学习情境四 : 预应力混凝土工程施工
子情境 3: 无粘结预应力混凝土构件施工
梁的受 力情况 素砼梁 梁的受力分析 预应力 钢筋砼梁 钢筋 砼梁
预应力混凝土概述 预应力混凝土是在外荷载作用于构件之前, 利用钢筋张拉后的弹性回缩, 对构件受拉区的混凝土预先施加压力, 产生预压应力, 当构件在荷载作用下产生拉应力时, 首先抵消预应力, 然后随着荷载不断增加, 受拉区混凝土才受拉开裂, 从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展, 提高了构件的抗裂度和刚度 预应力混凝土的特点 : 1 构件截面小 自重轻 质量好 材料省 ( 可节约钢材 40%~50% 混凝土 20%~40%), 在跨度较大的结构中, 其综合经济效益较好, 并能扩大预制装配化程度 2 预应力混凝土施工, 需要专门的机械设备, 工艺比较复杂, 操作要求较高 预应力混凝土的应用范围也愈来愈广 预应力混凝土的使用范围和数量, 已成为一个国家建筑技术水平的重要标志之一 一般要求混凝土的强度等级不低于 C30 目前, 我国在一些重要的预应力混凝土结构中, 已开始采用 C50~C60 的高强混凝土, 最高混凝土强度等级已达到 C80, 并逐步向更高强度等级的混凝土发展 国外混凝土的平均抗压强度每 10 年提高 5~10MPa, 现已出现抗压强度高达 200MPa 的混凝土
预应力混凝土的分类 预应力混凝土按预应力度大小分 : 全预应力混凝土和部分预应力混凝土 预应力混凝土按施工方式分 : 预制预应力混凝土 现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等 按预加应力的方法分 : 先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土 ( 有粘结和无粘结 )
预应力钢筋 1 预应力钢筋的种类 常用的预应力筋 : 钢丝 冷拔低碳钢丝, 直径 :3~5mm 碳素钢丝, 直径 :3~8mm 钢绞线 : 由 7 根碳素钢丝缠绕而 成 冷拉钢筋 热处理钢筋 : 直径 :6~10mm 精轧螺纹钢筋, 直径 :25,32m
2 预应力钢筋的特性 应力松弛 : 钢筋受到一定的张拉力后, 在长度保持不变的条件下, 钢筋的应力随着时间的增长而降低的现象 应力松弛的特点 : 初期发展快 钢丝和钢绞线的应力松弛率大于热处理钢筋和精轧螺纹钢筋 初应力大, 松弛损失也大 松弛损失率随温度的升高急剧增加
3 预应力钢筋的检验 外观检查 拉伸试验 ( 力学性能 ) 松弛试验
陕铁院 无粘结预应力砼施工工艺 无粘结预应力混凝土 : 就是在预应力筋表面覆裹一层涂塑层后, 如同普通钢筋一样先铺放在支好的模板内, 再进行混凝土浇筑, 待混凝土达到设计强度后, 用张拉机具进行张拉, 当张拉达到设计的应力后, 两端用特制的锚具锚固 无粘结预应力实质就是预应力筋与混凝土没有粘结, 张拉力全靠两端的锚具传到构件上 特点 :1 属于后张法施工, 不需要预留孔道 穿筋 灌浆等复杂工序, 加快了施工速度 2 无粘结预应力筋摩擦力小, 易弯成多跨曲线形状, 特别适用于建造大跨度的单 双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖 3 预应力筋与混凝土之间可相对滑动, 预应力筋强度一般降低 10%~20 %, 对锚具要求高
一 无粘结预应力筋的制作与质量要求 1 无粘结预应力筋的材料及要求 无粘结预应力筋一般是由 7 根 φ5mm 高强钢丝组成的钢丝束或扭结成的钢绞线, 通过专门设备涂包涂料层和护套层构成的
(1) 无粘结预应力筋所用的材料主要是高强钢丝和钢绞线, 每根钢丝应是 通长的, 严禁有接头, 且不应有死弯, 当有死弯时必须截断 (2) 表面涂层材料应满足下列要求 : 较好的化学稳定性, 在 -20 ~+70 内不裂, 不变脆, 不流淌, 并有一定 的韧性 与周围砼 钢材等材料等不起化学作用 不会被腐蚀, 具有不透水性, 不吸湿性, 良好润滑性, 一般选用建筑专用油 脂 (3) 无粘结预应力筋护套材料应满足以下要求 : 在 -20 ~+70 温度范围内, 低温不脆化, 高温化学性能稳定 有足够韧性 抗破损性 对周围材料无侵蚀作用 防水性 延伸度好 宜选用高密度聚乙烯, 有可靠经验也可采用聚丙烯, 但不宜采用聚氯乙烯
陕铁院 2 无粘结预应力筋锚具 后张法有粘结预应力筋的拉力是通过预应力筋与混凝土握裹和端头锚具共同承受, 而后张法无粘结预应力筋的拉力完全靠两端的锚具承受并传递到混凝土中去, 因此无粘结预应力筋的锚具受力比有粘结预应力筋的锚具大, 所以对无粘结预应力筋的锚具性能要求更高, 必须采用 Ⅰ 类锚具, 无粘结预应力筋 锚具组装件的静载和疲劳锚固性能必须满足 Ⅰ 类锚具的锚固性能要求 钢丝束作为无粘结预应力筋时可使用镦头锚具, 钢绞线作为无粘结预应力筋时可使用 XM 型 JM 型锚具
陕铁院 3 无粘结预应力筋的制作 (1) 无粘结预应力筋的制作一般采用挤塑涂层工艺, 由专业化工厂生产 主要是钢丝通过涂油装置涂油, 涂油后的钢丝束通过塑料挤压机成型塑料薄膜, 再经冷却筒槽成型塑料套管 (2) 质量要求 : 原料 : 预应力筋必须经力学性能检验合格的 产品外观 护套厚度符合要求 (3) 检验要求 外观逐盘检查 每批抽样三根进行油脂与塑料护套检查
二 无粘结预应力砼施工工艺 1 无粘结预应力筋的铺放与定位 无粘结预应力束在平板结构中一般为双向曲线配置 铺设前应根据双向钢丝束交点的标高差, 绘制铺设顺序图, 避免相互穿插 铺设前先根据设计图计算出各点标高 位置 反弯点位置 波峰位置, 然后将马凳就位 ( 马凳间距 1-2m), 再铺设钢丝束, 一般是钢丝束波峰低的底层钢丝束先铺设, 然后依次铺设波峰高的上层钢丝束 对波峰高度及水平位置进行调整, 检查无误后用铅丝绑牢 无粘结预应力曲线筋或折线筋的末端的切线应与承压办想垂直, 曲线段的起始点至张拉锚固点应有不少于 300mm 的直线段 张拉端固定 : 张拉端的承压板应用钉子固定在端模板上或用点焊固定在钢筋上 当张拉端采用凹入式作法时, 可用塑料穴模或泡沫塑料 木块等形成凹口 砼浇筑时, 严禁踏压撞碰预应力筋 支撑钢筋及端部预埋件, 张拉端固定端砼必须振实, 混凝土强度等级不低于 C30, 梁不低于 C40
2 无粘结预应力砼浇筑 在混凝土浇筑之前, 要检查张拉端和固定端的安装是否符合设计要求 无粘结筋的束形是否符合设计要求, 如不符合应及时修整 在浇筑混凝土中不准碰撞踩踏无粘结预应力筋 支撑架及端部预埋件, 确保无粘结筋的束形和锚具位置的准确 施工中要特别注意张拉端和固定端两个部位的混凝土必须振捣密实, 如果混凝土浇筑成型后发现有裂缝或空鼓或其他质量问题, 在张拉之前必须修补或返工
3 无粘结预应力筋的张拉 张拉前清理承压板面, 检查承压板后面的砼质量, 有缺陷应先修补处理 张拉时先张拉板, 后张拉梁 板中无粘结筋, 可依次张拉, 梁中采用对称张拉, 长度大于 25m, 两端张拉, 大于 50m 分段张拉 遇摩阻力大, 宜先松动一次再张拉 混凝土强度达到设计强度时 ( 无规定 75%) 才能进行张拉 张拉程序采用 0 103%σ con 张拉顺序根据设计顺序, 可采用分批 分阶段对称张拉, 先铺设的先张拉, 后铺设的后张拉 锚具外包浇筑钢筋混凝土圈梁
4 端部锚头处理 张拉后, 应对锚固区进行保护, 必须有严格密封措施, 防止水汽进入腐蚀预应力筋 锚固后, 外露多佘预应力筋用砂轮切割, 不得用电孤焊切割 端部处理有两种 : 在孔道中注入油脂并加以封闭 在孔道中注入环氧水泥砂浆, 抗压强度不低于 35MPa, 对凹入式锚固板, 经处理后, 用微胀砼或低收缩防水砂浆封锚 对凸出式锚固板, 用外钢筋混凝土围梁封闭
锚头端部处理方法 1 油枪 ;2 锚具 ;3 端部孔道 ;4 有涂层的无粘结预应力束 ;5 无涂层的端部钢丝 ;6 构件 ;7 注入孔道的油脂 ;8 混凝土封闭 ; 9 端部加固螺旋钢筋 ;10 环氧树脂水泥砂浆
思考题 1 何谓无粘结预应力砼? 2 无粘结预应力筋常用锚具有哪些? 3 试述无粘结预应力砼施工工艺及要求?
学习结束