第五章 预应力混凝土工程 建筑施工课件.

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1 第五章 预应力混凝土工程 建筑施工课件

2 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

3 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。

4 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。

5 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。

6 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。

7 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。

8 图5-1 刻肋刚劲的外形 图5-2 预应力钢绞线的截面图

9 图5-3 热处理钢筋外形 图5-4 精轧螺纹钢筋的外形

10 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。

11 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）。

12 图5-5 先张法生产示意图

13 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 墩式台座

14 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

15 （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 槽式台座

16 （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

17 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。

18 图5-13 电动螺杆张拉机

19 图5-14 穿心式千斤顶（YC200）

20 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。

21 图5-15 先张法工艺流程

22 （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

23 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

24 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

25 （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： 1.03con锚固 ②粗钢筋张拉程序： 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

26 （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

27 （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 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。

28 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

29 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

30 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

31 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。

32 （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。

33 图5-18

34 图5-19 预应力筋与锚具连接图

35 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。

36 图5-20 JM型锚具

37 图5-21 XM型锚具

38 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。

39 图5-22 锥形螺杆锚具

40 图5-23 墩头锚具

41 图5-24 钢质锥形锚

42 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

43 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

44 图5-26 穿心式千斤顶YC-600

45 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

46 （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

47 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=L1-2l 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

48 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 钢管抽芯法 胶管抽芯法 预埋管法

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52 （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。 张拉控制应力 张拉程序 （1）01.05 con 持荷2min con （2）0 con （3）01.03 con

53 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

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55 （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

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57 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

58 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

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62 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

63 （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

64 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