二級結構專業輔導：預應力混凝土工程
發布時間：2010-01-14 共2頁
(3)鋼絲束
常用的錨具有螺絲端桿錨具、幫條錨具、鐓頭錨具、錐形螺桿錨具和鋼質錐形錨具。
鐓頭錨具要求鋼絲束下料長度精確，相對誤差控制在L／5000以內，并不于5mm，為此要求鋼絲束在應力狀態下切斷下料，下料的控制應力為300N／mm2。
鐓頭錨具用YC-60千斤頂張拉或拉桿式千斤頂張拉；錐形螺桿錨具用拉桿式千斤頂或穿心式千斤頂張拉；鋼質錐形錨具用錐錨式雙作用千斤頂張拉。
后張法工藝中，與預應力施工有關的是孔道留設、預應力筋張拉和孔道灌漿三部分。
1)孔道留設
孔道留設是后張法構件制作中的關鍵之一。孔道直徑取決于預應力筋和錨具，如用螺絲端桿的粗鋼筋，孔道直徑應比螺絲端桿的螺紋直徑10--15mm；用JMl2型錨具的鋼筋束或鋼絞線束，對JMl2-3、4，孔道直徑為42mm，對JMl2-5、6則為50mm。孔道留設方法有鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預埋波紋管法。
①鋼管抽芯法 預先將鋼管埋設在模板內孔道位置處，在混凝土澆筑過程中和澆筑之后，每間隔一定時間慢慢轉動鋼管，使之不與混凝土黏結，待混凝土初凝后、終凝前抽出鋼管，即形成孔道。該法只用于留設直線孔道。
鋼管要平直，表面要光滑，安放位置要準確。一般用間距不于lm的鋼筋井字架固定鋼管位置。每根鋼管的長度最好不超過15m，以便于旋轉和抽管，較長構件則用兩根鋼管，中間用套管連接。鋼管的旋轉方向兩端要相反。
恰當掌握抽管時間很重要，過早會坍孔，太晚則抽管困難。一般在初凝后、終凝前，以手指按壓混凝土不黏又無明顯印痕時則可抽管。為保證順利抽管，混凝土的澆筑順序要密切配合。
抽管順序宜先上后下，抽管可用人工或卷揚機，抽管要邊抽邊轉，速度均勻，與孔道呈一直線。
在留設孔道的同時還要在設計規定位置留設灌漿孔。一般在構件兩端和中間每隔12m留一個直徑20mm的灌漿孔，并在構件兩端各設一個排氣孔。 快把結構工程師站點加入收藏夾吧！
②膠管抽芯法 膠管有五層或七層夾布膠管和鋼絲網膠管兩種。前者質軟，用間距不于0.5m的鋼筋井字架固定位置，澆筑混凝土前，膠管內充人壓力為0.6—0.8N／mm2的壓縮空氣或壓力水，此時膠管直徑增3mm左右，待澆筑的混凝土初凝后，放出壓縮空氣或壓力水，管徑縮小而與混凝土脫離，便于抽出。后者質硬，具有一定彈性，留孔方法與鋼管一樣，只是澆筑混凝土后不需轉動，由于其有一定彈性，抽管時在拉力作用下斷面縮小易于拔出。膠管抽芯留孔，不僅可留直線孔道，而且可留曲線孔道。
③預埋波紋管法 波紋管為特制的帶波紋的金屬管，與混凝土有良好的黏結力。波紋管不再抽出，用間距不于lm的鋼筋井字架固定。預埋波紋管法只用于曲線孔道。
2)預應力筋張拉
張拉預應力筋時，構件混凝土的強度應按設計規定，如設計無鋇定則不宜低于混凝土標準強度的75％，用塊體拼裝的預應力構件，其拼裝立縫處混凝土或砂漿的強度，如設計無規定時，不應低于塊體混凝土標準強度的40％，且不得低于15N／mm2。
后張法預應力筋的張拉應注意下列問題：
①對配有多根預應力筋的構件，不可能同時張拉，只能分批、對稱地進行張拉。對稱張拉是為避免張拉時構件截面呈過的偏心受壓狀態。分批張拉，要考慮后批預應力筋張拉時產生的混凝土彈性壓縮，會對先批張拉的預應力筋的應力產生影響。為此先批張拉的預應力筋的張拉應力應增加nσc。：
n=Es/Ec (17—3—8)
σc=(σcon-σs1)Ay/Aj (17—3-9)
式中 Es--預應力筋的彈性模量；
Ec---混凝土的彈性模量；
σc張拉后批預應力筋時，對已張拉的預應力筋重心處混凝土產生的法向應力；
σcon—控制應力；
σs1--預應力筋的第一批應力損失(包括錨具變形和摩擦損失)；
Ay——第二批張拉的預應力筋的截面積；
Aj-----構件混凝土的凈截面面積(包括構件鋼筋的折算面積)。
②對平臥疊澆的預應力混凝土構件，上層構件的重量產生的水平摩阻力，會阻止下層構件在預應力筋張拉時混凝土彈性壓縮的自由變形，待上層構件起吊后，由于摩阻力影響消失會增加混凝土彈性壓縮的變形，從而引起預應力損失，損失值隨構件型式、隔離層和張拉方式而不同。為便于施工，可采取逐層加超張拉的辦法來彌補該預應力損失，但底層超張拉值不宜比頂層張拉力5％(鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋)或9％(冷拉Ⅱ～Ⅳ級鋼筋)，并且要保證底層構件的控制應力，冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋不得于屈服強度的95％，鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋不于標準強度的80％。如隔離層的隔離效果好，也可采用同一張拉值。
③為減少預應力筋與預留孔孔壁摩擦而引起的應力損失，對抽芯成形的孔道曲線形預應力筋和長度于24m的直線預應力筋，應采用兩端張拉；長度等于或小于24m的直線預應力筋，可一端張拉，但張拉端宜分別設置在構件兩端。對預埋波紋管孔道，曲線形預應力筋和長度太子3％m的直線4頇隨力筋宜在兩端張拉；長度等于或小于30m直線預應力筋，可在一端張拉。用雙作用千斤頂兩端同時張拉鋼筋束、鋼絞線束或鋼絲束時，為減少頂壓時的應力損失，可先頂壓一端的錨塞，而另一端在補足張拉力后再行頂壓。
④后張法預應力筋的張拉程序，與所采用的錨具種類有關。為減少松弛損失，張拉程序一般與先張法相同。
3)孔道灌漿
預應力筋張拉后，應隨即進行孔道灌漿，尤其是鋼絲束，張拉后應盡快進行灌漿，以防銹蝕與增加結構的抗裂性和耐久性。
灌漿宜用標號不低于425號普通硅酸鹽水泥調制的水泥漿，對空隙的孔道，水泥漿中可摻適量的細砂，但水泥漿和水泥砂漿的強度不宜低于20N／mm2，且應有較的流動性和較小的干縮性、泌水性(攪拌后三小時的泌水率宜控制在2％)，水灰比一般為0.40—0.45。為使孔道灌漿飽滿，可在灰漿中摻人0.5~%oo—1.0%oo在鋁粉或0.25％的木質素磺酸鈣。
灌漿前，用壓力水沖洗和濕潤孔道。用電動或手動灰漿泵進行灌漿，壓力以0.5—0.6N/mm2為宜。對不摻外加劑的水泥漿，可采用二次灌漿法以提高灌漿的密實性。
3．無黏結預應力混凝土
為適應柱網整體現澆樓蓋結構的需要，國內外都發展了后張無黏結預應力混凝土工 藝。它是在澆灌混凝土之前，把涂有防腐油脂或防腐瀝青涂料層、表面裹了一層高壓聚乙烯塑料外包層的鋼絲束或鋼絞線先行綁扎，埋置在混凝土構件內，待混凝土達到設計規定的強度后，用張拉機具對其進行張拉和錨固。這種體系是借助兩端的錨具傳遞預應力，不需預留孔道，不必灌漿，施工簡單，張拉時摩阻力較小，預應力筋易彎成曲線形狀，適用于曲線配筋的結構。
無黏結預應力束由預應力鋼絲、防腐涂料和外包層以及錨具組成。
防腐油脂等涂料應符合下列要求：①在-200C～+700C溫度范圍內不流淌、裂縫不變脆，并有一定韌性；②使用期內化學穩定性高；③對周圍材料無侵蝕作用；④不透水、不吸濕；⑤防腐性能好；⑥潤滑性能好，摩擦阻力小。
高壓聚乙烯塑料等外包層應符合下列要求：①在-200C～+700C溫度范圍內，低溫不脆化，高溫化學穩定性高；②具有足夠的韌性，抗磨性好；③對周圍材料無侵蝕作用。制作單根無黏結筋時，宜優先選用防腐油脂作涂料層，其塑料外包層用塑料注塑機注塑成型。防腐油脂應飽滿，外包層應松緊適度。成束無黏結筋可用防腐瀝青或防腐油脂作涂料層。使用防腐瀝青時，用密纏塑料帶作外包層，塑料帶各圈之間搭接寬度應不小于帶寬的1/4，纏繞層數不少于兩層。用防腐油脂作涂料層的無黏結筋的張拉摩擦系數應不于0.12；用防腐瀝青作涂料層的無黏結筋的張拉摩擦系數應不于0.25。
無黏結預應力束的制作一般有纏紙工藝和擠壓涂層工藝兩種。
我國主要采用高強鋼絲和鋼絞線作為無黏結預應力束，高強鋼絲預應力束主要%考\%用鐓頭錨具，鋼絞線預應力束主要用XM型錨具。
無黏結預應力混凝土施工工藝主要包括無黏結預應力束的鋪設、張拉和錨頭端部處理等。
無黏結預應力束在平板中一般為雙向曲線配置，因此鋪設順序很重要。一般是根據雙向鋼絲束交點的標高差，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，然后依次鋪設波峰高的上層鋼絲束，以避免鋼絲束之間的相互穿插。張拉一般采用0~103％σcon。進行錨固，并采用兩端同時張拉。其張拉順序，應根據其鋪設順序，先鋪設的先張拉，后鋪設的后張拉。施工時為降低摩阻損失值，宜采用多次反復張拉工藝。
無黏結筋的一種錨固方式，埋入端和張拉端均用鐓頭錨具。從我國目前情況看，鋼絲束無黏結筋的張拉端和埋入端均可采用鐓頭錨具或夾片式錨具，鋼絞線無黏結筋的張拉端可用夾片式錨具，埋人端宜用壓花式埋入錨具。無黏結筋的錨具性能應符合I類錨具的規定。
由于無黏結預應力筋長度，有時又呈曲線形，正確確定其摩阻損失十分重要。事實證明，塑料外包層和預應力筋截面型式是影響摩阻損失的主要因素。預應力摩阻損失由計算確定。
常用的錨具有螺絲端桿錨具、幫條錨具、鐓頭錨具、錐形螺桿錨具和鋼質錐形錨具。
鐓頭錨具要求鋼絲束下料長度精確，相對誤差控制在L／5000以內，并不于5mm，為此要求鋼絲束在應力狀態下切斷下料，下料的控制應力為300N／mm2。
鐓頭錨具用YC-60千斤頂張拉或拉桿式千斤頂張拉；錐形螺桿錨具用拉桿式千斤頂或穿心式千斤頂張拉；鋼質錐形錨具用錐錨式雙作用千斤頂張拉。
后張法工藝中，與預應力施工有關的是孔道留設、預應力筋張拉和孔道灌漿三部分。
1)孔道留設
孔道留設是后張法構件制作中的關鍵之一。孔道直徑取決于預應力筋和錨具，如用螺絲端桿的粗鋼筋，孔道直徑應比螺絲端桿的螺紋直徑10--15mm；用JMl2型錨具的鋼筋束或鋼絞線束，對JMl2-3、4，孔道直徑為42mm，對JMl2-5、6則為50mm。孔道留設方法有鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預埋波紋管法。
①鋼管抽芯法 預先將鋼管埋設在模板內孔道位置處，在混凝土澆筑過程中和澆筑之后，每間隔一定時間慢慢轉動鋼管，使之不與混凝土黏結，待混凝土初凝后、終凝前抽出鋼管，即形成孔道。該法只用于留設直線孔道。
鋼管要平直，表面要光滑，安放位置要準確。一般用間距不于lm的鋼筋井字架固定鋼管位置。每根鋼管的長度最好不超過15m，以便于旋轉和抽管，較長構件則用兩根鋼管，中間用套管連接。鋼管的旋轉方向兩端要相反。
恰當掌握抽管時間很重要，過早會坍孔，太晚則抽管困難。一般在初凝后、終凝前，以手指按壓混凝土不黏又無明顯印痕時則可抽管。為保證順利抽管，混凝土的澆筑順序要密切配合。
抽管順序宜先上后下，抽管可用人工或卷揚機，抽管要邊抽邊轉，速度均勻，與孔道呈一直線。
在留設孔道的同時還要在設計規定位置留設灌漿孔。一般在構件兩端和中間每隔12m留一個直徑20mm的灌漿孔，并在構件兩端各設一個排氣孔。 快把結構工程師站點加入收藏夾吧！
②膠管抽芯法 膠管有五層或七層夾布膠管和鋼絲網膠管兩種。前者質軟，用間距不于0.5m的鋼筋井字架固定位置，澆筑混凝土前，膠管內充人壓力為0.6—0.8N／mm2的壓縮空氣或壓力水，此時膠管直徑增3mm左右，待澆筑的混凝土初凝后，放出壓縮空氣或壓力水，管徑縮小而與混凝土脫離，便于抽出。后者質硬，具有一定彈性，留孔方法與鋼管一樣，只是澆筑混凝土后不需轉動，由于其有一定彈性，抽管時在拉力作用下斷面縮小易于拔出。膠管抽芯留孔，不僅可留直線孔道，而且可留曲線孔道。
③預埋波紋管法 波紋管為特制的帶波紋的金屬管，與混凝土有良好的黏結力。波紋管不再抽出，用間距不于lm的鋼筋井字架固定。預埋波紋管法只用于曲線孔道。
2)預應力筋張拉
張拉預應力筋時，構件混凝土的強度應按設計規定，如設計無鋇定則不宜低于混凝土標準強度的75％，用塊體拼裝的預應力構件，其拼裝立縫處混凝土或砂漿的強度，如設計無規定時，不應低于塊體混凝土標準強度的40％，且不得低于15N／mm2。
后張法預應力筋的張拉應注意下列問題：
①對配有多根預應力筋的構件，不可能同時張拉，只能分批、對稱地進行張拉。對稱張拉是為避免張拉時構件截面呈過的偏心受壓狀態。分批張拉，要考慮后批預應力筋張拉時產生的混凝土彈性壓縮，會對先批張拉的預應力筋的應力產生影響。為此先批張拉的預應力筋的張拉應力應增加nσc。：
n=Es/Ec (17—3—8)
σc=(σcon-σs1)Ay/Aj (17—3-9)
式中 Es--預應力筋的彈性模量；
Ec---混凝土的彈性模量；
σc張拉后批預應力筋時，對已張拉的預應力筋重心處混凝土產生的法向應力；
σcon—控制應力；
σs1--預應力筋的第一批應力損失(包括錨具變形和摩擦損失)；
Ay——第二批張拉的預應力筋的截面積；
Aj-----構件混凝土的凈截面面積(包括構件鋼筋的折算面積)。
②對平臥疊澆的預應力混凝土構件，上層構件的重量產生的水平摩阻力，會阻止下層構件在預應力筋張拉時混凝土彈性壓縮的自由變形，待上層構件起吊后，由于摩阻力影響消失會增加混凝土彈性壓縮的變形，從而引起預應力損失，損失值隨構件型式、隔離層和張拉方式而不同。為便于施工，可采取逐層加超張拉的辦法來彌補該預應力損失，但底層超張拉值不宜比頂層張拉力5％(鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋)或9％(冷拉Ⅱ～Ⅳ級鋼筋)，并且要保證底層構件的控制應力，冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋不得于屈服強度的95％，鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋不于標準強度的80％。如隔離層的隔離效果好，也可采用同一張拉值。
③為減少預應力筋與預留孔孔壁摩擦而引起的應力損失，對抽芯成形的孔道曲線形預應力筋和長度于24m的直線預應力筋，應采用兩端張拉；長度等于或小于24m的直線預應力筋，可一端張拉，但張拉端宜分別設置在構件兩端。對預埋波紋管孔道，曲線形預應力筋和長度太子3％m的直線4頇隨力筋宜在兩端張拉；長度等于或小于30m直線預應力筋，可在一端張拉。用雙作用千斤頂兩端同時張拉鋼筋束、鋼絞線束或鋼絲束時，為減少頂壓時的應力損失，可先頂壓一端的錨塞，而另一端在補足張拉力后再行頂壓。
④后張法預應力筋的張拉程序，與所采用的錨具種類有關。為減少松弛損失，張拉程序一般與先張法相同。
3)孔道灌漿
預應力筋張拉后，應隨即進行孔道灌漿，尤其是鋼絲束，張拉后應盡快進行灌漿，以防銹蝕與增加結構的抗裂性和耐久性。
灌漿宜用標號不低于425號普通硅酸鹽水泥調制的水泥漿，對空隙的孔道，水泥漿中可摻適量的細砂，但水泥漿和水泥砂漿的強度不宜低于20N／mm2，且應有較的流動性和較小的干縮性、泌水性(攪拌后三小時的泌水率宜控制在2％)，水灰比一般為0.40—0.45。為使孔道灌漿飽滿，可在灰漿中摻人0.5~%oo—1.0%oo在鋁粉或0.25％的木質素磺酸鈣。
灌漿前，用壓力水沖洗和濕潤孔道。用電動或手動灰漿泵進行灌漿，壓力以0.5—0.6N/mm2為宜。對不摻外加劑的水泥漿，可采用二次灌漿法以提高灌漿的密實性。
3．無黏結預應力混凝土
為適應柱網整體現澆樓蓋結構的需要，國內外都發展了后張無黏結預應力混凝土工 藝。它是在澆灌混凝土之前，把涂有防腐油脂或防腐瀝青涂料層、表面裹了一層高壓聚乙烯塑料外包層的鋼絲束或鋼絞線先行綁扎，埋置在混凝土構件內，待混凝土達到設計規定的強度后，用張拉機具對其進行張拉和錨固。這種體系是借助兩端的錨具傳遞預應力，不需預留孔道，不必灌漿，施工簡單，張拉時摩阻力較小，預應力筋易彎成曲線形狀，適用于曲線配筋的結構。
無黏結預應力束由預應力鋼絲、防腐涂料和外包層以及錨具組成。
防腐油脂等涂料應符合下列要求：①在-200C～+700C溫度范圍內不流淌、裂縫不變脆，并有一定韌性；②使用期內化學穩定性高；③對周圍材料無侵蝕作用；④不透水、不吸濕；⑤防腐性能好；⑥潤滑性能好，摩擦阻力小。
高壓聚乙烯塑料等外包層應符合下列要求：①在-200C～+700C溫度范圍內，低溫不脆化，高溫化學穩定性高；②具有足夠的韌性，抗磨性好；③對周圍材料無侵蝕作用。制作單根無黏結筋時，宜優先選用防腐油脂作涂料層，其塑料外包層用塑料注塑機注塑成型。防腐油脂應飽滿，外包層應松緊適度。成束無黏結筋可用防腐瀝青或防腐油脂作涂料層。使用防腐瀝青時，用密纏塑料帶作外包層，塑料帶各圈之間搭接寬度應不小于帶寬的1/4，纏繞層數不少于兩層。用防腐油脂作涂料層的無黏結筋的張拉摩擦系數應不于0.12；用防腐瀝青作涂料層的無黏結筋的張拉摩擦系數應不于0.25。
無黏結預應力束的制作一般有纏紙工藝和擠壓涂層工藝兩種。
我國主要采用高強鋼絲和鋼絞線作為無黏結預應力束，高強鋼絲預應力束主要%考\%用鐓頭錨具，鋼絞線預應力束主要用XM型錨具。
無黏結預應力混凝土施工工藝主要包括無黏結預應力束的鋪設、張拉和錨頭端部處理等。
無黏結預應力束在平板中一般為雙向曲線配置，因此鋪設順序很重要。一般是根據雙向鋼絲束交點的標高差，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，然后依次鋪設波峰高的上層鋼絲束，以避免鋼絲束之間的相互穿插。張拉一般采用0~103％σcon。進行錨固，并采用兩端同時張拉。其張拉順序，應根據其鋪設順序，先鋪設的先張拉，后鋪設的后張拉。施工時為降低摩阻損失值，宜采用多次反復張拉工藝。
無黏結筋的一種錨固方式，埋入端和張拉端均用鐓頭錨具。從我國目前情況看，鋼絲束無黏結筋的張拉端和埋入端均可采用鐓頭錨具或夾片式錨具，鋼絞線無黏結筋的張拉端可用夾片式錨具，埋人端宜用壓花式埋入錨具。無黏結筋的錨具性能應符合I類錨具的規定。
由于無黏結預應力筋長度，有時又呈曲線形，正確確定其摩阻損失十分重要。事實證明，塑料外包層和預應力筋截面型式是影響摩阻損失的主要因素。預應力摩阻損失由計算確定。
