第五章预应力混凝土.doc

第五章 预应力混凝土结构施工

第一节 预应力混凝土及其分类
[目的要求]
了解 预应力混凝土结构构件的受力特点，了解预应力混凝土的分类。
[讲授内容]
一、预应力混凝土简介
预应力混凝土是最近几十年发展起来的一项新技术，现在世界各国都在普遍地应用，其推广使用的范围和数量，已成为衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。
目前， 预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架， 吊车梁、空心楼板、大型屋面板、等，交通运输方面的桥梁。轨枕，以及电杆、桩等方面，而且已应用到矿井支架、海港码头、和造船等方面，如60m拱形屋架、12rn跨度200t吊车梁，5000t水压机架，大跨度薄壳结构、144m悬臂拼装公路桥和11万吨容量的煤气罐等都已应用成功。淮北市火车站立交桥桥面横梁就是采用预应力的。
为什么说预应力混凝土结构衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一？它有哪些优点？
由于普通混凝土构件抗裂性能差，它的抗拉极限应变值ε只有 0.0001~0.00015，即相当于每米只能拉长0.1~0.15mm，超过这个数值就会开裂，因此，钢筋混凝土受拉构件，如果要保证混凝土不开裂，钢筋的应力只能用到20~30N/mm 2 [fy = E ε = 2×105 ×(0.0001~0.00015) = 20~30N／mm 2 ]。
因而，对于在使用中不允许开裂的构件，设计时不得不把受拉区混凝土的截面增大，从而增加了结构的自重；对于允许出现裂缝的构件，由于受裂缝宽度的限制，在使用荷载下，钢筋应力也只能用到 150~250N/mm2，从而限制了钢筋混凝土构件中采用高强钢材来节约钢材的可能性。普通混凝土受拉区容易出现开裂的缺点，同使用要求之间的矛盾和高强钢材不断发展与普通混凝土构件中不能充分发挥其高强性能的矛盾，促使人们在设计理论与施工工艺方面的研究有了新的突破——提出了预应力混凝土的理论和实践，由于矛盾的主要方面是混凝土的极限抗拉应变太小（容易开裂），为了解决这一矛盾，在混凝土构件受拉区先施加预压应力，当构件在荷载作用下，产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后，随着荷载的不断增加，混凝土才受拉开裂，从而推迟裂缝的出现时间和限制裂缝的发展，达到提高构件抗裂度和刚度的目的，同时，能有效地采用高强钢材，大大节约钢材。
预应力混凝土构件与普通混凝土构件相比，除能提高构件的抗裂度和刚度外，还具有能增加构件的耐久性，节约材料，减少自重等优点。但是在制作预应力混凝土构件时，增加了张拉工作，相应增添了张拉机具和锚固装置，制作工艺也较复杂。
二、预应力混凝土的分类
1、先张法
先张法是先张拉预应力筋，后浇筑混凝土的预应力混凝土生产方法。这种方法需要专用的生产台座和夹具，以便张拉和临时锚固预应力筋，待混凝土达到设计强度后，放松预应力筋。先张法适用于预制厂生产中小型预应力混凝土构件。预应力是通过预应力筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土的。
2、后张法
后张法是先浇筑混凝土后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。这种方法需要预留孔道和专用的锚具，张拉锚固的预应力筋要求进行孔道灌浆。后张法适用于施工现场生产大型预应力混凝土构件与结构。预应力是通过锚具传递给混凝土的。
3、有粘结
所谓有粘结预应力混凝土是指预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。先张法的预应力 筋直接浇筑在混凝土内，预应力筋和混凝土是有粘结的；后张法的预应力筋通过孔道灌浆与混凝土形成粘结力，这种方法生产的预应力混凝土也是有粘结的。
4、无粘结
无粘结预应力混凝土的预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑动，为防止预应力筋腐蚀和与周围混凝土粘结，采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措施。

第二节 预应力夹具和锚具
[目的要求]
了解: 锚、夹具、连接器的概念，锚具、夹具性能要求，锚、夹具的使用要求和静载锚固试验
熟悉：锚、夹具、连接器进场验收的抽样检查，
掌握：锚具、夹具和连接器的类型及选用
[讲授重点] 锚具、夹具和连接器的类型及选用
[讲授内容]
一、夹具
在先张法预应力混凝土构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座 (或设备)上的临时性锚固装置；在后张法预应力混凝土结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。
夹具必须工作可靠，构造简单，使用方便，能多次重复使用。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。
张拉夹具将预应力筋和张拉机械相连，进行预应力筋张拉；锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。
二、锚具
在后张法预应力混凝土结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。
三、连接器
用于连接预应力筋的装置。
四、锚具、夹具性能要求
1、预应力筋用锚具、夹具和连接器的性能均应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB／T 14370的规定。
2、在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋—锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数(ηa) 等于或大于0．95和预应力筋总应变(εapu)等于或大于2．0％两项要求。
3、 用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力筋—锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验要求。疲劳应力上限应为预应力钢丝或钢绞线抗拉强度标准值。(fptk)的65％(当为精轧螺纹钢筋时，疲劳应力上限为屈服强度的80％)，应力幅度不应小于80MPa。对于主要承受较大动荷载的预应力混凝土结构，要求所选锚具能承受的应力幅度可适当增加，具体数值可由工程设计单位根据需要确定。
4、在抗震结构中，预应力筋—锚具组装件还应满足循环次数为50次的周期荷载试验。组装件用钢丝或钢绞线时，试验应力上限应为0．8fptk；用精轧螺纹钢筋时，应力上限应为其屈服强 度的90％。应力下限均应为相应强度的40％。
5、 锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺的要求。锚固多根预应力筋的锚具，除应具有整束张拉的性能外，尚宜具有单根张拉的可能性。
7、夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能和安全的重复使用性能。主要锚固零件宜采取镀膜防锈。
8、永久留在混凝土结构或构件中的预应力筋连接器，应符合锚具的性能要求；用于先张法施工且在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的性能要求。
五、锚具、夹具和连接器的选用
1、预应力筋用锚具、夹具和连接器按锚固方式不同，可分为
夹片式 (单孔和多孔夹片锚具)：JM12（图5—1）
支承式 (镦头锚具、螺母锚具等)：镦头锚具（图5—2）、螺丝端杆锚具（图5—3）、帮条锚具（图5—4）
锥塞式：钢质锥形锚具（图 5—5）
握裹式 (挤压锚具、压花锚具等)：锥形螺杆锚具（图5—6）、压花锚具（图5—7）。
工程设计单位应根据结构要求、产品技术性能和张拉施工方法，按表 5—1选用锚具。

图 5—1 JMl2型锚具

图 5—2 螺丝端杆锚具
1—螺丝端杆锚具；2—螺母； 3—垫板；
4—排气槽；5—对焊接头；6—冷拉钢筋；

图 5—3 镦头锚具
1—垫板；2—预应力筋；3—镦头

图 5—4 帮条锚具

图 5—5 钢质锥形锚具
1—锚环；2—锚塞。

图 5—6 锥形螺杆锚具
1—螺帽；2—锥形螺杆；3—套筒；4—钢丝；

图 5—7压花锚具
表 5—1 锚具选用
预应力筋品种
选用锚具形式
张拉端
固定端
安装在结构之外
安装在结构之内
钢绞线及钢绞线束
夹片锚具
夹片锚具
压花锚具
挤压锚具
挤压锚具
高强钢丝束
夹片锚具
夹片锚具
挤压锚具
    镦头锚具

镦头锚具

挤压锚具
精轧螺纹钢筋

螺母锚具

2、 预应力混凝土结构工程用锚具在锚固部位的布置，应根据锚具型号、预应力筋数量、混凝土强度等级等条件，进行局部 承压验算。锚具间距应满足最小间距的要求。
当锚具下的锚垫板要求采用喇叭管时，宜选用钢制或铸铁的产品，锚垫板下应设置足够的螺旋钢筋或网状分布钢筋。
锚垫板与预应力筋 (或孔道)在锚固区及其附近应相互垂直。锚垫板上宜设灌浆孔，此孔还可用于排气或安设水泥浆泌水补偿器。选用锚具时，应根据张拉设备的要求，使现场有足够的操作空间。
3、工程设计选定的锚具或连接器，应在设计图纸上注明型式、规格及性能要求，不得指定生产厂名或以独家产品型号间接指定生产厂名。
能够适用于高强度预应力钢材的锚具(或连接器)，也可用于较低强度的预应力钢材；仅适用于低强度预应力钢材的锚具 (或连接器)，则不得用于高强度的预应力钢材。在施工中，锚具 需要代换时，应经工程设计责任方审核同意。
4、夹具和先张法预应力筋连接器的选用，应根据预应力筋的品种、规格、张拉设备型式以及工艺操作要求，由构件的生产单位或生产线的设计单位确定。
六、进场验收
（一） 锚具进场验收时，需方应按合同核对产品质量证明书中所列的型号、数量及适用于何种强度等级的预应力钢材，确认无 误后应按下列三项规定进行检验。检验合格后方可在工程中应用。
1、外观检查：从每批中抽10％的锚具且不应少于10套，检查其外观质量和外形尺寸；并按产品技术条件确定是否合格。
所抽全部样品均不得有裂纹出现，当有二套表面有裂纹时，则本批应逐套检查，合格者方可进入后续检验组批；
2、硬度检验：对硬度有严格要求的锚具零件，应进行硬 度检验。应从每批中抽取5％的样品且不应少于5套，按产品设计规定的表面位置和硬度范围(该表面位置和硬度范围是品质保证条件，由供货方在供货合同中注明)做硬度检验。有一个零件不合格时，则应另取双倍数量的零件重做检验；仍有一件不合格时，则应对本批产品逐个检验，合格者方可进入后续检验组批；
3、静载锚固性能试验——在通过外观检查和硬度检验的锚具中抽取6套样品，与符合试验要求的预应力筋组装成3个预应力筋——锚具组装件，并应由国家或省级质量技术监督部门授权的专业质量检测机构进行静载锚固性能试验。试验结果应单独评 定，每个组装件试件都必须符合本节四、2条的要求。有一个试件不符合要求时，则应取双倍数量的锚具重做试验；仍有一个试件不符合要求时，则该批锚具应视为不合格品。
在试验过程中，当试验数据已满足本节四、 2条的要求而组装件仍未拉断，此时，在能证明锚具的负载能力大于或等于 Fpm，可终止试验，并判定试验结果合格。
注：1、对于锚具用量不多的工程，如由供货方提供有效试验合格证明文件，经工程负责单位审议认可并正式备案，可不必进行静载验收试验；
2、用于主要承受动荷载的锚具，可按本节四、4条确定的疲劳应力幅度进行疲劳荷载试验。
（二）夹具进场验收时，应进行外观检查、硬度检验和静载锚 固性能试验。检验和试验方法与锚具相同；但静载试验结果应符合本节四、 7条的规定。
（三）后张法连接器的进场验收规定应与锚具相同。先张法连接器的进场验收规定应与夹具相同。
（四） 划分进场验收批时，只有在同种材料和同一生产工艺条件下生产的产品，才可列为同一批量。锚固多根预应力钢材的锚具或夹具应以不超过 1000套为一个验收批；锚固单根预应力钢材的锚具或夹具，每个验收批可扩大为2000套。连接器的每个 验收批不宜超过500套。
每个工程或标段不宜使用两个生产厂家提供的产品。
（五）预应力筋用锚具、夹具和连接器的锚固性能试验方法，应符合有关规定。
七、使用要求
1、预应力混凝土工程应由有预应力施工资质的组织承担施工任务。施工单位应定期组织施工人员进行技术培训。
2、预应力筋用锚具、夹具和连接器在贮存运输及使用期间均应妥善保管维护，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤、混淆和散失。
3、预应力筋用锚具、夹具和连接器安装前应擦拭干净。当按施工工艺规定需要在锚固零件上涂抹介质以改善锚固性能时，应在锚具安装时涂抹。
4、钢绞线穿入孔道时，应保持外表面干净，不得拖带污物；穿束以后，应将其锚固夹持段及外端的浮锈和污物擦拭干净。
5、锚具和连接器安装时应与孔道对中。夹片式锚具安装时，各根预应力钢材应平顺，不得扭绞交叉；夹片 应打紧，并外露一致。
6、使用钢丝束镦头锚具前，首先应确认该批预应力钢丝的可镦性，即其物理力学性能应能满足镦头锚的全部要求。钢丝镦 头尺寸不应小于规定值，头形应圆整端正；钢丝镦头的圆弧形周边出现纵向微小裂纹时，其裂纹长度不得延伸至钢丝母材，不得出现斜裂纹或水平裂纹。
7、钢绞线挤压锚具挤压时，在挤压模内腔或挤压元件外表 面应涂润滑油，压力表读数应符合操作说明书的规定。挤压后的 钢绞线外端应露出挤压头2—5mm。
8、夹片式、锥塞式等形式的锚具，在预应力筋张拉和锚固过程中或锚固完成以后，均不得大力敲击或振动。
9、利用螺母锚固的支承式锚具，安装前应逐个检查螺纹的 配合情况。对于大直径螺纹的表面应涂润滑油脂，以确保张拉和锚固过程中顺利旋合和拧紧。
10、钢绞线压花锚成型时，应将表面的污物或油脂擦拭干净，梨形头尺寸和直线段长度不应小于设计值，并应保证与混凝土有充分的粘结力。
11、对于预应力筋，应采用型式和吨位与其相符的千斤顶整束张拉锚固；对直线形或平行排放的预应力钢绞线束，在确保各根预应力钢绞线不会叠压时；也可采用小型千斤顶逐根张拉工艺；但必须将“分批张拉预应力损失”计算在控制应力之内，
    12、千斤顶安装时，工具锚应与前端工作锚对正，使工具锚与工作锚之间的各根预应力钢材相互平行，不得扭绞错位；工具锚夹片外表面和锚板锥孔内表面使用前宜涂润滑剂，并 应经常将夹片表面清洗干净。当工具夹片开裂或牙面缺损较多，工具锚板出现明显变形或工作表面损伤显著时，均不得继续使 用。
13、对于一些有特殊要求的结构或张拉空间受到限制时，可配置专用的变角块，并应采用变角张拉法施工。设计和施工中应考虑因变角而产生的摩阻损失；但预应力筋在
张拉千斤顶工具锚 处的控制应力不得大于 0．8fptk。
14、预应力筋锚固时的内缩值比现行国家标准，《混凝土结构设计规范》GB50010确定的数值明显偏大时，应检查张拉设备状况及操作工艺，必要时加以调整；也可用少量增加张拉伸长值的办法解决。
15、采用连接器接长预应力筋时，应全面检查连接器的所有零件，必须执行全部操作工艺，以确保连接器的可靠性。
16、预应力筋锚固以后，因故必须放松时，对于支承式锚具可用张拉设备松开锚具，将预应力缓慢地卸除；对于夹片式、锥塞式等锚具，宜采用专门的放松装置将锚具松开。任何时候都不得在预应力筋存在拉力的状态下直接将锚具切去。
17、预应力筋张拉锚固后，应对张拉记录和锚固状况进行复查，确认合格后，方可切割露于锚具之外的预应力筋多余部分。切割工作应使用砂轮锯；当使用砂轮锯有困难时也可使用氧乙炔焰，严禁使用电弧。当用氧乙炔焰切割时，火焰不得接触锚具；
切割过程中还应用水冷却锚具。切割后预应力筋的外露长度不应小于 30mm。
18、预应力筋张拉时，应有安全措施。预应力筋两端的正面严禁站人。
19、后张法预应力混凝土构件或结构在张拉预应力筋后，宜及时向预应力筋孔道中压注水泥浆。先张法生产预应力混凝土构件时，张拉预应力筋后，宜及时浇筑构件混凝土。
20、对暴露于结构外部的锚具应及时实施永久性防护措施，防止水分、氯离子及其他有腐蚀性的介质侵入。同时，还应采取适当的防火和避免意外撞击的措施。
封头混凝土应填塞密实并与周围混凝土粘结牢固。无粘结预应力筋的铅固穴槽中，可填堵微膨胀砂浆或环氧树脂砂浆。
锚固区预应力筋端头的混凝土保护层厚度不应小于 20mm；在易腐蚀的环境中，保护层还宜适当加厚。对凸出式锚固端，锚具表面距混凝土边缘不应小于50mm。封头混凝土内应配置1—2片钢筋网，并应与预留锚固筋绑扎牢固。
21、在无粘结预应力筋的端部塑料护套断口处，应用塑料胶带严密包缠；防止水分进入护套。在张拉后的锚具夹片和无粘结 筋端部，应涂满防腐油脂，并罩上塑料(PE)封端罩，并应达到完全密封的效果；也可采用涂刷环氧树脂达到全密封效果。
八、静载锚固试验
1、试验用的预应力筋——锚具、夹具或连接器组装件应由全部零件和预应力筋组装而成。试验用的零件应是在进场验收时经过外观检查和硬度检验合格的产品。组装时锚固零件应擦拭干净，不得在锚固零件上添加影响锚固性能的介质，如金刚砂、石墨、润滑剂等(产品设计有规定者除外)。组装件中组成预应力筋的各根钢材应等长平行、初应力均匀，其受力长度不宜小于3m。单根钢绞线的组装件试件，不包括夹持部位的受力长度不应小于0.8m；其他单根预应力钢材的组装件最小长度可按照试验设备确定。
    对于预应力筋在锚具夹持部位不弯折的组装件 (全部锚筋孔均与锚板底面垂直)，可不安装束口状的锚下垫板( 图5—8 )；

图 5—8 预应力筋——锚具组装件静载试验装置
1—张拉端试验锚具；2—加荷载用千斤顶；3一荷载传感器；4—承力台座
5一预应力筋；6—测量总应变的装置；7一固定端试验锚具

图 5—9 预应力筋——连接器组装件静载试验装置
1—张拉端试验锚具；2—Ⅰ号加荷载用千斤顶；3一荷载传感器；4—承力台座；5一预应力筋；6—测量总应变的装置；7一转向钢环；8—连接器；
9—固定端试验锚具；10—Ⅱ号千斤顶；11—工具锚
预应力筋在锚具夹持部位有偏转角度 (部分锚筋孔与锚板的底面有倾斜角)，使预应力钢材在某个位置须加弯折时，可在此处安设轴向可移动的偏转装置，( 图5—9之件号7)。当对组装件施加拉力时，该偏转装置不应与预应力筋之间产生滑动摩擦。
2、 试验用的测力系统，其不确定度不得大于2％；测量总应变的量具，其标距的不确定度不得大于标距的0．2％；其指示应变的不确定度不得大于0．1％。
3、预应力筋—锚具组装件应按图5—7的装置进行静载试验；预应力筋——连接器组装件应按图5—8的装置进行静载试验。加载之前应先将各种仪表安装调试正确，各根预应力钢材的初应力调匀，初应力可取钢材抗拉强度标准值fptk的5％~10％。
测量总应变ε apu的量具标距不宜小于lm。正式加载步骤应为：按预应力钢材抗拉强度标准值fptk的20％、40％、60％、80％，分4级等速加载，加载速度每分钟宜为100MPa；达到80％后，持荷lh；随后逐渐加载至完全破坏，使荷载达到最大值( Fapu)。
试验过程中应按本规程第 5条规定的项目进行测量和观察。用试验机进行单根预应力筋——锚具组装件静载试验时，在应力达到0．8fptk时，持荷时间可以缩短，但不应少于10min。
4、预应力筋—锚具(或连接器)组装件的静载试验，当极限拉力Fapu达到本节四、2条要求后，在预应力筋断裂之前锚具 (或连接器)先行破坏，应查明原因，修改或加强有关零件后， 经补充静载试验证明锚具(或连接器)可靠，方可在工程中使用。
[思考题]
1、在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋—锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚具效率系数(ηa) 等于或大于 和预应力筋总应变(εapu)等于或大于 两项要求。
A——；0.90 B——0.95； C——1.00； D——1.0%；E——2.0%；F——3.0%；
2、 预应力筋用锚具、夹具和连接器按锚固方式不同，可分为 ：       、  

第三节 先张法施工
[目的要求]
了解：台座的分类及要求，张拉机械。
  熟悉：先张法的特点，机械张拉先张法施工张拉夹具和锚固夹具类别和使用要求，先张法施工工艺流程。
掌握：张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。
[讲授重点] 张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验，混凝土的浇筑与养护，预应力筋放张要求与方法。
[讲授难点] 张拉控制应力的确定方法，张拉程序，预应力筋的检验。
[讲授内容]
先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋，并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后进行非预应力钢筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土，养护混凝土至设计强度等级的 70%以上，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹力作用下，通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应力，使得钢筋混凝土构件受拉区的混凝土承受 预压应力。图5—11为预应力混凝土构件先张法施工示意图。

图 5—11 先张法施工示意图
a)预应力筋张拉阶段，b)混凝土浇筑和养护阶段，c)预应力筋放松阶段
1一台座；2一横梁；3一台面；4一预应力筋；5一锚固夹具；6一混凝土构件
图5-11a为预应力筋张拉时的情况，预应力筋一端用锚固夹具固定在台座上，另一端用张拉机械张拉后也用锚固夹具固定在台座的横 梁上。
图 5—11b为混凝土浇筑及养护阶段，这时只有预应力筋有应力，混凝土没有应力。把混凝土养护至一定强度，一般达到混凝土设计强度的70%。
图 5—11c为放松预应力筋后的情况，由于预应力筋和混凝土之间存在粘结力，故在预应力筋弹性回缩时使混凝土产生预压应力。
由于先张法施工预应力筋张拉、锚固、混凝土的浇筑、养护、放松，均在台座上进行，预应力筋放松前，其拉力都是由台座承受的。由于台座或钢模承受预应力筋的张拉能力受到限制，并考虑到构件的运输条件，因此先张法施工适于生产中小型预应力混凝土构件，如预应力楼板、预应力屋面板、中小型预应力吊车梁等构件。
先张法的特点：①预应力筋在台座上或钢模上张拉，由于台座或钢模承载力有限，先张法一般只能用于生产中小型构件，而且制造台座或钢模一次性投资大，所以，先张法多用于预制厂生产，可多次反复利用台座或钢模。
②预应力筋用夹具固定在台座上，放松后夹具不起作用——工具锚，可回收使用。
③预应力传递靠粘结力。
为此对混凝土握裹力有严格要求，在混凝土构件制作、养护时要保证混凝土质量。
先张法施工中常用的预应力筋有钢丝和钢筋两类。
一、台座
台座是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构，它承受预应力筋的全部张拉力，因而要求台座必须具有足够的强度、刚度和稳定性，同时要满足生产工艺要求。台座按构造型式分为墩式台座和槽式台座。
（一）墩式台座
墩式台座是由传力墩、台面和横梁组成的，见图 5—12

图 5—12 墩式台座
1一传力墩；2—横梁；3—台面；4一预应力筋
传力墩是墩式台座的主要受力结构，传力墩依靠其自重和土压力平衡张拉力产生的倾覆力矩；依靠土的反力和摩阻力平衡张力产生的水平位移。因此，传力墩结构造型大，埋设深度深，投资较大。为了改善传力墩的受力状况，提高台座承受张拉力的能力，可采用与台面共同工作的传力墩，从而减小台墩自重和埋深。
台面是预应力混凝土构件成型的胎模。它是由素土夯实后铺碎砖垫层，再浇筑 50~80mm厚的C15~C20混凝土面层组成的。台面要求平整。光滑，沿其纵向留设0.3%的排水坡度，每隔10~20m设置宽30~50mm的温度缝。
横梁是锚固夹具临时固定预应力筋的支点，也是张拉机械张抗预应力筋的支座，常采用型钢或由钢筋混凝土制作而成。横梁挠度要求小于 2毫米，并不得产生翘曲。
墩式台座长度为100~150米，又称长线台座。墩式台座张拉一次可生产多根顶应力混凝土构件，减少了张拉和临时固定的工作，同时也减少了由于预应力筋滑移和横梁变形引起的预应力损失值。
（二）槽式台座
槽式台座是由端柱，传力柱和上、下横梁以及砖墙组成的，见图 5—13。

图 5—13 槽式台座
1一钢筋混凝土压杆；2一砖墙；3一下横梁；4—上横梁
端柱，传力柱又叫钢筋混凝土压杆。
端柱和传力柱是槽式台座的主要受力结构，采用钢筋混凝土结构。为了便于装拆转移，端柱和传力柱常采用装配式结构，端柱长 5米，传力柱每段长6米。为了便于构件运输和蒸气养护，台面低于地面为好， 一砖厚的砖墙起挡土作用，同时又是蒸汽养护预应力混凝土构件的保温侧墙。
槽式台座长度为45～76米（45米长槽式台座一次可生产6根6米长吊车梁，76米长槽式台座一次可生产10根6米长吊车梁或3榀24米长屋架），槽式台座能够承受较为强大的张拉力，适于双向预应力混凝土构件的张拉，同时也易于进行蒸汽养护。
（三）墩式台座的稳定性和强度验算
墩式台座的稳定性包括台座的抗倾覆和抗滑移的能力。墩式台座抗倾覆和抗滑移验算的计算简图见图5—14

图 5—14 墩式台座稳定性验算计算简图
a)抗倾覆验算 b)抗滑移验算
1、抗倾覆验算
墩式台座的抗倾覆能力以台座的抗倾覆安全系数K1表示。
K2 = M1 / M ≥1．5
式中 M——由张拉力产生的倾覆力矩 M=Te
T——张拉力的合力
e——张拉力合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂
M1——抗倾覆力矩，如不考虑土压力，则 M1 = G1 L1 十G2 L2
式中 G1——传力墩的自重
L1——传力墩重心至倾覆转动点O的力臂
G2——传力墩外伸台面局部加厚部分的自重
L2——传力墩外伸台面局部加厚部分重心至倾覆转动点O的力臂
2、抗滑移验算
墩式台座的抗滑移能力以台座的抗滑移安全系数 K2表示。
K2 = T1 / T ≥1 ．3
式中： T——张拉力的合力
T1——抗滑移力 T1 = N 十 EP 十 F
式中 N——台面反力
EP ——土压力P，P/的合力．
F——摩阻力
3、墩式台座的强度验算：传力墩的牛腿和外伸台面局部加厚部分，分别按钢筋混凝土结构的牛腿和偏心受压构件计算；横梁按简支梁计算。
二、夹具
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，构造简单，施工方便，成本低。根据夹具的工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。
（一）张拉夹具
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。常用的张拉夹具有：
1、偏心式夹具
偏心式夹具用作钢丝的张拉。它是由一对带齿的月牙形偏心块组成，见图 5-15。偏心块可用工具钢制作，其刻齿部分的硬度较所夹钢丝的硬度大。这种夹具构造简单，使用方便。

图 5-15 偏心式夹具
2、压销式夹具
压销式夹具用作直径12—16 mm的HPB235~RRB400级钢筋的张拉夹具。它是由销片和楔形压销组成，见图5—16。销片2、3有与钢筋直径相适应的半圆槽，槽内有齿纹用以夹紧钢筋。当楔紧或放松楔形压销4时，便可夹紧或放松钢筋。

图 5-16 压销式夹具
1一钢筋； 2--销片(楔形)； 3--销片； 4--楔形压销
3、套筒连接器

双拼式套筒连接器
1一钢圈；2一半圆形套筒；3一连接钢筋；4一钢丝；5一螺杆；6一螺母
（二）锚固夹具
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：
1、圆锥齿板式夹具及圆锥形槽式夹具
圆锥齿板式夹具及圆锥形槽式夹具是常用的两种单根钢丝夹具， 适用于锚固直径3~5mm的冷拔低碳钢丝，也适用于锚固直径5mm的碳素(刻痕)钢丝。
这两种夹具均由套筒与销子组成 (图5—17)。套筒为圆形， 中开圆锥形孔。 销子有两种形式；一种是在圆锥形销子上留有1～3个凹槽，在凹槽内刻有细齿，即为圆锥形槽式夹具，另一种是在圆锥形销子上切去一块，在切削面上刻有细齿，即为圆锥形齿板式夹具。
当锚固冷拔低碳钢丝时，套筒用 5号钢或25锰硅钢制作，不需热处理就可使用，销子用45号钢制作，热处理硬度要求HRC＝40—45。当锚固碳素(刻痕)钢丝时，套筒与销子均用45号钢制作，套筒热处理硬度要求HRC＝25～28，销子热处理硬度要求HRC55~58。锚固时，将销子凹槽对准钢丝，或将销子齿板面紧贴钢丝，然后将销子击入套筒内， 销子小头离套筒约0．5～lcm, 靠销子挤压所产生的摩擦力锚紧钢丝，一次仅锚固一根钢丝。

图 5—17圆锥齿板式夹具及圆锥形槽式夹具
1—销子；2—套筒；3—钢丝；
2、圆套筒二片式夹具
圆套筒二片式夹具适用夹持12～16 mm的单根冷拉HRB335~RRB400级钢筋，由圆形套筒和圆锥形夹片组成如图5—18所式。圆形套筒内壁呈圆锥形，与夹片锥度吻合，圆锥形夹片为二个半圆片，半圆片的圆心部分开成半圆形凹槽，并刻有细齿，钢筋就夹紧在夹片中的凹槽内，套筒和夹片均用45号钢制作，套筒热处理后硬度为HRC35—40，夹片为HRC40—45。
当锚固螺纹钢筋时，不能锚固在纵肋上，否则易打滑。为了拆卸方便，可在套筒内壁及夹片外壁涂以润滑油。

图 5—18 圆套筒二片式夹具
1—夹片；2—套筒；3—钢筋
3、圆套筒三片式夹具
圆套筒三片式夹具适用夹持12～14 mm的单根冷拉HRB335~RRB400级钢筋，其构造基本与圆套筒二片式夹具构造相同，只不过夹片由三个组成。
套筒和夹片均用 45号钢制作，套筒热处理后硬度为HRC35—40，夹片为HRC40—45。
4、镦头锚具
镦头锚具属于自制的锚具。钢丝的镦头是采用液压冷镦机进行的，钢筋直径小于22 mm采用热镦方法，钢筋直径等于或大于22 mm采用热锻成型方法（图5—19）。
5、楔形夹具
楔形夹具由锚板与楔块两部分组成，锚板用 5号钢制作，楔块用工具钢制作，经热处理，硬度要求HRC50～55，楔块的坡度约为1／15～1／20，两侧面刻倒齿(图5—20)。锚板上留有楔形孔，楔块打入楔形孔中，钢丝就锚固于楔块的侧面，每个楔块可锚1—2根钢丝。
这种夹具适用于锚固直径 3～5mm的冷拔低碳钢丝及碳素钢 丝。

图 5—20 楔形夹具
1—钢丝；2—锚板；3—楔块；
三、张拉机械
张拉预应力筋的机械，要求工作可靠，操作简单，能以稳定的速率加荷。先张法施工中预应力筋可单根进行张拉或多根成组进行张拉。常用的张拉机械有：
（一）手动卷筒式张拉机
其构造如图 5—21所示。将手摇绞车装在小钢轨道上，钢丝绳卷在卷筒上，卷筒与齿轮联结，齿轮上方装有锥销及制动爪；钢丝绳另一端串联弹簧测力计和嵌式夹具。
使用方法：摇动手柄，齿轮带动卷筒顺转，张拉钢丝；提起锥销及制动爪，齿轮倒转，松开钢丝。
具体操作是将钢丝夹在嵌式夹具上→转动卷筒，张拉钢丝→张拉到预定张拉力值，停止摇手柄，固定钢丝→提起锥销制动爪，卷扬机倒转→松开夹具，取出钢丝，张拉完毕。
该设备的优点是：设备简单，不需电力。缺点是效率低。可用于张拉 3~4mm的钢丝。

图 5—21 手动卷筒式张拉机工作示意图
1—手柄；2—判动爪；3—方向齿轮；4—卷筒；5—锥销；
6—弹簧测力计；7—夹具；8—夹轨器；9—钢轨；
（二）、电动卷筒式张拉机
是把慢速电动卷扬机装在小车上制成（图 5—22）。
该设备的优点是：张拉行程大，张拉速度快。可张拉直径 3~5mm 的钢丝。
为了控制张拉力准确，张拉速度以 1~2m/分为宜，张拉机与弹簧测力计配合使用时，宜装行程开关进行控制，使达到规定的张拉力时能自动停车。

图 5—22 电动卷扬机张拉单根钢丝 1—预应力钢丝；2—梳筋板（承力角钢）；3—圆锥齿板式夹具；4—钢丝夹具；5—限位螺丝；6—行程开关；7—钢轨；8—卷扬机安装在小车上；9—弹簧测力器；10—外地坪；
（三）、电动螺杆张拉机
电动螺杆张拉机既可以张拉预应力钢筋也可可以张拉预应力钢丝。它是由张拉螺杆、电动机、变速箱、测力装置，拉力架、承力架和张拉夹具等组成。最大张拉力为 300~600kN，张拉行程为800mm，张拉速度2m／mi m，自重400Kg。为了便于工作和转移，将其装置在带轮的小车上．电动螺杆张拉机的示意图见图5—23 。
电动螺杆张拉机的工作原理：工作时顶杆支承到台座横梁上，用张拉夹具夹紧预应力筋，开动电动机使螺杆向右侧运动，对预应力筋进行张拉，达到控制应力要求时停车，并用预先套在预应力筋上的锚固夹具将预应力筋临时锚固在台座的横梁上。然后开倒车，使电动螺杆张拉机卸荷。电动螺杆张拉机运行稳定，螺杆有自锁能力，张拉速度快，行程大。

图 5—23 电动螺杆张拉机 1—螺杆；2、3—拉力架；
4—张拉夹具；5—顶杆；6—电动机；7—齿轮减速器；8—测力计；
9、10—车轮；11—底盘； 12—手把；13—横梁；14—钢筋；15—锚固夹具；
（四）油压千斤顶
油压千斤顶可张拉单根预应力筋或多根成组预应力筋。多根成组张拉时，可采用四横梁装置进行，见图5—24 。
四横梁式油压千斤顶张拉装置，用钢量较大，大螺丝杆加工困难，调整预应力筋的初应力费时间，油压千斤顶行程小，工效较低，但其一次张拉力大。

图 5—24 四横梁式油压千斤顶张拉装置
1一台座；2一前横梁；3一后横梁；1 4一预应力筋；5、6一拉力架横梁；
7一大螺丝杆；8一油压千斤顶；9—放张装置
四、先张法施工工艺
先张法施工工艺流程。

(一)预应力筋的张拉
1、张拉程序
0——→1.05σcon————→σcon 或0——→1.03σcon （持荷2min）
第一种张拉程序中，超张拉5％并持荷2min，其目的是为了在高应力状态下加速预应力松弛早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失。第二种张拉程序中，超张拉3％，其目的是为了弥补预应力筋的松弛损失，这种张拉程序施工简单，一般多被采用。以上两种张拉程序是等效的，可根据构件类型、预应力筋与锚具种类、张拉方法、施工速度等选用。
采用第一种张拉程序时，千斤顶回油至稍低于σcon，再进油至σcon，以建立准确的预应力值。
第二种张拉程序，超张拉 3%是为了弥补应力松弛引起的损失，根据国家建委建研院“常温下钢筋松弛性能的试验研究”一次张拉0——→σcon，比超张拉持荷再回到控制应力0——→1.05σcon————→σcon ， （持