为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前,预先对受拉区的混凝土施加压力后的混凝土就是预应力混凝土。用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而将结构构件的拉应力控制在较小范围,甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展,从而提高构件的抗裂性能和刚度。
先张法预应力混凝土施工方法:1、台座制作 2、钢绞线(钢筋)铺设 3、预应力张拉 4、普通钢筋绑扎 5、模板制安 6、混凝土浇筑 7、养护 8、预应力放张切断 9、隐蔽工程检查验收 。
后张法---无粘结预应力混凝土施工方法:1、支板底模 2、绑扎暗梁及板底非预应力筋 3、铺放板预应力筋 4、安装锚垫板、螺旋筋 5、预应力筋绑扎、固定6、预应力筋矢高、数量检查 7、铺放板顶非预应力筋 8、梁侧模及预应力筋张拉端模板封模 9、隐蔽工程检查验收 。
预应力混凝土构件按施工方法可分为先张法和后张法。
先张法
先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋,并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上,然后浇筑混凝土,待混凝土强度达到不低于混凝土设计强度值的75%,保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时,放松预应力筋,借助于混凝土与预应力筋的粘结,对混凝土施加预应力的施工工艺,如图5.1所示。先张法一般仅适用于生产中小型构件,在固定的预制厂生产。
先张法生产构件可采用长线台座法,一般台座长度在50~150m之间,或在钢模中机组流水法生产构件。先张法生产构件,涉及到台座、张拉机具和夹具及先张法张拉工艺,下面将分别叙述。
后张法
先制作构件(浇筑混凝土),并在构件体内按预应力筋的位置留出相应的孔道,待构件的混凝土强度达到规定的强度(一般不低于设计强度标准值的75%)后,在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉,并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部,依靠构件端部的锚具将预应力筋的预张拉力传给混凝土,使其产生预压应力;最后在孔道中灌入水泥浆,使预应力筋与混凝土构件形成整体。
1.先张法 先张法多数用于预应力混凝土厂中,在台座上生产中小型构件。
台座由台面、横梁和承力结构等组成。根据承力结构的不同,台座分为墩式台座、槽式台座和桩式台座。
生产板形构件多用墩式台座,生产梁、屋架等构件多用槽式台座。 设计台座时要进行抗倾覆稳定性和强度验算。
先张法中钢丝用的锚固夹具有:圆锥齿板式夹具、圆锥三槽式夹具和墩头夹具。钢筋用的锚固夹具有:螺丝端杆锚具、墩头锚和销片夹具等。
为减少由于松弛等原因造成的预应力损失,先张法张拉预应力筋时都要进行超张拉。 常用的张拉程序为: 0------105%σcon—持荷2min----σcon 或 0----------103%σcon。
式中 σcon ——预应力筋的张拉控制应力。 先张法预应力混凝土构件进行湿热养护时,应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。
混凝土强度要达到不小于混凝土标准强度的75%后,才可放松预应力筋,放松过早会由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失。 2.后张法 在后张法中,预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。
后张法中常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束(或钢绞线束)和钢丝束三类: (1)单根粗钢筋 单根粗钢筋预应力筋的制作,包括配料、对焊、冷拉等工序。 预应力筋的下料长度应计算确定。
预应力筋的成品长度(即预应力筋和螺丝端杆对焊并经冷拉后的全长)Ll: Ll=l+2l2 (17—3—5) 预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉后需达到的长度Lo: Lo=Ll-2l2 (17—3—6) 预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉前的下料长度L: L=L0/(1+γ-σ)+nΔ (17—3—7) 式中 l——构件的孔道长度; l2——螺丝端杆伸出构件外的长度: 张拉端:l2=2H+h+5mm; · 锚固端:l2=H+h+10mm; l1螺丝端杆长度,一般为320mm; γ--预应力筋的冷拉率; δ——预应力筋的冷拉弹性回缩率,一般为0。 4%--0。
6%; n--对焊接头数量; Δ--每个对焊接头的压缩量,一般为20--30mm; H--螺母高度(mm); h--垫板厚度(mm)。 单根粗钢筋常用的锚具为螺丝端杆和帮条锚具,张拉设备常用YL-60型拉杆式千斤顶,或YC-60型、YC-20型和YC-18型穿心式千斤顶,亦可用电热法张拉。
(2)钢筋束和钢绞线束 如用JM-12型锚具,则宜用YC-60型双作用千斤顶张拉。如用KT-Z型锚具,对螺纹钢筋束用锥锚式双作用千斤顶张拉;对钢绞线束则宜用YC-60型双作用千斤顶。
根据张拉钢筋与浇筑混凝土的先后次序,施加预应力的方法可分为先张法与后张法两种。
1.先张法:在浇筑混凝土之前张拉预应力钢筋的方法称为先张法,先张法的主要工序为:将钢筋固定在台座上,按设计要求将钢筋张拉到控制应力,用夹具将预应力钢筋临时固定在台座上,再支模、浇筑并养护混凝土,待混凝土达到一定强度后(约为混凝土设计强度的75%,且混凝土龄期不小于7d),切断并放松预应力钢筋。在预应力钢筋回缩的过程中,利用其与混凝土之间的粘结力而使混凝土获得预压应力。在先张法预应力混凝土构件中,预应力的传递主要是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力。
2.后张法:在结硬后的混凝土构件上张拉钢筋的方法称为后张法,后张法的主要工序为:先浇筑混凝土构件,并在构件中预留预应力钢筋的孔道,待混凝土达到规定强度(约为混凝土设计强度的75%以上)后,穿预应力钢筋并张拉预应力钢筋;当预应力钢筋张拉至设计要求后,在张拉端用锚具将其锚住,阻止钢筋回缩,从而使混凝土获得预压应力。最后在孔道内灌浆,使预应力钢筋与构件混凝土形成整体。在后张法预应力混凝土构件中,预应力的传递主要是依靠设置在预应力钢筋两端的锚固装置(锚具及其垫板)。先张法的生产工序少,工艺简单,质量也容易保证,适用于可批量生产的中小型构件。后张法不需台座,便于在现场制作大型构件,但工序较多,操作也较麻烦,适用于大、中型构件。
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