三版施工技术助教盘第六章剖析.ppt
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1、,第六章 预应力混凝土工程,本章主要内容:6.1 先张法 6.2 后张法 6.3 无粘结预应力混凝土施工 6.4 预应力混凝土工程施工质量验收与安全技术,本章重点:先张法张拉设备及夹具、先张法预应力筋的放张顺序、后张法的常用锚具及张拉机械、预应力筋制作技术、后张法的施工工艺技术要点、先张法施工工艺、台座构造、先张法预应力筋的张拉技术要点、预应力工程的质量标准、安全技术、预应力混凝土施工的分类。,6.1 先张法 先张法施工工艺是先将预应力筋张拉到设计控制应力,用夹具临时固定在台座或钢模上,然后浇筑混凝土;待混凝土达到一定强度后,放松预应力筋,靠预应力筋与混凝土之间的粘结力使混凝土构件获得预应力。
2、一、台座 按构造型式不同分为墩式台座(图6-1)和槽式台座(图6-2)两类。墩式台座用于生产屋架、空心板、平板等。一般长度为100m150m,又称长线台座。台座宽度约2m。台墩稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。台墩的牛腿和延伸部分,分别按钢筋混凝土的牛腿和偏心受压构件计算。台墩横梁的挠度不应大于2mm。台面一般是在夯实的碎石垫层上浇筑一层厚度为610cm的混凝土而成。台面伸缩缝一般约为10m设置一条,也可采用预应力混凝土滑动台面而不留施工缝。槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面等组成,既可承受张拉力,又可作蒸气养护槽,适用于张拉吨位较大的大型构件,如吊车梁、屋架等。槽式台座亦需进行强度和
3、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;端柱的牛腿按钢筋混凝土的牛腿计算;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。,第六章 预应力混凝土工程,二、张拉设备及夹具 1.夹具 单根镦头夹具(图6-3)、圆套筒三片式夹具(图6-4)、方套筒二片式夹具(图6-5)、圆锥齿板式夹具(图6-6)。静载锚固性能试验。2.张拉设备 拉杆式千斤顶(图6-7)、穿心式千斤顶(图6-8)、锥锚式千斤顶(图6-9)、前置内卡式千斤顶(图6-10),张拉吨位可1000kN;还用电动螺杆张拉机(图6-11)与电动卷扬张拉机(图6-12)等。三、预应力筋的张拉 张拉程序:01.03
4、1.05con或01.05con 持荷2min con。预应力钢筋的张拉力,一般用伸长值校核。预应力钢丝张拉时,伸长值不作校核,应采用钢丝内力测定仪(见图6-13)检查钢丝的预应力值。其偏差不得大于或小于设计规定相应阶段预应力值的5%。预应力钢丝内力的检测,一般在张拉锚固后1h锚固损失已完成,钢筋松弛损失也部分产生。,第六章 预应力混凝土工程,四、预应力筋放张 预应力筋放张时,混凝土的强度符合设计;无设计要求时不应低于强度等级的75%。预应力筋的放张顺序可:1)轴心受预压的构件(如拉杆、桩等),所有预应力筋应同时放张;2)偏心受预压的构件(如梁等),应先同时放张预压力较小区域的预应力筋,再同时
5、放张预压力较大区域的预应力筋;3)如不能满足“1、2”两项要求时,应分阶段、对称、交错地放张,以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹和预应力筋断裂;预应力筋可用砂轮锯、切断机、钢丝钳或氧炔焰切割等,钢丝、钢绞线、热处理筋、级筋不用电弧切割(P249)。可用楔块(图6-14)和砂箱(图6-15)等进行缓慢放张。,第六章 预应力混凝土工程,6.2 后张法 后张法是先制作构件(或块体),并在预应力筋的位置预留出相应的孔道,待混凝土强度达到设计规定的数值后,穿入预应力筋并施加预应力,最后进行孔道灌浆,张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生预压力。用于屋架、吊车梁、梁、特种结构(水池、电视塔等)等。一、锚具
6、 1.单根钢筋 螺丝端杆锚具(图6-16)、帮条锚具(图6-17)、精轧螺纹钢筋锚具、单根钢绞线锚具(图6-18)。2.钢筋束和钢绞线束 KT-Z型锚具(可锻铸铁锥型锚具)(图6-19)、JM锚具(图6-20)、XM型锚具(图6-21)、QM型锚具(图6-22)、镦头锚具(图6-23)。3.钢丝束 锥形螺杆锚具(图6-24)、钢丝束镦头锚具(图6-25)、钢质锥型锚具(图6-26)。锚具质量检验:预应力筋锚具、夹具和连接器,应有出厂合格证,进场时应检验:外观、硬度、静载锚固性试验(常用锚具、信誉好的专业锚具厂可不现场检)。检查:外观、硬度、静载锚固性能。,第六章 预应力混凝土工程,二、张拉机械
7、 1.拉杆式千斤顶(图6-7)适用于螺丝端杆锚具、锥型螺杆锚具。2.穿心式千斤顶(图6-8)适用于JM锚具、XM型锚具、QM型锚具。可改装为拉杆式、锥锚式。3.锥锚式千斤顶(图6-9)适用于KTZ型锚具、钢质锥型锚具。4.前置内卡式千斤顶(图6-10)工具锚在千斤顶前部、藏于千斤顶体内,自动夹固和自动退锚,外露的钢筋长度cm。自重(含油)kg,可以节省大量预应力筋,最大张拉力,工作行程mm,外形尺寸*。用于钢筋束和钢绞线束张拉。,第六章 预应力混凝土工程,三、预应力筋制作 1.钢丝束下料长度 1)采用钢丝束镦头锚具,拉杆式或穿心式千斤顶张拉(图6-27)时,允差L/5000和5mm;张拉锚固后
8、螺母在锚杯中央。此时构件长 l c(教材异)两端张拉 L=l+2a+2(HH1)Lc(6-8)一端张拉 L=l+2a+20.5(HH1)Lc(6-9)式中 a锚杯底部厚度或锚板厚度;钢丝镦头留量,对S5取10mm;H锚杯高度;H1螺母高度;L钢丝束张拉伸长值,L=;c张拉时构件混凝土的弹性压缩值,c=(曲线筋可实测);Es、Ec预应力钢筋弹性模量与砼弹性模量;Ap、An预应力钢筋与构件净截面积(含非预筋换算面积EAs);F钢筋的平均张拉力。,第六章 预应力混凝土工程,2)采用锥形螺杆锚具,拉杆式千斤顶张拉(图6-28)时,L=l+2l6-2l5+2(l7+D)+(5-15)式中l7锥形螺杆锚具
9、的套筒长度;D钢丝伸出套筒的长度,取20mm;应力下料的伸长值=回缩值。3)采用钢质锥形锚具,锥锚式千斤顶张拉(图6-29)时,两端张拉 L=l+2(l4+l5+80)(6-6)一端张拉 L=l+2(l4+80)+l5(6-7)式中,l4锚环厚度;l5千斤顶分丝头至卡盘外端距离,对YZ850型千斤顶为470mm。钢丝下料:钢管现位法、应力下料。2钢筋束或钢绞线束的下料长度 采用夹片式锚具,穿心式千斤顶张拉(图6-30)时,两端张拉 L=l+2(l7+l8+l9+100)(6-11)一端张拉 L=l+2(l7+100)+l8+l9(6-12)式中 l7夹片式工作锚厚度;l8穿心式千斤顶长度;l9
10、夹片式工具锚厚度。,第六章 预应力混凝土工程,四、后张法的施工工艺 1.孔道成型方法 预应力筋的孔道可采用钢管抽芯、胶管抽芯和预埋管等方法成型。1)钢管抽芯法(图6-31)用于直线孔道。井字架定位,转动防粘。初凝后、终凝前(手按混凝土不显指纹)抽管。抽管顺序宜先上后下地进行。抽管方法可用人工或卷扬机。抽管后清理孔道。2)胶管抽芯法(图6-32)采用夹布胶管或钢丝网橡皮管,可用于直线、曲线或折线孔道。充水(或充气)加压或胶皮管内满塞细钢筋,水压表的压力如有变化必须补压。放水降压抽管。3)预埋管法采用薄钢管、镀锌钢管与金属螺旋管(波纹管)等。2.张拉端设置长度30m的直线筋,一端张拉;长度30m的
11、直线筋、曲线筋,两端张拉。3.分批张拉 规范第条指出,后张法构件的预应力钢筋采用分批张拉时,应考虑后批张拉钢筋所产生的砼弹性压缩(或伸长)对先批张拉钢筋的影响,将先批张拉钢筋的张拉应力值con增加(或减少)pci,此处pci为后批张拉钢筋在先批张拉钢筋重心处产生的砼法向应力,为预应力钢筋弹性模量与砼弹性模量之比。所以先批张拉的预应力筋张拉力应调整,或补张(对使应力减小情况,但张拉应力限值)。教材pci对轴心预压。先筋应力+nc(由实际后应力如超张,先筋重心混凝土压力c,方承训)。4.平卧重叠构件张拉 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。,五、张拉程序(同先张法)分为以下
12、三种情况。1)设计时松弛损失按一次张拉程序取值 0con 2)设计时松弛损失按超张拉程序取值 01.05con 持荷2min con 3)设计时松弛损失按超张拉程序 01.031.05con 六、张拉伸长值校核 伸长值的校核(实际与计算),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。L如(6-9)。预应力筋张拉伸长值的量测,应在建立初应力之后进行。其实际伸长值L应等于:L=L1+L2-A-B-C(6-13)式中 L1从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值;L2初应力以下的推算伸长值,用计算法或图解法(图6-33,OO段)确定;A张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值;
13、B千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值;(与计量基准点、计算筋长有关!)C施加应力时,后张法混凝土构件的弹性压缩值(其值微小时可略去不计)。七、孔道灌浆 防筋、提高抗裂性和承载力。水泥浆或砂浆20MPa;W/C=0.4;较小的干缩性及泌水性掺减水剂、二次灌浆法。,第六章 预应力混凝土工程,6.3 无粘结预应力混凝土楼面结构施工 无粘结预应力筋是指施加预应力后沿全长与周围混凝土不粘结的预应力筋。它由预应力钢材、涂料层和护套层组成(见图6-34)。一、预应力筋布置.多跨单向平板 无粘结预应力筋采取纵向多波连续曲线配筋方式。.多跨双向平板 无粘结预应力筋在纵横两方向均采用多波连续曲线配筋方式,在均布荷载作
14、用下其配筋形式有以下几种:1)按柱上板带与跨中板带布筋(见图6-35)。2)一向带状集中布筋,另向均匀分散布筋(见图6-36)。3)多跨双向密肋板:在多跨双向密肋板中,每根肋内部布置无粘结预应力筋,柱间采用双向无粘结预应力扁梁。在这类板中,也有仅在一个方向的肋内布置预应力筋的做法。二、锚固区构造 1)在平板中单根无粘结预应力筋的张拉端可设在边梁或墙体外侧,有凸出式或凹入式作法,(见图6-37)。前者利用外包钢筋混凝土圈梁封裹,后者利用掺膨胀剂的砂浆封口。承压钢板的参考尺寸为80mm80mm12mm或90mm90mm12mm,根据预应力筋规格与锚固区混凝土强度确定。螺旋筋为6钢筋,直径70mm,
15、可直接点焊在承压钢板上。,第六章 预应力混凝土工程,2)在梁中成束布置的无粘结预应力筋,宜在张拉端分散为单根布置,承压钢板上预应力筋的间距为6070mm。当一块钢板上预应力筋根数较多时,宜采用钢筋网片。网片采用68钢筋46片。3)无粘结预应力筋的固定端可利用镦头锚板或挤压锚具采取内埋式作法(见图6-38)。对多根无粘结预应力筋,为避免内埋式固定端拉力集中使混凝土开裂,可采取错开位置锚固。4)当无粘结预应力筋搭接铺设,分段张拉时,预应力筋的张拉端设在板面的凹槽处,其固定端埋设在板内。在预应力筋搭接处,由于无粘结筋的有效高度减少而影响截面的抗弯能力,可增加非预应力钢筋补足(见见图6-39)。三、板
16、上开洞 1)当板上需要设置不大的孔洞时,可将板内无粘结预应力筋在两侧绕过开洞处铺设(见图6-40)。无粘预应力筋距洞边不宜小于150mm,水平偏移的曲率半径不宜小于6.5m。洞边应配置构造钢筋。2)当板上需要设置较大的孔洞时,若需要在洞口处中断一些预应力筋;宜采用图6-40a所示的“限制裂缝”的中断方式,而不应采用图6-40b所示的“助生裂缝”的中断方式。3)对大孔洞为控制孔角裂缝,应配适量的斜钢筋,靠近板的上、下保护层配置。在有些情况下,为将孔边的荷载传到板中去,需沿开孔周边配置附加的构造钢筋成暗梁,利用孔边的无粘结预应力筋和附加普通钢筋承担孔边荷载。另外,在单向板和双向板中,孔洞宜设置在跨
17、中区域,以减少开孔对墙或柱附近抗剪能力的不利影响。,第六章 预应力混凝土工程,四、施工顺序(一)超高层建筑预应力楼板 这类建筑多数采用筒体结构,其平面形状接近方形,每层面积小(1000m2以下),层数特别多(30层以上),多数为标准层。根据这一特点,对预应力混凝土楼板的施工顺序如下。.逐层浇筑、逐层张拉 标准层施工周期:内筒提前施工,不计工期;外筒柱施工12d、楼板支模22.5d,钢筋与预应力筋铺设1.52d,混凝土浇筑1d等共计67d;预应力筋张拉安排在混凝土浇筑后第5d进行,即上层楼板混凝土浇筑前1d进行,不占工期。这种方案的优点是可减少外筒柱的约束力,并减少支模层数,但受到预应力筋张拉制
18、约,对加快施工速度有些影响。.数层浇筑、顺向张拉 这种方案的优点是无需等待预应力张拉,如普通混凝土结构一样,可加快施工速度。但缺点是支模层数增多,模板耗用量大。采用早拆模板体系,即先拆模板而保留支柱,拆模强度仅为混凝土立方强度的50%,只要一层模板、三层支柱就可满足快速施工需要。关于外筒柱约束问题。这种方案虽然在大多数中间层由于上下层张拉的相互影响而最终达到同样的效果,但该层板刚张拉时达不到预期的压力,对施工阶段的抗裂有些影响。,第六章 预应力混凝土工程,(二)多层大面积预应力楼板 在多层轻工业厂房及大型公共建筑中,无粘结预应力楼板的平面尺寸有时会很大(达10000m2),并不设伸缩缝。根据这
19、一特点,从施工顺序来看,采用“逐层浇筑、逐层张拉”方案,还要采取分段流水的施工方法。预应力筋方向布置的剪力墙,会阻碍板中预应力的建立。施工中为消除这一影响,可对剪力墙采取三面留施工缝,与柱和楼板脱开;待楼板预应力筋张拉完毕后,再补浇施工缝处的混凝土。,第六章 预应力混凝土工程,五、无粘结预应力筋铺设与固定.铺设顺序 在单向板中,无粘结预应力筋的铺设比较简单,与非预应力筋铺设基本相同。在双向板中,无粘结预应力筋需要配置成两个方向的悬垂曲线。无粘结筋相互穿插,施工操作较为困难,必须事先编出无粘结筋的铺设顺序。其方法是将各向无粘结筋各搭接点的标高标出,对各搭接点相应的两个标高分别进行比较,若一个方向
20、某一无粘结筋的各点标高均分别低于与其相交的各筋相应点标高时,则此筋可先放置。按此规律编出全部无粘结筋的铺设顺序。无粘结预应力筋的铺设,通常是在底部钢筋铺设后进行。水电管线一般宜在无粘结筋铺设后进行,且不得将无粘结筋的竖向位置抬高或压低。支座处负弯矩钢筋通常是在最后铺设。.就位固定 无粘结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状就位并固定牢靠。无粘结筋的垂直位置,宜用支撑钢筋或钢筋马凳控制,其间距为12m。无粘结筋的水平位置应保持顺直。在双向连续平板中,各无粘结筋曲线高度的控制点用铁马凳垫好并扎牢。在支座部位,无粘结筋可直接绑扎在梁或墙的顶部钢筋上;在跨中部位,无粘结筋可直接绑扎在板的底部钢筋上。,第
21、六章 预应力混凝土工程,.张拉端固定 张拉端模板应按施工图中规定的无粘结预应力筋的位置钻孔。张拉端的承压板应采用钉子固定在端模板上或用点焊固定在钢筋上。无粘结预应力曲线筋或折线筋末端的切线应与承压板相垂直,曲线段的起始点至张拉锚固点应有不小于300mm的直线段。当张拉端采用凹入式作法时,可采用塑料或泡沫穴模(见图6-41)等形成凹口。无粘结预应力铺设固定完毕后,应进行隐蔽工程验收,当确认合格后,方可浇筑混凝土。混凝土浇筑时,严禁踏压撞碰无粘结预应力筋、支撑钢筋及端部预埋件;张拉端与固定端混凝土必须振捣密实。,第六章 预应力混凝土工程,六、无粘结预应力筋张拉与锚固 无粘结预应力筋张拉前,应清理承
22、压板面,并检查承压板后面的混凝土质量。如有空鼓现象,应在无粘结预应力筋张拉前修补。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。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。无粘结曲线预应力筋的长度超过25m时,宜采取两端张拉。当筋长超过60m时,宜采取分段张拉。如遇到摩擦损失较大,则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。变角张拉装置是由顶压器、变角块、千斤顶等组成(见图6-42)。其关键部位是变角块。变角块可以是整体的或分块的。前者仅为某一特定工程
23、用,后者通用性强。分块式变角块的搭接,采用阶梯形定位方式(见图6-43)。每一变角块的变角量为5,通过叠加不同数量的变角块,可以满足560的变角要求。变角块与顶压器和千斤顶的连接。都要一个过渡块。如顶压器重新设计,则可省去过渡块。安装变角块时要注意块与块之间的槽口搭接,一定要保证变角轴线向结构外侧弯曲。无粘结预应力筋张拉伸长值校核与有粘结预应力筋相同;对超长无粘结筋由于张拉初期的阻力大,初拉力以下的伸长值比常规推算伸长值小,应通过试验修正。,第六章 预应力混凝土工程,七、锚固区防腐蚀处理 无粘结预应力筋张拉完毕后,应及时对锚固区进行保护。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
24、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,但不得采用电弧切割。在锚具与承压板表面涂以防水涂料。为了使无粘结筋端头全封闭,在锚具端头涂防腐润滑油脂后,罩上封端塑料盖帽。对凹入式锚固区,锚具表面经上述处理后,再用微胀混凝土或低收缩防水砂浆密封。,第六章 预应力混凝土工程,6.4 预应力混凝土工程施工质量验收与安全技术 一、一般规定 1)后张法预应力工程的施工应由具有相应资质等级的预应力专业施工单位承担。2)预应力筋张拉机具设备及仪表,应定期维护和校验。张拉设备应配套标定,并配套使用。张拉设备的标定期限不应超过半年。当在使用过程中出现反常现象时或在
25、千斤顶检修后,应重新标定。张拉设备标定时,千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致;压力表的精度不应低于1.5级,标定张拉设备用的试验机或测力精度不应低于2。3)在浇筑混凝土之前,应进行预应力隐蔽工程验收,其内容包括:预应力筋的品种、规格、数量、位置等;预应力筋锚具和连接器的品种、规格、数量、位置等;预留孔道的规格、数量、位置、形状及灌浆孔、排气兼泌水管等;锚固区局部加强构造等。二、原材料(一)主控项目 1)预应力筋进场时,应按现行国家标准预应力混凝土用钢绞线GBT5224等的规定抽取试件作力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定。检查数量:按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法
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- 施工 技术 助教 第六 剖析
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