5预应力混凝土工程.pptx
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1、 土土 木木 工工 程程 施施 工工 1预应力混凝土定义预应力混凝土定义预应力混凝土:预应力混凝土:在投入使用经受载荷之前,预先建立混凝土的内(压)应力,其大小能抵消或减少使用载荷作用产生的(拉)应力,并提高构件的抗裂度和刚度,预压应力是通过张拉预应力筋实现的。普通钢筋混凝土构件的极限抗拉应变只有:0.0010.0015,此时钢筋受拉力:2030N/mm2;钢筋的抗拉能力得不到发挥。5-1、概述:、概述:土土 木木 工工 程程 施施 工工 2预应力混凝土分类预应力混凝土分类按应力分布范围:按应力分布范围:全预应力混凝土;全预应力混凝土;部分预应力混凝土;部分预应力混凝土;施加预应力工艺:施加预
2、应力工艺:先张法先张法/后张法后张法/自应力混凝土;自应力混凝土;有粘结有粘结/无粘结预应力混凝土;无粘结预应力混凝土;预制预制/现浇现浇/叠合预应力混凝土;叠合预应力混凝土;预应力混凝土是土木工程的一门高技术,预应力混凝土是土木工程的一门高技术,1928年由法国人弗来西奈成功后,在世界年由法国人弗来西奈成功后,在世界各国得到广泛应用。它是衡量建筑技术先各国得到广泛应用。它是衡量建筑技术先进的重要标志之一。进的重要标志之一。土土 木木 工工 程程 施施 工工 3根据现行国家标准,用于预应力混凝土结构中的预应力钢筋有以下几种(图5-1):a,热处理钢筋;热处理钢筋;b,刻痕钢丝;刻痕钢丝;c,螺
3、旋肋钢丝;螺旋肋钢丝;d,钢绞线钢绞线图图 5-1 预应力混凝土用钢筋预应力混凝土用钢筋5.1.2材料和机具要求材料和机具要求 土土 木木 工工 程程 施施 工工 对钢材的要求:对钢材的要求:强度高强度高;具有一定的塑性:冷扎钢筋具有一定的塑性:冷扎钢筋6%;钢钢丝钢绞线丝钢绞线4%与混凝土有良好的粘接度:光面钢丝与混凝土有良好的粘接度:光面钢丝表面刻痕或压波表面刻痕或压波钢筋:钢筋:II,III级热轧或热处理钢筋;级热轧或热处理钢筋;钢丝:高碳素钢丝或冷拔低碳钢丝钢丝:高碳素钢丝或冷拔低碳钢丝4 土土 木木 工工 程程 施施 工工 51.热处理钢筋热处理钢筋热处理钢筋是由特定强度的热轧钢筋通
4、过热处理钢筋是由特定强度的热轧钢筋通过加热、淬火和回火等加热、淬火和回火等调质工艺处理调质工艺处理的钢筋。的钢筋。热处理后,钢筋强度能得到较大幅度提高,热处理后,钢筋强度能得到较大幅度提高,而塑性降低并不多。而塑性降低并不多。2.高强度钢丝高强度钢丝预应力混凝土结构常用的高强钢丝,按交预应力混凝土结构常用的高强钢丝,按交货状态分为冷拉和矫直回火两种,按外形货状态分为冷拉和矫直回火两种,按外形分为光面并经消除应力的高强度圆形钢丝、分为光面并经消除应力的高强度圆形钢丝、刻痕钢丝和螺旋肋钢丝等。刻痕钢丝和螺旋肋钢丝等。土土 木木 工工 程程 施施 工工 63.钢绞线预应力混凝土用钢绞线用冷拔钢丝制造
5、而成,方法是在绞线机上以一种稍粗的直钢丝为中心,其余钢丝围绕其进行螺旋状绞合,再经低温回火处理即可。钢绞线规格有2股、3股、7股、19股等,常用的是3股、7股钢绞线。土土 木木 工工 程程 施施 工工 7高强度。混凝土强度等级不宜低于C40。收缩小,徐变小,弹性模量高;快硬早强;不能掺用对钢筋有侵蚀作用的氯盐、氯化钠等,通常用C40C50;少数C60C80,一般不低于C30;对混凝土要求 土土 木木 工工 程程 施施 工工 85.2先张法先张法先张法先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋,然后浇筑混凝土,待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的75,放张预应力筋,借助于混凝土与预应力筋的粘结,对混
6、凝土施加预应力的施工工艺,如图5-2所示。适用范围:预制厂批量生产预应力混凝土构件 土土 木木 工工 程程 施施 工工 95.2先张法先张法图5-2先张法施工工艺流程1台座;2横梁;3台座面;4预应力筋,5夹具,6混凝土构件 土土 木木 工工 程程 施施 工工 105.2.1、先张法施工工艺、先张法施工工艺 土土 木木 工工 程程 施施 工工 115.2.2施工设备施工设备一、台座一、台座1)墩式台座。)墩式台座。墩式台座是由传力墩、台面和横梁组成图 4-55 墩式台座 1混凝土墩;2横梁;3台面;4预应力筋 土土 木木 工工 程程 施施 工工 122)槽式台座槽式台座槽式台座是由端柱,传力柱
7、和上、下横梁以及砖墙组成的,端柱(传力柱)端柱(传力柱)又叫钢筋混凝土压杆。台座的长度一般不超过50m,承载力可大于1000kN以上。为了便于浇筑混凝土和蒸汽养护,槽式台座一般低于地面。1-压杆;2-砖墙;3-下横梁;4-上横梁 土土 木木 工工 程程 施施 工工 13图 锥形夹具示意图1-套筒,2-齿板,3-锥销,4-定位板,5-预应力筋二夹具二夹具(1)锥形夹具)锥形夹具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 14它是利用预应力钢筋末端缴粗加以固定的,墩头卡在锚固垫板上。这种镦头锚具用于预应力筋的固定端。如图5-6所示。1-锚固板,2镦粗头;3-预应力筋(2)镦头锚具。)镦头锚具。土土 木木
8、 工工 程程 施施 工工 15由圆锥孔形套筒和三个夹片组成(图5-7)。套筒和夹片均由45号钢制作。它是利用挤压摩擦阻力自锁固定的。图图 5-7,1-套筒,套筒,2-夹片,夹片,3-预应力筋;预应力筋;(3)圆套筒三片式夹具。)圆套筒三片式夹具。土土 木木 工工 程程 施施 工工 16a)圆锥齿板式;b)圆锥槽式;c)锲形1套筒;2齿板;3钢丝4锥塞;5锚板;6锲块(4)钢丝用锚固夹具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 17 土土 木木 工工 程程 施施 工工 18 土土 木木 工工 程程 施施 工工 19a)钳式;b)偏心式;c)锲形1钢丝;2钳齿;3拉钩;4偏心齿条;5拉环;6锚板;7锲
9、块钢丝的张拉端夹具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 20张张拉拉设设备备1、电动螺杆张拉电动螺杆张拉1电动机;2手柄;3前限位开关;4后限位开关;5减速箱;6夹具;7测力器;8计量标尺;9螺杆 土土 木木 工工 程程 施施 工工 图图4-57电动螺杆张拉机的工作原理电动螺杆张拉机的工作原理 土土 木木 工工 程程 施施 工工 222、液压的液压千斤顶1台模;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 土土 木木 工工 程程 施施 工工 235.2.2施工工艺施工工艺1预应力钢筋的张拉1)预应力筋的就位:钢筋的定位板必须安装准确,定位板的挠度不应大于lmm
10、,横梁挠度不大于2mm。2)张拉控制应力的确定。预应力筋的张拉控制应力,应按设计规定数值选用。土土 木木 工工 程程 施施 工工 243)张拉程序的确定。超张拉法01.05con(持荷2分钟)con或一次张拉法:01.03con(fpyk屈服强度;fptk极限强度)钢筋种类张拉方法超张最大控制应力先张法后张法预应力钢丝、钢铰线0.75fptk0.75fptk0.80fptk热处理钢筋0.70fptk0.75fptk精轧螺纹钢筋0.85fpyk0.95fpyk表4-22 张拉控制应力限值con 土土 木木 工工 程程 施施 工工 254)预应力筋的检查。应严格控制多根钢筋之间内应力的一致性,避免
11、产生因内力大小不均而导致应力集中现象。多根钢丝同时进行张拉完毕后,应抽查钢丝的内应力值,一根钢丝的预应力值的偏差,不得大于或小于按一个构件全部钢丝预应力总值的5,避免各钢丝受力的不均衡性。土土 木木 工工 程程 施施 工工 264)预应力筋的检查。预应力筋张拉后,对设计位置的偏差不得超过5mm,同时也不得大于构件截面最短边尺寸的4%。否则,将会影响设计的受力状况。应合理确定截面内预应力筋的张拉顺序,原则上应尽量避免使台座承受过大的偏心压力,故宜先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋,防止台座产生弯曲变形。土土 木木 工工 程程 施施 工工 272混凝土的浇筑预应力混凝土构件的混凝土浇筑,应一次连续
12、浇筑完成,不允许留设施工缝。尽可能采用低水灰比,控制水泥用量,选用级配优良的骨料。浇筑时应充分捣实,尤其要注意靠近端部混凝土的密实度。这些都是为了减少混凝土在预加应力作用下的收缩和徐变值,从而减小应力损失。土土 木木 工工 程程 施施 工工 28放张时混凝土的强度不得低于设计强度标准值的75。具体放张时间要通过同条件养护的混凝土试块试压结果决定。按照以下原则进行放张:1)对于轴心受压构件,所有预应力筋应同时放张,避免产生偏心受压现象;3预应力筋的放张 土土 木木 工工 程程 施施 工工 292)对于偏心受压构件,应先同时放张预压力较小区域内的预应力筋,然后再同时放张压力较大区域内的预应力筋,否
13、则,容易产生弯曲或裂缝。3)如果按上述二原则放张有困难时,则应分阶段、对称、相互交错地进行放张,这样可以防止在放张过程中构件翘曲或裂缝。土土 木木 工工 程程 施施 工工 30对预应力筋配置较多的构件,不允许采用剪断或割断等方式突然放张,应进行缓慢放张。图 5-11 砂箱放张装置 土土 木木 工工 程程 施施 工工 31楔块(图5-12)进行缓慢放张。图 5-12 土土 木木 工工 程程 施施 工工 325-3后张法预应力施工后张法预应力施工定义定义:后张法是先制作构件或结构,待混凝土达到一定强度后,在构件,或结构上张拉预应力筋的方法。后张法预应力施工,不需要台座设备,灵活性大,广泛用于施工现
14、场生产大型预制预应力混凝土构件和就地浇筑预应力混凝土结构。后张法预应力施工,又可分为有粘结预应力施工和无粘结预应力施工两类。适用范围:适用范围:现场生产大型预应力构件、各种特殊结构和构筑物,也可作为预制构件的拼装。土土 木木 工工 程程 施施 工工 33 土土 木木 工工 程程 施施 工工 34 土土 木木 工工 程程 施施 工工 355.3.1锚具和预应力筋制作锚具和预应力筋制作1.常用锚具常用锚具(1)螺纹端杆锚具。螺纹端杆锚具。螺纹端杆锚具螺纹端杆锚具它由螺纹端杆、它由螺纹端杆、螺母和垫板组螺母和垫板组成,如图成,如图5-13所示,是单根所示,是单根预应力粗钢筋预应力粗钢筋张拉端常用的张
15、拉端常用的锚具。锚具。图图 5-13 螺杆锚具螺杆锚具a-螺杆,螺杆,b-螺母,螺母,c-垫板垫板 土土 木木 工工 程程 施施 工工 36(2)帮条锚具。帮条锚具(图5-14)由帮条和衬板组成。帮条筋采用与预应力筋同级钢筋,而衬板则可用普通低碳钢钢板,焊条应选用E5003。焊接帮条时,三根帮条与衬板相接触面应在同一垂直平面上,防止受力后产生扭曲。图图5-14 土土 木木 工工 程程 施施 工工 37(3)钢质锥形锚具。钢质锥形锚具(下图)由锚塞和锚环组成。一般适用于锚固碳素钢丝束,可锚固1224根钢丝。锚塞和锚环均用45号钢制作。锚塞和锚环的锥度应严格保持一致,保证对钢丝的挤压力均匀,不致影
16、响摩擦阻力。图 5-15 土土 木木 工工 程程 施施 工工 38(4)镦头锚具。镦头锚具由锚环、锚板和螺母组成(图5-16)。镦头锚具适用锚固1224根碳素钢丝。图 5-16 土土 木木 工工 程程 施施 工工 39(5)锥形螺杆锚具。锥形螺杆锚具是由锥形螺杆、套筒、螺母和垫板组成(图5-17)。该锚具适用于1428根碳素钢丝的锚固。图 5-17 锥形螺纹锚具 土土 木木 工工 程程 施施 工工 40(6)JM12型锚具。JM12锚具由锚环和夹片组成(图5-18)。多用于钢绞线束的锚固。JM12锚具有良好的锚固性能,预应力筋滑移量比较小,施工方便,但是加工量大且成本高。图 5-18 土土 木
17、木 工工 程程 施施 工工 41(7)多孔夹片锚具。它也称群锚,由多孔的锚板与夹片组成(图5-19)。在每个锥形孔内装一副夹片,夹持一根钢绞线。这种锚具的优点是每束钢绞线的根数不受限制;任何一根钢绞线锚固失效,都不会引起整束锚固失效。图 5-19 土土 木木 工工 程程 施施 工工 42XM型 土土 木木 工工 程程 施施 工工 43c)QM型锚具及配件(中国建筑科学院)1锚板;2夹片;3钢绞线;4喇叭形铸铁垫板;5螺旋筋;6预留孔道用的螺旋管;7灌浆孔;8锚垫板 土土 木木 工工 程程 施施 工工 44 土土 木木 工工 程程 施施 工工 45(3)握裹式a)挤压锚具的构造 土土 木木 工工
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