1 概述

　　一、基本概念

　　1、 预应力的概念：

　　预应力是预加应力的简称，是为产生与使用荷载应力方向相反的预加应力。

　　2、 混凝土预加应力的目的：

　　为了弥补混凝土材料抗拉强度太低的缺点。

　　3、 预应力混凝土的概念：

　　是根据需要，人为的引入某一数值的反向荷载，用以抵消使用荷载的一种加筋混凝土。

　　二、预应力混凝土的材料

　　1、 对钢材的要求：

　　高强度;具有一定塑性;与砼又较好的粘结度;良好的加工性能

　　2、 对砼的要求：

　　高强度;收缩，徐变小;快硬、早强;

　　素混凝土 → 钢筋混凝土 → 预应力混凝土

　　3、预应力砼的优点：

　　① 截面小，重量轻，刚度大;

　　② 抗裂性、耐久性好;

　　③ 节约钢材;

　　④在较大跨度结构中，综合经济效益好。

　　§5.2 先张法施工

　　一、基本概念

　　先张法施工是在浇筑混凝土前在台座上或钢模上张拉预应力筋，并用夹具将张拉完毕的预应力筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后进行非预应力钢筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土，养护混凝土至设计强度等级的 75%以上，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹力作用下，通过混凝土与预应力筋之间的粘结力传递预应力锚具，使得钢筋混凝土构件受拉区的混凝土承受预压应力。

　　二、先张法施工设备

　　(一)台座

　　组成：台面、横梁、承力结构。

　　分为：墩式台座、槽式台座、桩式台座等。

　　1、墩式台座：

　　以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。

　　一般用于生产中小型构件。

　　(1) 墩式台座分类：简易墩式台座;

　　重力墩式台座;

　　构架式台座;

　　(2) 墩式台座计算要点：

　　①墩式台座的抗倾覆验算：

　　抗倾覆验算安全系数K1表示

　　K1 = M1 / M ≥1.5

　　式中 M——由张拉力产生的倾覆力矩 M=Te

　　T——张拉力的合力

　　e——张拉力合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂

　　M1——抗倾覆力矩，如不考虑土压力，则 M1 = G1 L1 十G2 L2

　　式中 G1——传力墩的自重

　　L1——传力墩重心至倾覆转动点O的力臂

　　G2——传力墩外伸台面局部加厚部分的自重

　　L2——传力墩外伸台面局部加厚部分重心至倾覆转动点O的力臂

　　②抗滑移验算

　　墩式台座的抗滑移能力以台座的抗滑移安全系数 K2表示。

　　K2 = T1 / T ≥1 .3

　　式中T——张拉力的合力

　　T1——抗滑移力 T1 = N 十 EP 十 F

　　式中 N——台面反力

　　EP ——土压力P，P/的合力.

　　F——摩阻力

　　③ 强度验算：

　　支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋;

　　墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压构件计算;

　　台面按轴心受压构件计算;

　　横梁按承受均布荷载的简支梁计算。

　　2、槽式台座

　　用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。

　　(二)张拉机具和夹具

　　1、钢丝的夹具和张拉机具

　　(1)钢丝夹具

　　① 锚固夹具：锥形、楔形。

　　② 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。

　　③ 墩头锚具：采用冷墩形成。

　　(2)张拉机具

　　① 要求：

　　简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。

　　② 种类：

　　A、卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。

　　B、电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小，重量轻，操作灵活，移动方便。

　　2、钢筋的夹具和张拉机具

　　(1)钢筋夹具

　　① 锚固夹具：工具式螺杆-螺丝端杆锚具;

　　穿心式夹具-自锚;

　　墩头锚固：d < 12mm 冷墩

　　d < 22mm 热墩

　　d > 22mm 加热锻打

　　② 张拉夹具：压销式、穿心式。

　　(2)钢筋张拉机具

　　油压千斤顶、拉伸机、穿心式千斤顶、电动螺杆张拉设备。

　　二、先张法施工工艺

　　(一)预应力筋的铺设：

　　预应力筋宜用牵引车铺设

　　(二)预应力筋的张拉

　　1、张拉控制应力和超张拉最大应力

　　2、张拉程序：

　　0——→1.05σcon————→σcon 或0——→1.03σcon

　　第一种张拉程序中，超张拉5%并持荷2min，其目的是为了在高应力状态下加速预应力松弛早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失。第二种张拉程序中，超张拉3%，其目的是为了弥补预应力筋的松弛损失，这种张拉程序施工简单，一般多被采用。以上两种张拉程序是等效的，可根据构件类型、预应力筋与锚具种类、张拉方法、施工速度等选用。

　　采用第一种张拉程序时，千斤顶回油至稍低于σcon，再进油至σcon，以建立准确的预应力值。

　　第二种张拉程序，超张拉 3%是为了弥补应力松弛引起的损失，根据国家建委建研院“常温下钢筋松弛性能的试验研究”一次张拉0——→σcon，比超张拉持荷再回到控制应力0——→1.05σcon————→σcon ， (持荷 2min)应力松弛大 2~3%，因此，一次张拉到 1.03σcon后锚固，是同样可以达到减少松弛效果的。且这种张拉程序施工简便，一般应用较广。

　　3、张拉顺序：

　　(1)多根同时张拉;(2)单根张拉。电动油泵

　　(三)混凝土的浇筑与养护

　　1、浇筑要求：

　　① 同一生产线的构件应一次浇筑完毕;

　　② 构件应避开温度缝;

　　③ 振捣时不应碰撞钢丝;

　　④ 叠层生产时，下层混凝土强度达5MPa，方可浇筑上层构件;

　　⑤ 混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。

　　2、养护：

　　① 自然养护;

　　② 湿热养护。

　　(四)预应力筋放张

　　1、放张要求

　　① 混凝土强度应大于75%C设;(重叠生产指最上层构件)

　　② 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免过大的冲击与偏心。同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小;

　　③ 保证预应力筋与混凝土之间的粘结。

　　2、放张方法

　　① 钢丝：数量少，逐根放张;数量多，同时放张。

　　② 粗钢筋：数量少，逐根加热熔断;数量多，同时放张。

　　3、放张顺序

　　① 轴心受压构件：同时放张。

　　② 偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应力筋;再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。

　　③ 如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错进行放张。

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