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1、 第第6 6章章 预应力混凝土结构工程施工预应力混凝土结构工程施工61预应力混凝土概述611预应力混凝土的概念及其发展情况预应力混凝土是在结构构件承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加预压力，促使其产生预压应力，这样当结构在使用荷载作用下产生拉应力时，必须先抵消事先施加的这一预压应力，然后才能随着荷载的增加，使受拉区的混凝土受拉开裂。这种预先施加预压应力的钢筋混凝土就叫做预应力混凝土。预应力结构的应用（一）预应力结构的应用（二）目前预应力混凝土的应用主要有：装配整体式预应力板、柱结构、无粘结预应力现浇大板结构、预应力薄板叠合板结构、大跨度预应力框架结构、竖向预应力剪力墙结构等。预应
2、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、节省材料、降低造价和扩大预制装配化程度的优点。预应力结构的应用（三）512预应力混凝土的特点预应力混凝土，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，在现代建筑结构中具有广阔的发展前景。缺点是构件制作过程增加了张拉工序，技术要求高，并需要专用的张拉设备、锚具、夹具和台座等。5.3.2先张法施工先张法施工n先张法是在浇筑混凝土构件之前张拉预应力筋，将其临时锚固在台座或钢
3、模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定强度（一般不低于混凝土强度标准值的75），并使预应力筋与混凝土之间有足够粘结力时，放松预应力，预应力筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结，对混凝土产生预压应力。621先张法施工的设备和机具先张法施工的设备和机具1台座制作台座按构造形式分墩式和槽式两类，其一般技术要求：n长度：以100m为宜；n宽度：台座的宽度主要取决于构件的布筋宽度、张拉与浇筑混凝土是否方便，一般不大于2m.；n台面表面：要求光滑，无起灰、起砂、起毛、裂缝、起壳等现象；n台面平整度：2m直尺检查，不大于2mm；n伸缩缝：视当地温差而定，一般应每隔1015m设置一道，最好按几种主要
4、产品宽度组合模数考虑；缝宽35cm；n排水坡度：约35。（1）墩式台座墩式台座是由台墩、台面与横梁组成。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。图5.1 墩式台座 1钢筋混凝土墩式台座；2横梁 3混凝土台面；4牛腿；5预应力筋台墩n台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。n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。n抗倾覆验算的计算简图如所示，按下式计算：式中：K0 台座的抗倾覆安全系数；M 由张拉力产生的倾覆力矩，kNm；M=Te e 张拉合力T的作用点到倾覆转动点o的力臂，m；M
5、抗倾覆力矩，kNm。图5.2墩式台座的稳定型验算简图 如忽略土压力，则 M=G1.l1+G2.l2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；T1 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。台面 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60100mm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。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
6、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）槽式台座 n槽式台座由端柱、传力柱、上下横梁和台面组成。n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。n槽式台座构造如图所示。n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。图5.4 槽式台座1）槽式台座构造台座的长度一般为45m（可生产6根6m吊车梁）76m（可生产10根6m吊车梁或3榀24m屋架或4榀18m屋架），宽度随构件外形及制作方式而定，一般不小于1m；槽
7、式台座一般与地面相平，以便运送混凝土和蒸汽养护，但需考虑地下水位和排水等问题；端柱、传力柱的端面必须平整，对接接头必须紧密，柱与柱垫连接必须牢靠。2）槽式台座计算要点槽式台座亦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、横梁自重力及部分张拉力组成。（3）钢模台座钢模台座是将制作构件的模板作为预应力钢筋的锚固支座的一种台座，如图图5.5所示。将钢模板做成具有相当刚度的结构，将钢筋直接放置在模板上进行张拉。这种模板主要在流水线构件生产中应用。图5.5 钢模台座1侧模；2底模；3活动铰；4预应力筋锚固孔n 先张法夹具分为两类：一类是锚固夹
8、具，将预应力筋固定在台座上；另一类是张拉夹具，张拉时夹持预应力筋。n 先张法常采用的预应力筋有钢筋和钢丝，夹具也分为钢筋夹具和钢丝夹具。（1）钢丝锚固夹具q圆锥齿板式夹具（锥销夹具）：可分为圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具，如图5.6所示。q镦头夹具：如图5.11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。5.1.1.2 夹具 图5.6 钢丝锚固夹 a）圆锥齿板式 b）圆锥槽式 c）楔形1-套筒；2齿板；3钢丝；4锥塞；5锚板；6楔块n钢丝的张拉夹具主要有钳式、偏心式、楔形夹具等，在施工时，只要按图5.7所示的方法夹住钢丝即可。图5.7 钢丝的张拉夹具 a）钳式 b）偏心式
9、 c）楔形1-钢丝；2钳齿；3拉钩；4偏心齿条；5拉还；6锚板；7楔块2）钢丝的张拉机具，钢丝张拉分单根张拉和多根张拉。图5.8 四横梁油压千斤顶张拉装置1台座；2前横梁；3后横梁；4预应力筋；5、6拉力架横梁图5.9用卷扬机张拉的设备布置1台座；2放松装置；3横梁；4钢筋；5镦头；6垫块；7穿心式夹具；8张拉机具；9弹簧测力计；10固定梁；11滑轮组；12卷扬机(2)钢筋锚固夹具 n钢筋锚固常用圆套筒两片式夹具、螺丝端杆夹具等。圆套筒三片式夹具由套筒和夹片组。n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、14mm的单根冷拉HRB335、HR
10、B400、RRB400级钢筋。图5.10圆锥形两片式夹具1销片；2套筒；3预应力筋图5.11镦头式锚具1垫片；2镦头钢丝；3承力板图5.12压销式张拉夹具1钢筋；2销片（楔）；3销片；4压销3）钢筋的张拉机具，先张法粗钢筋的张拉，分单根钢筋和多根钢筋成组张拉。（a）(b)图5.13 单根镦粗头钢筋夹具（a）1镦头夹具；2张拉套筒；(b)1镦头夹具；2拉头；3张拉螺杆；4螺母张拉直径1220mm的单根钢筋、钢绞线或小型钢丝束，可用YC20型穿心式千斤顶 图5.14 YC-200型穿心式千斤顶外形1撑头；2吊环；3后油嘴；4前油嘴；5端盖图5.15用YC20型穿心式千斤顶张拉钢筋示意图a）张拉；b
11、)复位1偏心块夹具；2弹性顶压头；3夹具；4台座横梁；5预应力筋 图5.16 单根镦粗头钢筋夹具 （a）外形图；(b)原理图1镦头夹具；2拉头；3张拉螺杆；4螺母522先张法施工工艺清理台座支底模或涂隔离剂、安放钢筋骨架及预应力钢筋预应力筋制作张拉预应力筋张拉机具标定调整初应力支模、安设预埋件、网片浇 筑 砼制作试块养 护拆 模放张及切断预应力钢筋出 槽堆 放压 试 块先张法生产工艺流程 先张法施工示意图 1 1、张拉程序张拉程序 张拉程序可按下列之一进行：或其中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：2、张
12、拉控制应力n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。n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%。n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表5.1的规定。表5.1最大张拉控制应力允许值 钢筋种类 张拉方法 先张法 后张法 碳素钢丝、钢绞线、刻痕钢丝 热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 冷拉钢筋0.80fptk 0.75fptk0.95fptk0.75fptk0.70fptk0.90fptkfptk为预应力钢筋极限抗拉强度标准值 3、预应力值的校
13、核预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。预应力筋理论伸长值L按下式计算：式中 FP 预应力筋平均张拉力，kN；轴线张拉取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值；L 预应力筋的长度，mm；AP 预应力筋的截面面积，mm2；ES 预应力筋的弹性模量，kN/mm2。图5.19 2CN-1型双控钢丝内力测定仪（钢丝测力计）1钢丝旋钮；2测定仪挂钩；3测头；4测挠度百分表；5测力百分表；6弹簧；7推杆；8表架；9螺丝（4）张拉注意事项n1）张拉时，张拉机具与预应力筋应在一条直线上；同时在台面上每隔一定距离放一根圆钢筋头或相当于保护层厚度的其他垫块，以防预应力筋因
14、自重而下垂，破坏隔离剂，污染预应力筋。n2）顶紧锚塞时，用力不要过猛，以防钢丝折断；在拧紧螺母时，应注意压力表读数始终保持所需的张拉力。n3）预应力筋张拉完毕后，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%。n4）在张拉过程中发生断丝或滑脱钢丝时，应予以更换。n5）台座两端应有防护设施。张拉时沿台座长度方向每隔45m放一个防护架，两端严禁站人，也不准进入台座。2混凝土浇筑与养护混凝土浇筑与养护n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。n预应力筋张拉完成后，钢筋绑扎、模板拼装和混凝土浇筑等工作应尽快跟上。混凝土应振捣密实。混凝土浇筑时，振动
15、器不得碰撞预应力筋。混凝土未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。n采用重叠法生产构件时，应待下层构件的混凝土强度达到5.0Mpa后，方可浇筑上层构件的混凝土。n混凝土可采用自然养护或湿热养护。但必须注意，当预应力混凝土构件进行湿热养护时，应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。预应力筋张拉后锚固在台座上，温度升高预应力筋膨胀伸长，使预应力筋的应力减小。在这种情况下混凝土逐渐硬结，而预应力筋由于温度升高而引起的应力减小则永远不能恢复。(1)放张顺序 n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。n预应力筋放张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按下列要求进行：v
16、承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张；承受偏心预压力构件，应先同时放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。v长线台座生产的钢弦构件，剪断钢丝宜从台座中部开始；叠层生产的预应力构件，宜按自上而下的顺序进行放松；板类构件放松时，从两边逐渐向中心进行。3、预应力筋放张与截断 （2）放张方法 放张单根预应力筋，一般采用千斤顶放张，如图(a)所示。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。v砂箱装置如图（b）所示。v楔块放张装置如图（c）所示。对于配置预应力筋数量不多的混凝土构件放张时，可以采用钢丝钳剪断、锯割等。53后张法施工后张法施工l后张法：是在构
17、件制作时，在设计放置预应力筋的部位预先预留孔道，待混凝土达到规定强度后在孔道内穿入预应力筋，并用张拉机具夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制应力，然后借助锚具将预应力筋锚固在预制构件的端部，最后进行孔道灌浆（无粘结预应力构件不需要灌浆）。l特点：直接在构件上张拉预应力筋，构件在张拉过程中完成混凝土的弹性压缩，因此不直接影响预应力筋有效预应力值的建立。锚具是预应力构件的一个组成部分，永久留在构件上，不能重复使用。l后张法施工分为有粘结后张法预应力施工和无粘结预应力施工。后张法的施工（一）后张法的施工（二）后张法的施工（三）后张法的施工（四）531锚具与张拉机械n在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机
18、具是配套的。n在后张法预应力混凝土结构中，钢筋（或钢丝）张拉以后，需采取一定措施锚固在构件的两端，以维持其预加应力。这种用于锚固预应力筋的工具就称为锚具。它与先张法中使用的夹具不同，使用时将永远保留在构件上不再取下，故后张法构件上使用的锚具又称为工作锚。n锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数（a）和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变（apu）确定。锚具效率系数（a）应按下式计算：式中 Fapu预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力；Fpm预应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力钢材试件实测确数荷载平均值计算得出；p预应力筋的效率系数。p应按下列规定取用：预应力
19、筋-锚具组装件中预应力钢材为1至5根时，p=1；6至12根时，p=0.98；20根以上时，p=0.97。1、单根粗钢筋 (1)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。v螺丝端杆锚具如图5-22所示，适用于1436mm的冷拉一、二级钢筋。v帮条锚具如图5-23、5-24所示。v镦头锚具由镦头和垫板组成如图5-25所示。图5.22 螺丝端杆锚具a)螺丝端杆锚具 b)螺丝端杆 c)螺母 d)垫板1钢筋；2螺丝端杆；3螺母；4焊接接头 图5.23 帮条锚具大样图1衬板；2帮条；3预应力筋图5.24 帮
20、条锚具1帮条；2衬板；3预应力筋 图5.25 钢丝镦头锚具示意图 （a）张拉端；（b）固定端1锚环；2螺母；3锚板；4垫板；5镦头预应力钢丝2、张拉设备 拉杆式千斤顶：与螺丝端杆锚具配套的张拉设备为。常用的有YDL600-150型油压千斤顶,公称张拉力600KN，张拉行程150mm。YL60型千斤顶是一种通用型的拉杆式液压千斤顶（图5.26）。适用于张拉采用螺丝端杆锚具的粗钢筋或带镦头锚具的钢筋束。穿心式千斤顶、普通液压千斤顶 图5.26 拉杆式千斤顶张拉原理1主油缸；2主缸活塞；3进油孔；4回油缸；5回油活塞；6回油孔；7连接器；8传力架；9拉杆；10螺母；11预应力筋；12混凝土构件；13
21、预埋铁板；14螺丝端杆3预应力钢筋束和钢绞线束钢筋束和钢纹线束具有强度高、柔性好的优点，目前常用的锚具有JM12型、精铸JM12型、KT-Z型（可锻铸铁锥形）以及XM型锚具。（1）JM12型锚具：JM12型锚具性能好，锚固时钢筋束或钢绞线束被单根夹紧，不受直径误差的影响，且预应力筋是在呈直线状态下被张拉和锚固，受力性能好。图5.27 JM-12锚具1预应力筋；2夹片；3锚环；4垫板（2）KT-Z型锚具：使用该锚具时，预应力筋在锚环小口处形成弯折，因而产生摩擦损失，该损失值，对钢筋束约为控制应力con的4%；对钢绞线束则约为控制应力con的2%。图5.28 KT-Z型锚具1锚环；2锚塞（3）XM
22、型锚具：它既适用于锚固铰线束，又适用于锚固钢丝束；既可锚固单根预应力筋，又可锚固多根预应力筋。当用于锚固多根预应力筋时，既可单根张拉、逐根锚固，又可成组张拉，成组锚固。图5.29 XM型锚具a）装配；b）锚板1锚板；2夹片（三片）；3钢绞线（4）握裹式锚具：钢绞线束的固定端的锚具除了可以采用与张拉端相同的锚具外，还可选用握裹式锚具。握裹式锚具有挤压锚具与压花锚具两类。1）挤压锚具是利用液压压头机将套筒齐紧在钢绞线端头上一种锚具。图5.30 挤压锚具的构造1波纹管；2螺旋筋；3钢纹线；4钢垫板；5挤压锚具2）压花锚具是利用法液压压花机将钢绞线端头压成梨形散花状的种锚具（图5.31）。梨形头的尺寸
23、对于15钢绞线不小于95mm150mm。图5.31 压花锚具 图5.32 多根钢纹线压花锚具4预应力钢筋束和钢绞线束的张拉设备nJM12型锚具宜选用相应的YC-60型穿心式千斤顶来张拉预应力筋（图5.33）。nKT-Z型锚具用于螺纹钢筋束时，宜用锥锚式双作用千斤顶张拉（图5.34）；用于钢绞线束，则宜用YC-60型双作用千斤顶张拉。n钢质锥形锚具用锥锚式双作用千斤顶进行张拉。镦头锚具用YC-60千斤顶（穿心式千斤顶）或拉杆式千斤顶张拉。大跨度结构、长钢丝束等引伸量大者，用穿心式千斤顶为宜，锥形螺杆锚具宜用拉杆式千斤顶或穿心千斤顶张拉。图5.33 JM12型锚具和YC60型千斤顶的安装示意图1工
24、作锚；2YC60型千斤顶；3工具锚；4预应力筋束图5.34锥锚式千斤顶1张拉油缸；2顶压油缸（张拉活塞）；3顶压活塞4弹簧；5预应力筋；6楔块；7对中套；8锚塞9锚环；10构件5钢丝束锚具和张拉设备n钢丝束一般由几根到几十根直径35mm平行的碳素钢丝组成。目前常用的锚具有钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具和钢丝束镦头锚具。（1）钢质锥形锚具n由锚环和锚塞组成，（如图5.35、36），用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。锚塞上刻有细齿槽，夹紧钢丝防止滑动。n锥形锚具的主要缺点是当钢丝直径误差较大时，易产生单根滑丝现象，且滑丝后很难补救，如用加大顶锚力的办法来防止滑
25、丝，过大的顶锚力易使钢丝咬伤。图5.35 钢质锥形锚具照片 图5.36 钢质锥形锚具安装示意图1锚环；2锚塞；3钢丝束；4构件（2）钢丝束镦头锚具n用于锚固1254束根5碳素钢丝的钢丝束。分DM5A型和DM5B型两种，DM5A型用于张拉端，DM5B型用于固定端（图5.37）。镦头锚具的滑移值不应大于1mm。镦头锚具的镦头强度，不得低于钢丝规定抗拉强度的98%。n张拉时，张拉螺丝杆一端与锚环内丝扣连接，另一端与拉杆式千斤顶的拉头连接，当张拉到控制应力时，锚环被拉出，则拧紧锚环外丝扣上的螺母加以锚固。图5.37 钢丝束镦头锚具1锚环；2螺母 3锚板（3）锥形螺杆锚具n用于锚固14，16，20，24
26、和28根直径5mm的钢丝束。它由锥形螺杆、套筒、螺母等组成（图5.38）。锥形螺杆锚具与YL-60，YL-90拉杆式千斤顶配套使用，YC-60，YC-90穿心式千斤顶亦可应用。图5.38 锥形螺杆锚具 1套筒；2锥形螺杆；3垫板；4螺母 图5.39锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图1钢丝束；2套筒；3锥形螺杆；4垫板；5螺母；6千斤顶连接螺母；7拉杆式千斤顶；8预应力混凝土构件n6钢丝束的张拉设备n钢质锥形锚具用锥锚式双作用千斤顶进行张拉。镦头锚具用YC-60千斤顶（穿心式千斤顶）或拉杆式千斤顶张拉。大跨度结构、长钢丝束等引伸量大者，用穿心式千斤顶为宜，锥形螺杆锚具宜用拉杆式千斤顶或穿心千
27、斤顶张拉。n采用千斤顶张拉预应力筋，预应力的大小时通过油压表的读数控制。油表读数表示千斤顶活塞单位面积的油压力。如张拉力时N，活塞面积是F，则油压的相应读数是P。即7千斤顶使用注意事项(1)千斤顶不允许在超过规定的负荷和行程的情况下使用。(2)千斤顶在使用时必须保证活塞外露部分的清洁，如果沾上灰尘杂物，应及时用油擦洗干净。使用完毕后，各油缸应回程到底，保持进、出口的洁净，加覆盖保护，妥善保管。(3)千斤顶张拉升压时，应观察有无漏油和千斤顶位置是否偏斜，必要时应回油调整。进油升压必须徐缓、均匀、平稳，回油降压时应缓慢松开回油阀，并使各油缸回程到底。(4)双作用千斤顶在张拉过程中，应使顶压油缸全部
28、回油。在顶压过程中，张拉油缸应予持荷，以保证恒定的张拉力，待顶压锚固完成时，张拉缸再回油。532预应力筋的制作预应力筋按材料类型可分金属、非金属预应力筋等。常用的金属预应力筋有钢丝、钢绞线、热处理钢筋图5.40 螺旋肋钢丝外形 图5.41 三面刻痕钢丝外形图5.42 精轧螺纹钢筋外形图 5.43 预应力钢绞线外形1、单根粗钢筋预应力筋制作 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。现以两端用螺丝端杆锚具预应力筋为例来说明其下料长度计算方法。图5.44
29、粗钢筋与锚具连接图及下料长度计算示意图a)螺丝端杆锚具的连接；b)帮条锚具的连接1螺丝端杆；2粗钢筋；3对焊接头；4垫板5螺母；6帮条锚具；7混凝土构件（1）两端采用螺丝端杆锚具的预应力筋，预应力筋的成品长度如图（5-45a）：预应力筋的成品长度（即预应力筋和螺丝端杆对焊并经冷拉后的全长）L1：L L1 1=l+2=l+2l2 2 预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉后需达到的长度L0：L L0 0=L=L1 1-2l-2l1 1预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉前的下料长度L：冷拉率为r，弹性回缩率，对焊接头的压缩量（2）一端用螺丝端杆另一端用帮条锚具时，预应力筋的成品长度如图（5-45b）所示：在不
30、同场合下，用拉伸机张拉时，l2的计算取值有：张拉端 （5-14）锚固端 （5-15）2、钢筋束、钢绞线的制作 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。（1）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5.45所示。可按下式计算：v两端张拉时：L=l+2（l1+l2+l3+100）v一端张拉时：L=l+2（l1+100）+l2+l3 图5.45钢绞线或钢丝束下料计算简图1混凝土构
31、件；2孔道；3钢绞线或钢丝束；4夹片式工作锚5穿心式千斤顶；6夹片式工作锚（2）当采用KT-Z型锚具，锥锚式双作用千斤顶张拉时，预应力筋或钢绞线的下料长度按图5-34所示用下式计算：当两端张拉时当一端张拉时3钢丝束的制作n钢丝束的制作，随锚具形式不同制作方式也有差异，一般包括调直、下料、编束和安装锚具等工序。n用钢质锥形具锚固的钢丝束，其制作和下料长度计算基本上同钢筋束。n用镦头锚具锚固的钢丝束，其下料长度应力求精确，对直的或一般曲率的钢丝束，下料长度的相对误差要控制在L/5000以内，并且不大于5mm。为此，要求钢丝在应力状态下切断下料，下料的控制应力为300N/mm2。钢丝下料长度，取决于
32、是A型或B型锚具以及一端张拉或两端张拉。图5.46 钢丝束编束示意图1钢丝；2铅丝；3衬圈后张法：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流程见图5.47所示。5.3.3后张法施工工艺图5.47后张法施工流程图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图5.18所示。n有粘结后张法施工 图5.48有粘
33、结后张法施工示意图(a)制作混凝土构件(b)张拉预应力筋(c)锚固和孔道灌浆1混凝土构件；2预留孔道；3预应力筋；4张拉千斤顶；5锚具 1孔道留设l孔道留设是后张法构件制作中的关键工作。l孔道直径取决于预应力筋和锚具。l孔道留设方法：钢管抽芯法、胶管抽芯法预埋波纹管法。预埋波纹管法只是用于曲线形孔道。（1）钢管抽芯法预先将平直、表面圆滑的钢管埋设在模板内预应力筋孔道位置上。在开始浇筑至浇筑后拔管前，间隔一定时间要缓慢匀速地转动钢管；待混凝土初凝后至终凝之前，用卷扬机匀速拔出钢管即在构件中形成孔道。钢管抽芯法只用于留设直线孔道，钢管长度不宜超过15m，钢管两端各伸出构件500mm左右，以便转动和
34、抽管。构件较长时，可采用两根钢管，中间用套管连接（图5.33）。抽管时间与水泥品种、浇筑气温和养护条件有关。采用钢筋束镦头锚具和锥形螺杆锚具留设孔道时，张拉端的扩大孔也可用钢管成型，留孔时应注意端部扩孔应与中间孔道同心。图5.49钢管连接方法1钢管；2白铁皮套管；3硬木塞；4支架（2）胶管抽芯法 胶管采用57层帆布夹层，壁厚67mm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。图 5.50 胶管密封装置(a)胶管封头；(
35、b)胶管与阀门连接1胶管；2铁丝密缠；3钢管堵头；4阀门 图5.51胶管连接方法1胶管；2白铁皮套管；3钉子；4厚1mm的钢管；5硬木塞（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。图5.52金属螺旋管(a)圆形单波纹(b)圆形双波纹(c)扁形 金属螺旋管有不同的形状，标准型圆形螺旋管用途最广，扁形螺旋管仅用于板类构件。图5.53波纹管在实际工程中的应用金属螺旋管的连接，采用大一号同型螺旋管。接头管的长度为20030
36、0mm，其两端用密封胶带或塑料热缩管封裹，图5.54 金属螺旋管的连接1螺旋管；2接头管；3密封胶带 金属螺旋管的固定，采用钢筋支托，间距不大于0.8m，曲线孔应加密，并用铁线绑牢。图5.55金属螺旋管的固定1梁侧模；2箍筋；3钢筋支托；4螺旋管；5垫块1）塑料波纹管安装与连接n塑料波纹管的钢筋支托间距不大于0.81.0m.。n塑料波纹管接长：采用熔焊法或高密度聚乙烯塑料套管。塑料波纹管与锚垫板连接，采用高密度聚乙烯套管。塑料波纹管与排气管连接；在波纹管上热熔排气孔，然后用塑料弧形压板连接。塑料波纹管的最小弯曲半径为0.9-1.5m.，如图5.56。图 5.56 金属螺旋管(波纹管)的固定1箍
37、筋；2一钢筋托架；3波纹管；4一后绑的钢筋；5垫块；6梁侧模 2)灌桨孔、排气孔和泌水管n在预应力筋孔道两端，应设置灌浆孔和排气孔。灌浆孔可设置在锚垫板上或利用灌浆管引至构件外，其间距对抽芯成型孔道不宜大于12m，孔径应能保证浆液畅通，一般不宜小于20mm。n曲线预应力筋孔道的每个波峰处，应设置泌水管。泌水管伸出梁面的高度不宜小于0.5m，泌水管也可兼作灌浆孔用。图5.57用木塞留灌浆口1底模；2侧模；3抽芯管；4-20木塞图5.58螺旋管上留灌浆口1螺旋管；2海绵垫；3塑料弧形压板；4塑料管；5铁丝扎紧构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。孔道留设的基本要求：na预留孔道
38、的规格、数量、位置和形状应符合设计要求；nb预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；nc孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；nd成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；ne在曲线孔道的波峰部位应设置泌水管，灌浆孔与泌水管的孔径应n能保证浆液畅通。排气孔不得遗漏或堵塞；nf曲线孔道控制点的竖向位置偏差应符合表5.2的规定。2穿预应力筋n穿筋前，应检查钢筋（或束）的规格、总长是否符合要求。同时要考虑钢筋接头位置是否符合规范的规定。n穿筋时，带有瑞杆螺丝的预应力筋，应将丝扣保护好，以免损坏。钢筋束或钢丝束应将钢筋或钢丝顺序编号，并套上穿束器。先把钢筋或穿束器的引线由一端
39、穿入孔道，在另一端穿出，然后逐渐将钢筋或钢丝束拉出到另一端。穿完后要将预应力筋的螺纹保护好3预应力筋张拉张拉预应力筋时，构件混凝土强度应按设计规定，如设计无规定则不宜低于混凝土标准强度的75。因此，一般情况下，在浇筑混凝土时除了按常规留置试块外，还应该留置同条件养护试块和用于判定混凝土是否可以张拉的试块。用块体拼装的预应力构件，其拼装立缝处混凝土或砂浆的强度，如设计无规定则不宜低于混凝土标准强度的40，且不低于15N/mm2。（1）张拉顺序和张拉制度n预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等，因此，对称张拉是一条重要原则。图5.59预应力混凝土屋架下弦杆与吊车
40、梁的预应力筋张拉顺序。图 5.59 预应力筋的张拉顺序(a)(b)屋架下弦杆；(c)吊车梁n1）对配有多根预应力筋的预应力混凝土构件，由于不可能同时一次张拉完预应力筋，应分批、对称的进行张拉。n2）平卧重叠构件张拉，后张法预应力混凝土屋架等构件一般在施工现场平卧重叠制作，重叠层数为34层。其张拉顺序宜先上后下逐层进行。为了减少上下层之间因摩擦引起的预应力损失，可逐层加大张拉力。表 5.3 平卧重叠浇筑构件逐层增加的张拉力百分数（2）张拉方法为了减少预应力筋与预留孔道摩擦引起的损失对于抽芯成形孔道：1）曲线形预应力筋和长度大于24米的直线形预应力筋，应采取两端同时张拉的方法。2）长度小于或等于2
41、4米的直线形预应力筋，可一端张拉。对预埋波纹管孔道：1）曲线形预应力筋和长度大于30米的直线形预应力筋，宜采取两端同时张拉的方法。2）长度小于或等于30米的直线形预应力筋，可一端张拉。3）同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设置在构件的两端，当两端同时张拉同一根预应力筋时，为减少预应力损失，施工时宜采用先张拉一端锚固后，再在另一端补足张拉力后进行锚固。（3）张拉伸长值校核n预应力筋张拉时，通过伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等。因此，对张拉伸长值的校核，要引起重视。n采用图解法时，图5.60以伸长值为横坐标，张拉力为纵坐标
42、，将各级张拉力的实测伸长值标在图上，绘成张拉力与伸长值关系线CAB，然后延长此线与横坐标交于O点，则O0段即为推算伸长n在锚固时应检查张拉端预应力筋的内缩值，以免由于锚固引起的预应力损失超过设计值，如实测的预应力筋内缩量大于规定值，则应改善操作工艺，更换限位板或采取超张拉办法弥补。图5.60预应力筋实际张拉伸长值图解（4）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。54无粘结预
43、应力混凝土施工n后张法无粘结：无需预留管道与灌浆，而是将无粘结预应力筋同普通钢筋一样铺设在结构模板设计位置上，用2022号铁丝与非预应力钢丝绑扎牢靠后浇筑混凝土；待混凝土达到设计强度后，对无粘结预应力筋进行张拉和锚固，借助于构件两端锚具传递预压应力。无粘接预应力钢筋（一）无粘接预应力钢筋（二）无粘接预应力钢筋的铺设541无粘结预应力筋的制作及质量要求1原材料的准备（1）一般要求无粘结预应力筋是由7根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（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
44、抗拉强度的95%。图5.61 无粘结预应力筋1塑料外包层；2防腐润滑脂；3钢绞线（或碳素钢丝束）n（2）无粘结预应力束表面涂料，由于需长期保护预应力束不受腐蚀，其性能应符合下列要求：1）在2070温度范围内，低温不脆化，高温化学稳定性好；2）必须具有足够的韧性、抗破损性；3）对周围材料（如混凝土、钢材）无侵蚀作用；4）防水性好。n（3）无粘结预应力筋涂料层应采用专用防腐油脂，其性能应符合下列要求：1）在2070温度范围内，不流淌，不裂缝，不变脆，并有一定韧性；2）使用期内，化学稳定性好；3）对周围材料（如混凝土、钢材和外包材料）无侵蚀作用；4）不透水，不吸湿，防水性好；5）防腐性能好；6）润滑
45、性能好，摩擦阻力小。n无粘结预应力筋外包层材料，应采用高密度聚乙烯，严禁使用聚氯乙烯。2无粘结预应力束的制作n一般有缠纸工艺、挤压涂层工艺两种制作方法。n无粘结预应力束制作的缠纸工艺是在缠纸机上连续作业，完成编束、涂油、镦头、缠塑料布和切断等工序。挤压涂层工艺主要是钢丝通过装置涂油，涂油钢丝束通过塑料挤压机涂刷塑料薄膜，再经冷却筒槽成型塑料套管，如图5.62。这种无粘结束挤压涂层工艺与电线、电缆包裹塑料套管的工艺相似，并具有效率高、质量好、设备性能稳定的特点。图5.62环氧涂层钢绞线(a)有粘结型(b)无粘结型1钢绞线；2环氧树脂涂层；3聚乙烯护套；4油脂3锚具n无粘结预应力构件中，锚具是把预
46、应力束的张拉力传递给混凝土的工具，外荷载引起预应力束内力的变化全部由锚具承担。因此，无粘结预应力束的锚具不仅受力比有粘结预应力筋的锚具大，而且承受的是重复荷载。n因而无粘结预应力束的锚具应有更高的要求。一般要求无粘结预应力束的锚具至少应能承受预应力束最小规定极限强度的95%，而不超过预期的滑动值，张拉端锚固系统如图5.63所示。图5.63张拉端锚固系统构造 （a）圆套筒锚具（b）垫板连体式锚具1夹片；2锚环；3承压板；4螺旋筋；5无粘结预应力筋；6穴模；7连体锚板；8塑料保护套；9密封连接件及螺母；10模板n我国主要采用高强钢丝和钢绞线作为无粘结预应力束。高强钢丝预应力束主要用镦头锚具。钢绞线
47、预应力束则可采用XM型锚具。图5.645.69所示是无粘结预应力束的一种锚固方式，埋入端和和张拉端均用镦头锚具。图5.64 甲型锚固系统张拉端 1锚环；2螺母；3承压板；4螺旋筋；5塑料保护套筒；6无粘结筋图5.65 甲型锚固系统固定端1锚板；2 螺旋筋；3 无粘结筋 图5.66 乙型锚固系统张拉端（一）1塑料塞2钩螺丝；3螺母；4夹片；5焊接锚；6螺旋筋；7无粘结筋图5.67 乙型锚固系统张拉端（二）1夹片；2锚环；3承压板；4螺旋筋；5无粘结筋图5.68乙型锚固系统固定（一）1钢绞线；2螺旋筋；3焊接锚；4夹片图5.69乙型锚固系统固定端（二）1钢绞线；2螺旋筋；3压花端5.4.2 无粘结
48、预应力混凝土施工工艺 1、无粘结预应力束的铺设 n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。n无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。图5.73 某工程无粘结预应力筋锚固端施工现场图片 图5.74 某工程无粘结预应力筋的现场张拉图片（一）图5.74 某工程无粘结预应力筋的现场张拉图片（二）某工程预应力筋采用低松弛预应力钢绞线s15，直15.24mm，由七根钢丝拧成，预应力锚具采用BS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2无粘结预应力束的张拉n无粘结预应力筋张拉前，应清理锚垫板表面，并检查锚垫板后面的
49、混凝土质量。如有空鼓现象，应在无粘结预应力筋张拉前修补。n无粘结预应力混凝土楼盖结构的张拉顺序，宜先张拉楼板，后张拉楼面梁。板中的无粘结筋，可依次张拉。梁中的无粘结筋宜对称张拉。n板中的无粘结筋一般采用前卡式千斤顶单根张拉，并用单孔夹片锚具锚固。n无粘结曲线预应力筋的长度超过35m时，宜采取两端张拉。n当筋长超过70m时，宜采取分段张拉。n如遇到摩擦损失较大，宜先松动一次再张拉。在梁板顶面或墙壁侧面的斜槽内张拉无粘结预应力筋时，宜采用变角张拉装置。n无粘结预应力的张拉与普通后张法带有螺丝端杆锚具的有粘结预应力钢丝束张拉方法相似。张拉程序一般采用0103%con进行锚固。由于无粘结预应力一般为曲
50、线配筋，故应采用两端同时张拉。无粘结预应力束的张拉顺序，应根据其铺设顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。n无粘结预应力束一般长度大，有时又呈曲线形布置，如何减少其摩阻损失值是一个重要的问题。影响摩阻损失值的主要因素是润滑介质、包裹手和预应力束截面型式。摩阻损失值，可用标准测力计或传感器等测力装置进行测定。施工时，为降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。3锚头端部处理n无粘结预应力筋的锚固区，必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。无粘结预应力筋锚固后的外露长度不小于30mm，多余部分宜用手提砂轮锯切割，采用电弧切割。n在锚具与锚垫板表面涂以防水涂料。为了使无粘结筋端头全封闭，