預(yù)應(yīng)力混凝土是在構(gòu)件使用(加載)前,預(yù)先給混凝土預(yù)壓力,即在混凝土的受拉區(qū)內(nèi),用人工加力的方法,將鋼筋進(jìn)行張拉,利用鋼筋的回縮力,使混凝土受拉區(qū)預(yù)先受壓力。當(dāng)構(gòu)件承受由外荷載產(chǎn)生拉力時,首先抵消受拉區(qū)混凝土中的預(yù)壓力,然后隨荷載增加,才使混凝土受拉,限制了混凝土的伸長,延緩或不使裂縫出現(xiàn)。

特點

與鋼筋混凝土相比,預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點:由于采用了高強度鋼材和高強度混凝土,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂能力強、抗?jié)B性能好、剛度大、強度高、抗剪能力和抗疲勞性能好的特點,對節(jié)約鋼材(可節(jié)約鋼材40%~50%、混凝土20%~40%)、減小結(jié)構(gòu)截面尺寸、降低結(jié)構(gòu)自重、防止開裂和減少撓度都十分有效,可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計得更為經(jīng)濟(jì)、輕巧與美觀。

預(yù)應(yīng)力混凝土缺點:預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)工藝比鋼筋混凝土構(gòu)件復(fù)雜,技術(shù)要求高,需要有專門的張拉設(shè)備、灌漿機(jī)械和生產(chǎn)臺座等以及專業(yè)的技術(shù)操作人員;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的開工費用較大,對構(gòu)件數(shù)量少的工程成本較高 。

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材料要求

(1)強度要高。預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉應(yīng)力在構(gòu)件的整個制作和使用過程中會出現(xiàn)各種應(yīng)力損失。如果所用的鋼筋強度不高,那么張力時所建立應(yīng)力甚至?xí)䲟p失殆盡。

(2)與混凝土有較好的粘結(jié)力。特別在先張法中,預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間必須有較高的粘結(jié)自錨強度。對一些高強度的光面鋼絲就要經(jīng)過“刻痕”、“壓波”或“扭結(jié)”,使其形成刻痕鋼絲、波形鋼絲及扭結(jié)鋼絲,增加粘結(jié)力。

(3)有足夠的塑性和良好的加工性能。鋼材強度越高,其塑性越低。鋼筋塑性太低時,特別當(dāng)處于低溫和沖擊荷載條件下,就有可能發(fā)生脆性斷裂。良好的加工性能是指焊接性能好,以及采用鐓頭錨板時,鋼筋頭部鐓粗后不影響原有的力學(xué)性能等。

預(yù)應(yīng)力混凝土施工方法

01先張法

在混凝土灌注之前,先將由鋼絲鋼絞線或鋼筋組成的預(yù)應(yīng)力筋張拉到某一規(guī)定應(yīng)力,并用錨具錨于臺座兩端支墩上,接著安裝模板、構(gòu)造鋼筋和零件,然后灌注混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土達(dá)到規(guī)定強度后,放松兩端支墩的預(yù)應(yīng)力筋,通過粘結(jié)力將預(yù)應(yīng)力筋中的張拉力傳給混凝土而產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。先張法以采用長的臺座較為有利,最長有用到一百多米的,因此有時也稱作長線法。

02后張法

先澆筑構(gòu)件,然后在構(gòu)件上直接施加預(yù)應(yīng)力的方法。一般做法多是先安置后張預(yù)應(yīng)力筋成孔的套管、構(gòu)造鋼筋和零件,然后安裝模板和灌注混凝土。預(yù)應(yīng)力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土達(dá)到強度后,用千斤頂將預(yù)應(yīng)力筋張拉到要求的應(yīng)力并錨于梁的兩端,預(yù)壓應(yīng)力通過兩端錨具傳給構(gòu)件混凝土。為了保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不受腐蝕和恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力,預(yù)應(yīng)力筋與套管之間的空隙必須用水泥漿灌實。水泥漿除起防腐作用外,也有利于恢復(fù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力。為了方便施工,有時也可采用在預(yù)應(yīng)力筋表面涂刷防銹蝕材料并用塑料套管或油紙包裹的無粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力。

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預(yù)應(yīng)力筋制作與安裝要點

預(yù)應(yīng)力筋下料

(1)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用砂輪鋸或切斷機(jī)切斷,不得采用電弧切割,以免電弧損傷預(yù)應(yīng)力筋。

(2)預(yù)應(yīng)力筋的下料長度應(yīng)由計算確定,加工尺寸要求嚴(yán)格,以確保預(yù)加應(yīng)力均勻一致。

后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔道

(1)預(yù)留孔道的規(guī)格、數(shù)量、位置和形狀應(yīng)滿足設(shè)計要求。

(2)預(yù)留孔道的定位應(yīng)準(zhǔn)確、牢固,澆筑混凝土?xí)r不應(yīng)出現(xiàn)移位或變形。         

(3)孔道應(yīng)平順通暢,端部的預(yù)埋墊板應(yīng)垂直于孔道中心線。

(4)成孔用管道應(yīng)密封良好,接頭應(yīng)嚴(yán)密,不得漏漿。

(5)灌漿孔的間距:對預(yù)埋金屬螺旋預(yù)埋管的不宜大于30m;對抽芯成型孔道不宜大于12m。

(6)在曲線孔道的曲線波峰位置應(yīng)設(shè)置排氣兼泌水管,必要時在最低點設(shè)置排水孔。灌漿孔及泌水管的孔徑應(yīng)能保證漿液通暢。

(7)固定成孔管道的鋼筋馬凳間距:對鋼管不宜大于1.5m;對金屬螺旋管及波紋管不宜大于1.0m;對膠管不宜大于0.5m;對曲線孔道宜適當(dāng)加密。

 預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)

(1)施工過程中應(yīng)防止電火花損傷預(yù)應(yīng)力筋,對有損傷的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)予以更換。   

(2)先張法預(yù)應(yīng)力施工時應(yīng)選用非油脂性的模板隔離劑,在鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋時嚴(yán)禁隔離劑沾污預(yù)應(yīng)力筋。

(3)在后張法施工中,對于澆筑混凝土前穿入孔道的預(yù)應(yīng)力筋,應(yīng)有防銹措施。

(4)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的護(hù)套應(yīng)完整,局部破損處采用防水塑料膠帶纏繞緊密修補好。

(5)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的定位應(yīng)牢固,澆筑混凝土?xí)r不應(yīng)出現(xiàn)移位和變形,端部的預(yù)埋墊板應(yīng)垂直于預(yù)應(yīng)力筋,內(nèi)埋式固定端墊板不應(yīng)重疊,錨具與墊塊應(yīng)貼緊。          

(6)預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)層厚度應(yīng)符合設(shè)計及有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋成束布置時,其數(shù)量及排列形狀應(yīng)能保證混凝土密實,并能夠握裹住預(yù)應(yīng)力筋。          

(7)預(yù)應(yīng)力筋束形控制點的豎向位置偏差應(yīng)符合規(guī)定。

預(yù)應(yīng)力筋張拉和放張要點

1.安裝張拉設(shè)備時,直線預(yù)應(yīng)力筋,應(yīng)使張拉力的作用線與孔道中心線重合;曲線預(yù)應(yīng)力筋,應(yīng)使張拉力的作用線與孔道中心線末端的切線重合。

2.預(yù)應(yīng)力筋張拉或放張時,混凝土強度應(yīng)符合設(shè)計要求;當(dāng)設(shè)計無具體要求時,不應(yīng)低于設(shè)計的混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值的75%。

3.預(yù)應(yīng)力筋的張拉力、張拉或放張順序及張拉工藝應(yīng)符合設(shè)計及施工技術(shù)方案的要求。

(1)張拉力及設(shè)計計算伸長值、張拉順序均由設(shè)計確定,在后張法施工中,確定張拉力應(yīng)考慮后批張拉對先批張拉預(yù)應(yīng)力筋所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)件彈性壓縮的影響,如應(yīng)力影響較大時,可將其統(tǒng)一增加一定值。

(2)預(yù)應(yīng)力筋張拉時的應(yīng)力控制應(yīng)滿足設(shè)計要求。后張法施工中,當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋是逐根或逐束張拉時,應(yīng)保證各階段不出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)不利的應(yīng)力狀態(tài);同時宜考慮后批張拉預(yù)應(yīng)力筋所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈性壓縮對先批張拉預(yù)應(yīng)力筋的影響,確定張拉力。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉時應(yīng)整束張拉,使其各根預(yù)應(yīng)力筋同步受力,應(yīng)力均勻。實際施工中有部分預(yù)應(yīng)力損失,可采取超張拉方法抵消,其最大張拉應(yīng)力不應(yīng)超過相關(guān)規(guī)定。

(3)當(dāng)采取超張拉方法減少預(yù)應(yīng)力筋的松弛損失時,預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序為:從零應(yīng)力開始張拉至1.05倍預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力,持荷2min后,卸荷至預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力;或從應(yīng)力為零開始張拉至1.03倍預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力。  

(4)當(dāng)采用應(yīng)力控制方法張拉時,應(yīng)校核預(yù)應(yīng)力筋的伸長值,如實際伸長值比計算伸長值大于10%或小于5%,應(yīng)暫停張拉,在采取措施予以調(diào)整后,方可繼續(xù)張拉。  

(5)內(nèi)(回)縮量值控制。在預(yù)應(yīng)力筋錨固過程中,由于錨具零件之間和錨具與預(yù)應(yīng)力筋之間的相對移動和局部塑性變形造成回縮量,張拉端預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)回縮量應(yīng)符合設(shè)計要求。