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1、第五章 预应力混凝土工程,第五章 预应力混凝土工程,主要内容：1.了解预应力混凝土工程的概念。2.熟悉先张法和后张法的施工方法。3.掌握先张法和后张法施工工艺与技术要求。,重点：1.预应力基本原理2.先张法施工工艺流程3.后张法施工工艺流程难点：1.预应力筋的放张2.预应力砼的养护3.孔道留设,第一节预应力混凝土的概念 第二节先张法（施工方法）第三节后 张 法（施工方法）第四节无粘结预应力混凝土施工,Q：什么是木桶原理？,第一节 预应力混凝土的概念,预应力对受压区砼预先施加拉应力预应力砼定义预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝
2、土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。预应力原理这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现,根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类 1.全预应力混凝土(FPC，fully prestressed concrete（严格要求不出现裂缝的构件,和严格控制预应力构件的截面尺寸和预应力梁的挠度。）2.部分预应力混凝土(PPC，partially prestressed concrete)允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过
3、允许值的构件）3.无粘结预应力钢筋（后张预应力钢筋）,预应力砼特点,1、抗裂性好，刚度大。由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现，在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，所以提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。2、节省材料，减小自重。其结构由于必须采用高强度材料，因此可减少钢筋用量和构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重，对大跨度和重荷载结构有着明显的优越性。3、可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。这利于减小梁的腹板厚度，使预应力混凝土梁的自重可以进一步减小。4、提高受压构件的稳定性。当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对
4、钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力。5、提高构件的耐疲劳性能，促进大跨结构新体系与施工方法的发展,缺点,1、工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍 2、需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。先张法需要有张拉台座；后张法还要耗用数量较多、质量可靠的锚具等。3、预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。4、预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而增大，造成桥面不平顺。,Q：与普通钢筋砼结构相比，预应力砼有哪些优势？,与钢筋混凝土相比，预应力混凝土的优点：由于
5、采用了高强度钢材和高强度混凝土，预应力混凝土构件具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的特点，对节约钢材(可节约钢材40%50%、混凝土20%40%)、减小结构截面尺寸、降低结构自重、防止开裂和减少挠度都十分有效，可以使结构设计得更为经济、轻巧与美观。,预应力砼的用途装配整体式建筑,第二节 先张法,先张法施工原理在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土强度达到不低于混凝土设计强度值的75%，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力的施工工艺。有台座法和机组
6、流水法施工两种常用方式。,台座法,台座法,1.台座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，因此要求台座具有足够的强度、刚度和稳定性。分类台座按构造型式分为墩式台座和槽式台座。槽式台座适用于张拉吨位较大的构件，如吊车梁、屋架、薄腹梁等。,2.夹具,夹具是预应力筋张拉和临时固定的锚固装置，用在先张法施工中。按其用途不同，可分为锚固夹具和张拉夹具。锚固夹具一般都可以重复使用，要求工作可靠、加工方便、成本低和能多次周转使用。1)钢丝夹具,2)钢筋夹具3.张拉设备千斤顶、卷扬机、张拉机等,穿心式千斤顶,4.先张法施工工艺流程,先张法施工工艺流程,张拉程序,超张拉,5
7、.砼的浇筑与养护,为了减少预应力损失，在设计配合比时应考虑减少混凝土的收缩和徐变。应采用低水灰比，控制水泥用量，采用良好的级配并振捣密实。采取湿热养护，减少由于温差引起的预应力损失。,6.预应力筋的放张,1)放张要求放张预应力筋时，混凝土应达到设计要求的强度。2)放张顺序3)放张方法砂轮切断,第三节 后张法,后张法施工原理先制作构件（浇筑混凝土），并在构件体内按预应力筋的位置留出相应的孔道,待构件的混凝土强度达到规定的强度(一般不低于设计强度标准值的75%)后,在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉,并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部,依靠构件端部的锚具将预应力筋的预张拉力传给混凝土,使其
8、产生预压应力;最后在孔道中灌入水泥浆,使预应力筋与混凝土构件形成整体。桥梁、大跨度建筑中得到广泛运用.,a)制作构件，预留孔道b)穿入预应力钢筋进行张拉并锚固c)孔道灌浆1混凝土构件2预留孔道3预应力筋4千斤顶5锚具,1.锚具,锚具是预应力筋张拉和永久固定在预应力混凝土构件上的传递预应力的工具，按锚固性能不同，可分为类锚具和类锚具。类锚具适用于承受动载、静载的预应力混凝土结构。类锚具仅适用结构有粘接预应力混凝土，且锚具只能处于预应力筋应力变化不大的部位。有粘接预应力混凝土先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔浇混凝土抽管养护穿筋张拉锚固灌浆
9、(防止钢筋生锈)及锚头处理,其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力,这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土.,2.锚具种类,(1)单根粗钢筋锚具,JM锚具,单根筋锚具,3.钢丝束锚具和张拉设备,4.后张法施工工艺,后张法施工流程,(1)孔道留设后张法构件中的孔道留设一般采用钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法。1)钢管抽芯法钢管要平直，表面光滑，安放位置准确。如钢管不平直，则在转动及拔管时易将混凝土管壁挤裂。钢管预埋前应除锈、刷油，以便抽管。钢管每根的长度最好不超过15m，以便于旋转和抽管。准确控制抽管时间。抽管时间与水泥品种、温度和养护条件有关。抽管宜在
10、混凝土终凝前、初凝后进行，以用手指按压混凝土表面不显指纹时为宜。常温下的抽管时间在混凝土浇筑后36h。抽管时间过早，会造成塌孔事故；抽管时间太晚，混凝土与钢管粘接牢固，抽管困难，甚至抽不出来。,抽管的顺序和方法。抽管的顺序宜先上后下。抽管时速度要均匀，边抽边转动，并与孔道保持在一条直线上。灌浆孔和排气孔的留设。由于孔道灌浆的需要，每个构件与孔道垂直的方向应留设若干个灌浆孔和排气孔。2)胶管抽芯法（略）3)预埋管法（略）（2）孔道灌浆防止钢筋锈蚀、增加结构整体性和耐久性，提高抗裂性和承载力。Q：孔道灌浆材料要求有哪些？,要求适宜的水灰比、水泥浆的流动性、较小的干缩和蜜水、孔道密实性、防腐防锈（可
11、掺入木质素系外加剂、铝粉等）施工方面应连续灌浆、先下后上,预应力管道压力灌浆工艺,预应力管道又称波纹管，其压浆密实性好坏对桥梁的耐久性具有重要影响，据统计，由于压浆不密实导致预应力管道内钢绞线锈蚀，预应力提前丧失，可造成桥梁实际寿命缩短至设计寿命的十分之一。在美国，公路桥梁大约有57万座，其中约13万座有缺陷。平均开始出现问题的年限是25年。在我国截止到2002年，各种桥梁总和约有28万座其中，危桥约有9597座，它们平均开始出现问题的年限是7年。,5.张拉程序,第四节 无粘结预应力砼,无粘结预应力砼其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土
12、不建立粘结力)浇混凝土养护张拉钢筋锚固.施工时跟普通混凝土一样,将钢筋放入设计位置可以直接浇混凝土,不必预留孔洞,穿筋,灌浆,简化施工程序,由于无粘结预应力混凝土有效预压应力增大,降低造价,适用于跨度大的曲线配筋的梁体。,1.无粘结预应力筋制作,1组成预应力筋、涂料层、外包层、锚具,涂料层作用隔离预应力筋和砼，减少张拉摩擦损失，防腐等涂料要求-2070温度范围内不开裂、不变脆、不流淌，粘附钢筋；不透水、不吸湿、润滑好、摩阻力小作法塑料带或者高压聚乙烯塑料管,2）锚具,2.无粘结预应力砼施工,1）钢筋铺设2）预应力筋张拉预应力筋长度小于25m，采用一端张拉；超过25m时，两端张拉；长度超过50m，采取分段张拉。3）端部处理（略）,练习题,1.2.3.,填空,课后作业,1.什么是先张法？什么是后张法？试比较它们的异同点。2.先张法所用的夹具有何要求？3.先张法的张拉程序如何？4.超张拉的作用是什么？有什么要求？5.后张法常用的锚具有哪些？对锚具有何要求？6.后张法孔道的留设有哪几种？各适用于什么情况？7.后张法的张拉顺序如何确定？8.孔道灌浆的作用是什么？对灌浆材料有何要求？9.试讲述无粘结预应力施工工艺。,
