一、為什麼要使用預應力混凝土？

混凝土的抗拉極限應變值隻有0.0001～0.00015㎜,要保證混凝土不開裂，鋼筋的應力隻能達到20～30N/mm2；即使允許出現裂縫的構件，當裂縫寬度限制在0.2～0.3㎜時，鋼筋應力也隻能達到150～250N/mm2,使高強鋼筋的強度無法充分利用。

二、預應力混凝土的基本原理？

在構件承受外荷載前，預先在構件的受拉區對混凝土施加預壓應力抵消構件在使用階段時外荷載作用下産生的拉應力，這就推遲了混凝土裂縫的出現并限制了裂縫的開展，從而提高了構件的抗裂度和剛度。

思考：預壓應力怎樣施加？

通過張拉預應力筋利用預應力筋的回彈來擠壓混凝土，使混凝土受到預壓應力

三、預應力混凝土分類

1.張拉鋼筋與混凝土澆築的先後關系 ：

先張法：粘結力傳遞

後張法：錨具傳遞

（按預應力筋粘結狀态又分為：有粘結和無粘結 ）

2.施工方式不同分為：

預制預應力混凝土

2）消除應力鋼絲

采用消除應力的矯直回火鋼絲，可消除鋼絲冷拔中産生的殘餘應力，提高鋼絲的比例極限、屈服強度和彈性模量，并改善塑性。消除應力鋼絲按外形分為光面、刻痕和螺旋肋鋼絲。直徑4 ㎜～9㎜；1570 、 1670和1770MPa；彈性模量2.05 ×105N/mm2 。

3）熱處理鋼筋

對某些熱軋Ⅳ鋼筋（如40Si2Mn、48 Si2Mn、45 Si2Cr 等）經調質處理而形成的高強度無明顯流幅的硬鋼。利用熱軋鋼筋的餘熱進行淬火，然後再中溫回火等熱處理後形成的。

直徑6 ㎜、8.2 ㎜ 、10㎜；1470MPa；彈性模量2.0 ×105N/mm2 。

2、預應力設備

1）夾具和錨具

錨具（M）：錨固在構件端部，與構件聯成一體共同受力，不再取下的稱為錨具。用于後張法。

夾具（J）：在張拉鋼筋和混凝土成型過程中夾持和臨時固定預應力筋，待混凝土達到一定強度後取下并再重複使用的稱為夾具。 用于先張法。

（1）單根粗鋼筋錨具

①LM型螺絲端杆錨具 （張拉端和固定端）；固定端：②幫條錨具 ； ③镦頭錨具

2）固定端錨具：擠壓錨具和壓花錨具。其中擠壓錨具既可埋在混凝土内，也可安裝在結構之外，對有粘結、無粘結鋼絞線都适用，應用範圍最廣。壓花錨具僅用于固定端空間較大且具有足夠的粘結長度的情況，但成本最低。

3）鋼絲束錨具

①鋼質錐形錨具； ②錐型螺杆錨具 ；③镦頭錨具

鋼質錐形錨具

4）夾具

①錨固夾具：鋼質錐形夾具；墩頭夾具

②張拉夾具 ：月牙夾具、偏心式夾具和楔形夾具

2.張拉設備

液壓張拉千斤頂和電動油泵

穿心式千斤頂：常用YCW千斤頂 ，1000－4000KN；适用于張拉FVM夾片群錨、DM型镦頭錨等

拉杆式千斤頂：可張拉DM型螺絲端杆錨、JLM精軋螺絲鋼錨具，LZM冷鑄錨等。

錐錨式千斤頂:僅用于帶鋼質錐形錨具的鋼絲束。

拉杆式千斤頂

穿心式千斤頂

ZB4-500型電動油泵

五、預應力混凝土先張法施工

1、先張法施工設備－台座

張拉和臨時固定預應力筋的支撐結構；強度、剛度和穩定性驗算。包括：

墩式台座：台墩、台面與橫梁

槽式台座：端柱、傳力柱、柱墊、橫梁和台面

2、先張法施工工藝及施工要點

1）預應力筋鋪設

在台面塗隔離劑，不得污染預應力筋。

2）預應力張拉

（1）預應力筋張拉

鋼絲：0→1 .0 3～1 .0 5σcon錨固

鋼絞線：0→105％σcon（持荷2min）→σcon

超張拉：減少預應力筋的松弛應力損失。

（2）預應力筋伸長值與應力的測定

實際伸長與計算伸長值的偏差不超過±6%

計算伸長值：△L= Pj×L/Ap×Es

實際伸長值：10％初應力時開始量測 。 10％以下推定。

鋼絲：不做伸長值校核，隻檢查預應力值；5%

實際伸長值量測

（3）張拉注意事項

1） 台座中間向兩側對稱進行，防止過大偏心損壞台座；多根成組張拉時，各預應力鋼筋的初應力應一緻；

2）張拉機具與預應力筋應在一條直線上；每隔3～4m放墊塊，防止預應力筋因自重而下垂，污染預應力筋。

3）預應力筋位置偏差：≯5mm，且≯構件截面短邊的4%；

4）在張拉過程中發生斷絲或鋼絲滑脫，應予以更換。

5）台座兩端應有防護設施。張拉時沿台座長度方向每隔4～5m放一個防護架，張拉時嚴禁正對鋼筋張拉的兩端站立人員，也不準進入台座，防止斷筋回彈傷人。

3、混凝土澆築與養護

低水灰比，控制水泥用量，采用良好的級配及振搗密實。振搗混凝土時，振動器不得碰撞預應力鋼筋。采用自然養護和濕熱養護。

4、預應力筋的放張

1）放張要求：75%

2）放張順序

（1）對軸心受預壓構件（如壓杆、樁等）所有預應力筋應同時放張。

（2）對偏心受預壓構件（如梁等）先同時放張預壓力較小區域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區域的預應力筋。

（3）如不能按上述規定放張時，應分階段、對稱、相互交錯的放張，以防止在放張過程中構件發生翹曲、裂紋及預應力筋斷裂等現象。

3）放張方法

配筋不多的中小型構件，鋼絲可用砂輪鋸或切斷機等方法放張。

配筋多的鋼筋混凝土構件，鋼絲應同時放張，放張的常用方法有：千斤頂放張、砂箱放張、楔塊放張、預熱熔割、鋼絲鉗或氧炔焰切割等放張方法

六、預應力混凝土後張法施工

1、有粘結預應力施工要點

1）預留孔道

（1）線型

預應力筋孔道形狀有直線、曲線和折線三種類型.

框架梁：正、反抛物線形布置

αL為0.1～0.2L

（2）預埋金屬螺旋管留孔

連接：大一号同型螺旋管，長度為200～3 00㎜，其兩端用密封膠帶或塑料熱縮管封裹。

固定：應采用鋼筋支托，其間距為0.8～1.2m。

（3）灌槳孔、排氣孔和泌水管

灌漿孔可設置在錨墊闆上或利用灌漿管引至構件外，孔徑不宜小于20㎜。

曲線預應力筋孔道的每個波峰處，應設置泌水管。泌水管伸出梁面的高度不宜小于0.5m，泌水管也可兼作灌漿孔用。

灌漿孔的作法，在螺旋管上開口，用帶嘴的塑料弧形壓闆與海綿墊片覆蓋并用鐵絲紮牢，再接增強塑料管。

1－螺旋管；2－海綿墊；3－塑料弧形壓闆；4－塑料管 ； 5－鐵絲紮緊

（4）預留孔道質量要求

1）預留孔道的規格、數量、位置和形狀應符合設計要求；

2）預留孔道的定位應牢固，澆築混凝土時不應出現移位和變形；

3）孔道應平順，端部的預埋錨墊闆應垂直于孔道中心線；

4）成孔用管道應密封良好，接頭應嚴密且不得漏漿；

5）在曲線孔道的波峰部位應設置泌水管，灌漿孔與泌水管的孔徑應能保證漿液暢通。排氣孔不得遺漏或堵塞；

2）預應力筋制作與穿束

（1）預應力筋制作

鋼絞線下料長度：采用夾片錨具，以穿心式千斤頂在構件上張拉時

l 1— 夾片式工作錨厚度；

l 2— 穿心式千斤頂長度；

l 3— 夾片式工具錨厚度。

（2）預應力筋穿束

先穿束和後穿束。

一般采用人工穿束；梁的中部留設約3m長的穿束助力段

3）預應力筋的張拉與錨固 75%

安裝張拉設備時，對直線預應力筋，應使張拉力的作用線與孔道中心線重合；對曲線預應力筋，應使張拉力的作用線與孔道中心線末端的切線重合。

（1）張拉方式：

一端張拉（長度≤30m；Lf≥L/2 ）的曲線預應力筋 ；兩端張拉；分批張拉；分段張拉；分階段張拉；補償張拉

（2）張拉順序

原則：對稱張拉；還應考慮到盡量減少張拉設備的移動次數 。

鋼絞線束為雙跨曲線筋，長度達40m，采用兩端張拉方式。圖中4束鋼絞線分為兩批張拉，兩台千斤頂分别設置在梁的兩端，按左右對稱各張拉1束，待兩批4束均進行一端張拉後，再分批在另端補張拉。這種張拉順序，還可減少先批張拉預應力筋的彈性壓縮損失。

（3）張拉程序

a.采用低松弛鋼絲和鋼絞線：0→σcon錨固

b.采用普通松弛預應力筋時，按下列超張拉程序進行操作：

對镦頭錨具等可卸載錨具：0→1 .0 5σcon（持荷2min）→σcon錨固

對夾片錨具等不可卸載錨具：0→1 .0 3σcon錨固

以0.2～0.25σcon為量伸長起點，分3級加載（0.2、 0.6及1.0）或4級加載（0.25, 0.50, 0.75及1.0），每級加載均應量測張拉伸長值。

超張拉5％目的：主要是減少鋼筋松弛、混凝土彈性壓縮、錨具變形和孔道摩擦等所引起的應力損失。

超張拉3％目的：主要是彌補設計或施工中不可預見的損失。

持荷2分鐘目的：主要是為了加速鋼筋松弛的早發展。

（4）伸長值校核

張拉伸長值應分段計算，然後累加。

考慮減去：

張拉過程中錨具楔緊引起的預應力筋内縮值

千斤頂體内預應力筋的張拉伸長值

施加預應力時，後張法混凝土構件的彈性壓縮值

4）孔道灌漿

目的：防止鋼筋鏽蝕，增加結構的整體性和耐久性。

水泥漿：水灰比：0.4～0.45；泌水率：拌後三小時宜≯2%，最大≯3%，強度≮30MPa。對孔隙較大的孔道，可采用砂漿灌漿。可摻入對預應力筋無腐蝕作用的外加劑（0.25%的本質素磺酸鈣，0.05%的鋁粉）。

灌漿前，用壓力水沖洗和溫潤孔道。用電動灰漿泵進行灌漿。灌漿工作應連續進行，不得中斷。并應防止空氣壓入孔道而影響灌漿質量。灌漿壓力以0.5～0.6MPa為宜。灌漿順序應先下後上，以避免上層孔道漏漿時把下層孔道堵塞。

2、無粘結預應力施工要點

1）工藝流程：

将無粘結預應力筋準确定位，并與普通鋼筋一 起綁紮形成鋼筋骨架，然後澆築混凝土；待混凝土達到預期強度後（一般不低于混凝土設計強度的75%）進行張拉（一端錨固一端張拉或兩端同時張拉）。張拉完成後，在張拉端用錨具将預應力筋錨住，形成無粘結預應力結構。

2）特點：

無粘結預應力具有不需要預留孔道、穿筋、灌漿等複雜工作，施工程序簡單，加快了施工速度。同時摩擦力小，且易彎成多跨曲線型，特别适用于大跨度的單、雙向連續多跨曲線配筋梁闆結構和屋蓋。

無粘結筋是藍色塑料管包裹的

無粘結後張法工藝流程

1—混凝土構件；2—無粘結預應力筋；3—張拉千斤頂；4—錨具

預應力筋鋪設

無粘結預應力筋在平闆結構中常常為雙向曲線配置，因此其鋪設順序很重要。如鋼絲束的鋪設一般根據雙向鋼絲束交點的标高差，繪制鋼絲束的鋪設順序圖，鋼絲束波峰低的底層鋼絲束先行鋪設，然後依次鋪設波峰高的上層鋼絲束，這樣可以避免鋼絲束之間的相互穿插。鋼絲束鋪設波峰的形成是用鋼筋制成的“馬凳”來架設。一般施工順序是依次放置鋼筋馬凳，然後按順序鋪設鋼絲束，鋼絲束就位後，進行調整波峰高度及其水平位置，經檢查無誤後，用鉛絲将無粘結預應力束與非預應力鋼筋綁紮牢固，防止鋼絲束在澆築混凝土施工過程中位移。

預應力張拉

無粘結預應力筋的張拉與普通後張法帶有螺母錨具的有粘結預應力鋼絲束張拉方法相似。張拉程序一般采用0 → l03%σcon進行錨固。由于無粘結預應力筋多為曲線配筋，故應采用兩端同時張拉。無粘結預應力筋的張拉順序，應根據其鋪設順序，先鋪設的先張拉，後鋪設的後張拉。

無粘結預應力筋一般長度大，有時又呈曲線形布置，如何減少其摩阻損失值是一個重要的問題。施工時，為降低摩阻損失值，宜采用多次重複張拉工藝。

錨頭端部處理

無粘結預應力筋由于一般采用镦頭錨具，錨頭部位的外徑比較大，因此，鋼絲束兩端應在構件上預留有一定長度的孔道，其直徑略大于錨具的外徑。鋼絲束張拉錨固以後，其端部便留下孔道，并且該部分鋼絲沒有塗層，為此應加以處理保護預應力鋼絲。

無粘結預應力筋錨頭端部處理，目前常采用兩種方法：第一種方法系在孔道中注入油脂并加以封閉，。第二種方法系在兩端留設的孔道内注入環氧樹脂水泥砂漿，其抗壓強度不低于35 MPa。灌漿時同時将錨頭封閉，防止鋼絲鏽蝕，同時也起一定的錨固作用.

YX錨具

a）油脂封閉； b）環氧樹脂水泥砂漿封閉

1—油槍；2—錨具；3—端部孔道；4—有塗層的無粘結預應力筋；

5—無塗層的端部鋼絲；6—構件；7—注入孔道的油脂；

8—混凝土封閉；9—端部加固螺旋鋼筋；10—環氧樹脂水泥砂漿

無粘結預應力張拉端.

預應力固定端大樣

預應力筋錨固端内部景

預應力張拉端護筒

預應力張拉端澆築前

張拉前的預應力筋

張拉前張拉端大樣

預應力張拉設備：左表為壓力表，右表為油表。本工程張拉值為43.94mpa.

安裝張拉設備

張拉設備就位開始張拉

張拉中

整個張拉過程大概隻需要4分鐘，繼續張拉下一個預應力筋.

張拉到設計值，注意壓力表的變化，此時壓力表正好為43.94mpa

張拉結束時，千斤頂開始回油

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