第五章 预应力混凝土工程  预应力混凝土，与普通钢筋混凝土比较，具有构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点，在大开间、大跨度与重荷载的结构中，采用预应力混凝土结构，可减少材料用量，扩大使用功能，综合经济效益好，在现代结构中具有广阔的发展前景。  第一节  预 应 力 筋 一、 预应力筋品种与规格预应力筋按材料类型可分为：钢丝、钢绞线、钢筋等。其中，以钢绞线与钢丝采用最多。 预应力筋的发展趋势为高强度、低松弛、粗直径、耐腐蚀。 （一）预应力钢丝 1．冷拔低碳钢丝  2．碳素钢丝 3．刻痕钢丝 （二）预应力钢绞线    1．标准型钢绞线 2．刻痕钢绞线 3．模拔钢绞线 （三）预应力钢筋  1．冷拉钢筋 2．热处理钢筋 3．精轧螺纹钢筋  第二节  预 应 力 筋 锚 固 体 系  预应力筋用锚具、夹具和连接器按锚固方式不同，可分为夹片式(单孔与多孔夹片锚具)、支承式(镦头锚具、螺母锚具等)、锥塞式(钢质锥形锚具等)和握裹式(挤压锚具、压花锚具等)四类。  一、 性能要求 二、钢绞线锚固体系 （一）锚固单元受力分析  Ntanγ≥P    Rsin(α+β)=P    Rcos(α+β)=N 合并以上公式，得Ntanγ≥Ntan (α+β) 即  tanγ≥tan(α+β)，γ≥α+β     这时，锚具能够自锚。 当α β时，锚具能够自松。  （二）单孔夹片锚固体系  (三) 多孔夹片锚固体系  （四）扁型夹片锚固体系  （五）固定端锚固体系  （六）钢绞线连接器 1．单根钢绞线连接器          2．多根钢绞线连接器   （一）镦头锚固体系   (二) 钢质锥形锚具  （三）单根钢丝夹具 1．锥销夹具 2．夹片夹具  第三节  张 拉 设 备  一、液压张拉千斤顶  （一）穿心式千斤顶  第四节 预 应 力 施 工 计 算 一、预应力筋下料长度 预应力筋的下料长度应由计算确定计算时，应考虑下列因素：构件孔道长度或台座长度、锚(夹)具厚度、千斤顶工作长度(算至夹挂预应力筋部位)、镦头预留量、预应力筋外露长度等。  一、预应力筋下料长度 （一）钢丝束下料长度   2．采用镦头锚具   (二) 钢绞线下料长度  （1）两端张拉   （2）一端张拉    二、预应力筋张拉力 (一) 预应力筋张拉力    预应力筋的张拉力大小，直接影响预应力效果。张拉力越高，建立的预应力值越大，构件的抗裂性也越好；但预应力筋在使用过程中经常处于过高应力状态下，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载接近，往往在破坏前没有明显的警告，这是危险的。    预应力筋的张拉控制应力，不宜超过表4-1的数值。  当符合下列情况之一时，表4-1中的张拉控制应力限值max.book118.com；    1.要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；   2.要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。  预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工时预应力筋如需超张拉，其最大张拉控制应力        ：对消除应力钢丝和钢绞线为0.8      ，对冷轧带肋钢筋为0.75      ，对精轧螺纹钢筋为0.95         。 （二）预应力筋有效预应力值  预应力筋中建立的有效预应力值     ，可按下式计算：   对碳素钢丝与钢绞线，其有效预应力值       不宜大于0.6          ，也不宜小于0.4       。 如设计上仅提供有效预应力值，则需计算预应力损失值，两者叠加，即得所需的张拉力。  三、预应力损失 根据预应力筋应力损失发生的时间可分为：瞬间损失和长期损失。张拉阶段瞬间损失包括孔道摩擦损失、锚固损失、弹性压缩损失等；张拉以后长期损失包括预应力筋应力松弛损失和混凝土收缩徐变损失等。对先张法施工，有时还有热养护损失；对后张法施工，有时还有锚口摩擦损失、变角张拉损失等；对平卧重叠生产的构件，有时还有叠层摩阻损失。 上述预应力损失的主要项目(孔道摩擦损失、锚固损失、应力松弛损失、收缩徐变损失等)，设计时都计算在内。当施工条件变化时，应复算预应力损失值，调整张拉力。  第五节 先张法预应力施工  先张法是在台座或钢模上先张拉预应力筋并用夹具临时固定，再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，放张并切断构件外预应力筋的方法。该法适用于生产预制预应力混凝土构件。  一、台座 台座是先张法生产的主要设备之一，它承受预应力筋的全部张拉力。因此，台座应有足够的强度、刚度和稳定性。 （一） 墩式台座 墩式台座是由台墩、台面与横梁组成，目前，常用的是台墩与台面共同受力的墩式台座。  （一）台墩        承力台墩，一般由现浇钢筋混凝土作成。台墩应有合适的外伸部分, 以增大力臂而减少台墩自重。台墩应具有足够的强度、刚度和稳定性。稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。     K——抗倾覆安全系数，一般不小于1.50；  M——倾覆力矩，由预应力筋的张拉力产生；  N——预应力筋的张拉力； e 1 ——张拉力合力作用点至倾覆点的力臂； M1 ——抗倾覆力矩，由台座自重力和土压力等产生； G  ——台墩的自重力； L  ——台墩重心至倾覆点的力臂； Ep ——台墩后面的被动土压力合力，当台墩埋 置深度较浅时，可忽略不计；  e 2 ——被动土压力合力至倾覆点的力臂。  台墩的抗滑移验算，可按下式进行：   KC  ——抗滑移安全系数，一般不小于1.30  N1 ——抗滑移的力，对独立的台墩，由侧壁土压力和底部摩阻力等产生。   (二) 槽式台座  二、预应力筋铺设 预应力钢丝和钢绞线下料，应采用砂轮切割机，不得采用电弧切割  预应力钢丝采用镦头夹具时，应采用相应的镦头工艺。  长线台座台面(或胎模)在铺设钢丝前应涂隔离剂。隔离剂不应沾污钢丝，以免影响钢丝与混凝土的粘结。  如果钢丝需要接长，可借助于钢丝拼接器用20～22号铁丝密排绑扎(图5-19)。  预应力筋与工具式螺杆连接时，可采用套筒式连接器(图5-20)        图5-19 钢丝拼接器                       图5-20 套筒式连接器    三、预应力筋张拉 （一）预应力钢丝张拉 1.单根张拉    冷拔钢丝可在两横梁式长线台座上采用10kN电动螺杆张拉机或电动卷扬张拉机单根张拉，弹簧测力计测力，锥销式夹具锚固。 刻痕钢丝可采用20～30kN电动卷扬张拉机单根张拉，优质锥销式夹具锚固。  2．整体张拉       图5-21  镦头梳筋板夹具            图5-22 张拉千斤顶与张拉钩  3．钢丝张拉程序 预应力钢丝由于张拉工作量大，宜采用一次张拉程序                                锚固 （二）预应力钢绞线张拉  1.单根张拉  2．整体张拉   3．钢绞线张拉程序    采用低松弛钢绞线时，可采取一次张拉程序    对单根张拉，                  锚固    对整体张拉，       初应力调整                   锚固  （三） 张拉注意事项    1．张拉时，张拉机具与预应力筋应在一条直线上；同时在台面上每隔一定距离放一根圆钢筋头或相当于保护层厚度的其他垫块，以防预应力筋因自重而下垂，破坏隔离剂，污染预应

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