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1、第五章第五章预应力混凝土工程预应力混凝土工程 本章主要内容本章主要内容l 概述概述l 先张法施工先张法施工l 后张法施工后张法施工l 无粘结预应力混凝土结构施工无粘结预应力混凝土结构施工l 预应力混凝土现浇框架结构施工预应力混凝土现浇框架结构施工l工程实践案例（自学）工程实践案例（自学）第一节第一节 概述概述一、预应力混凝土的基本概念一、预应力混凝土的基本概念l1什么叫预应力什么叫预应力l预应力是预加应力的简称，人们对预加预应力是预加应力的简称，人们对预加应力原理的应用由来已久，在日常生活应力原理的应用由来已久，在日常生活中稍加注意是不难找到一些熟悉例子。中稍加注意是不难找到一些熟悉例子。如用
2、竹箍的木桶、木锯、搬运书籍等。如用竹箍的木桶、木锯、搬运书籍等。l工程中预应力混凝土应用范围更广。工程中预应力混凝土应用范围更广。图图5-1 预应力原理在木桶上的应用预应力原理在木桶上的应用图图5-2 预应力原理在木锯上的应用预应力原理在木锯上的应用图图5-3 搬运书籍（块体拼装式预应力梁示意图）搬运书籍（块体拼装式预应力梁示意图）2.2.混凝土为什么要预加应力混凝土为什么要预加应力l混凝土是抗压强度高而抗拉强度低。抗拉强度不仅很低，混凝土是抗压强度高而抗拉强度低。抗拉强度不仅很低，只有抗压强度的只有抗压强度的1/101/15，而且很不可靠。它的抗拉变形，而且很不可靠。它的抗拉变形能力也很小，
3、如同玻璃一样是脆性的，破坏前没有明显预能力也很小，如同玻璃一样是脆性的，破坏前没有明显预兆。因此素混凝土只能用于柱墩、重力式挡土墙、地坪、兆。因此素混凝土只能用于柱墩、重力式挡土墙、地坪、路面等以受压为主的场合，而不能用梁、板等受弯结构。路面等以受压为主的场合，而不能用梁、板等受弯结构。l为弥补混凝土抗拉强度太低的缺点，人们首先想到的是对为弥补混凝土抗拉强度太低的缺点，人们首先想到的是对混凝土预期出现拉应力的部位用钢筋来加强，即用钢筋来混凝土预期出现拉应力的部位用钢筋来加强，即用钢筋来代替混凝土承担拉力。代替混凝土承担拉力。l这种用混凝土受压、用钢筋受拉的钢筋混凝土用途很广、这种用混凝土受压、
4、用钢筋受拉的钢筋混凝土用途很广、优点很多，但也存在着一个难以克服的本质上的缺陷优点很多，但也存在着一个难以克服的本质上的缺陷开开裂。所有钢筋混凝土受弯、受拉构件，不管配筋少还是配裂。所有钢筋混凝土受弯、受拉构件，不管配筋少还是配筋多，在使用状态下几乎无不开裂，以致影响它的应用范筋多，在使用状态下几乎无不开裂，以致影响它的应用范围与发展前途。围与发展前途。3.什么叫预应力混凝土l“预应力混凝土是根据需要，人为地引入某一数值与分布的内应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。l实际上预应力筋对结构所起的作用，既可以理解为产生与使用荷载应力方向相反的预加应力，也可以理解为产生与使用荷载方
5、向相反的预加反向荷载或反向力。如果我们从荷载的概念出发，预应力混凝土可以定义为：“预应力混凝土是根据需要，人为地引入某一数值的反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土”。图示预应力混凝土（以梁为例）图示预应力混凝土（以梁为例）普普通通梁梁的的受受力力简简图图素素混混凝凝土土梁梁受受力力开开裂裂普通钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁普通钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁受拉区配置钢筋，受拉区配置钢筋，但还会产生裂缝但还会产生裂缝配置预应力筋，配置预应力筋，施加预压应力施加预压应力二、预应力混凝土的材料二、预应力混凝土的材料l预应力混凝土抗裂性的高低，取决于钢筋的预应力混凝土抗裂性的高低，
6、取决于钢筋的预拉应力值。钢筋预拉力愈高，混凝土预压预拉应力值。钢筋预拉力愈高，混凝土预压力愈大，构件的抗裂性就愈好。要建立较高力愈大，构件的抗裂性就愈好。要建立较高的预应力，就必须具有高强度的钢筋和高强的预应力，就必须具有高强度的钢筋和高强度混凝土。所以，高强材料的提供，促使产度混凝土。所以，高强材料的提供，促使产生预应力混凝土，预应力混凝土的发展又对生预应力混凝土，预应力混凝土的发展又对材料提出更高的要求。材料提出更高的要求。1.对钢材的要求对钢材的要求l1.高强度。高强度。钢材强度越高，损失率越小，经济效钢材强度越高，损失率越小，经济效果也越高，因此当具备条件时，应尽量采用强度果也越高，因
7、此当具备条件时，应尽量采用强度高的钢材作预应力筋。高的钢材作预应力筋。l2.具具有有一一定定的的塑塑性性。就就是是要要求求钢钢筋筋切切断断时时具具有有一一定定的的延延伸伸率率，当当构构件件处处于于低低温温荷荷载载下下，更更应应注注意意塑性要求，否塑性要求，否则则可能可能发发生脆性破坏。生脆性破坏。l3.与与混混凝凝土土有有较较好好的的粘粘结结度度。先先张张法法构构件件（后后张张自自锚锚构构件件在在使使用用时时）的的预预应应力力是是靠靠钢钢筋筋和和混混凝凝土土的的粘粘结结力力来来完完成成的的。因因此此钢钢筋筋和和混混凝凝土土的的粘粘结结度度必必须须足足够够。l4.有良好的加工性能。有良好的加工性
8、能。国内预应力混凝土结构常用的钢材国内预应力混凝土结构常用的钢材l目前国内预应力混凝土结构常用的钢材目前国内预应力混凝土结构常用的钢材可分为两类：钢丝和钢筋。钢筋可用冷可分为两类：钢丝和钢筋。钢筋可用冷拉拉、级热轧钢筋或热处理钢筋，钢级热轧钢筋或热处理钢筋，钢丝可用高强碳素钢丝或冷拔低碳钢丝。丝可用高强碳素钢丝或冷拔低碳钢丝。2.2.对混凝土的要求对混凝土的要求l1.高强度。高强度。因为只有高强混凝土充分利用高强因为只有高强混凝土充分利用高强钢材，共同承受外力，从而可以减小构件的截钢材，共同承受外力，从而可以减小构件的截面尺寸，减轻构件自重并节约原材料用量。面尺寸，减轻构件自重并节约原材料用量
9、。l2.收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预收缩、徐变小，弹性模量高，有利于减少预应力损失。应力损失。混凝土强度高了，抗拉、抗剪、粘混凝土强度高了，抗拉、抗剪、粘结强度也都高，从而提高抗裂能力。结强度也都高，从而提高抗裂能力。l3.尽可能做到快硬、早强。尽可能做到快硬、早强。因为只有快硬，早因为只有快硬，早强才能尽早施加预应力，加快施工进度，提高强才能尽早施加预应力，加快施工进度，提高台座或锚具的使用率。台座或锚具的使用率。l当前国内预应力钢筋构件中所用混凝土的强度当前国内预应力钢筋构件中所用混凝土的强度等级常为等级常为C40C50，个别达到，个别达到C60C80，一，一般不低于般不低于C3
10、0。三、预应力混凝土与钢筋混凝土的比较三、预应力混凝土与钢筋混凝土的比较l预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有如下优点：具有如下优点：l1提高了混凝土的抗裂度和刚度。提高了混凝土的抗裂度和刚度。l2增加构件的耐久性。增加构件的耐久性。l3节约材料。节约材料。l4减轻构件自重。减轻构件自重。l5扩大了高、大、重型结构的预制装配化扩大了高、大、重型结构的预制装配化程度。程度。l6抗疲劳性能优于钢筋混凝土。抗疲劳性能优于钢筋混凝土。预应力混凝土存在的问题与不足预应力混凝土存在的问题与不足l尽管预应力混凝土有上述优点，但也带来了另尽管预应力混凝土有上述优点，但也带来
11、了另一方面的问题，就是一方面的问题，就是制作构件时增加了张拉工制作构件时增加了张拉工序、灌浆机具以及锚固装置等专用设备，同时序、灌浆机具以及锚固装置等专用设备，同时制作技术也比钢筋混凝土复杂得多制作技术也比钢筋混凝土复杂得多。所以跨度。所以跨度较小的梁和板，不承受拉力的拱与柱子等就不较小的梁和板，不承受拉力的拱与柱子等就不适宜采用预应力结构。适宜采用预应力结构。l因此，不是在任何场合都可以用预应力混凝土因此，不是在任何场合都可以用预应力混凝土来代替普通钢筋混凝土的，而是两者各有合理来代替普通钢筋混凝土的，而是两者各有合理应用范围。应用范围。第二节第二节 先张法施工先张法施工l先张法是在浇筑混凝
12、土之前，在台座或先张法是在浇筑混凝土之前，在台座或模板上先张拉预应力钢筋，用夹具临时模板上先张拉预应力钢筋，用夹具临时固定，然后浇筑混凝土。固定，然后浇筑混凝土。l待混凝土达到规定强度（一般不低于混待混凝土达到规定强度（一般不低于混凝土设计强度标准值的凝土设计强度标准值的75%），保证预），保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放张或切断预应力筋，借助于混凝土与预张或切断预应力筋，借助于混凝土与预应力筋之间的粘结，对混凝土产生预压应力筋之间的粘结，对混凝土产生预压应力，如图应力，如图5-8所示。所示。图图5-8 先张法生产示意图先张法生产示意图先张法施工工艺流
13、程先张法施工工艺流程l先张法采用台座法生产时，预应力筋的张拉、先张法采用台座法生产时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土构件的浇筑、养护和预应力筋放锚固，混凝土构件的浇筑、养护和预应力筋放张等工序皆在台座上进行，预应力筋的张拉力张等工序皆在台座上进行，预应力筋的张拉力由台座承受。由台座承受。l先张法适用于生产定型的中小型构件，如空心先张法适用于生产定型的中小型构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。板、屋面板、吊车梁、檩条等。图图5-9 5-9 先张法施工工艺流程图先张法施工工艺流程图先张法工艺（简）先张法工艺（简）先张法工艺（全）先张法工艺（全）一、先张法施工设备一、先张法施工设备l（一）台座（一
14、）台座l台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。因此，台座应具有足够应力筋的全部张拉力。因此，台座应具有足够的强度、刚度和稳定性。的强度、刚度和稳定性。l台座构造型式有墩式台座、槽式台座等。台座构造型式有墩式台座、槽式台座等。l选用时根据构件种类、张拉力的大小和施工条选用时根据构件种类、张拉力的大小和施工条件而定。件而定。1.墩式台座l生产空心板、平板等平面布筋的混凝土构件时，由于生产空心板、平板等平面布筋的混凝土构件时，由于张拉力不大，可利用简易墩式台座。如图张拉力不大，可利用简易墩式台座。如图5-10所示。所示。l生产中型构件或多
15、层叠浇构件，如图生产中型构件或多层叠浇构件，如图5-11所示的墩式所示的墩式台座，台座局部加厚，以承受部分张拉力。台座，台座局部加厚，以承受部分张拉力。l台座的长度和宽度由场地大小、构件类型和产量而定，台座的长度和宽度由场地大小、构件类型和产量而定，一般长度为一般长度为100150m，宽度为，宽度为2m。在台座的端部。在台座的端部应留出张拉操作用地和通道，两侧要有构件运输和堆应留出张拉操作用地和通道，两侧要有构件运输和堆放的场地。放的场地。l墩式台座是由承力台墩、台面、横梁组成。目前常用墩式台座是由承力台墩、台面、横梁组成。目前常用的是用现浇钢筋混凝土制成的、由承力台墩与台面共的是用现浇钢筋混
16、凝土制成的、由承力台墩与台面共同受力的台座。同受力的台座。墩式台座示意图墩式台座示意图2.2.槽式台座槽式台座l槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成，既可承受张拉力，又可作蒸汽养护槽，等组成，既可承受张拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉力较大的大型构件，如吊车梁、屋适用于张拉力较大的大型构件，如吊车梁、屋架等。槽式台座构造，如图架等。槽式台座构造，如图5-13所示。所示。（二）夹具（二）夹具l先张法中采用的夹具按其用途不同可分为将预先张法中采用的夹具按其用途不同可分为将预应力筋固定在台座上的锚固夹具和张拉时夹持应力筋固定在台座上的锚固夹具和张拉
17、时夹持预应力筋用的张拉夹具。预应力筋用的张拉夹具。l1钢丝锚固夹具钢丝锚固夹具l（1）钢质锥形夹具。）钢质锥形夹具。钢质锥形夹具是常用的钢质锥形夹具是常用的单根钢丝夹具，适用于锚固直径单根钢丝夹具，适用于锚固直径35mm的冷的冷拔低碳钢丝和碳素（刻痕）钢丝。它由套筒和拔低碳钢丝和碳素（刻痕）钢丝。它由套筒和销子组成，如图销子组成，如图5-14所示。套筒为圆柱形，中所示。套筒为圆柱形，中间开圆锥形孔。间开圆锥形孔。l（2）镦头夹具。）镦头夹具。如图如图515所示。将钢丝端部所示。将钢丝端部冷镦或热镦形成粗头，通过承力板或梳筋板锚冷镦或热镦形成粗头，通过承力板或梳筋板锚固。镦头夹具用于预应力钢丝固
18、定端的锚固。固。镦头夹具用于预应力钢丝固定端的锚固。钢丝锚固夹具钢丝锚固夹具2.2.钢筋锚固夹具钢筋锚固夹具l圆套筒三片式夹具是由夹片与套筒组成，如图圆套筒三片式夹具是由夹片与套筒组成，如图516所示。套筒的内孔成圆锥形，三个夹片互成所示。套筒的内孔成圆锥形，三个夹片互成120，钢，钢筋平持在三夹片中心，夹片内槽上有齿纹，以保证钢筋平持在三夹片中心，夹片内槽上有齿纹，以保证钢筋的锚固。这种夹具适用于夹持直径为筋的锚固。这种夹具适用于夹持直径为12mm、14mm的单根冷拉的单根冷拉、级钢筋。级钢筋。3.3.张拉夹具张拉夹具l常用的张拉夹具有月常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹牙形夹具、偏心式夹
19、具和楔形夹具等，如具和楔形夹具等，如图图5-17所示。单根粗所示。单根粗钢筋之间的连接或粗钢筋之间的连接或粗钢筋与螺杆的连接可钢筋与螺杆的连接可采用钢筋连接器，如采用钢筋连接器，如图图5-18所示，是套筒所示，是套筒双拼式连接器。双拼式连接器。套筒双拼式钢筋连接器套筒双拼式钢筋连接器l4夹夹具的要求具的要求l应应具有良好的自具有良好的自锚锚与松与松锚锚性能。性能。（三）张拉设备l张拉设备要求简易可靠，控制应力准确，能以稳定的张拉设备要求简易可靠，控制应力准确，能以稳定的速率增大拉力。近年来由于预应力混凝土施工工艺的速率增大拉力。近年来由于预应力混凝土施工工艺的完善，创造了多种简易机具，如手动螺
20、杆张拉器、电完善，创造了多种简易机具，如手动螺杆张拉器、电动螺杆张拉机、卷杨机（包括电动和手动）和液压千动螺杆张拉机、卷杨机（包括电动和手动）和液压千斤顶等张拉机具。在测力方面有弹簧测力计、杠杆测斤顶等张拉机具。在测力方面有弹簧测力计、杠杆测力器、荷重控制及油压表等不同方法。力器、荷重控制及油压表等不同方法。l钢丝张拉分钢丝张拉分单根张拉单根张拉和和多根张拉多根张拉。用钢模以机组流水。用钢模以机组流水法或传送带法生产构件多用多根张拉，此时钢丝以镦法或传送带法生产构件多用多根张拉，此时钢丝以镦头锚固在锚固板上，用油压千斤顶进行张拉；在台座头锚固在锚固板上，用油压千斤顶进行张拉；在台座上生产构件多
21、为单根进行张拉，可采用电动卷扬机、上生产构件多为单根进行张拉，可采用电动卷扬机、电动螺杆张拉机等进行张拉。电动螺杆张拉机等进行张拉。1.1.卷扬机张拉、杠杆测力的张拉装置卷扬机张拉、杠杆测力的张拉装置l张拉机由电动卷扬张拉机由电动卷扬机、杠杆测力装置机、杠杆测力装置及张拉夹具等组成，及张拉夹具等组成，装在窄轨小车上，装在窄轨小车上，如图如图5-19示。使用示。使用时根据钢丝的拉力，时根据钢丝的拉力，先挂好砝码，用张先挂好砝码，用张拉夹具夹紧钢丝后，拉夹具夹紧钢丝后，开动卷扬机，即可开动卷扬机，即可张拉。张拉。2 2电动螺杆张拉机电动螺杆张拉机l由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力计等组成，如图由螺
22、杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力计等组成，如图5-20所示。使用时，先用张拉夹具夹紧钢丝，然后开所示。使用时，先用张拉夹具夹紧钢丝，然后开动电动机，通过皮带、齿轮，使齿轮和螺母（外有齿、动电动机，通过皮带、齿轮，使齿轮和螺母（外有齿、内有螺纹）转动，由于齿轮螺母只能旋转，不能移动，内有螺纹）转动，由于齿轮螺母只能旋转，不能移动，故迫使螺杆作直线运动而张拉钢丝。故迫使螺杆作直线运动而张拉钢丝。3 3.穿心式千斤穿心式千斤顶顶l张张拉拉直直径径1220mm的的单单根根钢钢筋筋、钢钢绞绞线线或或小小型型钢钢丝丝束束，可可用用YC20型型穿穿心心式式千千斤斤顶顶，如如图图5-21所所示示。张张拉拉时时，前
23、前油油嘴嘴回回油油、后后油油嘴嘴进进油油，被被偏偏心心夹夹具具夹夹紧紧的的钢钢筋筋随随着着液液压压缸缸的的伸伸出出而而被被拉伸。拉伸。张拉机具选择的要求张拉机具选择的要求l选择张选择张拉机具拉机具时时，为为了保了保证设备证设备、人身安全和、人身安全和张张拉力准确，拉力准确，张张拉机具的拉机具的张张拉力拉力应应不小于不小于预应预应力筋力筋张张拉力的拉力的1.5倍；倍；张张拉机具的拉机具的张张拉行程拉行程应应不小于不小于预应预应力筋力筋张张拉伸拉伸长值长值的的1.11.3倍。倍。二、先张法施工工艺二、先张法施工工艺l（一）预应力筋的铺设（一）预应力筋的铺设l预应力钢丝宜用牵预应力钢丝宜用牵引车铺设
24、。如遇钢引车铺设。如遇钢丝需要接长，可借丝需要接长，可借助于钢丝拼接器用助于钢丝拼接器用2022号铁丝密排号铁丝密排绑扎，如图绑扎，如图5-22所所示。绑扎长度；对示。绑扎长度；对冷拔低碳钢丝不得冷拔低碳钢丝不得小于小于40倍钢丝直径；倍钢丝直径；对高强刻痕钢丝不对高强刻痕钢丝不得小于得小于80倍钢丝直倍钢丝直径。径。（二）预应力筋的张拉（二）预应力筋的张拉l张拉控制应力的数值直接影响预应力的效果，张拉控制应力的数值直接影响预应力的效果，控制应力越高，建立的预应力值则越大。但控控制应力越高，建立的预应力值则越大。但控制应力过高，预应力筋处于高应力状态，使构制应力过高，预应力筋处于高应力状态，使
25、构件出现裂缝时的荷载与破坏荷载接近，破坏前件出现裂缝时的荷载与破坏荷载接近，破坏前无明显的预兆，这是不允许的。无明显的预兆，这是不允许的。l因此预应力筋的张拉控制应力（因此预应力筋的张拉控制应力（concon）应符合）应符合设计规定；设计规定；为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、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筋与张拉台座之间的钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差因素产生的预应力损失，施工中预应力筋温差因素产生的预应力损失，施工中预应力筋需超张拉时，可比设计要求提高需超张拉时，可比设计要求提高5%5%，但其最大，但其最大张拉控制应力不得超过表张拉控制应力不得超过表5
26、5-1 1的规定。的规定。表表5-1 最大张拉控制应力允许值最大张拉控制应力允许值预应力筋的松弛与滑丝预应力筋的松弛与滑丝l所所谓谓“松弛松弛”，即，即钢钢材在常温、高材在常温、高应应力状力状态态下具有不断下具有不断产产生塑性生塑性变变形的特点。形的特点。l松弛的数松弛的数值值与控制与控制应应力和延力和延续时间续时间有关，控制有关，控制应应力高力高松弛也大，所以松弛也大，所以钢丝钢丝、钢绞线钢绞线的松弛的松弛损损失比冷拉失比冷拉热轧热轧钢钢筋大；松弛筋大；松弛损损失失还还随着随着时间时间的延的延续续而增加，但在第而增加，但在第一分一分钟钟内可完成内可完成损损失失总值总值的的50%左右，左右，2
27、4h内内则则可完可完成成80%。上述。上述张张拉程序，如先超拉程序，如先超张张拉拉5%con再持荷再持荷2min，则则可减少可减少50%以上的松弛以上的松弛损损失。超失。超张张拉拉3%con，亦是，亦是为为了弥了弥补预应补预应力力钢钢筋的松弛等原因所造筋的松弛等原因所造成的成的预应预应力力损损失。失。l多根多根钢丝钢丝同同时张时张拉拉时时，断裂和滑脱的，断裂和滑脱的钢丝钢丝数量，不得数量，不得超超过结过结构同一截面构同一截面钢钢材材总总根数的根数的5%，且，且严严禁相禁相临临两两根根预应预应力力钢丝钢丝断裂和滑脱。构件在断裂和滑脱。构件在浇浇筑混凝土前筑混凝土前发发生生断裂或滑脱的断裂或滑脱的
28、预应预应力力钢丝钢丝必必须须予以更予以更换换。（三）混凝土的浇筑与养护（三）混凝土的浇筑与养护l确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。l预应力筋张拉、绑扎和立模工作完成之后，即预应力筋张拉、绑扎和立模工作完成之后，即应浇筑混凝土，每条生产线应一次浇筑完毕。应浇筑混凝土，每条生产线应一次浇筑完毕。为保证钢丝与混凝土有良好的粘结，浇筑时振为保证钢丝与混凝土有良好的粘结，浇筑时振动器不应碰撞钢丝，混凝土未达到一定强度前动器不应碰撞钢丝，混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞或踩动钢丝。也不允
29、许碰撞或踩动钢丝。l预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护。当预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护。当预应力混凝土进行湿热养护时，应采取正确养预应力混凝土进行湿热养护时，应采取正确养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。护制度以减少由于温差引起的预应力损失。（四）预应力筋放张（四）预应力筋放张l放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。如放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。如设计无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的设计无要求时，不得低于设计混凝土强度标准值的75%。放张过早会由于预应力筋回缩而引起较大的预。放张过早会由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失。应力损失。l1.放张方法放
30、张方法l配筋不多的中小型钢弦混凝土构件，钢丝可用砂轮锯或切断配筋不多的中小型钢弦混凝土构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放张。配筋多的钢弦混凝土构件，钢丝应同时机切断等方法放张。配筋多的钢弦混凝土构件，钢丝应同时放张，如逐根放张，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力放张，如逐根放张，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。放张后预应力筋的切断顺而突然断裂，易使构件端部开裂。放张后预应力筋的切断顺序，一般由放张端开始，逐次切向另一端。序，一般由放张端开始，逐次切向另一端。l预应力筋为热处理钢筋及冷拉预应力筋为热处理钢筋及冷拉级钢筋，不得用电弧级钢筋，不得用电弧切割，宜用
31、砂轮锯或切断机切断。数量较多时，应同切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时，应同时放张，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等装置。时放张，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等装置。2.2.放张顺序放张顺序l对承受轴心预压力的构件（压杆、桩等）对承受轴心预压力的构件（压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张。对承受偏，所有预应力筋应同时放张。对承受偏心预压力的构件（如梁），应先同时放心预压力的构件（如梁），应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。如不放张预压力较大区域的预应力筋。如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、能满足上述要求时，应分阶段、对
32、称、相互交错进行放张，以防止在放张过程相互交错进行放张，以防止在放张过程中，构件产生翘曲、裂纹及预应力筋断中，构件产生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。裂等现象。第三节第三节后张法施工后张法示意后张法示意l后张法是先制作构件，在构件中预先留出相应后张法是先制作构件，在构件中预先留出相应的孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数的孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋，用张拉机具进值后，在孔道内穿入预应力筋，用张拉机具进行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部。预应力筋的张拉力，主要靠构在构件的端部。预应力筋的张拉力，主要
33、靠构件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。件端部的锚具传给混凝土，使其产生压应力。张拉锚固后，立即在预留孔道内灌浆，使预应张拉锚固后，立即在预留孔道内灌浆，使预应力筋不受锈蚀，并与构件形成整体。力筋不受锈蚀，并与构件形成整体。l如图如图525所示为预应力混凝土后张法生产示所示为预应力混凝土后张法生产示意图。意图。图图5-26 后张法生产工艺流程示意图后张法生产工艺流程示意图图图5-26 后张法生产工艺流程图后张法生产工艺流程图后张法（简）后张法（简）后张法的特点后张法的特点l其优点是直接在构件上张拉，不需要专门的台座，现场生产时可避免构件的长途搬运，所以适宜于在现场生产的大型构件，特别是大跨
34、度的构件，如薄腹梁、吊车梁和屋架等。后张法又可作为一种预制构件的拼装手段，可先在预制厂制作小型块体，运到现场后，穿入钢筋，通过施加预应力拼装成整体。但后张法需要在钢筋两端设置专门的锚具，这些锚具永远留在构件上，不能重复使用，耗用钢材较多，且要求加工精密，费用较高；同时，由于留孔、穿筋、灌浆及锚具部分预压应力局部集中处需加强配筋等原因，使构件端部构造和施工操作都比先张法复杂，所以造价一般比先张法高。一、预留孔道l（一）预应力筋孔道的留设（一）预应力筋孔道的留设l预应力的孔道形状有直线、曲线和折线三种。预应力的孔道形状有直线、曲线和折线三种。孔道的直径与布置，主要根据预应力混凝土构孔道的直径与布置
35、，主要根据预应力混凝土构件或结构的受力性能，并参考预应力筋张拉锚件或结构的受力性能，并参考预应力筋张拉锚固体系特点与尺寸确定。固体系特点与尺寸确定。l1孔道直径孔道直径l对粗钢筋，孔道的直径应比预应力筋直径、钢对粗钢筋，孔道的直径应比预应力筋直径、钢筋对焊接头处外径或需穿过孔道的锚具或连接筋对焊接头处外径或需穿过孔道的锚具或连接器外径大器外径大1015mm。l对钢丝或钢绞线，孔道的直径应比预应力钢丝对钢丝或钢绞线，孔道的直径应比预应力钢丝束外径或锚具外径大束外径或锚具外径大510mm，且孔道面积应且孔道面积应大于预应力筋面积的两倍大于预应力筋面积的两倍.2.孔道布置孔道布置l预应力筋孔道之间的
36、净距不应小于预应力筋孔道之间的净距不应小于50mm,孔道孔道至构件边缘的净距不应小于至构件边缘的净距不应小于40mm，凡需要起凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。（二）孔道成型方法（二）孔道成型方法l预应力筋的孔道成型方法有预应力筋的孔道成型方法有钢管抽芯法钢管抽芯法、胶管抽芯胶管抽芯法法和和预埋管法预埋管法等。等。l孔道成型时要保证孔道的尺寸与位置准确，孔道平孔道成型时要保证孔道的尺寸与位置准确，孔道平顺，接头不漏浆，端部预埋钢板垂直于孔道中心线顺，接头不漏浆，端部预埋钢板垂直于孔道中心线等。等。l1.钢管抽芯法钢管抽芯法l钢管抽芯用于直线孔道。钢
37、管抽芯用于直线孔道。l所用钢管平直，钢管表面必须圆滑，预埋前除锈、刷油。所用钢管平直，钢管表面必须圆滑，预埋前除锈、刷油。钢管在构件中每隔钢管在构件中每隔1.01.5m设置一个钢筋井字架，如图设置一个钢筋井字架，如图5-27所示，以固定钢管位置，井字架与钢筋骨架扎牢。所示，以固定钢管位置，井字架与钢筋骨架扎牢。l长孔道两根接头处采用长孔道两根接头处采用0.5mm厚铁皮做成的套管连接，如厚铁皮做成的套管连接，如图图5-28所示。套管要与钢管紧密贴合，以防漏浆堵塞孔道。所示。套管要与钢管紧密贴合，以防漏浆堵塞孔道。l钢管一端钻钢管一端钻16mm的小孔，以备插入钢筋棒，转动钢管。的小孔，以备插入钢筋
38、棒，转动钢管。抽管前每隔抽管前每隔1015min应转动钢管一次。应转动钢管一次。钢管位置固定及接长钢管位置固定及接长抽管抽管l抽管宜在混凝土初凝之后，终凝以前进行，以抽管宜在混凝土初凝之后，终凝以前进行，以用手指按压混凝土表面无明显指纹时为宜。常用手指按压混凝土表面无明显指纹时为宜。常温下抽管时间约在混凝土灌筑后温下抽管时间约在混凝土灌筑后35h35h。抽管抽管过早，易造成塌孔事故；太晚，混凝土与钢管过早，易造成塌孔事故；太晚，混凝土与钢管粘结牢固，抽管困难，甚至抽不出来。粘结牢固，抽管困难，甚至抽不出来。l抽管宜先上后下，用人工或卷扬机进行。抽管抽管宜先上后下，用人工或卷扬机进行。抽管方向应
39、与孔道保持在一直线上。抽管时必须速方向应与孔道保持在一直线上。抽管时必须速度均匀、边抽边转。抽管后，应及时检查孔道度均匀、边抽边转。抽管后，应及时检查孔道情况，并做好孔道清理工作，防止以后穿筋困情况，并做好孔道清理工作，防止以后穿筋困难。难。2.胶管抽芯法胶管抽芯法l胶管抽芯法可用于直线、曲线或折线孔胶管抽芯法可用于直线、曲线或折线孔道。道。l所用胶管有所用胶管有57层夹布胶管及供预应力层夹布胶管及供预应力混凝土专用的钢丝网胶皮管两种。前者混凝土专用的钢丝网胶皮管两种。前者质软，必须在管内充水后才能使用；后质软，必须在管内充水后才能使用；后者质硬，且有一定弹性，预留孔道时与者质硬，且有一定弹性
40、，预留孔道时与钢管一样使用，所不同的是浇筑混凝土钢管一样使用，所不同的是浇筑混凝土后不需转动。后不需转动。3.3.预埋管法预埋管法l预埋管法可采用镀锌钢管与金属螺旋管。l金属螺旋管重量轻、刚度好、弯折方便、连接容易、与混凝土粘结良好，可做成各种形状的预应力筋孔道，是现行后张预应力筋孔道成型用的理想材料。镀锌钢管仅用于施工周期长的超高竖向孔道或有特殊要求的部位。螺旋管的连接螺旋管的连接l螺旋管的合格性检验包括：抵抗集中荷载试验、螺旋管的合格性检验包括：抵抗集中荷载试验、抵抗均布荷载试验、承受荷载后抗渗漏试验、抵抗均布荷载试验、承受荷载后抗渗漏试验、弯曲抗渗试验、轴向拉伸试验等。弯曲抗渗试验、轴向
41、拉伸试验等。l螺旋管的连接，采用大一号同型螺旋管。接头螺旋管的连接，采用大一号同型螺旋管。接头管的长度在管径为管的长度在管径为4065时取时取200mm；7085时取时取250 mm；90100时取时取300 mm，其两端用密封胶带或塑料热缩管封其两端用密封胶带或塑料热缩管封裹，如图裹，如图5-30所示。所示。（三）灌浆孔、排气孔与泌水管（三）灌浆孔、排气孔与泌水管l在构件两端及跨中处应设置灌浆孔，其孔距不宜大于在构件两端及跨中处应设置灌浆孔，其孔距不宜大于12 m12 m。灌浆孔与排气孔也可设置在锚具或铸铁喇叭管灌浆孔与排气孔也可设置在锚具或铸铁喇叭管处。对立式制作的梁，当曲线孔道的高差大于
42、处。对立式制作的梁，当曲线孔道的高差大于500mm500mm时，应在孔道的每个峰顶处设置泌水管，泌水管伸出时，应在孔道的每个峰顶处设置泌水管，泌水管伸出梁面的高度一般不小于梁面的高度一般不小于500mm500mm。泌水管也可兼作灌浆泌水管也可兼作灌浆管用。管用。l对一般预制构件，可采用木塞留孔。木塞应抵紧钢管、对一般预制构件，可采用木塞留孔。木塞应抵紧钢管、胶管或螺旋管，并应固定，严防混凝土振捣时脱开。胶管或螺旋管，并应固定，严防混凝土振捣时脱开。对现浇预应力结构金属螺旋管留孔，可在螺旋管上开对现浇预应力结构金属螺旋管留孔，可在螺旋管上开口，用带嘴的塑料弧形压板与海锦垫片覆盖并用铁丝口，用带嘴
43、的塑料弧形压板与海锦垫片覆盖并用铁丝扎牢，再接通塑料管（外径扎牢，再接通塑料管（外径20mm20mm，内径内径16mm16mm），），如图如图5-315-31所示。所示。图图5-31 螺旋管上留灌浆孔螺旋管上留灌浆孔二、预应力筋制作二、预应力筋制作l（一）锚具及预应力筋的制作（一）锚具及预应力筋的制作l在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。目前，后张法中常用的预应力筋有单根套的。目前，后张法中常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束（或钢绞线束）和钢丝束三类。粗钢筋、钢筋束（或钢绞线束）和钢丝束三类。它们是由冷拉它们是由冷拉、级钢筋、碳素钢丝和级钢筋、
44、碳素钢丝和钢绞线制作的。锚具有多种类型，锚具须具有钢绞线制作的。锚具有多种类型，锚具须具有可靠的锚固能力。可靠的锚固能力。1.单根粗钢筋l（1）锚具）锚具l单根粗钢筋的预应力筋，张拉端一般用螺丝端杆锚单根粗钢筋的预应力筋，张拉端一般用螺丝端杆锚具；固定端一般用帮条锚具或镦头锚具。具；固定端一般用帮条锚具或镦头锚具。l螺丝端杆锚具由螺丝端杆和螺母及垫板组成如图螺丝端杆锚具由螺丝端杆和螺母及垫板组成如图5-32所示。螺丝端杆与预应力筋对焊连接，张拉设所示。螺丝端杆与预应力筋对焊连接，张拉设备张拉螺丝端杆用螺母锚固。这种锚具适用于直径备张拉螺丝端杆用螺母锚固。这种锚具适用于直径1836 mm的的、级
45、钢筋。帮条锚具是由一块级钢筋。帮条锚具是由一块方形或圆形衬板与三根互成方形或圆形衬板与三根互成1200的钢筋帮条与预的钢筋帮条与预应力钢筋端部焊接而成，如图应力钢筋端部焊接而成，如图5-33所示。适用于锚所示。适用于锚固直径在固直径在1240mm的冷拉的冷拉、级钢筋。级钢筋。图图5-32 螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具图图5-33 帮条锚具帮条锚具镦头锚具镦头锚具l镦头锚具是由镦头和垫板组镦头锚具是由镦头和垫板组成。当预应力直径在成。当预应力直径在22mm以内时，端部镦头可用对焊以内时，端部镦头可用对焊机热镦，将钢筋及铜棒夹入机热镦，将钢筋及铜棒夹入对焊机的两电极中，使钢筋对焊机的两电极中，使钢筋端
46、面与紫铜棒接触，进行脉端面与紫铜棒接触，进行脉冲式通电加热，当钢筋加热冲式通电加热，当钢筋加热至红色呈可塑状态时，即逐至红色呈可塑状态时，即逐渐加热加压，直至形成镦头渐加热加压，直至形成镦头为止，如图为止，如图5-34所示。当钢所示。当钢筋直径较大时可采用加热锻筋直径较大时可采用加热锻打成型。打成型。2.2.钢钢筋束和筋束和钢绞线钢绞线束束l（1）锚锚具具l钢钢筋筋束束和和钢钢绞绞线线束束目目前前使使用用的的锚锚具具有有JM型型、XM型、型、QM型和型和镦头锚镦头锚具等。具等。l1）JM型型锚锚具具。它它由由锚锚环环与与六六片片夹夹片片组组成成，如如图图5-36所所示示。夹夹片片呈呈扇扇形形，
47、用用两两侧侧的的半半圆圆槽槽锚锚固固预应预应力筋。力筋。lJM型型锚锚具具可可用用于于锚锚固固36根根直直径径为为12mm的的光光圆圆或或变变形形的的钢钢筋筋束束，也也可可用用于于锚锚固固56根根直直径径为为12mm或或15mm的的钢钢绞绞线线束束。JM型型锚锚具具也也可可作作工工具具锚锚重重复复使使用用，但但如如发发现现夹夹筋筋孔孔的的齿齿纹纹有轻度损伤时，即应改为工作锚使用。有轻度损伤时，即应改为工作锚使用。JM型锚具型锚具lJM12型锚具型锚具XMXM型锚具型锚具l既可用于锚固钢绞线束，又可用于锚固钢丝束；既可用于锚固钢绞线束，又可用于锚固钢丝束；既可锚固单根预应力筋，又可锚固多根预应力
48、既可锚固单根预应力筋，又可锚固多根预应力筋；当用于锚固多根预应力时，既可单根张拉，筋；当用于锚固多根预应力时，既可单根张拉，逐根锚固，又可成组张拉，成组锚固；它即可逐根锚固，又可成组张拉，成组锚固；它即可用作工作锚，又可用作工具锚。用作工作锚，又可用作工具锚。XM型锚具通型锚具通用性好，锚固性能可靠，施工方便，且便于高用性好，锚固性能可靠，施工方便，且便于高空作业。空作业。XM型锚具由锚环和三块夹片组成，型锚具由锚环和三块夹片组成，如图如图5-37所示。所示。图图5-37 XM型锚具型锚具3 3）QMQM型锚具型锚具l由锚板与夹片组成，但与由锚板与夹片组成，但与XM型锚具不同之点：型锚具不同之
49、点：锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片垂直开缝。锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片垂直开缝。此外，备有配套喇叭形铸铁垫板与弹簧圈等，此外，备有配套喇叭形铸铁垫板与弹簧圈等，由于灌浆孔设在垫板上，锚板尺寸可稍小。该由于灌浆孔设在垫板上，锚板尺寸可稍小。该体系还配有专门工具锚。体系还配有专门工具锚。QM型锚具及其有关型锚具及其有关配件的形状，如图配件的形状，如图538所示。这种锚具适用所示。这种锚具适用于锚固于锚固431 和和319 钢绞线束。钢绞线束。图图5-38 QM型锚具及配件型锚具及配件（2 2）钢筋束、钢绞线束的制作）钢筋束、钢绞线束的制作l钢筋束所用钢筋一般是盘圆供应，长度较长，不需对钢筋
50、束所用钢筋一般是盘圆供应，长度较长，不需对焊接长。焊接长。钢筋束预应力筋的制作工序一般是：开盘冷钢筋束预应力筋的制作工序一般是：开盘冷拉拉下料下料编束。编束。l当采用当采用JM型、型、XM型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，钢筋束和钢绞线束的下料长度钢筋束和钢绞线束的下料长度L，应等于构件孔道长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。如图度加上两端为张拉、锚固所需的外露长度。如图539所示，按下式计算：所示，按下式计算：钢筋（丝）的切断与编束钢筋（丝）的切断与编束l热处理钢筋、冷拉热处理钢筋、冷拉级钢筋及钢绞线下料切断级钢筋及钢绞线下料切断时，宜采用切断机