预应力混凝土工程施工必备基础知识

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它是在构件承受外力之前，预先在构件的受拉区对混凝土施加预压力，这种压力称为预应力。

构件在使用阶段的外荷载作用下产生的拉应力，首先要抵消预压应力，推迟了混凝土裂缝出现的同时也限制了裂缝的开展，从而提高了构件的抗裂度和刚度。

施加预加应力的方法是：张拉受拉区中的预应力钢筋，通过预应力钢筋和混凝土之间的粘结力或锚具，将预应力钢筋的弹性收缩力传递到混凝土构件中，并产生预压应力。

一、预应力钢筋的种类

1、冷拔低碳钢丝

是由直径6—10mm的Ⅰ级钢筋（R235）在常温下通过拔丝模冷拔而成，一般拔至3—5mm。

优点：屈服强度显著提高，但塑性降低，适于小型构件的预应力筋。

2、冷拉钢筋

是将Ⅱ～Ⅲ级热轧钢筋（RL335、RL400）在常温下通过张拉到超过屈服点的某一应力，使其产生一定塑性变形后卸荷，再经过时效处理而成。

冷拉钢筋的弹性模量有所降低，而屈服强度和硬度有所提高，可直接用作预应力钢筋。

3、碳素钢丝（消除应力钢丝）

碳素钢丝是由高碳钢条经淬火、酸洗、拉拔制成。尚需经过矫直回火处理。

用作先张法预应力筋时，钢丝表面需经过刻痕处理以保证高墙钢丝与混凝土的可靠粘结。

4、钢绞线

柔软，施工方便，但价格较贵。

常用的是：标准抗压强度为1860MPa的高强、低松弛钢绞线。

5、热处理钢筋

普通热轧中碳合金钢经淬火和回火调质热处理制成，具有高强度、高韧性和高粘结力等优点。

二、对混凝土的要求

★在预应力混凝土结构中，混凝土的强度等级不应低于C30；

★当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。

★在预应力混凝土构件的施工中，不能掺入对钢筋有侵蚀作用的氯盐、氯化钠等。

三、先张法

先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将预应力筋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（70%），保证预应力筋与混凝土有足够粘结力时，放松预应力筋，借助预应力筋与混凝土之间的粘接，使混凝土产生预压应力。

先张法多用于预制构件厂生产定型的中小构件，也常用于生产预应力桥垮结构等。

（一）台座

台座承受全部预应力的拉力，故应具有足够的强度、刚度和稳定性。

1、墩式台座

一般用于生产中小型构件。

2、槽式台座

可承受较大的张拉应力和力矩。适于生产吊车梁、屋架、箱梁等张拉力较大的预应力构件。

（二）张拉机具和夹具

1、夹具

进行张拉和临时固定的工具，可以重复使用。要求：工作方便可靠、构造简单、加工方便。

（1）张拉夹具。将预应力筋与张拉机械连接起来，张拉时夹持预应力筋的工具。

常用的有：偏心式夹具、销片式夹具、镦式夹具、钳式夹具。

（2）锚固夹具。将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。

常用的有：锥形夹具、楔形夹具、穿心式夹具、镦头钢筋夹具。

2、张拉机具

（1）穿心式千斤顶。

（2）卷 扬 机。

（3）电动螺杆张拉机。

（三）先张法施工工艺

1、预应力筋的张拉

可单根张拉或多根同时张拉。多根张拉时，应先调整初应力，使其相互之间的应力一致。

如实际伸长值大于计算伸长值的10%，或小于计算伸长值的5%，应暂停张拉，查明原因调整后继续。

2、混凝土的浇筑和养护

尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。

混凝土采用湿热养护时，应采用二次升温制度养护混凝土，开始养护时的温差不得大于20℃，待混凝土强度达到10MPa后，再按一般升温制度养护，以减少温差应力损失。

3、预应力筋的放张

放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求；当设计无要求时，则不低于设计的混凝土立方体强度标准值得70%。

放张注意事项：

（1）预应力筋放张应缓慢进行；

（2）预应力筋数量较少时刻逐根放张，较多时，应同时放张，以免引起构件翘曲、开裂和断筋现象。

（3）预应力筋应采取砂轮机或切断机切断，不得使用电弧焊切割。

四、后张法

在制作构件时，预留孔道，待混凝土达到规定强度后，张拉预应力筋。

后张法适于：现场生产大型预应力构件、特种结构和构筑物。还可作为预应力预制构件的拼装手段。

（一）锚具

后张法预应力筋、锚具、张拉机具是配套使用的。

锚具是建立在预应力值和保证结构安全的关键，要求锚具尺寸形状准确，有足够的强度和刚度，受力后变形小，锚固可靠，不致产生预应力筋的滑移和断裂。还要求取材容易，加工容易，成本低，使用方便。

1、单根粗钢筋锚具

张拉端采用螺丝端杆锚具，固定端采用镦锚具或帮条锚具。

2、钢筋束锚具

张拉端常采用JM—12型锚具，非张拉端采用镦头锚具。

3、钢丝束锚具

张拉端常采用锥形螺杆锚具、钢质锥形锚具，非张拉端采用镦头锚具。

（二）张拉机具

1、拉杆式千斤顶

适于张拉带有螺杆式和镦式锚具的单根粗钢筋、钢筋束、钢丝束；

2、穿心式千斤顶

常用的为YC--60型，适于张拉各种预应力筋，是应用最广泛的张拉机具。

3、锥锚式双作用千斤顶

适于张拉以KT—Z型锚具的钢筋束、钢绞线束；以钢质锥形锚具为张拉锚具的钢丝束。

（三）后张法施工工艺

1、孔道的预留

（1）钢管抽芯法；可留直线孔道。

（2）胶管抽芯法；可留直线、曲线孔道。用40—50 cm间距的钢筋井字架固定

（3）预埋波纹管。用不大于80cm间距的钢筋井字架固定。

2、预应力钢筋张拉

混凝土的强度应按设计规定，设计无规定时，则不低于设计混凝土立方体抗压强度标准值的70%。

张拉注意事项：

（1）构件长度小于24m的直线预应力筋可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件的两端；对曲线预应力筋和构件长度大于24m的预应力筋，应采用两端同时张拉，亦可在一端张拉后，再在另一端补足预应力值。

（2）对配有多根预应力筋的构件，应分批对称张拉。

（3）对平卧叠层浇筑的预应力构件；平卧重叠浇筑的构件宜先上后下逐层张拉，可逐层增大张拉力来弥补该应力损失，但底层超张拉值不宜比顶层张拉力大5%（钢丝、钢绞线、热处理钢筋）或9%（冷拉Ⅱ～Ⅲ级钢筋），并保证底层构件的控制应力值不超过规定限值。

（4）在预应力筋张拉时，往往要采取超张拉的方法来弥补应力损失，但可能超过规定限值，可采用：

先采取同一张拉值，而后复位补足；

分两个阶段建立预应力，即全部预应力张拉到一定值（如90%），再二次张拉至控制应力；

（5）当采用应力控制张拉时，应校核预应力筋的伸长值，如实际伸长值比计算伸长值大10%或小于5%，应暂停张拉，在采取措施予以纠正后，方可继续张拉。

3、孔道压浆

张拉后应随即进行压浆，以防预应力筋锈蚀，同时增加结构的抗裂性和耐久性。

★灰浆除满足强度和粘结力要求外，尚需要有较大的流动性和较小的压缩性、泌水性。

★宜采用标号不低于42.5的普通硅酸盐水泥配置的水泥浆，水泥浆强度不低于20MPa，

★水灰比宜控制在0.4—0.45之间，搅拌后3h的泌水率在20%以内。

压浆前，孔道应湿润，压浆应缓慢注入，不得中断；灌浆顺序应先下后上；曲线灌浆，宜从最低点压入水泥浆，至最高点排出空气及溢出浓浆为止。