《土木工程施工》第12次課第5章預(yù)應(yīng)力混凝土工程.ppt

1,第5章 預(yù)應(yīng)力混凝土工程,一、預(yù)應(yīng)力的工作原理,預(yù)應(yīng)力混凝土，是在構(gòu)件在承受荷載之前，預(yù)先對受拉區(qū)混凝土施加壓力，當(dāng)構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉力，首先必須抵消預(yù)先對構(gòu)件施加的壓力，然后隨著荷載的不斷增加，混凝土才開始受拉，從而防止和延緩混凝土裂縫的出現(xiàn)，并限制了裂縫的開展程度。這種施加預(yù)應(yīng)力的混凝土稱為預(yù)應(yīng)力混凝土。,2,3,普通鋼筋混凝土的抗拉極限應(yīng)變只有0.00010.0015，在正常使用條件下受拉區(qū)混凝土開裂，構(gòu)件的剛度小、撓度大。要使混凝土不開裂，受拉鋼筋的應(yīng)力只能達(dá)到30Mpa；對允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度限制在0.20.3mm時，受拉鋼筋的應(yīng)力也只能達(dá)到200 Mpa 左右。為了克服普通鋼筋混凝土過早出現(xiàn)裂縫和鋼筋不能充分發(fā)揮其作用這一矛盾，人們創(chuàng)造了對混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法。,4,預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)：能提高鋼筋混凝土構(gòu)件的剛度、抗裂性和耐久；有效地利用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度等級的混凝土。與普通混凝土相比，在同樣條件下具有截面小、自重輕、質(zhì)量好、材料省（要節(jié)約鋼材2040），并能擴(kuò)大預(yù)制裝配化程度。,在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受拉區(qū)域，通過對鋼筋進(jìn)行張拉后將鋼筋的回彈力施加給混凝土，使混凝土受到一個預(yù)壓應(yīng)力，產(chǎn)生一定的壓縮變形。當(dāng)該構(gòu)件受力后，受拉區(qū)混凝土的拉伸變形，首先與壓縮變形抵消，然后隨著外力的增加，混凝土才逐漸被拉伸，明顯推遲了裂縫出現(xiàn)時間。,5,分類： 1、按施加預(yù)應(yīng)力的方式不同分為先張法和后張法； 2、按施加預(yù)應(yīng)力的手段不同分為機(jī)械張拉和電熱張拉； 3、按預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的粘結(jié)狀態(tài)不同分為有粘結(jié)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土； 4、按施加預(yù)應(yīng)力大小的程度分為全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力混凝土； 5、按施工方法不同分為預(yù)制預(yù)應(yīng)力和現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土。,6,二、預(yù)應(yīng)力用鋼材, 冷拔低碳鋼絲，直徑：35； 冷拉鋼筋（冷加工鋼筋）； 碳素鋼絲，直徑：38； 鋼絞線，由6根碳素鋼絲纏繞而成； 熱處理鋼筋，直徑：610； 精軋螺紋鋼筋，直徑：25，32。,三、預(yù)應(yīng)力對混凝土的要求,混凝土強(qiáng)度等級一般不低于C30； 當(dāng)采用碳素鋼絲、鋼絞線、V級鋼筋（熱處理）作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C40。,7,預(yù)應(yīng)力混凝土生產(chǎn)中（包括孔道壓漿），不能摻有對鋼筋有銹蝕作用的氯鹽（如氯化鈣、氯化鈉等），否則會發(fā)生質(zhì)量事故。,8,先張法施工是在澆筑混凝土之前，先張拉鋼筋或鋼絲，用夾具臨時將其固定在臺座或鋼模上，然后再支撐模板（主要是側(cè)模和斷模），并安裝非預(yù)應(yīng)力鋼筋，接著澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù)，待構(gòu)件混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度70%以后，保證鋼筋（鋼絲）與混凝土之間有足夠粘結(jié)力時，放松鋼筋（鋼絲），鋼筋（鋼絲）彈性回縮，對混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。,顯然，先張法生產(chǎn)的構(gòu)件，其預(yù)應(yīng)力的獲得是通過混凝土與鋼筋之間很好的粘結(jié)力。如下頁圖所示。,9,先張法是先張拉預(yù)應(yīng)力筋，后澆筑混凝土的預(yù)應(yīng)力混凝土生產(chǎn)方法(概念) 。這種方法需要專用的生產(chǎn)臺座和夾具，以便張拉和臨時錨固預(yù)應(yīng)力筋，待混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，放松預(yù)應(yīng)力筋（特點(diǎn)）。先張法適用于預(yù)制廠生產(chǎn)中小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力是通過預(yù)應(yīng)力筋與混凝土間的粘結(jié)力傳遞給混凝土的（應(yīng)用）。,10,一、先張法施工設(shè)備,（一）臺座 組成：臺面、橫梁、承力結(jié)構(gòu)。 類型：墩式臺座、槽式臺座、樁式臺座等。 1、墩式臺座： 以混凝土墩作為承力結(jié)構(gòu)的臺座稱為墩式臺座。一般用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。 （1） 墩式臺座分類： 簡易墩式臺座；重力墩式臺座；構(gòu)架式臺座；,先張法施工用機(jī)具設(shè)備主要是臺座、夾具和張拉機(jī)具。,11,計算簡圖：,12,（2） 墩式臺座計算要點(diǎn)：,M傾覆力矩，由預(yù)應(yīng)力筋的張拉力產(chǎn)生； M1傾覆力矩，由臺座自重和土壓力等產(chǎn)生； 抗傾覆安全系數(shù)。, 穩(wěn)定性驗算：（抗傾覆、抗滑移的能力） A、抗傾覆驗算：,13,14,B、抗滑移驗算：,N預(yù)應(yīng)力筋的張拉力，N； Kc抗滑移安全系數(shù)； N1抗滑移的力，對獨(dú)立的傳力墩，由側(cè)壁土壓力和底部摩阻力等產(chǎn)生，N；, 強(qiáng)度驗算： 支承橫梁的牛腿，按柱子的牛腿計算配筋； 墩式臺座與臺面接觸的外伸部分，按偏心受壓構(gòu)件計算； 臺面按軸心受壓構(gòu)件計算； 橫梁按承受均布荷載的簡支梁計算。,15,臺面驗算：,16,2、槽式臺座,用于張拉力和傾覆力矩較大的構(gòu)件生產(chǎn)。,17,（二）張拉機(jī)具和夾具,1、鋼絲的夾具和張拉機(jī)具 （1）鋼絲夾具 錨固夾具：錐形、圓錐三槽式和楔形夾具。,18, 張拉夾具：偏心式、鉗式、楔形。,幫條錨具,鐓頭錨具,19,（2）張拉機(jī)具, 要求： 簡易可靠，準(zhǔn)確控制鋼絲的拉力，穩(wěn)速增大拉力。 種類： A、卷揚(yáng)機(jī)張拉：彈簧測力、杠桿測力。 B、電動螺桿張拉機(jī)張拉：構(gòu)造簡單，體積小，重量輕，操作靈活，移動方便。,20,2、鋼筋的夾具和張拉機(jī)具,（1）鋼筋夾具 錨固夾具：工具式螺桿螺絲端桿錨具； 穿心式夾具自錨； 墩頭錨固：d 22mm 加熱鍛打 張拉夾具：壓銷式、穿心式。,（2）鋼筋張拉機(jī)具 油壓千斤頂、拉伸機(jī)、穿心式千斤頂、電動螺桿張拉機(jī)。,21,螺絲端桿錨具：,22,二 先張法施工工藝,工藝流程圖：,23,24,（一） 張拉預(yù)應(yīng)力筋（絲）,1、張拉控制應(yīng)力和超張拉最大應(yīng)力 張拉控制應(yīng)力（規(guī)范規(guī)定） 冷拉鋼筋 0.95fPYK 冷拔低碳鋼絲 0.75fPUK 碳素刻痕鋼絲、鋼絞線 0.80fPUK 超張拉最大應(yīng)力 冷拉鋼筋 0.95fPYK 其 它 0.75fPUK,預(yù)應(yīng)力筋的張拉應(yīng)力值超過規(guī)范規(guī)定的控制應(yīng)力值，稱為超張拉。目的主要是為了減少松弛引起的應(yīng)力損失值。,25,2、張拉程序,第一種張拉程序中，超張拉5并持荷2min，其目的是為了在高應(yīng)力狀態(tài)下加速預(yù)應(yīng)力松弛早期發(fā)展，以減少應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失。第二種張拉程序中，超張拉3，其目的是為了彌補(bǔ)預(yù)應(yīng)力筋的松弛損失，這種張拉程序施工簡單，一般多被采用。以上兩種張拉程序是等效的，可根據(jù)構(gòu)件類型、預(yù)應(yīng)力筋與錨具種類、張拉方法、施工速度等選用。 采用第一種張拉程序時，千斤頂回油至稍低于con，再進(jìn)油至con，以建立準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力值。,26,3、張拉順序 （1）多根同時張拉； （2）單根張拉。,4. 預(yù)應(yīng)力筋的檢驗,先張法預(yù)應(yīng)力筋張拉后與設(shè)計位置的偏差不的大于 5mm，且不得大于構(gòu)件截面最短邊長的4%。 當(dāng)采用應(yīng)力控制方法張拉時，應(yīng)校核預(yù)應(yīng)力筋的伸長值。實際伸長值與設(shè)計計算理論伸長值的相對允許偏差為 6。預(yù)應(yīng)力筋的計算伸長值L(單位為mm)按下式計算：,27,L = FP L / A P ES 式中，F(xiàn)P 預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力，kN。直線筋取張拉端的拉力；兩端張拉的曲線筋，取張拉端的拉力與跨中扣除孔道摩阻損失后拉力的平均值； L預(yù)應(yīng)力筋的計算伸長值（mm）； A P一預(yù)應(yīng)力筋的截面面積，（mm2)； ES預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量，kNmm2。,28,測力計的原理如下圖所示， 若在受拉鋼絲的某一段L，設(shè)兩支點(diǎn)A、B，并在AB段的中點(diǎn)加一橫向力(與鋼絲垂直）P，則鋼絲將產(chǎn)生撓度f，若鋼絲的拉力為N，根據(jù)力的平行四邊形定律有：N = PL/4F，令L為定值，又若取f為一常數(shù)，即撓度不變時，則上式中拉力N和P力成正比。,29,（二）混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù),1、澆筑要求： 同一生產(chǎn)線的構(gòu)件應(yīng)一次澆筑完畢； 構(gòu)件應(yīng)避開溫度縫； 振搗時不應(yīng)碰撞鋼絲； 疊層生產(chǎn)時，下層混凝土強(qiáng)度達(dá)5MPa，方可澆筑上層構(gòu)件； 混凝土的水灰比應(yīng)嚴(yán)格控制，振搗應(yīng)密實。 2、養(yǎng)護(hù)： 自然養(yǎng)護(hù)； 蒸汽養(yǎng)護(hù)。,30,（三）預(yù)應(yīng)力筋放張,1、放張要求 混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計值70后方可放張； 放張過程中，應(yīng)使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自由伸縮，避免過大的沖擊與偏心。同時還應(yīng)使臺座承受的傾覆力矩及偏心力減??； 保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)。 2、放張方法 鋼絲：數(shù)量少，逐根放張；數(shù)量多，同時放張。 粗鋼筋：數(shù)量少，逐根加熱熔斷；數(shù)量多，同時放張。,31,3、放張順序, 軸心受壓構(gòu)件：同時放張； 偏心構(gòu)件：先同時放張預(yù)應(yīng)力較小區(qū)域內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋；再同時放張預(yù)應(yīng)力較大區(qū)域內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋； 如不能滿足上述要求，應(yīng)分階段、對稱、相互交錯進(jìn)行放張。 注意：放張時，應(yīng)拆除側(cè)模。,32,張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時的注意事項：,33,后張法是先澆筑混凝土后張拉預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土生產(chǎn)方法（概念）。這種方法需要預(yù)留孔道和專用的錨具，張拉錨固的預(yù)應(yīng)力筋要求進(jìn)行孔道灌漿（特點(diǎn)）。后張法適用于施工現(xiàn)場生產(chǎn)大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力是通過錨具傳遞給混凝土的（應(yīng)用）。,34,1、定義：,制備留有孔道的混凝土構(gòu)件，混凝土達(dá)到設(shè)計規(guī)定強(qiáng)度后，穿筋并用張拉機(jī)具張拉鋼筋至設(shè)計規(guī)定應(yīng)力值，借助錨具把預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件端部，最后，孔道灌漿，這種預(yù)加應(yīng)力的方法稱為后張法。,2、特點(diǎn)： 混凝土的彈性壓縮對預(yù)應(yīng)力值的建立無直接影響； 錨具不能重復(fù)使用，成本高； 工藝比較復(fù)雜（構(gòu)件制作、留孔、穿筋、張拉、灌漿）； 可拼裝預(yù)制構(gòu)件（現(xiàn)場拼裝）。,35,3、適用范圍,現(xiàn)場制作大型構(gòu)件，避免大型構(gòu)件運(yùn)輸?shù)穆闊?4、生產(chǎn)過程 （1）構(gòu)件生產(chǎn)階段； （2）預(yù)加應(yīng)力階段（包括錨具、預(yù)應(yīng)力筋制作、張拉、灌漿等）。,36,對錨具的要求：, 尺寸準(zhǔn)確； 不致產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力筋的滑移； 有足夠剛度和強(qiáng)度。,（一）錨具和預(yù)應(yīng)力筋的制作,常見預(yù)應(yīng)力筋類型： 單根鋼筋，直徑大于12毫米； 鋼筋束與鋼絞線束； 鋼絲束。,37,1、錨具 張拉端：螺絲端桿錨具。 固定端：幫條錨具或墩頭錨具。 （1）螺絲端桿錨具 組成：螺絲端桿、螺母、墊板。 （2）幫條錨具 組成：幫條、襯板。 （3）鐓頭錨具 直接在鋼筋端部用熱鐓、冷鐓、鍛打成型。 （4）級精軋螺旋鋼筋：直徑有25和32兩種。,一） 單根預(yù)應(yīng)力筋的錨具及制作,38,2、預(yù)應(yīng)力筋的制作,（1）制作： 包括配料、對焊、冷拉等工序。 （2）下料長度計算 錨具特點(diǎn)：螺絲端桿外露在孔道外的長度為120150mm，幫條、鐓頭視錨具尺寸而定。 對焊接頭：每個對焊接頭的壓縮量約等于鋼筋直徑。 鋼筋冷拉率：實際測定作為下料依據(jù)。 彈性回縮率：冷拉后的回縮值與冷拉完成時的長度的比值，一般為0.3左右。,39,高架橋預(yù)應(yīng)力混凝土梁拆除場景,40,41,42,43,敬請?zhí)岢鰧氋F意見！ 謝 謝！,演示結(jié)束,