第五章 预应力混凝土工程 建筑施工课件

第一节 概述 第二节 先张拉法施工 第三节 后张拉法施工 第四节 电热张拉法施工

预应力混凝土，与普通钢筋混凝土比较，具有构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点，在大开间、大跨度与重荷载的结构中，采用预应力混凝土结构，可减少材料用量，扩大使用功能，综合经济效益好，在现代结构中具有广阔的发展前景。

第一节 概述 一、预应力混凝土的特点和应用 1.特点： 普通砼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150~250 N/mm2，不能充分发挥钢筋作用。通过对钢筋进行张拉 、锚固（放松），使砼获得预压应力。当构件受力时，首先与压缩变形抵消，然后才被拉伸，这就延缓了裂缝的出现和开展。提高了构件的刚度、抗裂性和耐久性。

2.应用： 单厂的预制构件、多层厂房、高层建筑、大型桥梁、核电站、电视塔和大跨度薄壁结构等。

二、预应力筋的种类 1. 冷拔低碳钢丝：一般直径3~5mm，适用于小型构件的预应力筋。 2. 冷拉钢筋：可直接做预应力钢筋。 3 二、预应力筋的种类 1.冷拔低碳钢丝：一般直径3~5mm，适用于小型构件的预应力筋。 2.冷拉钢筋：可直接做预应力钢筋。 3.碳素钢丝 ：钢丝直径一般为3~8mm，最大12mm； 直径3~4mm主要用于先张法，直径5~8mm主要用于后张法。

4.钢绞线：一般由7根钢丝绞合而成，直径一般为9~15mm。施工方便但价格较贵。 5.热处理钢筋：普通中碳钢经调质处理制成，直径6~12mm，屈 、强点1325、1470M Pa。 6.精轧螺纹钢筋：接长用连接器，端头锚固直接用螺母。连接可靠、施工方便。

图5-1 刻肋刚劲的外形 图5-2 预应力钢绞线的截面图

图5-3 热处理钢筋外形 图5-4 精轧螺纹钢筋的外形

三、对混凝土的要求： 预应力砼结构中，一般要求砼的强度等级不低于C30；当采用碳素钢丝、钢绞线、Ⅳ级热处理钢筋作预应力筋时，砼的强度等级不低于C40。 目前一些重要的预应力结构中，已开始用C50~C60高强砼。 预应力砼中，不宜掺用对钢筋有锈蚀作用的氯盐。

第二节 先张法施工 一、先张法原理 1.原理 2.先张法施工可采用台座法或机组流水法（台模法）。

图5-5 先张法生产示意图

二、先张法施工设备 （一）台座 台座是预应力张拉时的承力结构，必须有足够的强度、刚度和稳定性。台座分墩式台座和槽式台座。 1 二、先张法施工设备 （一）台座 台座是预应力张拉时的承力结构，必须有足够的强度、刚度和稳定性。台座分墩式台座和槽式台座。 1.墩式台座 其构造如图5-6。墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。 图5-6 墩式台座

一般由现浇钢筋砼构成。台墩除应具有足够的强度和刚度外，还应进行抗倾覆与抗滑移等稳定性验算。 ①抗倾覆验算 ②抗滑移验算 （1）台墩 一般由现浇钢筋砼构成。台墩除应具有足够的强度和刚度外，还应进行抗倾覆与抗滑移等稳定性验算。 ①抗倾覆验算 ②抗滑移验算 图5-7 承力台墩抗倾覆计算简图 图5-8 承力台墩抗滑移验算计算简图

（2）台面 （3）横梁：按承受均布荷载的简支梁计算。 2 （2）台面 （3）横梁：按承受均布荷载的简支梁计算。 2.槽式台座 由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面组成。设计时也应进行强度和抗倾覆稳定性验算。多用于生产较大型构件。 图5-9 槽式台座

（二）张拉设备与夹具 图5-9 夹锥销式具 1.夹具 （1）墩头式夹具（图5-10） （2）锥销式夹具（图5-11） （3）夹片式夹具（图5-12） 图5-9 墩头式夹具 图5-9夹片式夹具

2.张拉设备 （1）钢丝张拉设备： ①单根张拉可用小型卷扬机或电动螺杆张拉机（附图5-13） ，用弹簧测力计控制张拉力。 ②多根同时张拉可用台座式千斤顶（YT1200)。 （2）钢筋张拉设备：钢筋张拉多采用穿心式千斤顶（YC200）（附图5-14），也可张拉单根钢绞线或小型钢丝束。

图5-13 电动螺杆张拉机

图5-14 穿心式千斤顶（YC200）

三、先张法施工工艺 1.张拉方法 （1）单根预应力筋张拉 ①冷拔低碳钢丝用10kN电动卷扬张拉机张拉，锥销式夹具锚固。 ②高强刻痕钢丝用20kN电动卷扬张拉机张拉，优质锥销式夹具或墩头螺杆夹具锚固。 ③冷拉钢筋、热处理钢筋和钢绞线用穿心式千斤顶张拉，夹片式夹具锚固。

图5-15 先张法工艺流程

（2）多根预应力筋成组张拉 1）用梳筋板夹具张拉 2）用多横梁装置张拉 图5-16 墩头梳筋板夹具

0.75fptk 0.70fptk 0.65fptk 0.90fpyk 0.85fpyk 2.预应力筋张拉 （1）张拉控制应力 ①张拉控制应力的确定 张拉控制应力con设计最大值 钢 种 张拉方法 先张法 后张法 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.75fptk 0.70fptk 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.65fptk 冷拉钢筋 0.90fpyk 0.85fpyk

②与最大张拉控制应力允许值的关系 0.80fptk 0.75fptk 0.70fptk 0.95fpyk 0.90fpyk 钢 种 张拉方法 钢 种 张拉方法 先张法 后张法 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.80fptk 0.75fptk 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.70fptk 冷拉钢筋 0.95fpyk 0.90fpyk

（2）张拉程序 ①预应力钢丝采用一次张拉程序： 01. 03con锚固 ②粗钢筋张拉程序： 01 （2）张拉程序 ①预应力钢丝采用一次张拉程序： 01.03con锚固 ②粗钢筋张拉程序： 01.05 con 持荷2min con锚固 超张拉的目的是为减少应力松弛损失。 成组张拉时应预先调整初应力。 （3）张拉 张拉力 N j=m con ·A p 张拉顺序

（4）预应力值校核 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。 预应力钢丝用钢丝内力测定仪测内力校核。 （4）预应力值校核 预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。 预应力钢丝用钢丝内力测定仪测内力校核。 图5-17 先张法主要工序

（四）预应力筋的放张 1.放张预应力筋时，对砼强度的要求。 放张时混凝土的强度不得低于设计强度标准值的75％。 （三）混凝土的浇筑与养护 多层叠浇时，下层构件强度达到8~10N/mm2 后，方可浇筑上层构件砼。 蒸气养护时注意问题。 （四）预应力筋的放张 1.放张预应力筋时，对砼强度的要求。 放张时混凝土的强度不得低于设计强度标准值的75％。 2.放张顺序 放张顺序应符合设计要求，若无专门要求，应符合下列规定： （1）对承受轴心预压应力的构件，应同时放张。 （2）对承受偏心预压应力的构件，应先放张预应力较小的预应力筋。 （3）不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张。

3.放张方法 （1）预应力筋为钢丝或细钢筋可用钢丝钳或氧炔焰切割。 （2）预应力筋为数量较少的粗钢筋可用氧炔焰放张。 （3）多根钢丝或钢筋的同时放张，可用千斤顶、砂箱、楔块等方法放张。 4.放张的检验 测定钢丝的回缩情况。 5.其它要求 （1）满足工艺要求 （2）满足灌浆的要求 （3）连接器 6.锚具的质量检验

第三节 后张法施工 一、预应力锚、夹具标准及其检验方法 锚具按锚固性能分成两类： Ⅰ类锚具和Ⅱ类锚具。 1.静载锚固性能 由锚具效率系数a和总应变apu.tot确定。 2.动载锚固性能 （1）疲劳荷载性能 （2）周期荷载性能

二、锚具 （一）常用锚具 适用范围 体系 名 称 预应力筋 张拉机具 螺丝端杆锚具 直径36mm冷拉Ⅱ、Ⅲ级钢筋 YL600 螺杆式 二、锚具 （一）常用锚具 适用范围 体系 名 称 预应力筋 张拉机具 螺丝端杆锚具 直径36mm冷拉Ⅱ、Ⅲ级钢筋 YL600 螺杆式 锥形螺杆锚具 5钢丝束 YC600 精轧螺纹钢筋锚具 精轧螺纹钢筋 YC200 墩头式 钢丝束墩头锚具 锥销式 钢质锥形锚具 YZ380、600 KT-Z型锚具 钢筋束、钢绞线束 JM型锚具 Ⅳ级钢筋束、钢绞线束 YC600、1200 夹片式 XM型锚具 15 钢绞线束 YC1000、2000 QM型锚具 12、 15钢绞线束 YCQ1000、2000、3500 单根钢绞线锚具 YC180、200 其它 帮条锚具 冷拉Ⅱ、Ⅲ级钢筋 固定端用

按使用锚具常分为 ： 1.单根钢筋的锚具 （1）螺丝端杆锚具 由螺丝端杆螺母及垫板组成。也可用作先张 法夹具。适用于18~36Ⅱ、Ⅲ级钢筋。 （2）帮条锚具 由衬板和三根帮条焊接而成 是单根粗钢筋非张拉 端用锚具。

（3）精轧螺纹钢筋锚具 由螺母和垫板组成（图5-18） ，适用于锚固25、32mm高强精轧螺纹钢筋。 （4）单根钢绞线锚具 由锚环与夹片组成，适用于锚固12和15钢绞线。

图5-18

图5-19 预应力筋与锚具连接图

2.预应力钢筋束、钢绞线束锚具 （1）KT-Z型锚具 由锚环与锚塞组成 ，适用于锚固3~6根12的冷拉螺纹钢筋与钢绞线束。 （2）JM型锚具 （图5-20） 由锚环与夹片组成 ，用于锚固3~6根12冷拉Ⅳ级钢筋束和钢绞线束。 （3）XM型锚具 （图5-21） 由锚板和夹片组成 ，适用于锚固单根至多根15钢绞线束和钢丝束。 （4）QM型锚具 由锚板和夹片组成，适用于锚固单根至多根钢绞线束。

图5-20 JM型锚具

图5-21 XM型锚具

3.预应力钢丝束锚具 （1）锥形螺杆锚具 由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成（图5-22） 。适用于锚固14~28s5钢丝束。 （2）钢丝束墩头锚具（图5-23） 适用于锚固任意根数s5钢丝束。 （3）钢质锥形锚具 由锚环和锚塞组成 （图5-24） 。适用于锚固6、12、18与24 s5钢丝束。

图5-22 锥形螺杆锚具

图5-23 墩头锚具

图5-24 钢质锥形锚

锚具的自锁与自锚 1.锥销式锚具的自锁与自锚 （1）锚具的自锁(不会反弹而脱出能力) （2）锚具的自锚(不被从夹具中拉出的能力) P= 2N+S= 2N+N tg  2.夹片式锚具的自锁与自锚 3.顶压力对锚具锚固性能的影响

三、张拉设备 主要根据锚具型式和总张拉力的大小进行选择。 常用的有拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶和锥锚式千斤顶等。 1 三、张拉设备 主要根据锚具型式和总张拉力的大小进行选择。 常用的有拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶和锥锚式千斤顶等。 1.拉杆式千斤顶(YL) （图5-25） 2.穿心式千斤顶(YC) （图5-26） 3.锥锚式千斤顶(YZ) （图5-27） 图5-25 拉杆式千斤顶

图5-26 穿心式千斤顶YC-600

四、后张法施工原理和工艺流程 （一）后张法施工原理 （二）工艺流程（图5-27） 图5-27 后张法施工工艺流程

（三）预应力筋的制作 主要根据所用预应力钢材品种、锚具形式及生产工艺等确定。 1 （三）预应力筋的制作 主要根据所用预应力钢材品种、锚具形式及生产工艺等确定。 1.下料 计算时考虑结构的孔道长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、焊接接头或墩头的预留量、冷拉伸长率、弹性回缩值、张拉伸长值、台座长度等。 （ 1）单根预应力粗钢筋下料长度

①预应力筋两端采用螺丝端杆锚具 成品全长L1=l+2l2 张拉端：l2=2H+h+5mm 钢筋部分的成品长度:L0=L1-2l1 预应力钢筋的下料长度L=L0/(1+-)+n l0 ②预应力筋一端用螺丝端杆，另一端采用帮条锚具 （2）预应力钢丝束下料长度 （3）钢筋束或钢绞线束的下料长度 2.编束

五、后张法施工工艺 后张法施工的顺序：做构件预留孔道穿预应力筋预应力筋张拉并锚固孔道灌浆。 五、后张法施工工艺 后张法施工的顺序：做构件预留孔道穿预应力筋预应力筋张拉并锚固孔道灌浆。 （一）孔道留设 1.钢管抽芯法 2.胶管抽芯法 3.预埋管法

（二）预应力筋张拉 张拉时砼的强度应符合要求，不低于设计强度的75%；块体拼装立缝强度的要求。 1. 张拉控制应力 2 （二）预应力筋张拉 张拉时砼的强度应符合要求，不低于设计强度的75%；块体拼装立缝强度的要求。 1.张拉控制应力 2.张拉程序 （1）01.05 con 持荷2min con （2）0 con （3）01.03 con

3.张拉方法 张拉方法有一端张拉和两端张拉。 对曲线预应力筋、抽芯成孔的长度大于24m直线预应力筋、预埋波纹管成孔长度大于30m直线预应力筋应在两端张拉。 4.张拉顺序 张拉顺序应符合设计要求，采用分批、分阶段、对称张拉。 5.张拉伸长值校核 6.张拉要求

（三）孔道灌浆 1. 灌浆材料要求：水泥采用不低于425#普硅水泥；强度不小于20N/mm2；水灰比0 （三）孔道灌浆 1.灌浆材料要求：水泥采用不低于425#普硅水泥；强度不小于20N/mm2；水灰比0.4左右；可掺外加剂，流动度为120~170mm。 2.灌浆施工

六、无粘结预应力混凝土 特点：施工简单，摩阻力小，易弯成曲线，适用于双向连续平板、密肋板和多跨连续梁。 1 六、无粘结预应力混凝土 特点：施工简单，摩阻力小，易弯成曲线，适用于双向连续平板、密肋板和多跨连续梁。 1.无粘结预应力束的制作 由专用防腐润滑脂作涂料层，由塑料作外包层的钢绞线或碳素钢丝束制作而成。 （1）预应力筋：j12、j15的钢绞线和7S5的碳素钢丝束。 （2）防腐润滑脂涂层和塑料外包层无粘结预应力施工工艺

2. （1）无粘结预应力束的铺设 根据交叉处两预应力束的标高确定铺设顺序，波峰用铁马凳架设。 （2）无粘结预应力束的张拉 与普通后张法预应力钢丝束张拉方法相似，张拉程序一般采用01.03 con ，采用两端同时张拉。 图5-31 无粘结预应力筋

预应力筋的板内张拉端 楼板钢筋中预埋的预应力钢筋板边张拉端 某工程预应力筋采用低松弛预应力钢绞线Φs15，直15.24mm，由七根钢丝拧成，预应力锚具采用B＆S锚具。 预应力筋的板内张拉端 楼板钢筋中预埋的预应力钢筋板边张拉端

（3）锚具及端部处理 ①锚具 常用钢丝束墩头锚具和夹片式锚具。 ②采用墩头锚具时其端部处理如下图5-32： ③对无粘结钢绞线采用夹片式锚具，其端部处理为： 图5-32 墩头锚具时其端部处理

第四节 电热张拉法 一、电热张拉法原理与特点 二、钢筋伸长值计算 △L=(con +30)/ES·L 三、钢筋电张时的温度计算 温升值△T= △L/L 钢筋电张后的温度T=To+ △T 四、电热设备的选择 五、电热张拉工艺 本章完