004预应力混凝土工程.pptx
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1、暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工1第四章 预应力混凝土工程n本章主要内容:u预应力混凝土工程概述u先张法u后张法u无黏结预应力暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工2预应力混凝土工程概述n n预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土:uu在结构或构件承受使用荷载前,对受在结构或构件承受使用荷载前,对受拉区的混凝土预先施加压应力拉区的混凝土预先施加压应力,以抵消以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。或减少使用荷载作用下产生的拉应力。n n施加预应力的目的:施加预应力的目的:施加预应力的目的:施加预应力的目的:uu提高
2、结构或构件的提高结构或构件的抗裂度抗裂度;uu提高结构或构件的提高结构或构件的刚度刚度;uu充分发挥高强钢材的作用;充分发挥高强钢材的作用;uu把散件把散件拼成整体拼成整体。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工3预应力混凝土的优缺点n n能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂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。筋和高强度等级的混凝土。n n具有截面小、自重轻、质量好、材料具有截面小、自重轻、质量好、材料省省(要节约钢材要节约钢材20204040),并能扩大,并能扩大预制装配化程度。预
3、制装配化程度。n n预应力混凝土施工,需要专门的机械预应力混凝土施工,需要专门的机械设备,工艺比较复杂,操作要求较高。设备,工艺比较复杂,操作要求较高。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工4预应力混凝土的施工方法n n按施工顺序分:按施工顺序分:uu先张法;uu后张法。n n按张拉方法分:按张拉方法分:uu机械张拉(液压或电动螺杆)uu电热张拉暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工5第一节 先 张 法n n先张法:先张法:先张法:先张法:在浇筑混凝土前张拉预应力筋。在浇筑混凝土前张拉预应力筋。n n工艺过程:工艺过程:工艺过程:
4、工艺过程:张拉固定钢筋张拉固定钢筋浇混凝土浇混凝土养护养护(至(至75%75%强度)强度)放松钢筋放松钢筋n n适用于:适用于:适用于:适用于:构件厂生产中、小型构件构件厂生产中、小型构件(楼板、屋(楼板、屋面板、吊车梁、薄腹梁面板、吊车梁、薄腹梁)n n先张法分类:先张法分类:先张法分类:先张法分类:台座法或机组流水法。台座法或机组流水法。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工6台座法n n构件是在固定的台座上生产,预应力筋的构件是在固定的台座上生产,预应力筋的张拉力由台座承受。预应力筋的张拉、锚张拉力由台座承受。预应力筋的张拉、锚固、混凝土的浇筑、养护和预应
5、力筋的放固、混凝土的浇筑、养护和预应力筋的放张等均在台座上进行。张等均在台座上进行。n n台座法不需要复杂的机械设备,能适宜多台座法不需要复杂的机械设备,能适宜多种产品生产,可露天生产、自然养护,也种产品生产,可露天生产、自然养护,也可采用湿热养护,故应用较广。可采用湿热养护,故应用较广。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工7台座法施工顺序图(a)张拉预应力筋;(b)浇注混凝土;(c)放松预应力筋1-台座;2-预应力筋;3-夹具;4-构件4231(a)(b)(c)暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工8台座法施工的设备n n台座
6、形式:uu墩式:墩式:传力墩、台面、横梁,长度传力墩、台面、横梁,长度100100150m150m,适于中、小型构件。适于中、小型构件。uu槽式:槽式:传力柱、上下横梁、砖墙传力柱、上下横梁、砖墙,长,长45457676mm,适于双向适于双向预应力预应力构件,构件,易于蒸汽养护。易于蒸汽养护。uu钢模台座:钢模台座:只用在生产定型预制构件中。只用在生产定型预制构件中。n n要求:uu有足够的强度、刚度和稳定性;满足生产工艺的要有足够的强度、刚度和稳定性;满足生产工艺的要求。求。重力式重力式墩式台座的几种形式墩式台座的几种形式与台面共同作用式与台面共同作用式构架式构架式桩基构架式桩基构架式锚桩式
7、台座锚桩式台座槽式台座槽式台座压杆压杆砖墙砖墙上横梁上横梁下横梁下横梁砖墙砖墙压杆压杆暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工12夹具n n夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具,夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具,要求夹具工作可靠,构造简便,成本低。要求夹具工作可靠,构造简便,成本低。n n根据夹具的工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。根据夹具的工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。钢丝的锚固夹具(a)圆锥齿板式(b)圆锥三槽式1-套筒;2-齿板;3-锥销钢丝的张拉夹具(a)钳式夹具(b)偏心式夹具 暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施
8、工13锚固夹具n n锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚固夹具有横梁上的工具。常用的锚固夹具有4 4种。种。uu锥形夹具。锥形夹具。uu圆套筒三片式夹具。圆套筒三片式夹具。uu方套筒两片式夹具。方套筒两片式夹具。uu镦头夹具。镦头夹具。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工14张拉夹具n n张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来,进行预应力张拉的工具。常用的张拉来,进行预应力张拉的工具。常用的张拉夹具有两种。夹具有两种。uu偏偏心心式式夹夹具具。偏偏心心式式夹夹具具是是由由
9、一一对对带带齿的月牙形偏心块组成的。齿的月牙形偏心块组成的。uu楔楔形形夹夹具具。楔楔形形夹夹具具是是由由锚锚板板和和楔楔块块组成。组成。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工15张拉机械n n穿心式千斤顶穿心式千斤顶:uuYCYC2020型,最大拉力型,最大拉力20t20t、行程、行程200mm200mm,uu适用于:适用于:12122020单根钢筋单根钢筋。n n电动螺杆:电动螺杆:uu拉力拉力303060t60t、行程、行程800mm800mm,uu适用于:适用于:钢筋、钢丝。钢筋、钢丝。n n卷扬机滑车组:卷扬机滑车组:暨南大学 理工学院 力学与土木工程
10、系2024/9/7 周六土木工程施工16 用卷扬机张拉预应力筋图1-台座;2-放松装置;3-横梁;4-钢筋;5-镦头;6-垫块;7-销片夹具;8-张拉夹具;9-弹簧测力计;10-固定梁;11-滑轮组;12-卷扬机YC-20穿心式千斤顶张拉过程图1-钢筋;2-台座;3-穿心式夹具;4-弹性顶压头;5、6-油嘴;7-偏心式夹具;8-弹簧101181221384暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工17油压千斤顶成组张拉图1-台座;2、3-前后横梁;4-钢筋;5、6-拉力架横梁;7-大螺丝杆;8-油压千斤顶;9-放松装置暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9
11、/7 周六土木工程施工18先张法施工工艺暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工19张拉程序的确定n n张拉程序张拉程序张拉程序张拉程序uu0 01.051.051.051.05conconconcon(持荷(持荷(持荷(持荷2 2 2 2分钟)分钟)分钟)分钟)conconconconuu0 01.031.031.031.03conconconconn n超张拉超张拉超张拉超张拉uu预应力筋进行超张拉预应力筋进行超张拉(1.03(1.031.051.05控制应力控制应力)主主要是为了减少松弛引起的应力损失值。要是为了减少松弛引起的应力损失值。n n应力松弛应力松
12、弛应力松弛应力松弛uu钢钢材材在在常常温温高高应应力力作作用用下下,由由于于塑塑性性变变形形而而使应力随时间延续而降低的现象。使应力随时间延续而降低的现象。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工20张拉控制应力n n预应力筋的张拉应根据设计要求进行。预应力筋的张拉应根据设计要求进行。n n张拉控制应力:张拉控制应力:u超张拉可比设计要求提高5%,但最大张拉控制应力不得超过下列规定:uuf fptkptk:极限抗拉强度标准值:极限抗拉强度标准值uu f fpykpyk:屈服强度标准值:屈服强度标准值暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程
13、施工21预应力筋张拉要点张拉要点n n(1 1)张拉时应校核预应力筋的伸长值。实际伸长)张拉时应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算值的偏差不得超过值与设计计算值的偏差不得超过 6%6%,否则应停拉;,否则应停拉;n n(2 2)从台座中间向两侧进行(防偏心损坏台座)从台座中间向两侧进行(防偏心损坏台座)n n(3 3)多根成组张拉,初应力应一致)多根成组张拉,初应力应一致(测力计抽查测力计抽查)n n(4 4)拉速平稳,锚固松紧一致,设备缓慢放松)拉速平稳,锚固松紧一致,设备缓慢放松n n(5 5)拉完的筋位置偏差)拉完的筋位置偏差5mm5mm,且,且构件截面短边构件截面短边的的4%4
14、%n n(6 6)冬施张拉时,温度冬施张拉时,温度 1515n n(7 7)注意注意安全安全:两端严禁站人,敲击楔块不得过:两端严禁站人,敲击楔块不得过猛。猛。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工22混凝土的浇筑和养护n n混凝土的浇筑必须一次完成混凝土的浇筑必须一次完成混凝土的浇筑必须一次完成混凝土的浇筑必须一次完成,不允许留设,不允许留设施工缝。施工缝。n n混凝土混凝土混凝土混凝土 C30C30。n n防止较大徐变和收缩:防止较大徐变和收缩:防止较大徐变和收缩:防止较大徐变和收缩:选收缩变形小的水泥,水灰比选收缩变形小的水泥,水灰比 0.50.5,级配良
15、好,振捣密实,级配良好,振捣密实(特别是端部)。(特别是端部)。n n防止碰撞、踩踏钢丝。防止碰撞、踩踏钢丝。防止碰撞、踩踏钢丝。防止碰撞、踩踏钢丝。n n减少应力损失:减少应力损失:减少应力损失:减少应力损失:非钢模台座生产,采取二次升温养护,非钢模台座生产,采取二次升温养护,(开始温差开始温差 2020,达,达10MPa10MPa后按正常速度升温)。后按正常速度升温)。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工23预应力筋的放张n n条件:条件:条件:条件:uu混凝土达到设计规定且混凝土达到设计规定且75%75%强度值后。强度值后。n n方法:方法:方法:方法:
16、uu锯断,剪断,熔断(仅限于锯断,剪断,熔断(仅限于级冷拉筋)。级冷拉筋)。n n要点:要点:要点:要点:放张顺序放张顺序放张顺序放张顺序uu轴心受压构件同时放;轴心受压构件同时放;uu偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的,再同偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的,再同时放大的区域的;时放大的区域的;uu其它构件,应分阶段、对称、相互交错放张。其它构件,应分阶段、对称、相互交错放张。uu粗筋放张应缓慢(砂箱法、楔块法、千斤顶)。粗筋放张应缓慢(砂箱法、楔块法、千斤顶)。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工24用楔块放张示意图1-台座;2-横梁;3、4-钢块
17、;5-钢楔块;6-螺杆;7-承力板;8-螺母4暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工25砂箱放张法活塞钢套箱进砂口出砂口砂子钢套箱底板暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工26第二节 后 张 法n n工艺过程:工艺过程:工艺过程:工艺过程:uu浇筑混凝土并留孔浇筑混凝土并留孔养护拆模养护拆模(达(达75%75%强度后)穿强度后)穿筋张拉筋张拉固定固定孔道灌浆孔道灌浆(浆达(浆达15N/mm15N/mm2 2,混凝土达混凝土达100%100%后)移动、吊装。后)移动、吊装。n n适于:适于:适于:适于:uu大构件及结构的现场施工大构
18、件及结构的现场施工预制拼装,结构张拉。预制拼装,结构张拉。n n特点:特点:特点:特点:uu不需台座;工序多、工艺复杂,锚具不能重复利用。不需台座;工序多、工艺复杂,锚具不能重复利用。暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工27后张法施工过程示意图(a)制作构件,预留孔道(b)穿入预应力钢筋张拉并锚固(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-锚具暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工28 锚具及预应力钢筋的制作n n锚具按锚固性能分两类:锚具按锚固性能分两类:锚具按锚固性能分两类:锚具按锚固性能分两
19、类:uu锚具性能锚具性能锚具性能锚具性能 类类类类 类类类类uu锚具效率系数锚具效率系数 a a0.950.95 a a0.90.9uu锚具的总应变锚具的总应变 u u2.0%2.0%u u1.7%1.7%n n用途:用途:用途:用途:uu类类承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土;承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土;uu类类有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。n n常用的预应力钢筋常用的预应力钢筋uu单根粗钢筋单根粗钢筋uu钢筋束钢筋束(刚绞线束刚绞线束)uu钢丝束钢丝束暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工
20、29 单根预应力钢筋锚具n n单根预应力钢单根预应力钢筋的锚具筋的锚具uu1)1)帮条锚具帮条锚具uu2)2)螺螺丝丝端端杆杆锚具锚具uu3)3)精精轧轧螺螺纹纹钢筋锚具钢筋锚具uu4)4)单单根根钢钢绞绞线锚具线锚具单根筋锚具图(a)螺丝端杆锚具;(b)帮条锚具1-钢筋;2-螺丝端杆;3-螺母;4-焊接接头;5-衬板;6-帮条(a)(b)暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工30预应力筋制作n n工序:工序:下料下料对焊对焊冷拉。冷拉。n n下料长度计算:下料长度计算:uu当两端用当两端用螺丝端杆锚具时螺丝端杆锚具时暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024
21、/9/7 周六土木工程施工31当一端用螺杆、一端用帮条时n钢筋下料长度钢筋下料长度暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工32预应力钢筋束(钢绞线束)的锚具锚具n n预应力钢筋束(钢绞线束)锚具uu1)KTZ1)KTZ型锚具型锚具 2)JM2)JM型锚具型锚具uu3)XM3)XM、QMQM群锚体系群锚体系 4)4)固定端锚具固定端锚具JM型锚具(a)JM型锚具;(b)夹片;(c)锚环1-锚环;2-夹片;3-圆锚环;4-方锚环(c)(b)(a)暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工33KTZ型锚具型锚具KT-Z型锚具图1-锚环;2-锚
22、塞钢质锥形锚具图1-锚环;2-锚塞暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工34多孔夹片式锚具多孔夹片式锚具暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工35张 拉 设 备n n张拉设备组成:张拉设备组成:张拉设备组成:张拉设备组成:uu液压千斤顶、供油用的高压油泵和外接液压千斤顶、供油用的高压油泵和外接油管油管n n张拉设备:张拉设备:张拉设备:张拉设备:uu锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶锥锚式千斤顶(YZ60YZ60、YZ85YZ85)uu 用于用于KTKTZ Z及钢制锥形锚具;及钢制锥形锚具;uu穿心式千斤顶穿心式千斤顶穿心式千斤
23、顶穿心式千斤顶(YC60YC60、YC120YC120)uu 用于用于KTKTZ Z及及JMJM1212、JMJM1515锚具锚具uu大孔径穿心式千斤顶大孔径穿心式千斤顶大孔径穿心式千斤顶大孔径穿心式千斤顶(YCDYCD、YCQYCQ、YCWYCW型)型)uu 用于大吨位钢绞线束(群锚)用于大吨位钢绞线束(群锚)暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工36拉伸机构造图1-主缸;2-主缸活塞;3-主缸油嘴;4-副缸;5-副缸活塞;6-副缸油嘴;7-连接器;8-顶杆;9-拉杆;10-螺母;11-预应力筋;12-混凝土构件;13-预埋钢板;14-螺线端杆暨南大学 理工学
24、院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工37YC-60型千斤顶图1-张拉油缸;2-顶压油缸(即张拉活塞);3-顶压活塞;4-弹簧;5预应力筋;6-工具锚;7-螺母;8-锚环;9-构件;10-撑脚;11-张拉杆;12-连接器;13-张拉工作油室;14-顶压工作油室;15-张拉回程油室;16-张拉缸油嘴;17-顶压缸油嘴;18-油孔 构造及工作原理暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工38暨南大学 理工学院 力学与土木工程系2024/9/7 周六土木工程施工39YZ-85千斤顶构造图1-主缸;2-副缸;3-楔块;4-锥形卡环;5-退楔翼片;6-钢丝;7
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