施工技术预应力混凝土工程

施工技术预应力混凝土工程

2/12/2021 1 § 概述 （目录） 一、本章提要 3 二、本章学习要求 4 三、为什么要用预应力混凝土 8 四、预应力混凝土的特点总述 10 A. 预应力钢筋混凝土具有以下优点 12 B. 对混凝土的要求 13 C. 对钢材的要求 14 D. 预应力混凝土的施工工艺方法有 14 五、预应力混凝土的发展应用 15 六、常用的预应力钢筋 18 2/12/2021 2 § 概述 一、本章提要 本章内容包括：先张法、后张法和电热张拉法。 在先张法中 ，重点介绍了台座的类型和作用；张拉机具和夹具的工作原理；张拉工艺和放张要求。 在后张法中 着重阐述了常用锚具的类型、工作原理及性能；张拉千斤顶的工作原理及校验方法；预应力筋的下料长度计算、张拉工艺，孔道成型与灌浆；无粘结预应力工艺。 在电热张拉法中 ，主要介绍了电热伸长值的计算、电热设备的选择及电热张拉工艺。 2/12/2021 3 § 概述 二、本章学习要求： 了解预应力混凝土的概念，及其在工程应用中的优点； 熟悉预应力混凝土的材料品种、规格及要求； 熟悉先张法、后张法、电热张法的施工工艺； 2/12/2021 4 § 概述 掌握先张法、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定和注意事项； 掌握后张法孔道留设、锚具选择、预应力筋的张拉顺序、孔道灌浆等施工方法及注意要点； 了解电热张法、无粘结预应力混凝土施工原理及应用； 熟悉预应力混凝土质量保证措施及安全技术。 2/12/2021 5 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。 § 概述 2/12/2021 6 当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土， 叫做预应力混凝土 。 § 概述 2/12/2021 7 预加应力的方法，可以分为 先张法 和 后张法 两类。 先张法 是先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。 后张法 是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。 § 概述 2/12/2021 8 为了达到较高的预应力值，宜优先采用高标号混凝土。 当采用冷拉 HRB335 、 HRB400 钢筋和冷轧带肋钢筋作预应力钢筋时，其混凝土强度不宜低于 C30 ；当采用消除应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C40 。 § 概述 2/12/2021 9 § 概述 三、为什么要用预应力混凝土？ 预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，在世界各国都得到了 广泛应用 。 这是由于普通钢筋混凝土构件的 抗拉极限应变 只有0.0001 ～ 0.00015．在正常使用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。 要使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到19.6 ～ 29.4N／mm 2 ；对允许出现裂缝的构件，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147 ～ 245N／mm 2 。 2/12/2021 10 § 概述 为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝、不能充分发挥钢筋作用这一矛盾，人们创造了对混凝土施加预应力的方法。 即在结构或构件受拉区域，通过对钢筋进行张拉、锚固、放松，使混凝土获得预压应力，产生一定的压缩变形。 当结构或构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形，首先与压缩变形抵消，然后随着外力的增加，混凝土才继续被拉伸，这就延缓了裂缝的出现、 限制了裂缝的开展 。 2/12/2021 11 § 概述 四、预应力混凝土的特点总述 预应力混凝土能充分发挥钢筋和混凝土各自的特性，能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土。 与普通混凝土相比，在同样条件下具有构件截面小、自重轻、质量好、材料省(可节约钢材40％～50％、混凝土20％ ～ 40％)，并能扩大预制装配化程度。 2/12/2021 12 § 概述 虽然，预应力混凝土施工，需要专门的机械设备，工艺固较复杂，操作要求较高，但在跨度较大的结构中，其 综合经济效益较好。 此外，在一定范围内，以预应力混凝土结构代替钢结构，可节约钢材、降低成水、并免去维修工作。 2/12/2021 13 第一节 预应力混凝土概述 A. 预应力钢筋混凝土具有以下优点 ： 1 、提高了混凝土的抗裂度和刚度 2 、增加构件的耐久性。 3 、节约材料。 4 、减轻构件自重。 5 、扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度。 2/12/2021 14 第一节 预应力混凝土概述 B. 对混凝土的要求 1 、高强度：预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于 C30 ，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C40 。 2 、收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。 3 、尽可能作到快硬、早强。 2/12/2021 15 第一节 预应力混凝土概述 C. 对钢材的要求 ： 1 、高强度。 2 、具有一定的塑性。 3 、与混凝土有较好的粘结力。 4 、有良好的加工能力，如可焊性。 D. 预应力混凝土的施工工艺方法有 ： 先张法、后张法（分为有粘结预应力后张法和无粘结预应力后张法）、电热法等。 2/12/2021 16 § 概述 五、预应力混凝土的发展应用 1928 年法国的弗来西奈首先研究成功预应力混凝土，经过几十年的应用与提高，已经成为一项专门技术。 我国从 1956 年开始采用预应力混凝土。 50 ～ 60 年代， 预应力混凝土主要用于单层工业厂房的屋面板、屋架和吊车梁。 60 ～ 70 年代 ，我国研制和推广了冷拔低碳钢丝预应力混凝土中小型构件（空心板、小梁等）。 2/12/2021 17 § 概述 1977 年以后 随着建筑工业化的发展，大开间与大跨度多层结构体系的研究与应用，预应力技术从单个构件阶段发展到预应力结构新阶段。 当前 ，预应力混凝土的使用范围和数量，已成为一个国家建筑技术水平的重要标志之一。 预应力混凝土的施工工艺常用的有先张法、后张法和电张法。 此外，还有自张法，即用膨胀水泥伴制的混凝土来浇筑构件，利用混凝土硬化时的膨胀力使钢筋伸长而获得预应力。 2/12/2021 18 § 概述 近年来，随着施工工艺不断发展和完善，预应力混凝土的应用范围愈来愈广。 除 在传统工业与民用建筑的屋架、吊车粱、托架梁、空心楼板、大型屋面板、檩条、挂瓦板等单个构件上广泛应用外， 还 成功地把预应力技术运用到多层工业厂房、高层建筑、大型桥梁、核电站安全壳、电视塔、大跨度薄壳结构、筒仓、水池、大口径管道、基础岩土工程、海洋工程等技术难度较高的大型整体或特种结构上。 2/12/2021 19 § 概述 六、常用的预应力钢筋 预应力筋有冷拉 Ⅱ ～ Ⅳ 级钢筋、甲级冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋及精轧螺纹钢筋等。 在建筑工程中．我国目前还较多地应用冷拉 Ⅱ ～ Ⅳ 钢筋作预应力筋。虽然这种钢筋强度不算太高，但价格便宜、塑性好，可以对焊接长，施工操作简单。 总之，预应力钢筋的发展趋势应是 高强度、粗直径、低松弛和耐腐蚀 。 2/12/2021 20 §5 － 1 　先张法施工 （目录） 总体介绍 20 一、台座 26 （一）墩式台座 27 （二） . 槽式台座 37 二、夹具和张拉设备 39 （一） . 夹具 39 （二） . 张拉设备 47 三、先张法施工工艺 54 （一） . 预应力钢筋的铺设 54 （二）预应力钢筋的张拉 55 （三）、　混凝土的浇筑与养护 78 （四）、预应力钢筋的放张 81 2/12/2021 21 总体介绍： 先张法： 在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。 先张法生产示意图 见下页 图 5.1 所示。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 22 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 23 先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。 先张法生产时，可采用 台座法 和 机组流水法 。 采用 台座法 时，预应力筋的张拉、锚固，混凝 土的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 24 采用 机组流水法 时，构件连同钢模通过固定的机组，按流水方式完成（张拉、锚固、混凝土浇 筑和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力由钢模承受。 先张法施工工艺流程 如下页 图 5 . 2 所示。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 25 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 26 先张法（台座法）施工主要工艺流程是： 清理台座、刷隔离剂 → 预应力筋制作、非预应力筋骨架制作 → 穿预应力筋及安放非预应力钢筋骨架 → 安放预埋铁件 → 调整初应力 → 张拉预应力筋 → 安装模板 → 浇筑混凝土 → 养护混凝土 → 拆除模板 → 放张、切断预应力筋 → 构件起吊堆放 → 继续养护。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 27 §5 － 1 　先张法施工 一、台座 1. 对台座的要求： 　　台座由 台面 、 横梁 和 承力结构 等组成，是先张法生产的主要设备。预应力筋张拉、锚固，混凝土浇筑、振捣和养护及预应力筋放张等全部施工过程都在台座上完成；预应力筋放松前，台座承受全部预应力筋的拉力。 因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。 2. 台座按构造形式分类：墩式台座、 　　　　　　　　　　　槽式台座。 2/12/2021 28 §5 － 1 　先张法施工 （一）墩式台座 　　　墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。 墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。 2/12/2021 29 1. 台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。 承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。 稳定性验算 一般包括 抗倾覆验算 与 抗滑移验算 。抗倾覆系数不得小于 1.5 ，抗滑移系数不得小于 1 . 3 。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 30 1. 台墩 （ 1 ） . 抗倾覆验算 抗倾覆验算的计算简图如 图 5 . 3 所示，按下式计算： 　　式中 K 0 — 台座的抗倾覆安全系数； 　　 M — 由张拉力产生的倾覆力矩， kN · m ； 　　　 M=T · e 　 e — 张拉合力 T 的作用点到倾覆转动点 o 的力臂， m ； 　　 M ′ －抗倾覆力矩， kN · m 。 如忽略土压力，则 　　　　 M ’ =G 1 .l 1 +G 2 .l 2 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 31 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 32 （ 2 ） . 抗滑移能力验算 抗滑移能力按下式验算： 　 式中 Ke — 抗滑移安全系数； T — 张拉力合力， kN ； T 1 — 抗滑移的力， kN ；对于独立的台墩，由侧壁上压力和底部摩阻力等产生； 对与台面共同工作的台墩，其水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可 不作抗滑移计算，此时应验算台面的强度 。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 33 §5 － 1 　先张法施工 2. 台面 　　台面承载能力计算： 台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它是在厚 150mm 夯实碎石垫层上，浇筑 60 ～ 80mm 厚 C20 混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其纵向有 3% 的排水坡度。 轴心受压纵向弯曲系数，取 1 台面断面积 超载系数 1.25 附加安全系数 1.5 2/12/2021 34 §5 － 1 　先张法施工 3. 横梁 横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。 横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。 2/12/2021 35 §5 － 1 　先张法施工 〔 例题 5.1.1〕 ： 某墩式钢筋混凝土台座，其截面如图示，台面宽 4 ｍ，预应力张拉力共 1000 Ｋｎ，台面混凝土为Ｃ２０，厚度 100 ｍｍ，验算其稳定性及台面承载能力。 2/12/2021 36 §5 － 1 　先张法施工 解 ：（ 1 ） . 根据公式　 验算抗倾覆稳定性，由于埋深仅 0.8 ｍ，故不计土压力作用，只考虑混凝土墩自重及其悬臂部分自重。 Ｍ 1 ＝Ｇ 1 Ｌ 1 ＋Ｇ 2 Ｌ 2 ＝ 1.3×0.8×4×25000× （ 1.7 ＋ 1.3/2 ）＋ 0.25×4×1.7×25000×1.7/2 ＝ 24440 ＋ 3612.5 ＝ 280.52 （ＫＮ*ｍ） M ＝ 1000× （ 0.125 ＋ 0.05 ）＝ 175 .0 （ＫＮ*ｍ） Ｋ＝ 280.52/175.0 ＝ 1.6 ＞ 1.5 　　所以，抗倾覆满足。 2/12/2021 37 §5 － 1 　先张法施工 (2). 抗滑移稳定验算 　　因为台座是整体式，不会产生滑移，不必验算。 （ 3 ）台面承载力验算 　　根据公式　　　　　　　台面承载能力，ｆ ｃ ＝ 10 Ｍｐａ 　　所以，台面承载能力满足。　　　　 2/12/2021 38 （二） . 槽式台座 槽式台座由 端柱 、 传力柱 、 横梁 和 台面 组成。 槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。 槽式台座构造 如下页 图 5 . 4 所示。 一般要求：长度＜ 76 ｍ，宽度＞ 1.0 ｍ。 槽式台座需进行 强度和稳定性计算 。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 39 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 40 §5 － 1 　先张法施工 二、夹具和张拉设备 夹具 是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座（或设备）上的临时性锚固装置。 （一）、夹具 　ａ、形式： 按其工作用途不同分为 锚固夹具 和 张拉夹具 。 　ｂ、要求：工作方便可靠，构造简单，加工方便。 c 、作用：临时性锚固。 2/12/2021 41 （ 1 ） 钢丝锚固夹具 圆锥齿板式夹具（锥销夹具） 　　　锥销夹具可分为圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具，如下页 图 5 . 5 所示。 镦头夹具 　　　如 图 5.6 所示，采用镦头夹具时，将预应力筋端部热镦或冷镦，通过承力分孔板锚固。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 42 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 43 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 44 (2) 钢筋锚固夹具 钢筋锚固常用 圆套筒三片式夹具 ，由套筒和夹片组成（下页 图 5 . 7 ）。 其型号有 YJ12 、 YJ14 ，适用于先张法；用 YC-18 型千斤顶张拉时，适用于锚固直径为 12mm 、 14 mm 的单根冷拉 HRB335 、 HRB400 、 RRB400 级钢筋。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 45 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 46 (3) 张拉夹具 张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉的机具。 常用的张拉夹具有 月牙形夹具 、 偏心式夹具 、 楔形夹具 等，如下页 图 5.8 所示，适用于张拉钢丝和直径 16mm 以下的钢筋。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 47 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 48 （二）、张拉设备 张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的 1.5 倍；张拉机具的张拉行程不小于预应力筋伸长值的 1.1 ～ 1.3 倍。 对张拉设备的要求： 工作可靠、能准确控制张拉应力、能以稳定的速率加大拉力。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 49 ( 1 ). 钢丝张拉设备 钢丝张拉分 单根张拉 和 成组张拉 。 用钢模以机组流水法或传送带法生产构件时，常采用成组钢丝张拉。 在台座上生产构件一般采用单根钢丝张拉，可采用电动卷扬机、电动螺杆张拉机进行张拉。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 50 ① 电动卷扬机张拉、杠杆测力装置 　　　如下页 图 5.10 所示。 ② 电动螺杆张拉机 　　　如下页 图 5.11 所示，电动螺杆张拉机由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力器及电动机组成。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 51 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 52 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 53 ( 2 ) 钢筋张拉设备 穿 心式千斤顶用于直径 12 ～ 20mm 的单根钢筋、钢绞线或钢丝束的张拉。 用 YC － 20 型穿心式千斤顶（下页 图 5.12 ）张拉时，高压油泵启动，从后油嘴进油，前油嘴回油，被偏心夹具夹紧的钢筋随液压缸的伸出而被拉伸。 YC － 20 型穿心式千斤顶的最大张拉力为 20kN ，最大行程为 200mm 。适用于用圆套筒三片式夹具张拉锚固 12 ～ 20mm 单根冷拉 HRB335 、 HRB400 和 RRB400 钢筋。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 54 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 55 §5 － 1 　先张法施工 三、先张法施工工艺 　铺筋 →张拉→浇筑混凝土及养护→放张 （一） . 预应力钢筋的铺设 对台面及模板要刷隔离剂。 钢筋采用焊接时，应合理布置接头位置。尽可能避免将接头拉入构件内。 2/12/2021 56 §5 － 1 　先张法施工 （二）预应力钢筋的张拉 张拉控制应力 是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，应按设计规定采用。 控制应力的数值直接影响预应力的效果。施工中采用 超张拉工艺 ，使超张拉应力比控制应力提高 3% ～ 5% 。 预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高 3% ～ 5% ，但其最大张拉控制应力不得超过下页 表 5.1 的规定。 2/12/2021 57 表 5 . 1 　 张拉控制应力限值 钢　筋　种　类 张　拉　方　法 先张法 后张法 消除应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋 冷拉钢筋 0 . 8f ptk 0 . 75f ptk 0 . 95f pyk 0 . 75f ptk 0 . 70f ptk 0 . 90f pyk §5 － 1 　先张法施工 f ptk —— 根据 极限抗拉强度 确定的强度标准值。 f pyk —— 根据 屈服强度 确定的强度标准值。 2/12/2021 58 §5 － 1 　先张法施工 1. 张拉方法：单根张拉（多用于现场） 　　　　　　成组张拉（预制厂） ① . 单根张拉 ａ . 冷拔低碳钢丝　 ｂ . 高强度刻痕钢丝 ｃ . 冷拉钢筋　　 ｄ . 热处理钢筋或钢绞线 2/12/2021 59 §5 － 1 　先张法施工 ② . 多根预应力钢筋成组张拉 2/12/2021 60 2. 预应力钢筋的张拉 （ 1 ） 张拉前的准备 a. 钢筋的接长与冷拉 钢丝的接长： 一般用钢丝拼接器用 20 ～ 22 号铁丝密排绑扎 ( 下页 图 5 . 14 ) 。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于 40 倍钢丝直径；高强度钢丝不得小于 80 倍钢丝直径。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 61 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 62 b. 预应力钢筋的接长与冷拉： 预应力钢筋一般采用冷拉 HRB335 、 HRB400 和 RRB400 热轧钢筋。预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊接而降低冷拉后的强度。预应力钢筋的制作，一般有 对焊 和 冷拉 两道工序。 预应力钢筋铺设时，钢筋与钢筋、钢筋与螺丝端杆的连接可采用套筒双拼式连接。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 63 ( 2 ) 钢筋（丝）的镦头 预应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）端头要镦粗形成镦粗头。 镦头一般有 热镦和冷镦两种工艺。 热镦在手动电焊机上进行，钢筋（丝）端部在喇叭口紫铜模具内，进行 多次脉冲式通电加热、加压形成镦粗头（下页 图 5.15 ）。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 64 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 65 （ 3 ） 张拉机具设备及仪表定期维护和校验 　　　 张拉设备应配套校验，以确定张拉力与仪表读数的关系曲线，保证张拉力的准确，每半年校 验一次。设备出现反常现象或检修后应重新校验。张拉设备宜定岗负责，专人专用。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 66 （ 4 ） 预应力筋（丝）的铺设 长线台座面（或胎模）在铺放钢丝前，应清扫并涂刷隔离剂。一般涂刷皂角水溶性隔离剂，易干燥，污染钢筋易清除。涂刷均匀不得漏涂，待其干燥后，铺设预应力筋，一端用夹具锚固在台座横梁的定位承力板上，另一端卡在台座张拉端的承力板上待张拉。在生产过程中，应防止雨水或养护水冲刷掉台面隔离剂。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 67 （ 5 ） 张拉前的检察 检查预应力筋的品种、级别、规格、数量（排数、根数）是否符合设计要求。 预应力筋的外观质量应全数检查，预应力筋应符合展开后平顺，没有弯折，表面无裂纹 、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等。 张拉设备是否完好，测力装置是否校核准确。 横梁、定位承力板是否贴合及严密稳固。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 68 预应力筋张拉后，对设计位置的偏差不得大于 5mm ，也不得大于构件截面最短边长的 4% 。 在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。 张拉、锚固预应力筋应专人操作，实行岗位责任制，并做好预应力筋张拉记录。 在已张拉钢筋（丝）上进行绑扎钢筋、安装预埋铁件、支承安装模板等操作时，要防止踩踏、敲击或碰撞钢丝。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 69 §5 － 1 　先张法施工 （ 6 ） . 张拉控制应力 　　　不能过低，否则达不到效果； 　　　不能过高，原因有三： ａ . 会使构件出现裂壁的荷载与破坏荷载很接近，在破坏前没有明显的警告，这是很危险的。 2/12/2021 70 §5 － 1 　先张法施工 ｂ . 超张拉过大使钢筋应力超过屈服点，产生塑性变形将影响预应力值的准确性和张拉工艺的安全性。 ｃ . 控制应力较大造成构件反拱过大或预拉区出现裂缝也是不利的。 因此，预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求，当施工中预应力筋需要张拉时，可比设计要求提高 5 ％，但其最大控制应力不得超过 下页表 5—3 的规定 。 2/12/2021 71 （ 7 ） . 张拉程序 张拉程序可按下列之一进行： 　　　　　　　　　　　　　　　　 　 或　 　 　其中 σ con 为预应力筋的张拉控制应力 为了减少应力松弛损失，预应力钢筋宜采用： 　的张力程序。 预应力钢丝张拉工作量大时，宜采用一次张拉程序 0→103%σ con 。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 72 §5 － 1 　先张法施工 　　　 超张拉的目的：减少应力松弛。 　　　 应力松弛 —— 钢材在常温高应力下由于塑性变形而使应力随时间的延续而降低的现象。 　　 　　　这种现象在头几分钟内发展得特别快，往后则趋于缓慢。如采用持荷 2min 的超张拉方式，则可以减少 50 ％以上的应力松弛。 2/12/2021 73 §5 － 1 　先张法施工 （8）.张拉力： 超张拉力： F p =（103～105）% б con ·AP·n 　 （9）.预应力值的校核 　　　用伸长值校核。 上式的值在－5％ ～ 10％的范围内即认为合格。 2/12/2021 74 预应力钢筋理论伸长值： 或 　　 式中 σ con — 预应力张拉控制应力， kN/mm 2 ； 　　 A P — 预应力筋截面面积， mm 2 ； 　　　 n — 同时张拉预应力筋的根数； 　　 E S — 预应力筋的弹性模量， kN/mm 2 ； 　　 L — 预应力筋的长度， mm 。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 75 §5 － 1 　先张法施工 　　 对于预应力钢丝，其伸长值不做校核，直接用内力测定仪测定预应力值的大小。测定的预应力的平均值与检测标准的偏差＜检测标准的5％时，表明所建立的张拉预应力值满足设计要求。 　　检测数量为5％，对质量比较稳定的单位，可以抽查，但一条生产线不少于5根。 钢丝的检测时间一般是在张拉1 ～ 4h后进行。 2/12/2021 76 （ 10 ） . 预应力筋张拉注意事项 为避免台座承受过大的偏心力，应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋。 钢质锥形夹具锚固时，敲击锥塞或楔块应先轻后重，同时倒开张拉设备并放松预应力筋，两者应密切配合，既要减少钢丝滑移，又要防止锤击力过大导致钢丝在锚固夹具处断裂。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 77 对重要结构构件（如吊车梁、屋架等）的预应力筋，用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。 同时张拉多根预应力钢丝时，应预先调整初应力（ 10%σ con ），使其相互之间的应力一致。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 78 混凝土的收缩是水泥浆在硬化过程中脱水密结和形成的毛细孔压缩的结果。 混凝土的徐变是 荷载长期作用下混凝土的塑性变形，因水泥石内凝胶体的存在而产生。 为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥，采用低 水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。 （三）、　 混凝土的浇筑与养护 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 79 预应力钢丝张拉、绑扎钢筋、预埋铁件安装及立模工作完成后，应立即浇筑混凝土，每条生产线应一次连续浇筑完成。 采用机械振捣密实时，要避免碰撞钢丝。混凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩踏钢丝。 预应力混凝土可采用 自然养护 或 湿热养护 ，自然养护不得少于 14d 。干硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 80 当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高而引 起的预应力损失。 为了减少温差造成的应力损失，采用湿热养护时，在混凝土未达到 一定强度前，温差不要太大，一般不超过 20°C 。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 81 §5 － 1 　先张法施工 （四）、预应力钢筋的放张 　　　必须达到 75 ％以上的强度。预应力筋放张时，应缓慢放松锚固装置，使各根预应力筋缓慢放松。 1. 放张顺序 　　　应该符合设计要求，无设计要求时，应该满足下列规定： 2/12/2021 82 §5 － 1 　先张法施工 ａ . 对承受轴心预压力的构件（压杆、桩等），所有预应力钢筋应该同时放张。 ｂ . 对承受偏心预压力的构件，应该同时放张预应力较小区域的预应力钢筋，再同时放张预应力较大区域的预应力钢筋。 ｃ . 当不能按上述规定放张时，应该分阶段、对称、相互交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹、断裂。 2/12/2021 83 2 . 放张方法 ① 对于中小型预应力混凝土构件，预应力丝的放张宜从生产线中间处开始，以减少回弹量且有利于脱模；对于构件应从外向内对称、交错逐根放张，以免构件扭转、端部开裂或 钢丝断裂。 ② 放张单根预应力筋，一般采用千斤顶放张，如 图 5.16(a) 所示。 ③ 构件预应力筋较多时，整批同时放张可采用砂箱、楔块等放松装置。 砂箱装置如 图 5 . 16 （ b ） 所示。 楔块放张装置如 图 5.16 （ c ） 所示。 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 84 §5 － 1 　先张法施工 2/12/2021 85 §5 － 2 　后张法施工 （目录） 总体介绍 86 一、锚具 90 二、张拉机械设备 129 三、预应力钢筋的制作 136 （一） . 单根预应力粗钢筋的制作 136 （二）、钢筋束或钢绞线的制作 147 （三）、钢丝束的制作 151 四、后张法施工工艺 155 （一） . 预留孔道 156 （二） . 预应力钢筋的张拉 166 （三）、孔道灌浆 191 五、后张无粘结预应力工艺 199 1. 无粘结钢筋 201 2. 无粘结钢筋的铺设 204 3. 端部锚具节点安装 206 4. 无粘结预应力筋的张拉及锚头处理 209 2/12/2021 86 总体介绍： 后张法： 先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。 预应力混凝土 后张法生产工艺 见下页 图 5 . 17 所示。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 87 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 88 后张法施工由于直接在钢筋混凝土构件上进行预应力筋的张拉，所以不需要固定台座设备， 不受地点限制， 它既适用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法 又是预制构件拼装的手段。 后张法的 工艺流程 见下页 图 5 . 18 所示。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 89 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 90 §5 － 2 　后张法施工 一、锚具 1. 锚具的基本要求： 　　工作可靠、构造简单、施工方便、预应力损失小、成本低。 2/12/2021 91 §5 － 2 　后张法施工 2. 锚具按性能不同分类： 　　 Ⅰ 类锚具： 适用于承受动载、静载的预应力混凝土。 　　 Ⅱ 类锚具： 只适用于有粘结预应力的混凝土结构，且锚具只能处于预应力钢筋应力变化不大的部位。 2/12/2021 92 §5 － 2 　后张法施工 3.锚具的性能： 　　由 锚具效率系数 η ａ 、实测极限拉力时的总应变 ε ａｐｕ 确定。 　　此二项值必须符合下表规定： 锚具类别 锚具效率系数 实测极限拉力时的 总应变 ε ａｐｕ Ⅰ 类锚具 ＞ 0.95 ＞ 2.0 Ⅱ 类锚具 ＞ 0.90 ＞ 1.7 预应力筋锚具组装件的实测极限拉力 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 预应力筋效率系数 2/12/2021 93 §5 － 2 　后张法施工 上式中F apu ——预应力筋锚具组装件的实测极限拉力（kN）； F c apu ——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（ kN）； η p —— 预应力筋的效率系数。（一般取0.97，当预应力筋为冷拉 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 级筋时取1.0。） 2/12/2021 94 §5 － 2 　后张法施工 4. 对锚具的具体要求： 　① . 当预应力钢筋锚具组装件达到实测极限拉力时，除锚具设计允许的现象外，全部零件均不得出现肉眼可见的裂痕和破坏。 　② . 除能满足分级张拉及补张拉工艺外，宜具有能放松预应力钢筋的性能。 2/12/2021 95 §5 － 2 　后张法施工 　 ③ . 锚具或其附件上宜设置灌浆孔道。 　④ . Ⅰ 类锚具组装件还应满足 疲劳性能试验 ；若使用在抗震结构中，还应满足 周期性能试验 。 　　 两个试验解释见下页： 2/12/2021 96 §5 － 2 　后张法施工 疲劳性能试验： 　　 Ⅰ 类锚具组装件必须能经受循环次数为 200 万次的疲劳性能试验。 当预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限为预应力强度标准值的 65 ％，应力幅度为 80 Ｍｐａ； 当预应力筋为冷拉 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 级钢筋时，试验应力上限为预应力强度标准值的 80 ％，应力幅度为 80 Ｍｐａ。 2/12/2021 97 §5 － 2 　后张法施工 周期性能试验 ： 　　用于抗震结构的锚具，还应能承受 50 次循环的周期荷载试验。 当预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限为预应力强度标准值的 80 ％，下限为 40 ％； 当预应力筋为冷拉 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 级钢筋时，试验应力上限为预应力强度标准值的 100 ％，下限为 40 ％。 2/12/2021 98 5. 锚具的种类 　　后张法锚具种类较多，各种锚具适用于锚固不同类型的预应力钢筋。 （ 1 ） . 单根粗钢筋锚具 单根粗钢筋的预应力筋，如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚 具或镦头锚具；如果采用两端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。 螺丝端杆锚具如 图 5 . 19 所示。 帮条锚具如 图 5 . 20 所示。 镦头锚具由镦头和垫板组成。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 99 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 100 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 101 ( 2 ) 钢筋束、钢绞线 锚具 钢筋束、钢绞线采用的锚具有 JM 型 、 XM 型 、 QM 型 和 镦头锚具 。 ① . JM 型锚具 JM 型锚具由锚环与夹片组成（下页 图 5.23 ），锚环分甲型和乙型两种。 JM 型锚具与 YL60 型千斤顶配套使用，适用于锚固 3 ～ 6 根直径为 12mm 光面或螺纹钢筋束，也可用于锚固 5 ～ 6 根直径为 12mm 或 15mm 的钢绞线束。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 102 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 103 ②. XM 型和 QM 型锚具 XM 型和 QM 型锚具是一种新型锚具，利用楔形夹片，将每根钢绞线独立地锚固在带有锥形的锚环上，形成一个独立的锚固单元。 XM 型锚具由锚环和三块夹片组成，如下页 图 5.24 所示。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 104 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 105 ( 3 ). 钢丝束 锚具 钢丝束用做预应力筋时，由几根到几十根直径 3 ～ 5mm 的平行碳素钢丝组成。其固定端采用钢 丝束镦头锚具，张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、 XM 型锚具。 ① . 锥形螺杆锚具 （下页 图 5.26 ） 用于锚固 14 、 16 、 20 、 24 或 28 根直径为 5mm 的碳素钢丝。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 106 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 107 ②. 钢丝束镦头锚具 （下页 图 5.27 ） 适用于 12 ～ 54 根直径为 5mm 的碳素钢丝。 常用镦头锚具分为 A 型与 B 型。 A 型由锚杯与螺母组成，用于张 拉端。 B 型为锚板，用于固定端。 ③ . 钢质锥形锚具 钢质锥形锚具 （ 图 5.28 ） 用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束，适用于锚固 6 、 12 、 18 或 24 根直径 5mm 的钢丝束。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 108 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 109 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 110 §5 － 2 　后张法施工 6. 锚具的自锁与自锚　 　　上述锚具中 螺丝杆端锚具、墩头锚具和帮条锚具 的锚固可靠性较好；　而 锥销式锚具和夹片式锚具 锚固的可靠与否，是否会产生滑丝、断丝、滑脱等现象，在很大程度上与锚具的形状尺寸、加工精度、材质和顶压措施有关。 2/12/2021 111 §5 － 2 　后张法施工 此外，更主要的是在设计这两类锚具时，应该使锚具本身必须满足 自锁 和 自锚 条件。 　 　　 自锁 —— 使 锚塞或夹片 在顶压后不致弹回脱出的现象。 　　 自锚 —— 要使 预应力钢筋 能可靠地获得锚固，不致产生滑移的现象。 2/12/2021 112 §5 － 2 　后张法施工 ①.锥销式锚具的自锁与自锚 ａ.锚具的自锁： 　 　如右图所示，锚具圆锥角为 2ａ ，锚塞在顶压力 Ｑ 作用下均匀压入锚环内，由于Ｑ力的作用在锚塞侧面产生正应力 Ｎ Ｑ 及其摩阻力 ｕ 1 Ｎ Ｑ （ｕ １ ＝ｔｇ φ 1 为钢筋与锚塞之间的摩阻系数， φ 1 为摩擦角）　 2/12/2021 113 §5 － 2 　后张法施工 　 　当顶压完毕卸荷后，锚具内仍存在一定的正压力 Ｎ Ｑ 0 （下图），使锚塞有回弹的趋势，此时，反向摩擦阻力 ｕ 1 Ｎ Ｑ 0 阻止其回弹。 　　为使锚塞不致回弹脱出，其必要条件是（ 将力投影到水平面上 ）： 2/12/2021 114 §5 － 2 　后张法施工 须满足： 以 ｕ １ ＝ｔｇ φ 1 代入，得： 　　 这说明要使锚塞顶压后不致脱出，锚具能够自锁，则锚具锥角的一半ａ，必须等于或小于锚塞与钢筋间摩擦角 φ 1 。 2/12/2021 115 §5 － 2 　后张法施工 锚具受力分析图： 2/12/2021 116 §5 － 2 　后张法施工 ｂ.锚具的自锚 ： 　　 如图所示，预应力钢筋张拉完毕卸荷后，在拉力Ｐ的作用下有向孔道滑移的趋势，而锚塞反力Ｒ则产生正压力Ｎ压紧钢筋，其摩擦阻力 ｕ 1 Ｎ和ｕ 2 Ｎ（ ｕ 2 ＝ｔｇ φ 2 为钢筋与锚环之间的摩擦阻力系数， φ 2 为摩阻角）即将预应力钢筋锚固。 2/12/2021 117 §5 － 2 　后张法施工 　　 　在Ｐ＞ ｕ 1 Ｎ＋ｕ 2 Ｎ时，将锚环固定在构件端部不动，则预应力钢筋带动锚塞向内滑动，直到平衡时为止。此时，其拉力Ｐ的平衡条件为： 2/12/2021 118 §5 － 2 　后张法施工 　 　 　要使预应力钢筋不致滑动，则阻止预应力钢筋滑动的最小阻力Ｆ ｍｉｎ 必须大于或等于预应力钢筋的拉力Ｐ，即锚固系数为： 2/12/2021 119 §5 － 2 　后张法施工 　　 从上式可知： 当ａ、 ｕ 2 越小，ｕ 1 越大时，则Ｋ值越大，自锚性能越好。这是因为ｕ 2 小，ｕ 1 大，对钢筋的挤压和刻痕好，锚塞向内滑移小；ａ小时，则正应力大，越能锚固钢筋，且自锁性能好。 　　 所以为了提高锚固系数，防止预应力钢筋的滑移，应使锚塞的硬度＞钢筋的硬度，钢筋的硬度＞锚环的硬度。锚具的锥角ａ不宜过大，一般为 4 － 6° ，但ａ也不宜过小，否则，锚环承受的环向张力大，易损坏，锚塞将失去楔子的作用。当材料不均匀时，尺寸不准时，要产生滑丝现象，或锚塞通过锚环滑脱而失去作用。 　　对锚具的设计和创新，其基本点就在于如何提高锚固的可靠性，减少滑丝和预应力损失。 2/12/2021 120 §5 － 2 　后张法施工 ②.夹片式锚具的自锁和自锚 　　 分析原理同前。 ａ.夹片式锚具的自锁 　　 结论 ：为了使作用在夹片侧面上的正压力不致使夹片脱出，锚具能够自锁，则锚具锥角的一半ａ，必须等于或小于锚环与夹片间的摩擦角 φ 2 。 2/12/2021 121 §5 － 2 　后张法施工 ｂ. 夹片式锚具的自锚 　　结论： 　　从上式可知，锚具的自锚性能不仅与ａ、 φ 1 和 φ 2 有关，而且也与锚固预应力钢筋的根数有关。预应力钢筋根数增加时， θ 值随之减小，也能提高锚具的自锚能力。因此，在设计和改造锚具时，应全面考虑和合理选择ａ、 φ 1 、 φ 2 、 θ 和预应力钢筋的根数等参数，才能达到比较理想的效果。 2/12/2021 122 §5 － 2 　后张法施工 7. 顶压力对锚具锚固性能的影响 　 　对于锥销式锚具和夹片式锚具锚固的可靠与否，在很大程度上与锚塞或夹片所受的顶压力有关，特别是在锚具尺寸和预应力钢筋直径有偏差时，进行强力顶压尤为必要，这样可以增强锚具调整偏差的能力，防止产生滑丝现象，可以减少锚塞和预应力钢筋的内缩量和预应力损失。 2/12/2021 123 §5 － 2 　后张法施工 但顶压力不宜过大，否则，将会造成锚具处预应力钢筋断裂。 　 一般 锥销式锚具 的顶压力为其张拉力的50％ ～ 60％； 夹片式锚具 的顶压力为其张拉力的40％ ～ 50％，且夹片顶压齐平时，其效果较好。 2/12/2021 124 §5 － 2 　后张法施工 8 、锚具的质量检查 预应力筋锚具、夹具和连接器，应有出厂合格证，进场时应按下列规定进行验收： (1). 验收批在同种材料和同一生产条件下，锚具、夹具应以不超过 1000 套组为一个验收批；连接器应以下超过 500 套组为一个验收批。 2/12/2021 125 §5 － 2 　后张法施工 (2 ). 外观检查： 从每批中抽取 10 ％但不少于 10 套的锚具，检查其外观和尺寸。当有一套表面有裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差时，应另取双倍数量的锚具重做检查，如仍有一套不符合要求，则不得使用或逐套检查．合格者方可使用。 2/12/2021 126 §5 － 2 　后张法施工 (3). 硬度检查： 从每批中抽取 5 ％但不少于 5 套的锚具，对其中有硬度要求的零件做硬度试验 ( 多孔夹片式锚具的夹片，每套至少抽 5 片 ) 。 每个零件测试 3 点，其硬度应在设计要求范围内。如有一个零件不合格时，应另取双倍数量的零件重做试验，如仍有一个零件不合格，则不得使用或逐个检查，合格者方町使用。 2/12/2021 127 §5 － 2 　后张法施工 (4). 静载锚固性试验： 在外观与硬度检杏合格后，应从同批中抽 6 套锚具 ( 夹具或连接器 ) 与预应力筋组成三个预应力筋锚具 ( 夹具、连接器 ) 组装件，进行静载锚固性能试验。 组装件应符合设计要求，当设计无具体要求时，不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质，如金刚砂、石墨等。 2/12/2021 128 §5 － 2 　后张法施工 预应力筋应等长平行，使之受力均匀，其受力长度不得小于 3m( 单根预应力筋的锚具组装件，预应力筋的受力长度不得小于 0.6m) 。试验时，先用张拉设备分四级张拉至预应力纽标准抗压强度的 80 ％并进行锚固 ( 对支承式锚具，也可直接用试验设备加荷 ) ，然后持荷 1h ，再用试验设备逐步加荷至破坏。 当有一套试件不符合规范表格的要求，应另取双倍数量的锚具 ( 夹具、连接器 ) 重做试验，如仍有一套不合格，则该批锚具 ( 夹具或连接器 ) 为不合格品。 2/12/2021 129 §5 － 2 　后张法施工 对常用的定型锚具 ( 夹具或连接器 ) ，如由质量可靠信誉好的专业锚具厂生产，锚具进场验收，其静载锚固性能，也可由锚具生产厂提供试验报告。 对单位自制锚具，应加倍抽样。 2/12/2021 130 §5 － 2 　后张法施工 二、张拉机械设备 ａ . 拉杆式千斤顶 ｂ . 锥锚式千斤顶 ｃ . ＹＣ－ 60 穿心式千斤顶 ｄ . 高压油泵 2/12/2021 131 二、张拉机械设备 ( 1 ). 单根粗钢筋的张拉设备 与螺丝端杆锚具配套的张拉设备为 拉杆式千斤顶 。常用的有 YL20 型、 YL60 型油压千斤 顶。 YL60 型千斤顶 是一种通用型的拉杆式液压千斤顶（ 图 5.21 ）。 YL60 型千斤顶适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及镦头锚具的钢筋束。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 132 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 133 （ 2 ） . 钢丝束 的 张拉设备 锥形螺杆锚具、钢丝束镦头锚具宜采用拉杆式千斤顶（ YL60 型 ）或穿心式千斤顶（ YC60 型 ）张拉锚固。钢质锥形锚具应用锥锚式双作用千斤顶（常用 YZ60 型 ）张拉锚固。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 134 ①. 穿心式千斤顶 如 图 5.29 所示，沿千斤顶纵轴线有一直穿心通道，供穿过预应力筋用。沿千斤顶的径向分内外两层油缸。外层油缸为张拉油缸，工作时张拉预应力筋；内层为顶压油缸，工作时进行锚具的顶压锚固，故 称 YC60 型为穿心式双作用千斤顶。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 135 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 136 ②. 锥锚式双作用千斤顶 锥锚式双作用千斤顶构造如 图 5.30 所示。其主缸和主缸活塞用于张拉预应力筋。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 137 §5 － 2 　后张法施工 三、预应力钢筋的制作 单根粗钢筋预应力筋的制作，包括配料、对焊、冷拉等工序。 预应力筋的下料长度应计算确定，计算时要考虑结构构件的孔道长度、锚具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头的预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值等。 2/12/2021 138 §5 － 2 　后张法施工 （一）.单根预应力粗钢筋的制作 ①.两端同时用螺丝杆端张拉时，预应力钢筋的下料长度为： L k ——孔道长度（等于构件长度－200mm） H —— 螺母高度（查表选用）； h —— 垫板厚度（一般为16mm）； L l —— 螺丝杆端长度（320mm或者370mm）； r—— 试验确定的预应力筋的冷拉伸长率； б —— 试验确定的预应力筋的冷拉弹性回缩率； n —— 对焊接头的数量； △ —— 每个对焊接头对材料的压缩长度，取一个钢筋直径。 2/12/2021 139 §5 － 2 　后张法施工 ②.当一端用螺丝杆端张拉，另一端用帮条锚具或墩头锚具固定时，其下料长度为： 式中L B —— 帮条或者镦头锚具所需钢筋长度（一般为70 ～ 80mm）。 ③.两端都用螺丝杆端，仅一端张拉时，其下料长度为： 2/12/2021 140 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 141 【 例 5.2.1】 ： 21m 预应力屋架的孔道长为 20.80m ，预应力筋为冷拉 HRB400 钢筋，直径为 22mm ，每根长度为 8m ，实测冷拉率 r=4% ，弹性回缩率 δ=0.4% ，张拉应力为 0.85fpyk 。螺丝端杆长为 320mm ，帮条长为 50mm ，垫板厚为 15mm 。计算： （ 1 ） 两端用螺丝端杆锚具锚固时预应力筋的下料长度 ? （ 2 ） 一端用螺丝端杆，另一端为帮条锚具时预应力筋的下料长度 ? （ 3 ） 预应力筋的张拉力为多少 ? §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 142 【 解 】 ： （ 1 ） 螺丝端杆锚具，两端同时张拉，螺母厚度取 36mm ，垫板厚度取 16mm ，则螺丝端杆伸出构件外的长度 l 2 =2H+h+5=2×36+16+5=93m ；对焊接头个数 n=2+2=4 ；每个对焊接头的压缩量 Δ=22mm ，则预应力筋下料长度 L=(l-2l 1 +2l 2 )/(1+r-δ)+nΔ=19727 （ mm ） §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 143 (2) 帮条长为 50mm ，垫板厚 15mm ，则预应力筋的成品长度 L 1 =l+l 2 +l 3 =20800+93+ （ 50+15 ） =20958 （ mm ） 预应力筋（不含螺丝端杆锚具）冷拉后长度： L 0 =L 1 -l 1 =20958-320=20638 （ mm ） L=L 0 /(1+r-δ)+nΔ=20638/(1+0.04-0.004)+4×22 =20009 （ mm ） (3) 预应力筋的张拉力 F P = σ con · A P =0.85 × 500 × 3.14/4 × 22 2 =161475 （ N ） =161.475 （ kN ） §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 144 § 5 － 2 　后张法施工 【 例题 5.2.2】 ： 某预应力屋架，采用后张法施工，孔道长度 23.8 ｍ，两端张拉，ＬＭ 25 螺丝杆端锚具螺杆长度 320 ｍｍ预应力钢筋为冷拉 Ⅱ 级，直径 25 ｍｍ，冷拉率 4 ％，弹性回缩率 0.5 ％，每根钢筋长 7 ｍ。 试计算： 2/12/2021 145 § 5 － 2 　后张法施工 （ 1 ） . 其钢筋的下料长度。 （ 2 ） . 若改为一端张拉，其他条件不变，再计算其钢筋的下料长度。 （ 3 ） . 若改为一端张拉，固定端用帮条锚具，其他条件不变，再计算其钢筋的下料长度。 2/12/2021 146 § 5 － 2 　后张法施工 解： 直接用前面所给的公式，有： （ 1 ） . 钢筋的下料长度为： 2/12/2021 147 § 5 － 2 　后张法施工 （ 2 ） . 若改为一端张拉，其他条件不变，再计算其钢筋的下料长度： 2/12/2021 148 § 5 － 2 　后张法施工 （ 3 ） . 若改为一端张拉，固定端用帮条锚具，其他条件不变，再计算其钢筋的下料长度： 2/12/2021 149 §5 － 2 　后张法施工 （二）、钢筋束或钢绞线的制作 ①.当一端张拉时间，其下料长度为： ②.当两端张拉时间，其下料长度为： 式中a —— 张拉端留量，当千斤顶长度为435mm时取a＝600mm； b —— 固定端留量，取80mm。 2/12/2021 150 钢筋束所用钢筋是成圆盘供应，不需对焊接头。 钢筋束或钢绞线束预应力筋的制作包括开盘 冷拉、下料、编束等工序。预应力钢筋束下料应在冷拉后进行。当采用镦头锚具时，则应增加镦头工序。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 151 当采用 JM 型或 XM 型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，钢筋束和钢丝束的下料长度 L 应等 于构件孔道长度加上两端为张拉、锚固所需的外露长度，如 图 5.25 所示。 可按下页式计算： §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 152 两端张拉时： L=l+2（l 1 +l 2 +l 3 +100） 一端张拉时： L=l+2（l 1 +100）+l 2 +l 3 式中l —— 构件的孔道长度； L 1 —— 夹片式工作锚厚度； L 2 —— 穿心式千斤顶长度； l 3 ——夹片式工具锚厚度 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 153 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 154 §5 － 2 　后张法施工 （三）、钢丝束的制作 　　当采用锥形螺杆锚具时，其下料长度为： 2/12/2021 155 钢丝束制作一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。 当用钢质锥形锚具、 XM 型锚具时 ，钢丝束的制作和下料长度计算基本上与预应力钢筋束相同。 钢丝束镦头锚固体系，如采用镦头锚具一端张拉时，应考虑钢丝束张拉锚固后螺母位于锚环 中部，钢丝的下料长度 L ，可按 图 5.31 所示，用下式计算： L=L 0 +2a+2δ-0.5(H-H 1 )-△l-C §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 156 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 157 用钢丝束镦头锚具锚固钢丝束时，其下料长度力求精确。 编束是为了防止钢筋扭结。 采用镦头锚具时，将内圈和外圈钢丝分别用铁丝按次序编 排成片，然后将内圈放在外圈内绑扎成钢丝束。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 158 § 5 － 2 　后张法施工 四、后张法施工工艺 　　后张法预应力制作过程为： 预留孔道 → 预应力钢筋张拉锚固→ 孔道灌浆。 2/12/2021 159 § 5 － 2 　后张法施工 （一） . 预留孔道 　　孔道形状有：直线、曲线、折线形。 1. 对预留孔道的基本要求： ① . 孔道直径应保证预应力筋（束）能顺利穿过 ② . 孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形。 ③ . 在设计规定位置上留设灌浆孔。 ④ . 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管。 2/12/2021 160 § 5 － 2 　后张法施工 ⑤. 灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。 ⑥ .道的直径应比预应力筋直径、钢筋对焊接头处外径或需过孔道的锚具或连接器外径大10 ～ 15mm(对钢丝束或钢绞线束则大5 ～ 10mm）。 ⑦ .预应力筋孔遭之间、孔道与构件边缘之间的净距不应小于25mm。 ⑧ .道应平顺，接头不漏浆，端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线 2/12/2021 161 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 162 § 5 － 2 　后张法施工 2. 孔道的留设方法 （ 3 种）： 　　　　 ① . 钢管抽心法 　　　　② . 胶管抽芯法 　　　　③ . 预埋管法 2/12/2021 163 § 5 － 2 　后张法施工 （ 1 ） . 钢管抽心法 预先将钢管埋设在模板内的孔道位置，在混凝土浇筑过程中和混凝土达到终凝以前，间隔一定时间慢慢转动钢管，不使混凝土与钢管粘牢，等到混凝土初凝后、终凝前抽出钢管，即在构件中形成孔道。 此法一般常用于留设直线孔道。为了保证预留孔道的质量， 施工时应注意以下几点： 2/12/2021 164 § 5 － 2 　后张法施工 ① .要求钢管平直、表面光滑、预埋前应除锈、刷油，安放位置准确；钢管在构件中用钢筋井字架固定位，井字架间距不宜大于1.0m，与钢筋骨架扎牢。 钢管每根长度最好不超过15m，两端各应伸出构件100mm左右。钢管一端钻16mm小孔，以便于旋转和抽管。较长的构件可采用两根钢管，中间可用0.5mm厚铁皮做成套管连接。 2/12/2021 165 § 5 － 2 　后张法施工 ②.掌握好抽管时间，抽管 过早 ，混凝土未完全硬化，会造成坍孔事故； 太晚 ，混凝土与钢管粘结牢固，抽管困难。 具体抽管时间与水泥的品种、气温和养护条件有关。一般掌握在混凝土初凝以后，终凝以前，手指按压混凝土表面不显指纹时即可抽管。常温下抽管时间约在混凝土浇筑后3 ～ 6h。 抽管前每隔10 ～ 15min应转管一次。 2/12/2021 166 § 5 － 2 　后张法施工 ③ .抽管顺序宜 先上后下 地进行。抽管方法可用人工或卷扬机，抽管时，必须速度均匀。边抽边转，并与孔道保持在一直线上，抽管后应及时检查孔道情况，并做好孔道清理工作，防止以后穿筋困难。 由于孔道灌浆需要，在浇筑混凝土时，应在设计规定位置留设 灌浆孔 。一般情况下在构件两端和中间每隔12m设一个直径为20～25mm的灌浆孔，并在构件两端各设一个排气孔。灌浆孔留设可用木塞或白铁皮管。 2/12/2021 167 （ 2 ） . 胶管抽芯法 胶管采用 5 ～ 7 层帆布夹层，壁厚 6 ～ 7mm 的普通橡胶管，用于直线、曲线或折线孔道成型。 胶管一端密封，另一端接上阀门，安放在孔道设计位置上； 待混凝土初凝后、终凝前 ，将胶管阀门打开放水（或放气）降压，胶管回缩与混凝土自行脱落。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 168 （ 3 ） 预埋管法 预埋管法是用钢筋井字架将黑铁皮管、薄钢管或金属螺旋管固定在设计位置上，在混凝土构 件中埋管成型的一种施工方法。 适用于预应力筋密集或曲线预应力筋的孔道埋 设，但电热后张法施工中，不得采用波纹管或其他金属管埋设的管道。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 169 （二） . 预应力钢筋的张拉 1 . 穿筋 成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套在穿束器上 （下页图 5 . 34 ） 。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 170 图片 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 171 § 5 － 2 　后张法施工 （二） . 预应力钢筋的张拉 2. 张拉控制应力 Ó ｃｏｎ 预应力筋的张拉控制应力应符合设计要求，施工时预应力筋需超张拉，可比设计要求提高 3% ～ 5% 。 　　它直接影响预应力的效果。 Ó ｃｏｎ 增大，所建立的预应力值就越大，构件的抗裂性能就越好，但也不能过高。 2/12/2021 172 § 5 － 2 　后张法施工 ①. 为什么控制应力不能过高？ 　　如果控制应力过高则预应力钢筋在使用过程中经常处于高应力状态，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，使得构件破坏前没有明显预兆，这是不允许的。 而且当控制应力过高，构件混凝土预压应力过大而导致混凝土的徐变应力损失增加。 控制应力应该严格按照设计要求来确定。 2/12/2021 173 § 5 － 2 　后张法施工 ②. 张拉控制应力的取值， 后张法低于先张法 ，为什么？ 　　这是因为后张法在张拉钢筋的同时，混凝土已经受到弹性压缩；而先张法构件，混凝土是在预应力钢筋放松后才受到弹性压缩。 因此预应力值的建立，后张法受弹性压缩的影响较小，而先张法较大。　此外，混凝土收缩、徐变引起预应力损失，后张法也比先张法小。 2/12/2021 174 § 5 － 2 　后张法施工 ③. 哪些情况可以考虑超张拉？ 　ａ . 为了提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力钢筋。 　ｂ . 为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差因素产生的预应力损失。 2/12/2021 175 § 5 － 2 　后张法施工 3. 张拉程序 　　主要根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。 ① . 用超张拉方法减少预应力钢筋的松弛损失时，预应力钢筋的张拉程序为： 　 　采用上述张拉方式时，千斤顶应回油到稍低于 Ó ｃｏｎ ，再进油到 Ó ｃｏｎ ，以建立准确的预应力值。 2/12/2021 176 § 5 － 2 　后张法施工 ②. 如果在设计中钢筋的应力松弛损失按一次张拉取值，则其张拉程序为： 　　　　　　 0→ Ó ｃｏｎ ③ . 如果预应力钢筋的张拉吨位不大，根数很多时，而设计中又要求采取超张拉以减少松弛损失时，其张拉程序为： 　　　　　　 0→ 1.03 Ó ｃｏｎ 2/12/2021 177 § 5 － 2 　后张法施工 4. 张拉方法 ： 　　　　一端张拉、两端张拉。 对于曲线预应力筋和长度＞ 24m 的直线预应力筋，应采用两端同时张拉的方法；长度等于或＜ 24m 的直线预应力筋，可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件两端。 2/12/2021 178 § 5 － 2 　后张法施工 对预埋波纹管孔道曲线预应力筋和长度＞ 30m 的直线预应力筋宜在两端张拉，长度等于或＜ 30m 的直线预应力筋可在一端张拉。 安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对于曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。 2/12/2021 179 5. 预应力筋的张拉顺序 预应力筋张拉顺序应按设计规定进行；如设计无规定时，应采取分批分阶段对称地进行 。 图 5.35 所示是预应力混凝土屋架下弦预应力筋张拉顺序。 图 5.36 所示是预应力混凝土吊车梁预应力筋采用两台千斤顶的张拉顺序，对配有多根不对 称预应力筋的构件，应采用分批分阶段对称张拉。 平卧重叠浇筑的预应力混凝土构件，张拉预应力筋的顺序是先上后下，逐层进行。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 180 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 181 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 182 § 5 － 2 　后张法施工 　 　 分批张拉时，还应计算分批张拉的预应力损失值，分别加到先张拉预应力钢筋的张拉控制应力内。即先张拉的预应力钢筋的控制应力应增大一部分： б com —— 预应力筋张拉控制应力； б 1 —— 后批张拉预应力筋的第一批应力损失； Ap —— 后批张拉的预应力筋面积； An —— 构件混凝土净截面积（包括构造钢筋折算面积）。 2/12/2021 183 § 5 － 2 　后张法施工 　 　实际工作中常用下列方法解决分批张拉中的问题： ① . 采用同一张拉值，逐根复位补足； ② . 采用同一张拉值，在设计中扣除弹性压缩损失平均值； ③ . 统一提高张拉力，即在张拉力中增加弹性损失压缩平均值； ④ . 对重要的预应力混凝土结构为了使结构均匀受力并减少弹性压缩损失，可分两阶段建立预应力，即全部预应力钢筋先张拉 50 ％以后，再第二次张拉到 100 ％。 2/12/2021 184 § 5 － 2 　后张法施工 6. 预应力钢筋伸长值的校核 　　当实际伸长值比理论伸长值＞ 10 ％或＜ 5 ％时，应暂停张拉，分析原因后，并采取措施。 　　 理论伸长值 为： 2/12/2021 185 § 5 － 2 　后张法施工 　　 实测伸长值 应在建立初应力 （＞ 10 ％ Ó ｃｏｎ ） 之后进行，其实际伸长值应为： △ L / —— 预应力筋的实测伸长值； △ L 1 / —— 从初应力到最大张拉力的实测伸长值； △ L 2 / —— 初应力以下推算伸长值； △ —— 施加应力后，后张法混凝土弹性回缩值引起预应力筋内缩，当其值微小时，可以忽略不计。 2/12/2021 186 § 5 － 2 　后张法施工 　 　对于初应力以下的推算伸长值△Ｌ 2 / ，可以根据弹性范围内应力和应变成正比的关系， 用计算法或图解法 确定。 　　 ａ . 计算法 ：如某预应力钢筋张拉应力从 0.3 Ó ｃｏｎ 最近到 0.4 Ó ｃｏｎ ，钢筋伸长量为 4 ｍｍ，若初应力确定为 20 ％ Ó ｃｏｎ ，则可知△Ｌ 2 / 即为 8 ｍｍ。 　　 ｂ图解法 ： 2/12/2021 187 § 5 － 2 　后张法施工 7.叠层构件的张拉: 　 　一般3 ～ 4层。由于有摩擦阻力，张拉时使构件受到限制，而上面构件起吊后，摩擦阻力消失，构件混凝土弹性压缩变形将产生一个增量，引起预应力损失。 　　该损失值的大小与构件形式、隔离层和张拉方式有关。为了减少这种损失，可以从上到下逐层加大张拉力。 　　底层的最大张拉力，对钢丝、钢绞线、热处理钢筋，不宜比顶层的张拉力大 5％ 。，对冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋不宜比顶层大 9％ 。且不超过下表的固定： 2/12/2021 188 § 5 － 2 　后张法施工 下层比上层增加的张拉力（层间阻力）按下式计算： 式中 n—— 构件所在层数（自上而下计）； △ 1 —— 第一层构件张拉压缩值； △ 2 —— 第二层构件张拉压缩值； L—— 构件长度； E s —— 预应力筋弹性模量； A p —— 预应力筋截面积。 2/12/2021 189 § 5 － 2 　后张法施工 　　　最大张拉应力控制允许值：　 钢　　种 张　拉　方　法 先张法 后张法 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.8 ｆ ｐｔｋ 0.75 ｆ ｐｔｋ 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.75 ｆ ｐｔｋ 0.7 ｆ ｐｔｋ 冷拉钢筋 0.95 ｆ ｐｔｋ 0.9 ｆ ｐｔｋ 2/12/2021 190 § 5 － 2 　后张法施工 [ 例题 5.2.2] ： 某工程预应力屋架后张法施工，构件孔道长 17800 ｍｍ， 4 榀屋架叠层生产，下弦截面 220 ｍｍ ×240 ｍｍ，预应力钢筋为两根直径 25 ｍｍ的冷拉 Ⅲ 级筋（Ａ ｓ ＝ 490 ｍｍ 2 ）经实测第一榀屋架压缩变形为 10 ｍｍ，第二榀屋架变形为 9 ｍｍ。 试计算：各榀屋架所需的拉应力的大小。 解 ：预应力钢筋的弹性模量（Ｅｓ＝ 180000 Ｍｐａ，根据下式计算层间阻力△Ｎ： 2/12/2021 191 § 5 － 2 　后张法施工 　 查表可知：该钢筋的最高 ｆ ｐｔｋ ＝ 500 ＭＰａ，最大张拉控制应力为 0.9 ｆ ｐｔｋ （本题定为 0.85 ｆ ｐｔｋ ） 。 则 第一榀屋架 的张拉应力为： 　　　　 Ó ｃｏｎ ＝ 0.85×500 ＝ 425 （Ｍｐａ） 层间阻力△Ｎ为： 则 第二榀屋架 的张拉应力为： 　　 Ó ｃｏｎ ＋ 9110/980 ＝ 425 ＋ 9.3 ＝ 434.3 （Ｍｐａ） 2/12/2021 192 § 5 － 2 　后张法施工 则 第三榀屋架 的张拉应力为： 　　 434.3 ＋ 9.3 ＝ 443.6 （Ｍｐａ） 则 第四 榀屋架 的张拉应力为： 　　 443.6 ＋ 9.3 ＝ 452.9 （Ｍｐａ） 　　因为该种钢筋的最大张拉控制应力为： 0.9 ｆ ｐｔｋ ＝ 0.9×500 ＝ 450 （Ｍｐａ）。 　　另外，顶层张拉控制应力的 9 ％为： 　　　 0.9×425 ＝ 38.25 Ｍｐａ。 　　则底层的最大张拉控制应力不能超过： 　　 425 ＋ 38.25 ＝ 463.25 Ｍｐａ 　　所以，则 第四 榀屋架 的张拉应力最后确定为： 450 Ｍｐａ 2/12/2021 193 § 5 － 2 　后张法施工 8. 张拉要求及其注意事项 (1). 在预应力筋张拉过程中，应特别注意安全。在张拉前应在构件两端设置保护装置，如用麻袋或草袋装砂 ( 或土 ) 筑成矮墙等，防止夹具滑脱、钢筋断裂飞出伤人；在张拉过程中，严禁人员站在千斤顶后部，操作和测量人员应站在侧向进行工作，严格遵守操作规程。油泵开动过程中，不得擅自离开岗位，如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。 2/12/2021 194 § 5 － 2 　后张法施工 (2). 张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩擦损失。 (3). 张拉过程中预应力筋断裂或滑脱的数量，严禁超过结构同一截面预应力筋总根数的3％，且一束钢丝只允许一根。 (4). 锚固阶段张拉预应力筋的内缩量，不宜大于 下页表5 — 10的规定 。 2/12/2021 195 § 5 － 2 　后张法施工 表格 2/12/2021 196 § 5 － 2 　后张法施工 (5). 预应力筋锚固后，锚具外的预应力筋宜用砂轮锯切割，但外露长度不宜小于 30mmi 锚具应尽快用封端混凝土保护，当需长期外露时，应采取防止锈蚀的措施。 (6). 每根构件张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表。 2/12/2021 197 （三）、孔道灌浆 预应力筋张拉后，应尽快地用灰浆泵将水泥浆压灌到预应力孔道中去。 灌浆用水泥浆应有足够的粘结力，且应有较大的流动性，较小的干缩性和泌水性。 灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道。 灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞。 灌浆工作应缓慢均匀连 续进行，不得中断。 2/12/2021 198 § 5 － 2 　后张法施工 （三）、孔道灌浆 1.灌浆目的 预应力筋张拉后，孔道应及时灌浆。 其 目的是 ：防止预应力筋锈蚀，增加结构的耐久性同时亦使预应力筋与混凝土构件粘结成整体。提高结构的抗裂性和承载能力。此外，试验研究证明，在预应力筋张拉后立即灌浆，可减少预应力松弛损失20％ ～ 30％。因此，对孔道灌浆的质量，必须重视。 2/12/2021 199 § 5 － 2 　后张法施工 2.灌浆材料 灌浆所用的水泥疑浆，应有足够强度和粘结力，也应有较大的流动性和较小的干缩性及泌水性。故配制灌浆用水泥浆应采用标号不低于425号普通硅酸盐水泥；水灰比宜为0.4左右；流动度为120 ～ 170mm；搅拌后3h泌水率宜控制在2％，最大不得超过3％。 2/12/2021 200 § 5 － 2 　后张法施工 当需要增加孔道灌浆的密实性时，水泥浆中可掺入对预应力筋无腐蚀作用的外加剂；对空隙大的孔道，可采用砂浆灌浆。水泥浆及砂浆强度，均不应小于 20N ／ mm 2 。当采用矿渣硅酸盐水泥时，应按上述要求试验合格后方可使用。 2/12/2021 201 § 5 － 2 　后张法施工 3. 灌浆施工应该注意 a. 灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞， b. 直线孔道灌浆．应从构件的一端到另一端。 c. 曲线孔道中灌浆，应从孔道最低处开始向两端进行。 d. 连接器连接的多跨连续预应力箍的孔道灌浆，应张拉完一跨随即灌注一跨，不得在各跨全部张拉完毕后，一次连续灌浆。 2/12/2021 202 § 5 － 2 　后张法施工 搅拌好的水泥浆必须通过过滤器，置于贮浆桶内，并不断搅拌，以防泌水沉淀。 灌浆工作应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺；在孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后，宜再继续加压至0.5 ～ o.6N／mm 2 ，稍后再封闭灌浆孔。 2/12/2021 203 § 5 － 2 　后张法施工 不掺外加剂的水泥浆，可采用二次灌浆法。二次灌浆时间要掌握恰当，一般在水泥浆泌水基本完、初凝尚未开始时进行(夏季约30 ～ 45min，冬季约1 ～ 2h)。 2/12/2021 204 § 5 － 2 　后张法施工 预应力混凝土的孔道灌浆，应在正温下进行。在低温灌浆前，宜通入 50°C 的温水，洗净孔道并提高孔道周边的温度 ( 应在 5°C 以上 ) ；灌浆时水泥浆的温度宜为 10 ～ 25°C ；水泥浆的温度在灌浆后至少有 5d 保持在 5°C 以上；且应养护到强度不小于 15N ／ mm2 。 此外，在水泥浆中加适量的加气剂、减水剂、甲基酒精以及采取二次灌浆工艺，都有助于免除冻害。 2/12/2021 205 § 5 － 2 　后张法施工 五、后张无粘结预应力工艺 （ 后张自锚法 ） 在后张预应力混凝土中，预应力筋分为有粘结和无粘结两种。有粘结的预应力是后张法的常规作法，张拉后通过灌浆使预应力筋与混凝土粘结。 无粘结预应力它起源于 50 年代的美国， 70 年代末我国移植并开始研究， 80 年代初成功地应用于实际工程中，是国家“八五”重点推广技术。 2/12/2021 206 § 5 － 2 　后张法施工 无粘结预应力其 作法 是在预应力筋表面刷涂料并包塑料布 ( 管 ) 后如同普通钢筋一样先铺设在支好的模板内，待混凝土达到强度后进行张拉锚固。 这种工艺的 优点 是无需留孔与灌浆、施工简单，摩擦力小，预应力筋具有良好的抗腐蚀性并易弯成多跨曲线形状等。 2/12/2021 207 § 5 － 2 　后张法施工 无粘结预应力 适用于 多层及高层建筑大柱网板柱结构 ( 平板或密肋板 ) 、大荷载的多层工业厂房楼盖体系，大跨度梁类结构，但预应力筋强度不能充分发挥 ( 一般要降低 10 ％～ 20 ％ ) ，锚具的要求也较高。 2/12/2021 208 § 5 － 2 　后张法施工 1. 无粘结钢筋 （下图） 2/12/2021 209 无粘结预应力筋是由 7 根 φ 5mm 高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线，通过专门设备涂包涂料层和包裹外包层构成的（下页 图 5.39 ）。 涂料层一般采用防腐沥青。 无粘结预应力混凝土中，锚具必须具有可靠的锚固能力，要求不低于无粘结预应力筋抗拉强 度的 95% 。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 210 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 211 § 5 － 2 　后张法施工 2. 无粘结钢筋的铺设 在铺设前，应对无粘结筋逐根进行外包层检查，对有轻微破损者，可包塑料带补好，对破损严重者应予报废。 在单向连续梁板中，无粘结筋的铺设基本上与非预应力筋相同。 2/12/2021 212 铺设双向配筋的无粘结预应力筋时，应先铺设标高低的钢丝束，再铺设标高较高的钢丝束， 以避免两个方向钢丝束相互穿插。 无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。 无粘结预应力筋应铺放在电线管下面。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 213 3. 端部锚具节点安装 （ 1 ）无粘结钢丝束镦头锚具 如 图 5.40 所示。张拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 214 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 215 （ 2 ）无粘结钢绞线夹片式锚具 如 图 5.41 所示。无粘结钢绞线夹片式锚具常采用 XM 型锚具，其固定端采用压花成型埋置在 设计部位，待混凝土强度等级达到设计强度后，方能形成可靠的粘结式锚头。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 216 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 217 4. 无粘结预应力筋的张拉及锚头处理 混凝土强度达到设计强度时才能进行张拉。张拉程序采用 0→103%σ con 。 张拉顺序应根据设计顺序，先铺设的先张拉， 后铺设的后张拉。 锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁。 §5 － 2 　后张法施工 2/12/2021 218 §5 － 3 　电热张拉法 （目录） 总体介绍 211 一、预应力钢筋伸长值的计算 213 二、电热设备的选择 214 1. 预应力钢筋电热温度的计算 214 2. 变压器功率计算 215 3. 导线和夹具的选择 217 三、电热法施工工艺 219 四、质量保证与安全措施 224 2/12/2021 219 总体介绍： 电热法 是利用钢筋热胀冷缩原理来张拉预应力筋的一种施工方法。 电热法适用于冷拉 HRB335 、 HRB400 、 RRB400 钢筋或钢丝配筋的先张法、后张法和模外张拉构 件。 电张法 的施工工艺流程如 图 5 . 37 所示。 2/12/2021 220 2/12/2021 221 §5 － 3 　电热张拉法 一、预应力钢筋伸长值的计算 ： 　 式中 ΔL— 钢筋电热所需的伸长值， mm ； σ con — 设计预应力筋的张拉控制应力， kN/mm2 ； E— 电热后预应力筋的弹性模量， MPa ； L— 电热前钢筋总长度， mm ； 30— 考虑钢筋不直以及钢筋在高温和应力状态下的塑性变形而产生的附加预应力损失值。 　　 对抗裂要求较高的构件在成批生产前，根据实际建立的预应力值的复核结果，对伸长值进行必要的调整。 2/12/2021 222 § 5 － 3 　电热张拉法 二、电热设备的选择 　　 3 方面的内容： 1. 预应力钢筋电热温度的计算 钢筋电热伸长到 ΔL 时，其温度为： 式中 α— 钢筋的线膨胀系数，取 1.2×10-5℃-1 ； T′— 电张后钢筋温度，℃； T 0 — 电张前钢筋温度，℃。 2/12/2021 223 § 5 － 3 　电热张拉法 2. 变压器功率计算 式中 P— 变压器（或电焊机）所需功率， kVA ； G— 同时张拉的钢筋质量， kg ； c— 钢筋的热容量，取 0.48kJ/ （ kg·K ）； t— 钢筋通电加热时间， h ； T— 电热时钢筋伸长值达到设计要求时所需增高的温度。 2/12/2021 224 钢筋加热至所需温度的 电能消耗 ，可按近似公式计算： 根据 W 值即可选择电热设备，最好选用低压变压器或电焊机。 § 5 － 3 　电热张拉法 式中 G —— 同时电张的钢筋重量； C —— 钢筋的热容量，取 0.115 ； T —— 钢筋通电加热时间。 2/12/2021 225 § 5 － 3 　电热张拉法 3. 导线和夹具的选择 ａ . 导线： 一次导线、二次导线（主要），不宜＞ 30 ｍ。　 截面积由二次电流确定（铜线＜ 5 Ａ / ｍｍ 2 ；铝线＜ 3 Ａ / ｍｍ 2 ），以控制总温度＜ 50 度。 2/12/2021 226 § 5 － 3 　电热张拉法 ｂ . 夹具： 　　是二次导线与预应力钢筋的连接工具。 　　要求导电性能好、接头电阻小、与预应力钢筋接触紧密。接触面积＞ 1.2 预应力钢筋面积。构造简单，装拆方便。 2/12/2021 227 § 5 － 3 　电热张拉法 三、电热法施工工艺 2/12/2021 228 电张法的预应力筋可采用螺丝端杆、镦粗头或帮条锚具，后两种应配有 U 型垫板。 张拉前，用绝缘纸垫在预应力筋与端部垫板之间，使预埋铁件隔离绝缘，防止通电后产生分 流和短路的现象。 冷拉钢筋作预应力筋时，反复电热次数不宜超过 3 次，因为电热次数过多，会使钢筋失去冷强效应，降低钢筋强度。 § 5 － 3 　电热张拉法 2/12/2021 229 § 5 － 3 　电热张拉法 〔 例题 5.3.1〕 ： 某 24 ｍ长的构件采用电热张拉工艺施工， ｆ ｐｙｋ ＝ 500 Ｍｐａ，张拉控制应力取 0.85 ｆ ｐｙｋ ，Ｅｓ＝ 1.8×10 5 Ｍｐａ，膨胀系数为 1.2×10 － 5 , 钢筋的热容重为 0.46 。预应力钢筋每米重量 3.85 Ｋｇ，温度 20 度。试计算： （ 1 ） . 电热张拉伸长值； （ 2 ） . 预应力钢筋电热温度； （ 3 ） . 变压器功率。 2/12/2021 230 § 5 － 3 　电热张拉法 解：直接利用本节所讲的公式。 （ 1 ）电热张拉伸长值为： （ 2 ） . 预应力钢筋电热温度为： 2/12/2021 231 § 5 － 3 　电热张拉法 （ 3 ） . 变压器功率为： 　　每次通电 1 根预应力钢筋，通电时间为 15 分钟，则所需功率为： 　　可以选择 100 ＫＷ的变压器。 2/12/2021 232 § 5 － 3 　电热张拉法 四、质量保证与安全措施 （一）、张拉设备的测定及选用 （二）、预应力的施工 　　　① . 先张法施工 　　　② . 后张法施工 　　　③ . 电热张拉法施工 2/12/2021 233 本 章 小 结 预应力混凝土与普通混凝土比较，除能提高构件的抗裂强度和刚度外，还具有减轻自重、节约原材料、增加构件的耐久性、降低造价的优点。 先张法施工工艺可分为张拉预应力筋、浇筑混凝土、预应力筋放张三个阶段，每个阶 段的施工不慎都可能引起预应力损失，施工过程中必须遵守施工质量验收规范的规定。 2/12/2021 234 无粘结预应力混凝土是近几年发展的新技术，应用在高层建筑和较大跨度构件施工中。 预应力混凝土充分利用了钢筋与混凝土的性能。施工中应特别注重原材料的质量检验，不合格的材料不准用于构件上。 本 章 小 结 2/12/2021 235 § 课后作业 1. 某预制厂的钢筋混凝土墩式台座截面如下图，台面宽 6 ｍ，台面混凝土为Ｃ 20 ，厚度 100 ｍｍ。现需在其上张拉 6 组预应力筋，每组筋的总拉力为 300 Ｋｎ，试验算该台座的稳定性和台面的承载能力是否满足需要。 2/12/2021 236 § 课后作业 2. 某预应力屋架，采用后张法施工，孔道长度 23.8 ｍ，两端张拉，ＬＭ 25 螺丝杆端锚具螺杆长度 320 ｍｍ预应力钢筋为冷拉 Ⅱ 级，直径 25 ｍｍ，冷拉率 4 ％，弹性回缩率 0.5 ％，每根钢筋长 7 ｍ。 试计算： 2/12/2021 237 § 课后作业 （ 1 ） . 其钢筋的下料长度。 （ 2 ） . 若改为一端张拉，其他条件不变，再计算其钢筋的下料长度。 （ 3 ） . 若改为一端张拉，固定端用帮条锚具，其他条件不变，再计算其钢筋的下料长度。 2/12/2021 238 § 第五章 预应力施工技术 课间音乐欣赏 课间音乐欣赏 2/12/2021 239 谢谢