【正文】 土木工程施工 第四節(jié) 預(yù)應(yīng)力砼工程 土木工程施工 土木工程施工 ? 1 概述 ? 2 預(yù)應(yīng)力筋 ? 3 預(yù)應(yīng)力錨固體系 ? 4 張拉機(jī)具 ? 5 一般規(guī)定 ? 6 預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝 土木工程施工 1 概述 普通鋼筋砼構(gòu)件的抗拉極限應(yīng)變只有 103。構(gòu)件砼受拉開裂時，受拉鋼筋的應(yīng)力僅達(dá) 1/41/3，鋼筋的抗拉強(qiáng)度未能充分發(fā)揮。 預(yù)應(yīng)力砼工作原理 預(yù)應(yīng)力砼是在構(gòu)件承受外荷載前，預(yù)先在構(gòu)件的受拉區(qū)對砼施加預(yù)壓應(yīng)力。使用階段的構(gòu)件在外荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時，先要抵消預(yù)壓應(yīng)力，這就推遲了砼裂縫的出現(xiàn)并限制了裂縫的開展，從而提高構(gòu)件的抗裂度和剛度。 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力砼的種類 按預(yù)應(yīng)力大小分 按施加預(yù)應(yīng)力方式分 按預(yù)應(yīng)力筋的 粘結(jié)狀態(tài)分 按施工方式分 全預(yù)應(yīng)力砼 先張法預(yù)應(yīng)力砼 后張法預(yù)應(yīng)力砼 自應(yīng)力砼 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼 預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼 部份預(yù)應(yīng)力砼 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼 疊合預(yù)應(yīng)力砼 預(yù)應(yīng)力砼的分類 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力砼的優(yōu)缺點(diǎn) ⑴ 有效利用高強(qiáng)鋼材； ⑵ 減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸、自重，能增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件跨度，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件占用空間； ⑶ 提高使用荷載下結(jié)構(gòu)的抗裂性和剛度； ⑷ 質(zhì)量好、降低工程造價、結(jié)構(gòu)耐久性好； ⑸ 技術(shù)含量高、操作要求嚴(yán)，需要增添專用設(shè)備。 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力工藝的應(yīng)用 先張法的應(yīng)用 先張法主要應(yīng)用于房屋建筑中的空心板、多孔板、槽形板、雙 T板、 V形折板、托梁、檁條、槽瓦、屋面梁等；道路橋梁工程中的軌枕、橋面空心板、簡支梁等。在基礎(chǔ)工程中應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力方樁及管樁等。 預(yù)應(yīng)力雙 T板 橋面預(yù)應(yīng)力空心板 預(yù)應(yīng)力方樁 土木工程施工 后張法的應(yīng)用 后張法不但用于房屋建筑中的吊車梁、屋面梁、屋架，橋梁中的 T形梁、箱形梁等構(gòu)件，且在大跨度的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也日趨成熟；在特種結(jié)構(gòu)如塔體的豎向預(yù)應(yīng)力、筒體的環(huán)向預(yù)應(yīng)力也有突破，尤其為橋梁工程的懸索結(jié)構(gòu)、斜拉結(jié)構(gòu)提供了豐富的發(fā)展空間。 預(yù)應(yīng)力箱梁 豎向預(yù)應(yīng)力 斜拉索張拉 土木工程施工 2 預(yù)應(yīng)力筋 預(yù)應(yīng)力筋宜采用 螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲和低松馳鋼鉸線 ，也可采用熱處理鋼筋。 預(yù)應(yīng)力筋是指 在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中用于建立預(yù)加應(yīng)力的單根或成束的預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線或鋼筋等 。 冷拔低碳鋼絲 和 冷拉鋼筋 由于存在殘余應(yīng)力、屈強(qiáng)比低，已逐漸為螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲或 1 3鋼絞線所取代，不再作為預(yù)應(yīng)力鋼筋使用。 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力鋼絲 螺旋肋鋼絲是通過專用拔絲模冷拔使鋼絲表面沿長度方向產(chǎn)生規(guī)則間隔肋條的鋼絲。直徑為 4～ 9mm，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度 1570～ 1770 N/mm2。螺旋肋能增加與砼的握裹力，可用于先張法 構(gòu)件。 螺旋肋鋼絲 螺旋肋鋼絲外形 螺旋肋鋼絲近照 土木工程施工 刻痕鋼絲 刻痕鋼絲是用冷軋或冷拔方法使鋼絲表面產(chǎn)生周期性變化的凹痕或凸紋的鋼絲。直徑為 7 mm，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度 1570 N/mm2。鋼絲表面的凹痕或凸紋能增加與砼的握裹力，可用于 先張法 構(gòu)件 。 三面刻痕鋼絲外形 刻痕鋼絲近照 刻痕鋼絲 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 鋼絞線是由多根碳素鋼絲在絞線機(jī)上成螺旋形紋合，并經(jīng)低溫回火消除應(yīng)力制成。鋼絞線的整根破斷力大、柔性好，施工方便，具有廣闊的發(fā)展前景。但價格比鋼絲貴。鋼絞線可分為 光面鋼絞線 、 無粘結(jié)鋼絞線 、 模拔鋼絞線 、鍍鋅鋼絞線 、 環(huán)氧涂層鋼絞線 、 不銹鋼鋼絞線 等。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 光面預(yù)應(yīng)力 鋼絞線 土木工程施工 光面預(yù)應(yīng)力鋼絞線 常用光面鋼絞線的規(guī)格有 1 3和 1 7兩種，直徑為～ ，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度 1570～ 1860N/mm2。 后張法預(yù)應(yīng)力均采用 1 7鋼絞線， 1 3鋼絞線僅用于 先張法 構(gòu)件。 光面預(yù)應(yīng)力鋼絞線的形式 鋼絞線的包裝 土木工程施工 無粘結(jié)鋼絞線 是用防腐潤滑油脂涂敷在鋼絞線表面上、外包塑料護(hù)套制成，主要用于 后張法 中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，也可用于暴露或腐蝕環(huán)境中的體外索、拉索等。 無粘結(jié)鋼絞線 無粘結(jié)鋼絞線生產(chǎn)線 土木工程施工 熱處理鋼筋 熱處理鋼筋是由普通熱軋中碳合金鋼筋經(jīng)淬火和回火調(diào)質(zhì)熱處理制成。具有高強(qiáng)度、高韌性和高粘結(jié)力等優(yōu)點(diǎn)，直徑為 6～ 10mm。成品鋼筋為直徑 2m的彈性盤卷，開盤后自行伸直，每盤長度為 l00～ 120m。熱處理鋼筋的螺紋外形，有 帶縱肋 和 無縱肋 兩種。 有縱肋熱處理鋼筋 無縱肋熱處理鋼筋 土木工程施工 精軋螺紋鋼筋 精軋螺紋鋼筋是用熱軋方法在鋼筋表面上軋出不帶肋的螺紋外形。 鋼筋的接長用連接螺紋套筒，端頭錨固用螺母。精軋螺紋鋼筋具有錨固簡單、施工方便、無需焊接等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)生產(chǎn)的精軋螺紋鋼筋品種 有 Φ25和 Φ32，其屈服點(diǎn)為 750MPa和 900MPa兩種。 精軋螺紋鋼筋外形 精軋螺紋鋼筋近照 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力鋼筋的特性 碳素鋼絲或鋼絞線均屬硬鋼。當(dāng)鋼絲拉伸到超過比例極限 σp (取殘余應(yīng)變?yōu)?%時的應(yīng)力 )后， σε關(guān)系呈非線性變化，沒有明顯的屈服點(diǎn)。 應(yīng)力 應(yīng)變曲線 當(dāng)鋼絲拉伸超過 (殘余應(yīng)變?yōu)?)后，應(yīng)變 ε增加較快；當(dāng)拉伸至最大應(yīng)力 σb時，應(yīng)變 ε繼續(xù)發(fā)展，在 σε曲線上呈現(xiàn)為一水平段，然后斷裂。 預(yù)應(yīng)力筋 σε曲線 見右圖： 土木工程施工 應(yīng)力松弛 應(yīng)力松弛是鋼材受到一定的張拉力后，在長度保持不變的條件下，鋼材的應(yīng)力隨時間的增長而降低的現(xiàn)象，其降低值稱為 應(yīng)力松弛損失 。產(chǎn)生應(yīng)力松弛的原因主要是由于金屬內(nèi)部位錯運(yùn)動使一部分彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形引起的。 右圖根據(jù)碳素鋼絲和熱處理鋼筋的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出其松弛率與時間、鋼種、溫度的關(guān)系： 預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛損失 土木工程施工 減少應(yīng)力松弛損失的措施 ⑴ 采取超張拉程序； ⑵ 采用低松弛鋼絞線或鋼絲，其松弛損失可減少70～ 80%。 預(yù)應(yīng)力砼箱梁張拉現(xiàn)場 箱梁采取超張拉 土木工程施工 預(yù)應(yīng)力鋼筋的驗(yàn)收 包括 標(biāo)牌 和 外觀檢查 ，并按有關(guān)規(guī)定取樣進(jìn)行 力學(xué)性能檢驗(yàn) 。 預(yù)應(yīng)力鋼筋出廠，每捆 (盤 )應(yīng)掛有二個標(biāo)牌 (上注廠名、品名、規(guī)格、生產(chǎn)工藝及日期、批號等 )，并有隨貨同行的出廠質(zhì)量證明書。每驗(yàn)收批 由同一牌號、同一規(guī)格、同一生產(chǎn) 工藝的預(yù)應(yīng)力鋼筋組成，每批數(shù)量 不超過 60t。 標(biāo)牌檢查 標(biāo)牌 標(biāo)牌 土木工程施工 外觀檢查 鋼絲和鋼絞線的外觀檢查均應(yīng)逐盤進(jìn)行。 鋼絲表面不得有油污、氧化鐵皮、裂紋或機(jī)械損傷 。鋼絲直徑檢查按 10%盤選取，但不少于 6盤； 鋼絞線表面不得有油污、銹斑或機(jī)械損傷 。 鍍鋅、涂環(huán)氧鋼絞線、無粘結(jié)鋼絞線等涂層表面應(yīng)均勻、光滑、無裂紋、無明顯折皺。 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋每驗(yàn)收批應(yīng)抽取 3個試件檢驗(yàn)油脂重量和護(hù)套厚度。 精軋螺紋鋼的外觀檢查應(yīng)逐根進(jìn)行 。鋼筋表面不得有銹蝕、油污、橫向裂縫、結(jié)疤。 土木工程施工 力學(xué)性能檢驗(yàn) 在每批鋼絲中任意選取 10%盤 (不少于 6盤 )，每盤在任意位置截取 2根試件， 1根做拉伸試驗(yàn)， 1根做彎曲試驗(yàn)，如一項(xiàng)試驗(yàn)不合格，則該盤鋼絲為 不合格品 ；另從該批未經(jīng)檢驗(yàn)的鋼絲盤中抽取雙倍數(shù)量的試件進(jìn)行檢驗(yàn)，如仍有一項(xiàng)不合格，則該批鋼絲判為 不合格品 ；或逐盤檢驗(yàn)取用合格品。 預(yù)應(yīng)力鋼絲 力學(xué)性能檢測 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 松弛性能檢測 土木工程施工 對于鋼絞線，在每批鋼絞線中任意選取 3盤，每盤在任意位置截取一根試件做拉伸試驗(yàn)，如有某一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果不合標(biāo)準(zhǔn)要求，則該不合格盤報廢；另從未經(jīng)檢驗(yàn)過的鋼絞線中抽取雙倍數(shù)量的試件進(jìn)行復(fù)檢，如仍有一項(xiàng)不合格，則該批鋼絞線判為不合格品。 運(yùn)輸及存放 預(yù)應(yīng)力筋由于強(qiáng)度高塑性差，在無應(yīng)力狀態(tài)下對 腐蝕作用比普通鋼筋敏感。預(yù)應(yīng)力筋在運(yùn)輸或存放過程中如遭受雨淋、濕氣或腐蝕介質(zhì)的侵蝕，易發(fā)生銹蝕，不僅降低質(zhì)量，鋼筋表面出現(xiàn)腐蝕坑，有時甚至?xí)斐射摻畲鄶唷? 土木工程施工 3 預(yù)應(yīng)力錨固體系 預(yù)應(yīng)力錨固體系包括 錨具、夾具 和 連接器 。錨固體系的種類很多，且配套化、系列化、工廠化生產(chǎn)，主要有 QM系列 (中國建科院 )、 OVM系列 (柳州建機(jī)廠 )、HVM系列 (柳州海威姆 )、 VLM系列 等。 預(yù)應(yīng)力錨固體系總成圖（預(yù)應(yīng)力筋 — 錨具組裝件） 張拉端錨具 錨固端錨具 連接器 波紋管及預(yù)應(yīng)力筋 土木工程施工 錨具 —— 在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中，用于保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到砼 (或鋼結(jié)構(gòu) )上所用的 夾持預(yù)應(yīng)力筋的永久性錨固裝置 。后張法錨固體系包括錨具、錨墊板和螺旋筋。 夾具 —— 在先張法構(gòu)件施工時，用于保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其固定在生產(chǎn)臺座 (或設(shè)備 )上的臨時性錨固裝置；在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件施工時，在張拉千斤頂或設(shè)備上 夾持預(yù)應(yīng)力筋的臨時性錨固裝置 (又稱工具錨 )。 連接器 —— 用于 連接預(yù)應(yīng)力筋的裝置 。 土木工程施工 錨具（ M）、夾具（ J）和連接器（ L)的代號 分類代號 錨具 夾具 連接器 夾片式 園形 YJM YJJ YJL 扁形 BJM 支承式 鐓頭 DTM DTJ DTL 螺母 LMM LMJ LML 錐塞式 鋼質(zhì) GZM — — 冷鑄 LZM — — 熱鑄 RZM — — 握裹式 擠壓 JYM JYJ JYL 壓花 YHM — — 土木工程施工 錨具、夾具和連接器的標(biāo)記 示例： YJM 1512 產(chǎn)品代號 企業(yè)體系代號，需要時標(biāo)注 預(yù)應(yīng)力鋼材根數(shù) 預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑 錨具、夾具和連接器的標(biāo)記由產(chǎn)品代號、預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑、預(yù)應(yīng)力鋼材根數(shù)三部份組成 (生產(chǎn)企業(yè)的體系代號只在需要時加注 )。 表示為錨固 12根直徑為 園形夾片式群錨錨具 土木工程施工