建筑施工技术--模块4.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建筑施工技术,CONT,ENTS,目 录,预应力混凝土工程施工,先张法施工,后张法施工,无黏结预应力混凝土施工,4.1,4.2,4.3,4.4,预应力混凝土施工安全技术,4.5,模块,4,预应力混凝土工程,学习目标,模块,4,预应力混凝土工程,1.了解预应力混凝土及其分类、特点。,2.熟悉预应力台座、夹具、锚具的性能与选用方法。,3.熟悉张拉场地的布置、张拉机械的性能与选用方法。,4.掌握先张法的施工工艺。,5.掌握后张法的施工工艺、预应力筋的制作。,6.了解无黏结预应力技术。,PART,4.1,预应力混凝土工程施工,4.1,预应力混凝土工程施工,预应力混凝土是在外荷载作用前预先建立有内应力的混凝土,一般是在混凝土结构或构件受拉区域,通过对预应力筋进行张拉、锚固和放松,借助钢筋的弹性回缩,使受拉区混凝土事先获得预压应力。预压应力的大小和分布应能减小或抵消外荷载所产生的拉应力。普通钢筋混凝土构件的极限抗拉应变只有,0.1,10,-3,0.15,10,-3,。构件混凝土受拉开裂时,受拉钢筋的应力仅为,1/4,1/3,钢筋的抗拉强度未能得到充分的利用。,4.1,预应力混凝土工程施工,1.,预应力混凝土的分类,预应力混凝土按预应力的大小可分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土,按施加应力的方式可分为先张法预应力混凝土、后张法预应力混凝土和自应力混凝土,按预应力筋的黏结状态可分为有黏结预应力混凝土和无黏结预应力混凝土,按施工方法可分为预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土,等等。,4.1,预应力混凝土工程施工,2.,预应力混凝土的特点,与普通钢筋混凝土相比较,预应力混凝土可以更有效地利用高强钢材,提高使用荷载下结构的抗裂度和刚度,减小结构构件的截面尺寸,自重轻、质量好、材料省、耐久性好。虽然预应力混凝土施工要增添专用设备,技术含量高,操作要求严,相应的工程成本高,但是在跨度较大的结构中或在一定范围内代替钢结构使用时,其综合经济效益较好。,4.1,预应力混凝土工程施工,3.,预应力混凝土的应用,预应力混凝土除广泛用于生产屋架、吊车梁、空心板、多孔板、槽形板、双,T,板、,V,形折板、托梁、檩条、槽瓦、屋面梁等大、中、小型预应力混凝土构件外,还被成功地用于多高层建筑、大型桥梁、电视塔、筒仓、水池、大跨度薄壳、水工结构、海洋工程、核电站等工程结构中,如道路桥梁工程中的轨枕、桥面空心板、简支梁等,基础工程中的预应力方桩及管桩,等等。另外,预应力技术还可用于结构加固、旧房改造、土坡支护等。预应力混凝土在现代结构中具有广阔的应用和发展前景。,本模块主要以目前常用的预应力施工工艺为主线,分别介绍先张法施工、后张法施工和无黏结预应力混凝土施工的基础知识。,PART,4.2,先张法施工,4.2,先张法施工,先张法是在浇筑混凝土之前,先张拉预应力筋,并将预应力筋临时固定在台座或钢模上,待混凝土达到一定强度,(,一般不低于混凝土设计强度标准值的,75%),混凝土与预应力筋具有一定的黏结力时,放松预应力筋,在预应力筋的反弹力作用下,构件受拉区的混凝土承受顶压应力。预应力筋的张拉力主要是由预应力筋与混凝土之间的黏结力传递给混凝土。图,4,-,1,所示为预应力混凝土构件先张法,(,台座,),生产示意图。,图,4,-,1 预应力混凝土构件先张法(台座)生产示意图,1,锚固夹具；2,横梁；3,台座承力结构；4,预应力筋；5,台面；6,混凝土构件,4.2,先张法施工,先张法生产可采用台座法和机组流水法。台座法是在台座上生产构件,即预应力筋的张拉、混凝土的浇筑、养护和预应力筋的放松等工序均在台座上进行。机组流水法是利用钢模板作为固定预应力筋的承力架,构件连同模板通过固定的机组按流水方式完成其生产过程。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。,4.2.1,先张法施工设备,1.,台座,4.2.1,先张法施工设备,1,）墩式台座,墩式台座,(,见图,4,-,2),由承力台墩、台面和横梁三部分组成,其长度宜为,50,150 m,。目前常用的是台墩与台面共同受力的墩式台座。台座的宽度主要取决于构件的布筋宽度和张拉与浇筑混凝土是否方便,一般不得大于,2 m,。台座的端部应留出张拉操作用地和通道,两侧要有运输和堆放构件的场地。台座的强度应根据构件张拉力的大小来确定,可按台座每米宽的承载力为,200,500 kN,设计台座。,图4,-,2 墩式台座,1,横梁；2,牛腿；3,预应力筋；4,台面；5,承力台墩,4.2.1,先张法施工设备,2,）槽式台座,槽式台座由钢筋混凝土压杆、上下横梁及台面组成,如图,4,-,3,所示。槽式台座的长度一般不大于,76 m,；宽度随构件外形及制作方式而定,一般不小于,1 m,；承载力可达,1 000 kN,以上。为便于混凝土浇筑和蒸汽养护,槽式台座多低于地面。在施工现场还可利用已预制好的柱、桩等构件装配成简易槽式台座。,图4,-3 槽式台座,1,下横梁；2,上横梁；3,砖墙；4,钢筋混凝土压杆；5,台面,4.2.1,先张法施工设备,2.,夹具,4.2.1,先张法施工设备,1,）夹具的要求,预应力夹具应当具有良好的自锚性能和松锚性能,应能多次重复使用。对需敲击才能松开的夹具,必须保证其对预应力筋的锚固没有影响,且对操作人员的安全不造成危险。当夹具达到实际的极限拉力时,全部零件不应出现肉眼可见的裂缝和破坏。,夹具,(,包括锚具和连接器,),进场时,除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量外,还应按规定进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验验收。,4.2.1,先张法施工设备,2,）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,常用的锚固夹具有以下几类：,(1),钢质锥形锚具。,GE,钢质锥形锚具,(,又称弗氏锚,),由锚塞和锚圈组成,可锚固标准强度为,1 570 MPa,的,5,高强度钢丝束,配用,YDC1000,型穿心式千斤顶张拉、顶压锚固。,(2),钢质锥形夹具。钢质锥形夹具主要用来锚固直径为,3,5 mm,的单根钢丝夹具,如图,4,-,4,所示。,图4,-,4 钢质锥形夹具,1,齿板；2,套筒；3,钢丝；4,锥塞,4.2.1,先张法施工设备,(3),镦头夹具。镦头夹具适用于预应力钢丝固定端的锚固,是将钢丝端部冷镦或热镦形成镦粗头,通过承力板锚固,如图,4,-,5,所示。,图4,-,5 固定端镦头夹具,1,镦头钢丝；2,承力板；3,垫片,4.2.1,先张法施工设备,3,）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,常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔形夹具等,如图,4,-,6,所示。,图4,-,6 张拉夹具（单位：mm）,4.2.1,先张法施工设备,3.,张拉设备,4.2.1,先张法施工设备,1,）油压千斤顶,4.2.1,先张法施工设备,2,）卷扬机,在长线台座上张拉钢筋时,由于一般千斤顶的行程不能满足长台座要求,因此可采用卷扬机张拉小直径预应力筋,用杠杆或弹簧测力。弹簧测力时,宜设行程开关,使在张拉到规定的应力时能自行停机4.2.1,先张法施工设备,3,）电动螺杆张拉机,电动螺杆张拉机由螺杆、电动机、变速箱、测力计及顶杆等组成,可单根张拉预应力钢丝或钢筋。张拉时,顶杆支于台座横梁上,用张拉夹具夹紧钢筋后,开动电动机,由皮带、齿轮传动系统使螺杆做直线运动,从而张拉钢筋。这种张拉方式的特点是运行稳定,螺杆有自锁性能,故电动螺杆张拉机恒载性能好,速度快,张拉行程大。,4.2.2,先张法施工工艺,图4,-,7 先张法施工工艺流程,4.2.2,先张法施工工艺,1.,预应力筋的铺设、张拉,预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。为便于脱模,对长线台座,(,或胎模,),在铺设预应力筋前应先刷隔离剂,但应采取措施防止隔离剂污损预应力筋,影响其与混凝土的黏结。如果预应力筋遭受污染,应使用适宜的溶剂将其清洗干净。预应力钢丝宜用牵引车铺设。如遇钢丝需要接长的情况,可借助钢丝连接器用,20,22,号铁丝密排绑扎。,预应力筋的张拉应根据设计要求,采用合适的张拉方法、张拉顺序和张拉程序进行,并应有可靠的质量和安全保证措施。,4.2.2,先张法施工工艺,1,）预应力筋的张拉方法,预应力筋的张拉可采用单根张拉或多根同时张拉的方法。当预应力筋的数量不多、张拉设备的拉力有限时,常采用单根张拉的方法。当预应力筋的数量较多且密集布筋、张拉设备的拉力较大时,可采用多根同时张拉的方法。,在预制厂生产预应力多孔板时,可在钢模上用镦头梳筋板夹具进行整体张拉。其方法是：将钢丝两端镦粗,一端卡在固定梳筋板上,另一端卡在张拉端的活动梳筋板上,用张拉钩钩住活动梳筋板,再通过连接套筒将张拉钩和拉杆式千斤顶连接起来进行张拉。,4.2.2,先张法施工工艺,2,）预应力筋的张拉顺序,4.2.2,先张法施工工艺,3,）预应力筋的张拉程序,预应力钢丝由于张拉工作量大,因而宜采用一次张拉程序,即,0(1.03,1.05)con,锚固,其中,1.03,1.05,是超张拉系数,它主要取决于弹簧测力计的误差、温度影响、台座横梁或定位板刚度不足、台座长度不符合设计取值、工人操作影响等因素。,采用低松弛钢绞线时,也可采用一次张拉程序：对单根张拉为,0con,锚固,对整体张拉为,0,初应力调整值,con,锚固。,4.2.2,先张法施工工艺,4,）预应力值的校核,预应力筋的张拉控制应力,con,应符合设计要求,但不宜超过表,4,-,1,中的控制应力限值。对于要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区设置的预应力筋,或当要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉及预应力筋与张拉台座之间的温差等引起的应力损失时,可提高,0.05fptk,或,0.05fpyk,。当施工中的预应力筋需要超张拉时,其最大张拉控制应力也应符合表,4,-,1,的规定。,4.2.2,先张法施工工艺,预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的允许偏差为,5,。,预应力钢丝张拉时,对其伸长值不做校核,俗称,“,单控,”,。张拉锚固后,用钢丝内力测定仪检查钢丝的预应力值,反复测定四次,取后三次的平均值为钢丝内力,其偏差应符合上述要求。预应力钢丝内力的检测一般在张拉锚固,1 h,后进行,此时锚固损失已经完成。每工作班检查预应力筋总数的,1%,且不少于,3,根。,钢绞线预应力筋的张拉力一般采用伸长值校核,俗称,“,双控,”,。张拉时预应力的实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为,6,。张拉过程中随时测量伸长值,(,通过量测千斤顶活塞行程反算预应力筋伸长值,),张拉力控制的校核方法与钢丝相同。,4.2.2,先张法施工工艺,2.,混凝土浇筑与养护,预应力筋张拉完毕后即应浇筑混凝土,。,混凝土的浇筑应一次完成,不允许留设施工缝,。预应力混凝土构件的混凝土强度等级一般不低于,C30,当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋做预应力筋时,混凝土的强度等级不宜低于,C40,。,构件应避开台面的温度缝,当不可能避开时,可先在温度缝上铺薄钢板或垫油毡,然后再灌混凝土,。,浇筑时,振捣器不得碰撞预应力钢筋,。,混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞或踩动预应力筋,以保证预应力筋与混凝土有良好的黏结力,。,采用平卧叠浇法制作预应力混凝土构件时,其下层构件混凝土的强度需达到,8,10,MPa,方可浇筑上层构件混凝土并应有隔离措施,。,4.2.2,先张法施工工艺,预应力混凝土可采用自然养护和蒸汽湿热养护。但应注意采取正确的养护制度,在台座上用蒸汽养护时,温度升高后预应力筋膨胀而台座的长度并无变化,因而引起预应力筋应力减小,在这种情况下混凝土如果逐渐硬结,则在混凝土硬化前预应力筋由于温度升高而引起的应力降低将无法恢复,这就是温差引起的预应力损失。因此,为了减少这种温差应力损失,应保证混凝土在达到一定强度,(100 N/mm,2,),之前,将温度升高限制在一定范围内,(,一般不超过,20),在台座上采用蒸汽养护时,其最高允许温度应根据设计要求的允许温差,(,张拉钢筋时的温度与台座温度的差,),经计算确定。,4.2.2,先张法施工工艺,当混凝土强度养护达到,7.5 MPa(,配粗钢筋,),或,10 MPa(,钢丝、钢绞线配筋,),以上时,则可不受设计要求的温差限制,按一般构件的蒸汽养护规定进行。这种养护方法又称为二次升温养护法。在采用机组流水法用钢模制作顶应力构件、蒸汽养护时,由于钢模和预应力筋同样伸缩所以不存在因温差而引起的预应力损失,因此可以采用一般加热养护制度。,4.2.2,先张法施工工艺,3.,预应力筋的放张,4.2.2,先张法施工工艺,1,）放张要求,预应力筋放张时,混凝土强度应符合设计要求,如设计无具体要求,则不应低于设计强度等级的75。放张过早会因混凝土强度不足而产生较大的混凝土弹性回缩或滑丝,引起较大的预应力损失。,4.2.2先张法施工工艺,2,）放张顺序,预应力筋的放张顺序应符合设计要求；当设计无特殊要求时,应遵循下列规定：,(1),对承受轴心预压力的构件,(,如压杆、桩等,),所有预应力筋应同时放张。,(2),对承受偏心预压力的构件,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。,(3),当不能按上述规定放张时,应分阶段、对称、交错地放张,防止构件在放张过程中发生弯曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。,4.2.2,先张法施工工艺,3,）放张方法,在放张过程中应使预应力构件自由压缩。放张工作应缓慢进行,避免过大的冲击与偏心。,当预应力筋为钢丝时,若钢丝的数量不多,则可采用剪切、锯割或氧,-乙炔焰预热熔断的方法进行放张。放张时,应从靠近生产线的中间处剪,(,熔,),断钢丝,这样比靠近台座一端剪,(,熔,),断时的回弹要小,且有利于脱模。当钢丝数量较多时,所有钢丝应同时放张,不允许采用逐根放张的方法；否则,最后的几根钢丝可能由于承受过大的应力而突然断裂,导致构件应力传递长度骤增,或使构件端部开裂。放张可采用放张横梁来实现,横梁可用千斤顶或预先设置在横梁支点处的放张装置,(,砂箱或楔块等,),来放张。采用湿热养护的预应力混凝土构件宜热态放张,不宜降温后放张。,4.2.2,先张法施工工艺,图,4,-,8,所示为楔块放张,在台座与横梁间设置楔块,放张时旋转螺母,螺杆向上移动,楔块退出,达到同时放张预应力筋的目的。楔块放张宜用于张拉力不大的情况,一般以不大于,300 kN,为宜。,图4,-,8 楔块放张,1,横梁；2,螺杆；3,螺母；4,承力板；5,台座；6,8,钢块；7,楔块,4.2.2,先张法施工工艺,当张拉力较大时,可采用砂箱放张,(,见图,4,-,9),。砂箱由钢制套箱和活塞,(,钢制套箱内径比活塞外径大,2 mm),等组成,内装石英砂或铁砂。张拉钢筋时,箱内的砂被压实,承担着横梁的反力；放松钢筋时,将出砂口打开,使砂缓慢流出,以达到缓慢放张的目的。采用砂箱放张,能够控制放张速度,工作可靠,施工方便。,图4,-,9 砂箱放张,1,活塞；2,钢制套箱；3,进砂口；4,套箱底板；5,出砂口；6,砂,4.2.3,先张法施工的注意事项,(1),采用台座法张拉预应力筋时,应先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋,避免台座承受过大的偏心压力；张拉宜分批、对称进行,。,(2),采用应力控制法张拉预应力筋时,应校核预应力筋的伸长值,。当实际伸长值与计算伸长值的偏差大于,6%,时,应暂停张拉,查明原因并采取措施调整后方可继续张拉。,(3),多根预应力筋同时张拉时,须事先调整初应力,使其相互间的应力一致,。预应力筋张拉锚固后的实际预应力值与设计规定检验值的相对允许偏差为,5%,。,4.2.3,先张法施工的注意事项,(4),先张法中的预应力筋不允许出现断裂或滑脱。在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。,(5),锚固时,张拉端预应力筋的回缩量应符合设计要求,设计无要求时不得大于施工规范的规定。,(6),施工中应注意安全。台座两端应有防护措施。张拉时,正对钢筋张拉的两端禁止站人,也不准进入台座。敲击锚具的锥塞或楔块时,不应用力过猛,以免损伤预应力筋而断裂伤人,但又要锚固可靠。冬期张拉预应力筋时的温度不宜低于,-15,且应考虑预应力筋容易脆断的危险。,PART,4.3,后张法施工,4.3,后张法施工,后张法是先制作构件,在应放置预应力钢筋的部位预先留有孔道,待构件混凝土强度达到设计规定的数值后,用张拉机具夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制预应力,并借助锚具在构件端部将预应力筋锚固,最后进行孔道灌浆(或不灌浆)。,4.3,后张法施工,预应力筋的张拉力主要是靠构件端部的锚具传递给混凝土,使混凝土产生预压应力,。,在后张法施工中,锚具永久性地留在构件上,成为预应力构件的一个组成部分,不能重复使用,。,因此,在后张法施工中,必须有与不同预应力筋配套的锚具和张拉机具,。,图4,-,10 预应力混凝土后张法施工示意图,1,钢筋混凝土构件；2,预留孔道；3,预应力筋；4,千斤顶；5,锚具,4.3.1,后张法施工设备,1.,锚具,后张法所用锚具根据锚固原理和构造形式分为螺杆锚具、夹片锚具、锥销式锚具和镦头锚具四种体系；在预应力筋张拉过程中,锚具按所在位置与作用又可分为张拉端锚具和固定端锚具；预应力筋的种类有热处理钢筋束、消除应力钢丝束或钢绞线束,因此按锚具锚固钢筋或钢丝的数量可分为钢绞线束锚具、钢筋束锚具、钢丝束锚具及单根粗钢筋锚具。,4.3.1,后张法施工设备,1,）钢绞线束、钢筋束锚具,(1)JM,型锚具。,JM,型锚具由锚环与夹片组成,用于锚固,3,6,根,12,的光圆或变形钢筋束和,5,6,根,12,钢绞线束。它可以作为张拉端或固定端锚具,也可作为重复使用的工具锚。如图,4,-,11,所示,夹片呈扇形,靠两侧的半圆槽锚固预应力钢筋,为增加夹片与预应力筋之间的摩擦力,在半圆槽内刻有截面为梯形的齿痕,夹片背面的坡度与锚环一致。锚环分甲型和乙型两种,甲型锚环为一个具有锥形内孔的圆柱体,外形比较简单,使用时直接放置在构件端部的垫板上；乙型锚环在圆柱体外部增添正方形肋板,使用时将锚环预埋在构件端部，不另设垫板。锚环和夹片均用,45,号钢制造,甲型锚环和夹片必须经过热处理,乙型锚环可不必进行热处理。,4.3.1,后张法施工设备,图4,-,11 JM12型锚具(单位：mm),1,锚环；2,夹片；3,预应力钢丝束,4.3.1,后张法施工设备,(2)XM,型锚具。,XM,型锚具属新型大吨位群锚体系锚具,由锚环和夹片组成,对钢绞线束和钢丝束能形成可靠的锚固。三个夹片一组夹持一根预应力筋形成一个锚固单元,由一个锚固单元组成的锚具称为单孔锚具,由两个或两个以上的锚固单元组成的锚具称为多孔锚具,如图,4,-,12,所示。,图4,-,12 XM型锚具,1,圆锥孔；2,灌浆孔；3,锚环；4,喇叭管；5,钢绞线；6,夹片；7,波纹管,4.3.1,后张法施工设备,(3)QM,型锚具。,QM,型锚具与,XM,型锚具相似,也是由锚板和夹片组成,但锚孔是直的,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。这种锚具适用于锚固,4,31,根,j,12,和,3,9,根,j,15,钢绞线束,如图,4,-,13,所示。,图4,-,13 QM型锚具及配件,1,锚板；2,夹片；3,钢绞线；4,喇叭形铸铁垫板；5,弹簧圈；6,预留孔道用的波纹管；7,灌浆孔,4.3.1,后张法施工设备,(4)KT,-,Z,型锚具。,KT,-,Z,型锚具由锚环和锚塞组成,如图,4,-,14,所示,分为,A,型和,B,型两种,当预应力筋的最大张拉力超过,450 kN,时采用,A,型,不超过,450 kN,时采用,B,型。,KT,-,Z,型锚具适用于锚固,36,根直径为,12 mm,的钢筋束或钢绞线束。该锚具为半埋式,使用时先将锚环小头嵌入承压钢板中,并用断续焊缝焊牢,然后共同预埋在构件端部。,图4,-,15 固定端用镦头锚具,1,镦头；2,锚固板；3,预应力筋,4.3.1,后张法施工设备,(5),镦头锚具。如图,4,-,15,所示,镦头锚具用于固定端,它由锚固板和带镦头的预应力筋组成。,图4,-,15 固定端用镦头锚具,1,镦头；2,锚固板；3,预应力筋,4.3.1,后张法施工设备,2,）钢丝束锚具,钢丝束所用锚具目前国内常用的有钢丝束镦头锚具、钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、,XM,型锚具和,QM,型锚具。,(1),钢丝束镦头锚具。钢丝束镦头锚具用于锚固,12,54,根,s,5,碳素钢丝束,分,DM5A,型和,DM5B,型两种。,A,型用于张拉端,由锚环和螺母组成；,B,型用于固定端,仅有一块锚板,如图,4,-,16,所示。,图4,-,16 钢丝束镦头锚具,1,A型锚环；2,螺母；3,钢丝束；4,锚板,4.3.1,后张法施工设备,(2),钢质锥形锚具。钢质锥形锚具由锚环和锚塞组成,如图,4,-,17,所示,用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束。钢丝分布在锚环锥孔内侧,由锚塞塞紧锚固。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致,锚塞上刻有细齿槽以夹紧钢丝防止滑移。,图4,-,17 钢质锥形锚具,1,锚环；2,锚塞,4.3.1,后张法施工设备,锥形锚具的缺点是当钢丝直径误差较大时,易产生单根滑丝现象,且很难补救,如用加大顶锚力的办法来防止滑丝,又易使钢丝被咬伤。此外,钢丝锚固时呈辐射状态,弯折处受力较大,在国外已很少采用。,4.3.1,后张法施工设备,(3),锥形螺杆锚具。锥形螺杆锚具适用于锚固,1428,根,5,组成的钢丝束,由锥形螺杆、套筒、螺母垫板组成,如图,4,-,18,所示。,图4,-,18 锥形螺杆锚具,1,垫板；2,套筒；3,锥形螺杆；4,钢丝,4.3.1,后张法施工设备,3,）单根粗钢筋锚具,(1),螺丝端杆锚具。螺丝端杆锚具由螺丝端杆、垫板和螺母组成,适用于锚固直径不大于,36 mm,的热处理钢筋,如图,4,-,19(a),所示。,图4,-,19 单根粗钢筋锚具,1,钢筋；2,螺丝端杆；3,螺母；4,焊接接头；5,衬板；6,帮条,4.3.1,后张法施工设备,螺丝端杆可用同类的热处理钢筋或热处理,45,号钢制作,制作时,先粗加工至接近设计尺寸,再进行热处理,然后精加工至设计尺寸。热处理后不能有裂纹和伤痕。螺丝端杆锚具与预应力筋对焊,用张拉设备张拉螺丝端杆,然后用螺母锚固。,(2),帮条锚具。它由一块方形衬板与三根帮条组成,如图,4,-,19(b),所示。衬板采用普通低碳钢板,帮条采用与预应力筋同类型的钢筋。帮条锚具一般用在单根粗钢筋做预应力筋的固定端。,4.3.1,后张法施工设备,2.,张拉机具,4.3.1,后张法施工设备,1,）千斤顶,(1),拉杆式千斤顶,(YL,型,),。拉杆式千斤顶主要用于张拉带有螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具钢丝束及镦头锚具钢丝束。,拉杆式千斤顶构造如图,4,-,20,所示,由主缸、主缸活塞、副缸、副缸活塞、连接器、顶杆和拉杆等组成。,图4,-,20 拉杆式千斤顶构造（单位：mm1,副缸油嘴；2,主缸；3,主缸油嘴；4,副缸；5,拉杆；6,顶杆；7,连接器；8,预埋钢板；9,混凝土构件；10,预应力筋；11,螺帽；12,螺丝端杆；13,副缸活塞；14,主缸活塞,4.3.1,后张法施工设备,(2),锥锚式千斤顶,(YZ,型,),。锥锚式千斤顶主要适用于张拉,KT,-,Z,型锚具锚固的钢筋束或钢绞线束和使用锥形锚具的预应力钢丝束。其张拉油缸用于张拉预应力筋,顶压油缸用于顶压锥塞,因此又称为双作用千斤顶,如图,4,-,21,所示。,图4,-,21 YZ85锥锚式千斤顶,1,主缸；2,退楔缸；3,楔块(退出时位置)；4,楔块(张拉时位置)；5,锥形卡环；6,退楔翼片；7,副缸,4.3.1,后张法施工设备,(3)YC,-,60,型穿心式千斤顶。穿心式千斤顶,(YC,型,),适用性很强,适用于张拉各种型式的预应力筋,它适用于张拉采用,JM12,型、,QM,型、,XM,型的预应力钢丝束、钢筋束和钢绞线束。配置撑脚和拉杆等附件后,它又可作为拉杆式千斤顶使用。根据张拉力和构造不同,穿心式千斤顶有,YC,-,60,、,YCD20,、,YCD120,、,YCD200,和无顶压机构的,YCQ,型千斤顶。,YC,-,60,型是目前我国预应力混凝土构件施工中应用最为广泛的张拉机械。,YC,-,60,型穿心式千斤顶加装撑脚,张拉杆和连接器后,就可以张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋,张拉以锥形螺杆锚具和,DM5A,型镦头锚具为张拉锚具的钢丝束。现以,YC,-,60,型千斤顶为例,说明其构造及工作原理,如图,4,-,22,所示。,4.3.1,后张法施工设备,图4,-,22 YC,-,60型穿心式千斤顶的构造及工作示意图（单位：mm）,1,张拉油缸；2,张拉缸油嘴；3,顶压油缸(张拉活塞)；4,油孔；5,张拉回程油室；6,顶压活塞；7,顶压缸油嘴；8,弹簧；9,混凝土构件；10,锚环；11,顶压工作油室；12,预应力筋；13,工具式锚具；14,张拉工作油室；15,螺帽；16,撑脚；17,张拉杆；18,连接器,4.3.1,后张法施工设备,2,）高压油泵,高压油泵主要与各类千斤顶配套使用,提供高压的油液。高压油泵的类型比较多,性能不一。高压油泵向液压千斤顶的油缸高压供油。高压油泵的额定压力应等于或大于千斤顶的额定压力。高压油泵的额定压力为,40,80 MPa,。图,4,-,23,所示为,ZB4,-,500,型高压油泵,它由泵体、控制阀、压力表、车体和管路等部件组成。,图4,-,23 ZB4,-,500型高压油泵（单位：mm）,1,油箱小车；2,拉手；3,电气开关；4,控制阀；5,压力表；6,电动机及泵体；7,加油口,4.3.2,预应力筋的制作,1.,钢筋束及钢绞线束制作,为了保证构件孔道穿入筋和张拉时不发生扭结,应对预应力筋进行编束。编束时把预应力筋理顺后,用1822,号铁丝每隔,1 m,左右绑扎一道,形成束状。,钢绞线下料宜用砂轮切割机切割,不得采用电弧切割。,钢绞线编束宜用,20,号铁丝绑扎,间距为,2,3 m,。编束时应先将钢绞线理顺,并尽量使各根钢绞线松紧一致。如将钢绞线单根穿入孔道,则不编束。,4.3.2,预应力筋的制作,采用夹片锚具,用穿心式千斤顶在构件上张拉时,钢绞线的下料长度,L,按图,4,-,24,所示计算。,图4,-,24 钢筋束、钢绞线束下料长度计算简图（单位：mm）,1,混凝土构件；2,孔道；3,钢绞线；4,夹片式工作锚；5,穿心式千斤顶；6,夹片式工具锚,4.3.2,预应力筋的制作,(1),两端张拉,:,L=l+2(l,1,+l,2,+l,3,+100)(4,-,1),式中,l,为构件的孔道长度；,l1,为夹片式工作锚厚度；,l2,为穿心式千斤顶长度；,l3,为夹片式工具锚厚度。,(2),一端张拉,:,L=l+2(l,1,+100)+l,2,+l,3,(4,-,2),式中，各符号意义同上。,4.3.2,预应力筋的制作,2.,钢丝束制作,钢丝束制作随锚具的不同而不同,一般需经过调直、下料、编束和安装锚具等工序。,当采用镦头锚具时,一端张拉,应考虑钢丝束张拉锚固后螺母位于锚环中部,钢丝下料长度,L,可按图,4,-,25,所示用式,(4,-,3),计算,:,L=L,0,+2a+2b,0.5(H,H,1,)-L-C(4,-,3),式中,L0,为孔道长度；,a,为锚板厚度；,b,为钢丝镦头厚度,取钢丝直径,2,倍；,H,为锚环高度；,H1,为螺母高度；,L,为张拉时钢丝伸长值；,C,为混凝土弹性压缩,(,很小时可忽略不计,),。,4.3.2,预应力筋的制作,图4,-,25 用镦头锚具时钢丝下料长度计算简图,4.3.2,预应力筋的制作,为了保证钢丝不发生扭结,必须进行编束。编束前应对钢丝直径进行测量,直径相对误差不得超过,0.1 mm,以保证成束钢丝与锚具可靠连接。采用锥形螺杆锚具时,编束工作是在平整的场地上把钢丝理顺放平,用,22,号铁丝将钢丝每隔,1 m,编成帘子状,然后每隔,1 m,放置,1,个螺旋衬圈再将编好的钢丝帘绕衬圈围成圆束,用铁丝绑扎牢固,如图,4,-,26,所示。,图4,-,26 钢丝束的编束,4.3.2,预应力筋的制作,当采用镦头锚具时,根据钢丝分圈布置的特点,编束时首先将内圈和外圈钢丝分别用铁丝顺序编扎,然后将内圈钢丝放在外圈钢丝内扎牢。编束完成后,先在一端安装锚环并完成镦头工作,对另一端钢丝的镦头,待钢丝束穿过孔道并被安装上锚板后再进行操作。,4.3.2,预应力筋的制作,3.,单根预应力筋制作,单根粗预应力钢筋一般采用热处理钢筋,其制作包括配料、对焊、冷拉等工序。为保证质量,宜采用控制应力的方法进行冷拉。钢筋配料时,应根据钢筋的品种测定冷拉率,如果在一批钢筋中冷拉率变化较大,应尽可能把冷拉率相近的钢筋对焊在一起进行冷拉,以保证钢筋冷拉力的均匀性。,钢筋对焊接长在钢筋冷拉前进行,钢筋的下料长度由计算确定。,当构件两端均采用螺丝端杆锚具时,(,见图,4,-,27),预应力筋下料长度为,(4-4),4.3.2,预应力筋的制作,图4,-,27 单根预应力筋下料长度计算简图,4.3.2,预应力筋的制作,当一端采用螺丝端杆锚具,另一端采用帮条锚具或镦头锚具时,预应力筋下料长度为,(4-5),式中,l,为构件的孔道长度；,l1,为螺丝端杆长度,一般为,320 mm,；,l2,为螺丝端杆伸出构件外的长度,一般为,120,150 mm,或按下式计算：张拉端为,l2=2H+h+5 mm,锚固端为,l2=H+h+10 mm,；,l3,为帮条或镦头锚具所需钢筋长度；,为预应力筋的冷拉率,(,由试验定,),；,为预应力筋的冷拉回弹率,一般为,0.4%,0.6%,；,n,为对焊接头数量；,为每个对焊接头的压缩量,取一个钢筋直径；,H,为螺母高度；,h,为垫板厚度。,4.3.3,后张法施工工艺,后张法施工工艺与预应力施工有关的主要是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分,图,4,-,28,所示为后张法施工工艺流程图。,图4,-,28 后张法施工工艺流程图,4.3.3,后张法施工工艺,1.,孔道留设,孔道留设是后张法有黏结预应力施工中的关键工作之一。预留孔道的规格、数量、位置和形状应符合设计要求；预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现位移和变形；孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线。,4.3.3,后张法施工工艺,1,）预埋波纹管留孔,预埋波纹管成孔时，波纹管直接埋在构件或结构中不再取出，这种方法特别适用于留设曲线孔道。按材料的不同，波纹管可分为金属波纹管和塑料波纹管。,（,1,）金属波纹管。金属波纹管又称为螺旋管，是用冷轧钢带或镀锌钢带在卷管机上压波后螺旋咬合而成的。按照截面形状的不同，金属波纹管可分为圆形金属波纹管和扁形金属波纹管两种；按照钢带表面状况的不同，金属波纹管可分为镀锌金属波纹管和不镀锌金属波纹管两种。预应力混凝土用金属波纹管应满足径向刚度、抗渗漏、外观等要求。,4.3.3,后张法施工工艺,金属波纹管的连接（见图,4,-,29,）宜采用大一号的同型波纹管。接头管的长度可取其直径的,3,倍，且不宜小于,200 mm,；两端的旋入长度宜相等，应用密封胶带或塑料热缩管封裹。,图4,-,29 金属波纹管的连接,1,密封胶带；2,接头管；3,波纹管,4.3.3,后张法施工工艺,安装金属波纹管时，应事先按设计图中预应力筋的曲线坐标在箍筋上定出曲线位置。固定金属波纹管时，应采用钢筋支托,(,见图,4,-,30),，钢筋支托的间距应为,0.8,1.2 m,。钢筋支托应焊在箍筋上，箍筋底部应垫实。金属波纹管固定后，必须用铁丝扎牢，以防止浇筑混凝土时金属波纹管上浮而引发严重的质量事故。,图4,-,30 金属波纹管的固定,1,梁侧模；2,箍筋；3,钢筋支托；4,波纹管；5,垫块,4.3.3,后张法施工工艺,1,提高预应力筋的防腐保护，可防止氯离子侵入而产生的电腐蚀。,（2）塑料波纹管。当塑料波纹管应用于预应力筋孔道时，具有以下优点：,2,不导电，可防止杂散电流腐蚀。,3,密封性好，保护预应力筋不生锈。,4,强度高，刚度大，不怕踩压，不易被振动棒凿破。,5,减小张拉过程中孔道的摩擦损失。,6,提高了预应力筋的耐疲劳能力。,4.3.3,后张法施工工艺,安装塑料波纹管时，其钢筋支托的间距应不大于0.81.0 m。塑料波纹管接长采用塑料焊接机热熔焊接或高密度聚乙烯塑料套管。塑料波纹管与锚垫板连接时宜采用高密度聚乙烯塑料套管。,4.3.3,后张法施工工艺,2,）钢管抽芯法,制作后张法预应力混凝土构件时，在预应力筋的位置处预先埋设钢管，待混凝土初凝后将钢管旋转抽出的留孔方法称为钢管抽芯法。为防止浇筑混凝土时钢管产生位移，应每隔,1.0 m,用钢筋,“,井,”,字架将其固定牢靠。钢管接头处可用长度为,300,400 mm,的铁皮套管连接。在混凝土浇筑后，每隔一定时间慢慢同向转动钢管，使之不与混凝土黏结；混凝土初凝后、终凝前抽出钢管，即形成孔道。钢管抽芯法仅适用于留设直线孔道。,4.3.3,后张法施工工艺,3,）胶管抽芯法,制作后张法预应力混凝土构件时，在预应力筋的位置处预先埋设胶管（采用,5,7,层帆布胶管），待混凝土结硬后将胶管抽出的留孔方法称为胶管抽芯法。为防止浇筑混凝土时胶管产生位移，应在直线段每隔,600 mm,用钢筋,“,井,”,字架将其固定牢靠，在曲线段应适当加密。胶管的两端应有密封装置。在浇筑混凝土前，胶管内应充入压力为,0.6,0.8 MPa,的压缩空气或压力水，管径增大约,3 mm,，待浇筑的混凝土初凝后，放出胶管内的压缩空气或压力水，管径缩小，混凝土脱开，随即拔出胶管。胶管抽芯法适用于留设直线孔道和曲线孔道。,4.3.3,后张法施工工艺,在预应力筋的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12 m，孔径应能保证浆液畅通，一般不宜小于20 mm；曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点处设置排水孔，泌水管伸出构件顶面的高度不宜小于0.5 m。,4.3.3,后张法施工工艺,对一般预制构件，灌浆孔可采用木塞留孔。木塞应顶紧钢管、胶管或螺旋管，并应固定，严防混凝土振捣时脱开。现浇预应力结构金属螺旋管的留孔做法（见图,4,-,31,）是在金属螺旋管上开口，用带嘴的塑料弧形压板与海绵垫片覆盖并用铁丝扎牢，再接增强塑料管,(,外径为,20 mm,，内径为,16 mm),。为保证留孔质量，金属螺旋管上可先不开孔，在外接塑料管上内插一根钢筋，待孔道灌浆前，再用钢筋打穿金属螺旋管。,4.3.3,后张法施工工艺,图4,-,31 现浇预应力结构金属螺旋管的留孔做法,1,增强塑料管；2,铁丝；3,塑料弧形压板；4,海绵垫片；5,金属螺旋管,4.3.3,后张法施工工艺,2.,穿筋,穿筋是指将预应力筋穿入孔道。根据穿筋与浇筑混凝土之间的先后关系,穿筋可分为先穿筋和后穿筋两种。,先穿筋即在浇筑混凝土之前穿筋。此法穿筋省力,但穿筋占用工期,预应力筋的自重引起的波纹管摆动会增大摩擦损失,预应力筋的端部保护不当易生锈。,后穿筋即在浇筑混凝土之后穿筋。此法可在混凝土养护期内进行,不影响工期,便于用通孔器或高压水通孔,穿筋后即行张拉,易于防锈,但穿筋较为费力。目前仍提倡后穿筋工艺。,4.3.3,后张法施工工艺,根据一次穿入数量的不同,穿筋可分为整束穿和单根穿。钢丝束应采用整束穿；钢绞线宜采用整束穿,也可采用单根穿。穿筋工作可由人工、卷扬机和穿筋机进行。,人工穿筋可利用人工或起重设备将预应力筋吊起,工人站在脚手架上逐步将预应力筋穿入孔内。预应力筋的前端应扎紧并裹胶布,以便顺利通过孔道。对多波曲线预应力筋,宜采用特制的牵引头,工人在前头牵引,后头推送,用对讲机保持前、后两端同时出现。对长度不大于,60 m,的曲线预应力筋,采用人工穿筋较方便。,4.3.3,后张法施工工艺,当预应力筋的长度为,60,80 m,时,可采用人工穿筋,但应在梁的中部