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金沙GA电子-简谈预应力混凝土工程
2011-01-28 00:00

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。
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
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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