《土木工程施工》第12次課第5章預應力混凝土工程.ppt

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1、1,第5章 預應力混凝土工程,一、預應力的工作原理,預應力混凝土，是在構件在承受荷載之前，預先對受拉區(qū)混凝土施加壓力，當構件在荷載作用下產生拉力，首先必須抵消預先對構件施加的壓力，然后隨著荷載的不斷增加，混凝土才開始受拉，從而防止和延緩混凝土裂縫的出現，并限制了裂縫的開展程度。這種施加預應力的混凝土稱為預應力混凝土。,2,,,3,普通鋼筋混凝土的抗拉極限應變只有0.00010.0015，在正常使用條件下受拉區(qū)混凝土開裂，構件的剛度小、撓度大。要使混凝土不開裂，受拉鋼筋的應力只能達到30Mpa；對允許出現裂縫的構件，當裂縫寬度限制在0.20.3mm時，受拉鋼筋的應力也只能達到200 Mpa 左右

2、。為了克服普通鋼筋混凝土過早出現裂縫和鋼筋不能充分發(fā)揮其作用這一矛盾，人們創(chuàng)造了對混凝土施加預應力的方法。,4,預應力混凝土的優(yōu)點：能提高鋼筋混凝土構件的剛度、抗裂性和耐久；有效地利用高強度鋼筋和高強度等級的混凝土。與普通混凝土相比，在同樣條件下具有截面小、自重輕、質量好、材料?。ㄒ?jié)約鋼材2040），并能擴大預制裝配化程度。,在結構或構件受拉區(qū)域，通過對鋼筋進行張拉后將鋼筋的回彈力施加給混凝土，使混凝土受到一個預壓應力，產生一定的壓縮變形。當該構件受力后，受拉區(qū)混凝土的拉伸變形，首先與壓縮變形抵消，然后隨著外力的增加，混凝土才逐漸被拉伸，明顯推遲了裂縫出現時間。,5,分類： 1、按施加預應

3、力的方式不同分為先張法和后張法； 2、按施加預應力的手段不同分為機械張拉和電熱張拉； 3、按預應力筋與混凝土的粘結狀態(tài)不同分為有粘結和無粘結預應力混凝土； 4、按施加預應力大小的程度分為全預應力和部分預應力混凝土； 5、按施工方法不同分為預制預應力和現澆預應力混凝土。,6,二、預應力用鋼材, 冷拔低碳鋼絲，直徑：35； 冷拉鋼筋（冷加工鋼筋）； 碳素鋼絲，直徑：38； 鋼絞線，由6根碳素鋼絲纏繞而成； 熱處理鋼筋，直徑：610； 精軋螺紋鋼筋，直徑：25，32。,三、預應力對混凝土的要求,混凝土強度等級一般不低于C30； 當采用碳素鋼絲、鋼絞線、V級鋼筋（熱處理）作預應力鋼筋時，混凝

4、土強度等級不宜低于C40。,7,預應力混凝土生產中（包括孔道壓漿），不能摻有對鋼筋有銹蝕作用的氯鹽（如氯化鈣、氯化鈉等），否則會發(fā)生質量事故。,8,先張法施工是在澆筑混凝土之前，先張拉鋼筋或鋼絲，用夾具臨時將其固定在臺座或鋼模上，然后再支撐模板（主要是側模和斷模），并安裝非預應力鋼筋，接著澆筑混凝土并養(yǎng)護，待構件混凝土達到設計強度70%以后，保證鋼筋（鋼絲）與混凝土之間有足夠粘結力時，放松鋼筋（鋼絲），鋼筋（鋼絲）彈性回縮，對混凝土構件產生預壓應力。,顯然，先張法生產的構件，其預應力的獲得是通過混凝土與鋼筋之間很好的粘結力。如下頁圖所示。,9,先張法是先張拉預應力筋，后澆筑混凝土的預應力混凝土

5、生產方法(概念) 。這種方法需要專用的生產臺座和夾具，以便張拉和臨時錨固預應力筋，待混凝土達到設計強度后，放松預應力筋（特點）。先張法適用于預制廠生產中小型預應力混凝土構件。預應力是通過預應力筋與混凝土間的粘結力傳遞給混凝土的（應用）。,10,一、先張法施工設備,（一）臺座 組成：臺面、橫梁、承力結構。 類型：墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。 1、墩式臺座： 以混凝土墩作為承力結構的臺座稱為墩式臺座。一般用于生產中小型構件。 （1） 墩式臺座分類： 簡易墩式臺座；重力墩式臺座；構架式臺座；,先張法施工用機具設備主要是臺座、夾具和張拉機具。,11,計算簡圖：,12,（2） 墩式臺座計算要

6、點：,M傾覆力矩，由預應力筋的張拉力產生； M1傾覆力矩，由臺座自重和土壓力等產生； 抗傾覆安全系數。, 穩(wěn)定性驗算：（抗傾覆、抗滑移的能力） A、抗傾覆驗算：,13,14,B、抗滑移驗算：,N預應力筋的張拉力，N； Kc抗滑移安全系數； N1抗滑移的力，對獨立的傳力墩，由側壁土壓力和底部摩阻力等產生，N；, 強度驗算： 支承橫梁的牛腿，按柱子的牛腿計算配筋； 墩式臺座與臺面接觸的外伸部分，按偏心受壓構件計算； 臺面按軸心受壓構件計算； 橫梁按承受均布荷載的簡支梁計算。,15,臺面驗算：,16,2、槽式臺座,用于張拉力和傾覆力矩較大的構件生產。,17,（二）張拉機具和夾具,1、鋼絲

7、的夾具和張拉機具 （1）鋼絲夾具 錨固夾具：錐形、圓錐三槽式和楔形夾具。,18, 張拉夾具：偏心式、鉗式、楔形。,幫條錨具,鐓頭錨具,19,（2）張拉機具, 要求： 簡易可靠，準確控制鋼絲的拉力，穩(wěn)速增大拉力。 種類： A、卷揚機張拉：彈簧測力、杠桿測力。 B、電動螺桿張拉機張拉：構造簡單，體積小，重量輕，操作靈活，移動方便。,20,2、鋼筋的夾具和張拉機具,（1）鋼筋夾具 錨固夾具：工具式螺桿螺絲端桿錨具； 穿心式夾具自錨； 墩頭錨固：d 22mm 加熱鍛打 張拉夾具：壓銷式、穿心式。,（2）鋼筋張拉機具 油壓千斤頂、拉伸機、穿心式千斤頂、電動螺桿張拉機。,21,螺絲端桿錨

8、具：,22,二 先張法施工工藝,工藝流程圖：,23,24,（一） 張拉預應力筋（絲）,1、張拉控制應力和超張拉最大應力 張拉控制應力（規(guī)范規(guī)定） 冷拉鋼筋 0.95fPYK 冷拔低碳鋼絲 0.75fPUK 碳素刻痕鋼絲、鋼絞線 0.80fPUK 超張拉最大應力 冷拉鋼筋 0.95fPYK 其 它 0.75fPUK,預應力筋的張拉應力值超過規(guī)范規(guī)定的控制應力值，稱為超張拉。目的主要是為了減少松弛引起的應力損失值。,25,2、張拉程序,第一種張拉程序中，超張拉5并持荷2min，其目的是為了在高應力狀態(tài)下加速預應力松弛早期發(fā)展，

9、以減少應力松弛引起的預應力損失。第二種張拉程序中，超張拉3，其目的是為了彌補預應力筋的松弛損失，這種張拉程序施工簡單，一般多被采用。以上兩種張拉程序是等效的，可根據構件類型、預應力筋與錨具種類、張拉方法、施工速度等選用。 采用第一種張拉程序時，千斤頂回油至稍低于con，再進油至con，以建立準確的預應力值。,26,3、張拉順序 （1）多根同時張拉； （2）單根張拉。,4. 預應力筋的檢驗,先張法預應力筋張拉后與設計位置的偏差不的大于 5mm，且不得大于構件截面最短邊長的4%。 當采用應力控制方法張拉時，應校核預應力筋的伸長值。實際伸長值與設計計算理論伸長值的相對允許偏差為 6。預應力筋的計算

10、伸長值L(單位為mm)按下式計算：,27,L = FP L / A P ES 式中，FP 預應力筋的平均張拉力，kN。直線筋取張拉端的拉力；兩端張拉的曲線筋，取張拉端的拉力與跨中扣除孔道摩阻損失后拉力的平均值； L預應力筋的計算伸長值（mm）； A P一預應力筋的截面面積，（mm2)； ES預應力筋的彈性模量，kNmm2。,28,測力計的原理如下圖所示， 若在受拉鋼絲的某一段L，設兩支點A、B，并在AB段的中點加一橫向力(與鋼絲垂直）P，則鋼絲將產生撓度f，若鋼絲的拉力為N，根據力的平行四邊形定律有：N = PL/4F，令L為定值，又若取f為一常數，即撓度不變時，則上式中拉力N和P力成正

11、比。,29,（二）混凝土的澆筑與養(yǎng)護,1、澆筑要求： 同一生產線的構件應一次澆筑完畢； 構件應避開溫度縫； 振搗時不應碰撞鋼絲； 疊層生產時，下層混凝土強度達5MPa，方可澆筑上層構件； 混凝土的水灰比應嚴格控制，振搗應密實。 2、養(yǎng)護： 自然養(yǎng)護； 蒸汽養(yǎng)護。,30,（三）預應力筋放張,1、放張要求 混凝土強度應達到設計值70后方可放張； 放張過程中，應使預應力構件自由伸縮，避免過大的沖擊與偏心。同時還應使臺座承受的傾覆力矩及偏心力減??； 保證預應力筋與混凝土之間的粘結。 2、放張方法 鋼絲：數量少，逐根放張；數量多，同時放張。 粗鋼筋：數量少，逐根加熱熔斷；數量

12、多，同時放張。,31,3、放張順序, 軸心受壓構件：同時放張； 偏心構件：先同時放張預應力較小區(qū)域內的預應力筋；再同時放張預應力較大區(qū)域內的預應力筋； 如不能滿足上述要求，應分階段、對稱、相互交錯進行放張。 注意：放張時，應拆除側模。,32,張拉預應力鋼筋時的注意事項：,33,后張法是先澆筑混凝土后張拉預應力筋的預應力混凝土生產方法（概念）。這種方法需要預留孔道和專用的錨具，張拉錨固的預應力筋要求進行孔道灌漿（特點）。后張法適用于施工現場生產大型預應力混凝土構件與結構。預應力是通過錨具傳遞給混凝土的（應用）。,34,1、定義：,制備留有孔道的混凝土構件，混凝土達到設計規(guī)定強度后，

13、穿筋并用張拉機具張拉鋼筋至設計規(guī)定應力值，借助錨具把預應力筋錨固在構件端部，最后，孔道灌漿，這種預加應力的方法稱為后張法。,2、特點： 混凝土的彈性壓縮對預應力值的建立無直接影響； 錨具不能重復使用，成本高； 工藝比較復雜（構件制作、留孔、穿筋、張拉、灌漿）； 可拼裝預制構件（現場拼裝）。,35,3、適用范圍,現場制作大型構件，避免大型構件運輸的麻煩。,4、生產過程 （1）構件生產階段； （2）預加應力階段（包括錨具、預應力筋制作、張拉、灌漿等）。,36,對錨具的要求：, 尺寸準確； 不致產生預應力筋的滑移； 有足夠剛度和強度。,,（一）錨具和預應力筋的制作,常見預應力筋類型：

14、 單根鋼筋，直徑大于12毫米； 鋼筋束與鋼絞線束； 鋼絲束。,37,1、錨具 張拉端：螺絲端桿錨具。 固定端：幫條錨具或墩頭錨具。 （1）螺絲端桿錨具 組成：螺絲端桿、螺母、墊板。 （2）幫條錨具 組成：幫條、襯板。 （3）鐓頭錨具 直接在鋼筋端部用熱鐓、冷鐓、鍛打成型。 （4）級精軋螺旋鋼筋：直徑有25和32兩種。,一） 單根預應力筋的錨具及制作,38,2、預應力筋的制作,（1）制作： 包括配料、對焊、冷拉等工序。 （2）下料長度計算 錨具特點：螺絲端桿外露在孔道外的長度為120150mm，幫條、鐓頭視錨具尺寸而定。 對焊接頭：每個對焊接頭的壓縮量約等于鋼筋直徑。 鋼筋冷拉率：實際測定作為下料依據。 彈性回縮率：冷拉后的回縮值與冷拉完成時的長度的比值，一般為0.3左右。,39,高架橋預應力混凝土梁拆除場景,40,41,42,43,敬請?zhí)岢鰧氋F意見！ 謝 謝！,演示結束,