6 预应力混凝土工程施工

土木工程施工(宁宝宽)

第6章 预应力混凝土工程 章

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内容提要 本章的主要内容有：预应力混凝土的特点、 本章的主要内容有：预应力混凝土的特点、对钢筋 的要求、预应力施工设备、施工方法工艺特点等。 的要求、预应力施工设备、施工方法工艺特点等。 要求学生了解预应力施工设备， 要求学生了解预应力施工设备，熟悉预应力混凝土 施工工艺和施工方法， 施工工艺和施工方法，掌握先张法和后张法施工预 应力混凝土的受力特点和施工工艺以及应用条件， 应力混凝土的受力特点和施工工艺以及应用条件， 工程中对各种预应力损失的考虑。 工程中对各种预应力损失的考虑。

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6.1 概述预应力混凝土结构的定义是：在结构承受外荷载前， 预应力混凝土结构的定义是：在结构承受外荷载前， 预先对混凝土结构在外荷载作用下的受拉区施加预 压应力，以改善结构使用性能， 压应力，以改善结构使用性能，这种结构形式称为 预应力混凝土结构。 预应力混凝土结构。 6.1.1预应力混凝土的特点 预应力混凝土的特点 ①具有构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、 耐久性好、节省材料等优点。预应力混凝土可节约 钢材40%~50%,节省混凝土 20%~40%,减轻 构件自重可达 20%~40%; ②可以有效地利用高强度钢筋和高强度等级的混 凝土，能充分发挥钢筋和混凝土各自的特性，并能 提高预制装配化程度；3

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施工工艺特殊， ③施工需要专门的材料与设备,施工工艺特殊，工艺比 施工需要专门的材料与设备 施工工艺特殊 较复杂，操作要求较高，但用于大开间、 较复杂，操作要求较高，但用于大开间、大跨度与重 荷载的结构中，其综合效益较好。 荷载的结构中，其综合效益较好。 6.1.2 预应力钢筋的种类 预应力筋通常由单根或成束的高强钢丝、 预应力筋通常由单根或成束的高强钢丝、钢绞线和高 强钢筋组成。 强钢筋组成。 6.1.3混凝土的要求 混凝土的要求 所采用的混凝土应具有高强、轻质和高耐久性的性质。 所采用的混凝土应具有高强、轻质和高耐久性的性质。 一般要求混凝土的强度等级不低于C30。目前，我国 一般要求混凝土的强度等级不低于 。目前， 已开始采用C50~C60的高强混凝土，最高混凝土强度 的高强混凝土， 已开始采用 的高强混凝土 等级已达到C80。国外已出现抗压强度高达200MPa 等级已达到 。国外已出现抗压强度高达 的混凝土 。4

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6.1.4 预应力的施加 在构件的受拉区施加预压应力，当构件在荷载作用 下产生拉应力时，首先要抵消预压应力，然后随着 荷载的不断增加，受拉区混凝土才逐渐受拉开裂， 从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的

开展，提高构件 的抗裂度和刚度。

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6.2 先张法 6.2.1 先张法施工设备 6.2.1.1台座 台座 台座应具有足够的强度、刚度和稳定性， 台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，以免台座 变形、倾覆、滑移而引起预应力值的损失。 变形、倾覆、滑移而引起预应力值的损失。台座按 构造型式不同，可分为墩式台座和槽式台座两种。 构造型式不同，可分为墩式台座和槽式台座两种。 6.2.1.2夹具 夹具 是在先张法施工中， 是在先张法施工中，为保持预应力筋的张拉力并将 其固定在张拉台座或设备上所使用的临时性锚固装 置。

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6.2.1.3张拉设备 张拉设备 操作方便、可靠，准确控制张拉应力， 操作方便、可靠，准确控制张拉应力，以稳定的速 率增大拉力。 率增大拉力。 常用的是拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶、 常用的是拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶、台座式液 压千斤顶、电动螺杆张拉机和电动卷扬张拉机等。 压千斤顶、电动螺杆张拉机和电动卷扬张拉机等。 6.2.2 先张法施工工艺 (1)预应力筋的铺设 ) (2)预应力筋的张拉 ) (3)张拉程序 ) 0→105%σcon(持荷 持荷2min)→σcon ) 0→103%σcon (4)预应力值校核 )7

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(6)预应力筋的放张 ) ①放张顺序 a)对承受轴心预压力的构件(加压杆、桩等), )对承受轴心预压力的构件(加压杆、桩等), 所有预应力筋应同时放张。 所有预应力筋应同时放张。 b)对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预 )对承受偏心预压力的构件， 应力较小区域的预应力筋， 应力较小区域的预应力筋，再同时放张预应力较大 区域的预应力筋。 区域的预应力筋。 c)当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、 )当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、 相互交错地放张， 相互交错地放张，以防止在放张过程中构件产生翘 开裂及断筋现象。 曲、开裂及断筋现象。 ②放张方法

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a)对预应力钢丝或细钢丝的板类构件，放张时可 )对预应力钢丝或细钢丝的板类构件， 直接用钢丝钳或氧炔焰切割， 直接用钢丝钳或氧炔焰切割，并宜从生产线中间处 切断，以减少回弹量，且有利于脱模；对每一块板， 切断，以减少回弹量，且有利于脱模；对每一块板， 应从外向内对称放张，以免构件扭转两端开裂。 应从外向内对称放张，以免构件扭转两端开裂。 b)对预应力筋数量较少的粗钢筋构件，可采用氧炔 对预应力筋数量较少的粗钢筋构件， 对预应力筋数量较少的粗钢筋构件 焰在烘烤区轮换加热每根粗钢筋，使其同步升温， 焰在烘烤区轮换加热每根粗钢筋，使其同步升温， 钢筋内应力均匀徐徐下降，外形慢慢伸长，

钢筋内应力均匀徐徐下降，外形慢慢伸长，待钢筋 出现颈缩现象时，即可切断。 出现颈缩现象时，即可切断。 c)对预应力筋配置较多的构件，不允许采用剪断 )对预应力筋配置较多的构件， 或割断等方式突然放张， 或割断等方式突然放张，以避免最后放张的几根预 应力筋产生过大的冲击而断裂， 应力筋产生过大的冲击而断裂，致使混凝土构件开 裂。9

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6.3 后张法 后张法是先制作构件(或块体 ， 后张法是先制作构件 或块体),并在预应力筋的位置 或块体 预留出相应的孔道，待混凝土强度达到设计规定的 预留出相应的孔道， 数值后，穿入预应力筋并施加预应力， 数值后，穿入预应力筋并施加预应力，最后进行孔 道灌浆， 道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生 预压力。 预压力。

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6.3 后张法 6.3.1 锚具和预应力筋制作 6.3.1.1 锚具 分为支承式锚具、锥塞式锚具、 分为支承式锚具、锥塞式锚具、夹片式锚具和握裹 式锚具。 式锚具。 6.3.1.2 预应力筋制作和下料 6.3.2 张拉机具设备 6.3.3后张法的施工工艺 后张法的施工工艺 6.3.3.1预留孔道 预留孔道 (1)预应力筋孔道布置 ) 形状有直线、曲线和折线三种。 形状有直线、曲线和折线三种。11

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(2)孔道成型方法 ) ①钢管抽芯法 ②胶管抽芯法 ③预埋管法 6.3.3.2张拉方式 (1)一端张拉方式 ) (2)两端张拉方式 ) (3)分批张拉方式 ) (4)分段张拉方式 ) (5)分阶段张拉方式 ) (6)补偿张拉方式 )12

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6.3.3.3预应力筋张拉顺序 预应力筋张拉顺序 预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、 预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力、 构件不扭转与侧弯、结构不变位等为目的。 构件不扭转与侧弯、结构不变位等为目的。 6.3.3.4平卧重叠构件张拉 平卧重叠构件张拉 6.3.3.5张拉操作程序 张拉操作程序①设计时松弛损失按一次张拉程序取值； 设计时松弛损失按一次张拉程序取值； 设计时松弛损失按超张拉程序取值； ②设计时松弛损失按超张拉程序取值； 设计时松弛损失按超张拉程序取值， ③设计时松弛损失按超张拉程序取值，但采用推销锚具或 夹片锚具:0→1.03σcon锚固。 锚固。 夹片锚具

6.3.3.6张拉伸长值校核 张拉伸长值校核根据《混凝土结构工程施工及验收规范》 根据《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB5020-92)第 第 6.3.6条的规定 如实际伸长值比计算伸长值大于 条的规定:如实际伸长值比计算伸长值大于 条的规定 如实际伸长值比计算伸长值大于10%或小于 或小于 5%,应暂停张拉，在采取措施予以调整后，方可继续张拉。 ,应暂停张拉，在采取措施予

以调整后，方可继续张拉。13

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6.3.3.7孔道灌浆 孔道灌浆其目的: 其目的 防止预应力筋锈蚀，增加结构的耐久性; 防止预应力筋锈蚀，增加结构的耐久性 使预应力筋与混凝土构件粘结成整体， 使预应力筋与混凝土构件粘结成整体，提高结构的抗裂性和 承载能力。 承载能力。

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6.4 无粘结预应力混凝土无粘结预应力是后张法的一项新工艺。其施工方法是在浇注 无粘结预应力是后张法的一项新工艺。 混凝土前， 混凝土前，按设计要求把外包塑料包裹层内涂防腐油脂的预 应力筋铺好，然后浇注混凝土， 应力筋铺好，然后浇注混凝土，待混凝土达到设计要求强度 再张拉锚固。预应力筋与混凝土之间没有粘结， 后，再张拉锚固。预应力筋与混凝土之间没有粘结，张拉力 全靠锚具传递到混凝土上。

无粘结后张法施工顺序简图15

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