可综合反映张拉力是否足够、孔道摩阻损失是否偏大、预应力筋是否有异常现象等。因此，张拉时应对伸长值进行校核，实际伸长值与计算伸长值的偏差大于±6%时，应暂停张拉，在采取措施调整后，方可继续张拉。伸长值校核伸长值校核5.6孔道灌浆Ductgrouting预应力筋张拉后，应尽快进行孔道灌浆。一可保护预应力筋以免锈蚀，二使预应力筋与砼有效粘结，控制超载时裂缝的间距与宽度，减轻梁端锚具的负荷情况。灌浆料应采用强度等级不低于32.5级的普通硅酸盐水泥配制，水灰比不大于0.45，搅拌后3h泌水率不宜大于2%，且不应大于3%。泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。灌浆用水泥砂浆的抗压强度不应小于30N/mm2。灌浆管灌浆前应全面检查构件孔道及灌浆孔、泌水孔、排气孔是否畅通，对抽芯成孔的孔道采用压力水冲洗湿润,对埋波纹管孔道可用压缩空气清孔。宜先灌下层孔道，后灌上层孔道。灌浆工作应缓慢均匀进行，不得中断，并应排气通顺，在出浆口冒出浓浆并封闭排气口后，继续加压至0.5～0.7N/mm2稳压2min，再封闭灌浆孔。对孔道直径较大且不掺减水剂或膨胀剂进行灌浆时,可采取“二次压浆法”或“重力补浆法”。超长孔道、大曲率孔道、扁管孔道、腐蚀环境的孔道可采用“真空辅助压浆法”。3.7后张法施工注意事项Attentionsofpost-tensionedmethodconstruction⑴后张法预应力构件，断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3%，且每束钢丝不得超过一根(对于多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算)。⑵预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与设计规定检验值的相对允许误差为±5%。同一检验批内抽查预应力筋总数的3%，且不少于5束。⑶后张法预应力筋锚固后的外露部分宜用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋的1.5倍，且不小于30mm。长期的锚具，可涂刷防锈油漆或用封端砼封裹。⑷现浇砼构件的侧模板宜在预应力张拉前拆除，底模支架拆除时，孔道灌浆强度不应低于15N/mm2；波纹管事故锚垫板事故危险的堆放砼振捣事故⑸金属波纹管或无粘结预应力筋铺设后，其附近不得进行电焊作业，否则应采取防护措施。⑹砼浇筑时，应防止振动器触碰金属波纹管、无粘结预应力筋或端部预埋件，不得踏压或撞碰预应力筋、钢筋支架。Homework1、简述预应力砼的概念及特点。2、试述先张法、后张法预应力砼的主要施工工艺过程。3、张拉过程中如出现预应力筋断裂或滑脱时，如何处理？4、后张法孔道灌浆有何作用？