它是在構(gòu)件承受外力之前,預(yù)先在構(gòu)件的受拉區(qū)對(duì)混凝土施加預(yù)壓力,這種壓力稱為預(yù)應(yīng)力。

構(gòu)件在使用階段的外荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力,首先要抵消預(yù)壓應(yīng)力,推遲了混凝土裂縫出現(xiàn)的同時(shí)也限制了裂縫的開(kāi)展,從而提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。

施加預(yù)加應(yīng)力的方法是:張拉受拉區(qū)中的預(yù)應(yīng)力鋼筋,通過(guò)預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力或錨具,將預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性收縮力傳遞到混凝土構(gòu)件中,并產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。

一、預(yù)應(yīng)力鋼筋的種類

1、冷拔低碳鋼絲

是由直徑6—10mm的Ⅰ級(jí)鋼筋(R235)在常溫下通過(guò)拔絲模冷拔而成,一般拔至3—5mm。

優(yōu)點(diǎn):屈服強(qiáng)度顯著提高,但塑性降低,適于小型構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋。

2、冷拉鋼筋

是將Ⅱ~Ⅲ級(jí)熱軋鋼筋(RL335、RL400)在常溫下通過(guò)張拉到超過(guò)屈服點(diǎn)的某一應(yīng)力,使其產(chǎn)生一定塑性變形后卸荷,再經(jīng)過(guò)時(shí)效處理而成。

冷拉鋼筋的彈性模量有所降低,而屈服強(qiáng)度和硬度有所提高,可直接用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。

3、碳素鋼絲(消除應(yīng)力鋼絲)

碳素鋼絲是由高碳鋼條經(jīng)淬火、酸洗、拉拔制成。尚需經(jīng)過(guò)矯直回火處理。

用作先張法預(yù)應(yīng)力筋時(shí),鋼絲表面需經(jīng)過(guò)刻痕處理以保證高墻鋼絲與混凝土的可靠粘結(jié)。

4、鋼絞線

柔軟,施工方便,但價(jià)格較貴。

常用的是:標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為1860MPa的高強(qiáng)、低松弛鋼絞線。

5、熱處理鋼筋

普通熱軋中碳合金鋼經(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)。

二、對(duì)混凝土的要求

★在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30;

★當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。

★在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工中,不能摻入對(duì)鋼筋有侵蝕作用的氯鹽、氯化鈉等。

三、先張法

先張法是在澆筑混凝土前張拉預(yù)應(yīng)力筋,并將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座或鋼模上,然后澆筑混凝土。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(70%),保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有足夠粘結(jié)力時(shí),放松預(yù)應(yīng)力筋,借助預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘接,使混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。

先張法多用于預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)定型的中小構(gòu)件,也常用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力橋垮結(jié)構(gòu)等。

(一)臺(tái)座

臺(tái)座承受全部預(yù)應(yīng)力的拉力,故應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

1、墩式臺(tái)座

一般用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件。

2、槽式臺(tái)座

可承受較大的張拉應(yīng)力和力矩。適于生產(chǎn)吊車梁、屋架、箱梁等張拉力較大的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。

(二)張拉機(jī)具和夾具

1、夾具

進(jìn)行張拉和臨時(shí)固定的工具,可以重復(fù)使用。要求:工作方便可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便。

(1)張拉夾具。將預(yù)應(yīng)力筋與張拉機(jī)械連接起來(lái),張拉時(shí)夾持預(yù)應(yīng)力筋的工具。

常用的有:偏心式夾具、銷片式夾具、鐓式夾具、鉗式夾具。

(2)錨固夾具。將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座橫梁上的工具。

常用的有:錐形夾具、楔形夾具、穿心式夾具、鐓頭鋼筋?yuàn)A具。

2、張拉機(jī)具

(1)穿心式千斤頂。

(2)卷 揚(yáng) 機(jī)。

(3)電動(dòng)螺桿張拉機(jī)。

(三)先張法施工工藝

1、預(yù)應(yīng)力筋的張拉

可單根張拉或多根同時(shí)張拉。多根張拉時(shí),應(yīng)先調(diào)整初應(yīng)力,使其相互之間的應(yīng)力一致。

如實(shí)際伸長(zhǎng)值大于計(jì)算伸長(zhǎng)值的10%,或小于計(jì)算伸長(zhǎng)值的5%,應(yīng)暫停張拉,查明原因調(diào)整后繼續(xù)。

2、混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)

盡量減少混凝土的收縮和徐變,以減少預(yù)應(yīng)力損失。

混凝土采用濕熱養(yǎng)護(hù)時(shí),應(yīng)采用二次升溫制度養(yǎng)護(hù)混凝土,開(kāi)始養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫差不得大于20℃,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到10MPa后,再按一般升溫制度養(yǎng)護(hù),以減少溫差應(yīng)力損失。

3、預(yù)應(yīng)力筋的放張

放張預(yù)應(yīng)力筋時(shí),混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求;當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí),則不低于設(shè)計(jì)的混凝土立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值得70%。

放張注意事項(xiàng):

(1)預(yù)應(yīng)力筋放張應(yīng)緩慢進(jìn)行;

(2)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較少時(shí)刻逐根放張,較多時(shí),應(yīng)同時(shí)放張,以免引起構(gòu)件翹曲、開(kāi)裂和斷筋現(xiàn)象。

(3)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采取砂輪機(jī)或切斷機(jī)切斷,不得使用電弧焊切割。

四、后張法

在制作構(gòu)件時(shí),預(yù)留孔道,待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后,張拉預(yù)應(yīng)力筋。

后張法適于:現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)大型預(yù)應(yīng)力構(gòu)件、特種結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物。還可作為預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件的拼裝手段。

(一)錨具

后張法預(yù)應(yīng)力筋、錨具、張拉機(jī)具是配套使用的。

錨具是建立在預(yù)應(yīng)力值和保證結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵,要求錨具尺寸形狀準(zhǔn)確,有足夠的強(qiáng)度和剛度,受力后變形小,錨固可靠,不致產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力筋的滑移和斷裂。還要求取材容易,加工容易,成本低,使用方便。

1、單根粗鋼筋錨具

張拉端采用螺絲端桿錨具,固定端采用鐓錨具或幫條錨具。

2、鋼筋束錨具

張拉端常采用JM—12型錨具,非張拉端采用鐓頭錨具。

3、鋼絲束錨具

張拉端常采用錐形螺桿錨具、鋼質(zhì)錐形錨具,非張拉端采用鐓頭錨具。

(二)張拉機(jī)具

1、拉桿式千斤頂

適于張拉帶有螺桿式和鐓式錨具的單根粗鋼筋、鋼筋束、鋼絲束;

2、穿心式千斤頂

常用的為YC--60型,適于張拉各種預(yù)應(yīng)力筋,是應(yīng)用最廣泛的張拉機(jī)具。

3、錐錨式雙作用千斤頂

適于張拉以KT—Z型錨具的鋼筋束、鋼絞線束;以鋼質(zhì)錐形錨具為張拉錨具的鋼絲束。

(三)后張法施工工藝

1、孔道的預(yù)留

(1)鋼管抽芯法;可留直線孔道。

(2)膠管抽芯法;可留直線、曲線孔道。用40—50 cm間距的鋼筋井字架固定

(3)預(yù)埋波紋管。用不大于80cm間距的鋼筋井字架固定。

2、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉

混凝土的強(qiáng)度應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定,設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí),則不低于設(shè)計(jì)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的70%。

張拉注意事項(xiàng):

(1)構(gòu)件長(zhǎng)度小于24m的直線預(yù)應(yīng)力筋可一端張拉,但張拉端宜分別設(shè)置在構(gòu)件的兩端;對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力筋和構(gòu)件長(zhǎng)度大于24m的預(yù)應(yīng)力筋,應(yīng)采用兩端同時(shí)張拉,亦可在一端張拉后,再在另一端補(bǔ)足預(yù)應(yīng)力值。

(2)對(duì)配有多根預(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)件,應(yīng)分批對(duì)稱張拉。

(3)對(duì)平臥疊層澆筑的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件;平臥重疊澆筑的構(gòu)件宜先上后下逐層張拉,可逐層增大張拉力來(lái)彌補(bǔ)該應(yīng)力損失,但底層超張拉值不宜比頂層張拉力大5%(鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋)或9%(冷拉Ⅱ~Ⅲ級(jí)鋼筋),并保證底層構(gòu)件的控制應(yīng)力值不超過(guò)規(guī)定限值。

(4)在預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí),往往要采取超張拉的方法來(lái)彌補(bǔ)應(yīng)力損失,但可能超過(guò)規(guī)定限值,可采用:

先采取同一張拉值,而后復(fù)位補(bǔ)足;

分兩個(gè)階段建立預(yù)應(yīng)力,即全部預(yù)應(yīng)力張拉到一定值(如90%),再二次張拉至控制應(yīng)力;

(5)當(dāng)采用應(yīng)力控制張拉時(shí),應(yīng)校核預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值,如實(shí)際伸長(zhǎng)值比計(jì)算伸長(zhǎng)值大10%或小于5%,應(yīng)暫停張拉,在采取措施予以糾正后,方可繼續(xù)張拉。

3、孔道壓漿

張拉后應(yīng)隨即進(jìn)行壓漿,以防預(yù)應(yīng)力筋銹蝕,同時(shí)增加結(jié)構(gòu)的抗裂性和耐久性。

★灰漿除滿足強(qiáng)度和粘結(jié)力要求外,尚需要有較大的流動(dòng)性和較小的壓縮性、泌水性。

★宜采用標(biāo)號(hào)不低于42.5的普通硅酸鹽水泥配置的水泥漿,水泥漿強(qiáng)度不低于20MPa,

★水灰比宜控制在0.4—0.45之間,攪拌后3h的泌水率在20%以內(nèi)。

壓漿前,孔道應(yīng)濕潤(rùn),壓漿應(yīng)緩慢注入,不得中斷;灌漿順序應(yīng)先下后上;曲線灌漿,宜從最低點(diǎn)壓入水泥漿,至最高點(diǎn)排出空氣及溢出濃漿為止。