第五章 预应力混凝土工程
第一节 预应力混凝土概述
预应力钢筋混凝土具有以下优点,
1、提高了混凝土的抗裂度和刚度
2,增加构件的耐久性 。
3,节约材料 。
4,减轻构件自重 。
5,扩大了高, 大, 重型结构的预制装配化程度 。
对钢材的要求,
1,高强度 。
2,具有一定的塑性 。
3,与混凝土有较好的粘结力 。
4,有良好的加工能力, 如可焊性 。
对混凝土的要求
1,高强度:预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于 C30,当采用
钢绞线, 钢丝, 热处理钢筋作预应力钢筋时, 混凝土强度等级不宜低于
C40。
2,收缩, 徐变小, 弹性模量高, 有利于减少预应力损失 。
3,尽可能作到快硬, 早强 。
预应力混凝土的施工工艺方法有,
先张法, 后张法 ( 分为有粘结预应力后张法和无粘结预应力后张法 ),
电热法等 。
第二章 先张法
先张法(台座法)施工主要工艺流程是,
清理台座、刷隔离剂 → 预应力筋制作、非预应力筋骨架制作 → 穿预应力
筋及安放非预应力钢筋骨架 → 安放预埋铁件 → 调整初应力 → 张拉预应
力筋 → 安装模板 → 浇筑混凝土 → 养护混凝土 → 拆除模板 → 放张、切断
预应力筋 → 构件起吊堆放 → 继续养护。
2.1 先张法施工的设备和机具
2.1.1 台座, 墩式台座、槽式台座和构架式台座
2.1.2 夹具:锚固夹具, 张拉夹具
2.1.2.1 锚固夹具
常用的 锚固夹具 有,( 1) 锥形夹具,既可用于固定端, 也可用于张拉端 。
( 2) 圆套筒三片式夹具,这种夹具适用于夹持直径 12mm和 14mm的单根冷拉 Ⅱ, Ⅲ,
Ⅳ 级钢筋 。
( 3) 镦头夹具,镦头夹具用于预应力筋固定端锚固
2.1.2.2 张拉夹
常用的夹具有 月牙形夹具, 偏心式夹具 和 楔型夹具 等 ( 图 5- 8) 。
2.1.3 张拉设备
常用的张拉机具有 油压千斤顶, 卷扬机, 电动螺杆张拉机 等,应力控制方面有 弹簧
测力计, 杠杆测力器, 荷重控制 及 油压表 等不同方法。
2.2 先张法施工工艺
2.2.1 预应力筋的铺放
台座表面在铺放预应力筋前应涂刷隔离剂, 应选用非油质类模板隔离剂,
2.2.2 预应力筋的张拉
张拉前, 应对台座, 横梁及各项张拉设备进行详细检查, 符合要求后方可进行操作 。
2.2.2.1 张拉控制应力值
预应力筋的张拉控制应力, 应符合设计要求 。 施工中预应力筋需超张拉时, 可比设计要求提高
5%, 但其最大张拉控制应力不得超过表 5- 1规定的张拉控制应力限值 。
张拉方法
先张法
后张法
消除应力钢丝、
钢绞线
0.75fptk
0.75fptk
热处理钢筋
0.70fptk 0.65fptk
张拉控制应力限值 表 5- 1
钢种
2.2.2.2 预应力筋张拉力的计算
预应力筋张拉力 P按下式计算,
P=( 1+ m) σ con Ap (KN) ( 4)
式中 m-超张拉百分率 ( % ) ;
σ con-张拉控制应力;
Ap-预应力筋截面面积 。
2.2.2.3 张拉程序
同时张拉多根预应力筋时, 应预先调整其初应力, 使相互之间的应力一致, 初应力宜为张拉控
制应力 σ con的 10% ~ 15% 。
预应力筋的张拉程序应符合设计规定, 设计无规定时, 其张拉程序可按下列程序之一进行,
0→ 103% σ con
持荷 2min
或 0→105 % σ con———— → σ con
建立上述张拉程序的目的是为了 减少预应力筋的预应力损失 。 造成 预应力损失 有两方面的原
因, 其一是由于钢材在常温, 高应力状态下具有不断产生塑性变形造成应力松弛使预应力损
失;其二是由于张拉过程中摩擦, 预应力筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差因
素等产生的预应力损失 。 在第一种张拉程序中, 超张拉 3% 是为了弥补预应力筋的松弛等原
因所造成的预应力损失 。 在第二种张拉程序中, 超张拉 5% 并持续 2min,其目的是加速预应
力筋应力松弛早期发生, 以减少应力松弛引起的预应力损失 ( 约减少 50% ) 。
2.2.2.4 预应力筋伸长值与应力的测定
实际伸长值与理论伸长值的差值 应符合设计规定, 设计无规定时, 实际伸长值与理论伸长值的
差值应控制在 6% 以内 。
预应力筋理论伸长值可按下式计算,
△ L=( Fp·L) /( Ap·Ep ) ( 5)
式中 Fp-预应力筋的平均张拉力( KN),直线筋张拉端的拉力;两端张拉的曲线筋取张拉端
的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值;
L-预应力筋的长度 ( mm) ;
Ap-预应 力筋的截面面积 ( mm2) ;
Ep-预应力筋的弹性模量 ( KN/mm2)
预应力筋的实际伸长值宜在初应力时开始量测, 但必须加上初应力以下的推算伸长值 。
2.2.2.5 多根预应力筋同时张拉时, 预应力筋的断丝根数 不得超过表 5- 2的规定, 且严禁相
邻两根预应力筋断裂和滑脱 。 构件在浇筑混凝土前发生断裂和滑脱的预应力筋必须予以更换 。
张拉完毕, 预应力筋对设计位置的偏差不得大于 5mm,也不得大于构件截面最短边长的 4% 。
先张法预应力筋断丝限制 (表 5- 2)
类别
检查项目
控制数
钢丝、钢绞
线
同一构件内断丝根数不得超过钢
丝总数的
1%
钢 筋
断 筋
不允许
2.2.3 混凝土的浇筑和养护
1,混凝土的浇筑应每条生产线一次完成, 不允许留设施工缝 。
2,应采用低水灰比, 控制水泥用量, 采用良好的砂石级配, 保证振捣密实, 特别是构件端部,
以保证混凝土的强度和粘结力 。
3,浇筑时, 振捣器不应碰撞预应力筋 。 在混凝土未达到规定强度之前, 仍不允许碰撞或踩动预
应力筋 。
4,当叠层生产时, 应待下层构件的混凝土强度达到 8~ 10N/mm2后, 方可浇筑上层构件的混凝土 。
5、预应力混凝土可采用自然养护或蒸气养护。
2.2.4 预应力筋的放张
1,先张法施工的 预应力筋放张时, 预应力混凝土构件的强度必须符合设计要求, 设计无规定时,
其 强度不得低于设计混凝土强度标准值的 75% 。
2,重叠生产的构件, 需待最后一层构件的强度达到 75% 的设计强度后方可进行预应力筋放张 。
3,预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对试块进行试压 。
4,放张前, 应将限制位移的侧模, 翼缘模板或内模板拆除 。
2.2.4.1 放张顺序
预应力筋的放张顺序应符合设计要求。对承受轴心预压应力的构件(如压杆、桩等),所有预应
力筋应同时放张;对承受偏心预压应力的构件(如梁),应先同时放张预应力较小区域的预
应力筋,再同时放张预应力较大区域的预应力筋。如不能满足上述要求时,应分阶段、对称、
相互交错 进行放张。
2.2.4.2 放张方法
预应力筋放张应符合下列规定,
1,多根整批预应力筋的放张, 可采用千斤顶放张 ( 图 5- 11), 也可采用楔块
放张法, 砂箱放张法 ( 图 5- 12) 。 用砂箱放张时, 放砂速度应均匀一致;用
千斤顶放张时, 放张宜分数次完成 。 单根钢筋采用拧松螺母的方法放张时,
宜先两侧后中间, 并不得一次将一根预应力筋松完 。
2,预应力钢筋放张后, 可用乙炔-氧气火焰切割, 但应采取措施防止烧坏钢筋
端部;预应力钢丝放张后, 可用切割, 锯断或剪切的方法切断;钢绞线放张
后, 可用砂轮切断 。
3、长线台座上预应力筋的切断顺序,应由放张端开始,逐次切向另一端。
第三节 后张法
后张法施工的主要工艺流程是,
场地平整夯实 → 安装模板 → 安装非预应力钢筋骨架 → 埋设芯管及铁件 → 抽芯管
→ 构件养护 → 拆除模板 → 清理孔道 → 穿入预应力筋(束) → 施加预应力 → 孔
道灌浆 → 起吊、运输、就位。
3.1 锚具与张拉机械
3.1.1 锚具
3.1.1.1 锚具的要求与分类
1,要求锚具应具有 可靠的锚固性能, 足够的承载能力和良好的适用性, 能保
证充分发挥预应力筋的强度, 安全地实现预应力张拉作业, 宜具有能放松预
应力筋的性能, 并应符合先行国家标准, 预应力筋锚具, 夹具和连接器,
( GB/T14370) 的要求 。 同时用于后张法施工的锚具或其附件上宜设置灌浆孔
或排气孔, 灌浆孔应有足够的截面面积, 以保证浆液的畅通 。
2,在后张法中, 预应力筋, 锚具和张拉机具是配套的 。
3,按锚具的工作特点可分为张拉锚具和固定端锚具 。
按锚具性能不同可分为两类,
Ⅰ 类锚具:适用于承受动载, 静载的预应力混凝土;
Ⅱ 类锚具:仅适用于有粘结预应力混凝土结构, 且锚具只能处于预应力变化
不大的部位 。
用于后张法的预应力筋连接器,必须符合 Ⅰ 类锚具锚固性能要求 。
3.1.1.2 常用锚具
在后张法中, 预应力筋, 锚具和张拉机具是配套的 。
1,单根粗钢筋的预应力筋, 张拉端一般用螺丝端杆锚具,固定端一般用绑条锚具或镦头
锚具 。
2,钢筋束和钢绞线束锚具
钢筋束和钢绞线束 目前使用的锚具有 JM型, XM型, QM型和镦头锚具 等 。
3,钢丝束锚具
目前采用的锚具有 钢质锥形锚具 ( 又称为弗氏锚具, 图 5- 19), 由锚环和锚塞组成,
适用于锚固 6~ 24根 ?s5钢丝束 。
镦头锚具 ( 图 5- 20) 适用于锚固任意根数 ?s5钢丝束 。 常用的镦头锚具有 A型与 B型两种,
A型由锚环与螺母组成, 用于张拉端, B型为锚板, 用于固定端 。
3.1.2 张拉机具
后张法的张拉设备主要 有千斤顶, 高压油泵和外接油管三部分组成
拉杆式千斤顶适用于张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋, 张拉以锥形螺杆锚
具为张拉锚具的钢丝束, 张拉以 DM5A型镦头锚具为张拉锚具的钢丝束 。
锥锚式千斤顶主要用于张拉 KT-Z型锚具的预应力钢筋束 ( 或钢绞线束 ) 和使用钢质锥形
锚具的预应力钢丝束 。
YC-60穿心式千斤顶适用于各种形式的预应力筋, 是目前我国预应力混凝土构件施工中
应用最广泛的张拉机械 。
高压油泵的作用是向液压千斤顶各个油缸供油, 使其按照一定的速度伸出或回缩 。 油泵
与千斤顶一起工作组成预应力张拉机组 。
3.2 预应力筋的制作
3.2.1 单根粗钢筋制作
单根粗钢筋的制作包括预应力筋下料长度的计算, 对焊和冷拉等工序 。
单根粗钢筋下料长度的计算有以下三种情况 ( 图 5- 21),
1,预应力筋两端同时采用螺丝端杆锚具 时, 预应力筋下料长度,
L= ( LK+4H+2h-2LL+1) /( 1+γ - δ ) + n△ ( 6)
2,当一端用螺丝端杆张拉, 另一端用帮条锚具或镦头锚具固定 时预应力筋下料长度为,
L= ( LK+2H+h+LB-LL+0.5) /( 1+γ - δ ) + n△ ( 7)
3,当两端都用螺丝端杆锚具, 仅一端张拉 时, 预应力筋下料长度为,
L= ( LK+3H+2h-2LL+1) /( 1+γ - δ ) + n△ ( 8)
式中 LK-孔道长度 ( mm) ;
H-螺母高度 ( mm) ;
h-垫板厚度 ( mm) ;
LL-螺丝端杆长度 ( mm) ;
γ -试验确定的预应力筋的冷拉伸长率 ( % ) ;
δ -试验确定的预应力筋的冷拉弹性回缩率 ( % ) ;
n-对焊接头的数量;
△ -每个对焊接头对材料的压缩长度 ( mm ),取一个钢筋直径;
LB-帮条或镦头锚具所需钢筋长度 ( mm) 。
例题:某预应力屋架, 采用后张法施工, 孔道长度 29.80m,两端张拉, LM25螺丝端杆
锚具, 螺杆长度 320m,螺母高度 45mm,垫板厚度 16mm,预应力筋为冷拉 Ⅰ 级钢筋,
直径 25mm。 冷拉率 4%, 弹性回缩率 0.5%, 每根钢筋长 7m,计算其下料长度 。
解:根据公式 6
L=( 29800+ 4× 45+ 2× 16- 2× 320+ 1) /(1+ 4% - 0.5% )+ 5× 25= 28505( mm) =
28.505m
若上例改为一端张拉, 固定端用绑条锚具 ( 帮条长度 70mm),其他条件不变, 再计算其
下料长度 。
解:采用绑条锚具, 其厚度一般为 70~ 80mm( 包括垫板厚度 ) 。 根据公式 7
L=( 29800+ 4× 45+ 16+ 70- 320+ 0.5) /(1+ 4% - 0.5% )+ 4× 25= 28754( mm) =
28.754m
若仍为一端张拉, 固定端也用螺丝端杆锚具, 则其下料长度按公式 8计算为,
L=( 29800+ 3× 45+ 2× 16- 2× 320+ 1) /(1+ 4%- 0.5% )+ 5× 25= 28.461m
3.2.2 钢丝束的制作
钢丝束的制作包括调直, 下料, 编束和安装锚具等工序 。
1,下料长度
钢丝束下料长度随锚具形式的不同有所差异 。 用钢质锥形锚具, XM型锚具, QM
型锚具时, 预应力钢丝束下料长度计算基本上与钢筋束相同 。 采用锥形螺杆
锚具和镦头锚具进行预应力张拉的钢丝束, 则应保证每根钢丝下料长度相等,
以保证张拉时钢丝应力均匀 。 当 采用锥形螺杆锚具时, 下料长度为,
L= LK+200-6△ L1 ( 9)
式中 LK-孔道长度 ( mm) ;
△ L1 -构件长度超过 30m时的增量, △ L1= 0.003LK。 当孔道长度
小于 30m时, △ L1= 0
2,钢丝的下料
同一束钢丝束中各根钢丝下料长度的相对差值, 当钢丝束长度小于或等于 20m
时, 不宜大于 1/3000;当钢丝束长度大于 20m时, 不宜大于 1/5000,且不大
于 5mm。 钢丝束制作时, 为了保证每根钢丝长度相等, 以使预应力张拉时每
根钢丝受力均匀一致, 一般采用 应力下料, 即把钢丝用 300Mpa的控制应力拉
长, 划定长度, 放松后剪切下料 。
3,钢丝束的编束
预应力钢丝束的编束是为了防止钢丝互相扭结 。 钢丝下料后, 应逐根理顺进行
编束, 先用 22号铅丝将钢丝每隔 1m编成帘子状, 然后每隔 1m放置 1个直径与
螺杆直径相一致的钢丝弹簧圈作为衬圈, 将编好的钢丝帘绕衬圈围成圆束,
再用铁丝绑扎牢固 ( 图 5- 22) 。
3.3 后张法施工工艺
后张法施工过程可分为 三个阶段,混凝土构件制作并预留孔道 → 预应力筋穿筋, 张拉,
锚固 → 孔道灌浆 。 这里主要介绍孔道留设, 预应力筋张拉和孔道灌浆 。
3.3.1 孔道留设
预应力筋的 孔道形状有直线, 曲线和折线三种 。 孔道直径, 长度和形状应由设计规定,
如设计无规定时, 对于粗钢筋, 孔道直径应比预应力筋外径, 钢筋对焊接头外径大 10~
15mm ;对于钢丝或钢绞线, 孔道直径应比预应力筋外径大 5~ 10mm。 凡需要起拱的构件,
预留孔道宜随构件同时起拱 。
1,钢管抽芯法
A,钢管抽芯法是预先把钢管埋设在模板内的孔道位置处, 在混凝土浇筑过程中和浇筑
后, 间隔一定时间慢慢转动钢管, 避免混凝土粘结钢管, 待混凝土初凝后, 终凝前
将钢管抽出, 形成孔道 。 钢管抽芯法适用于留设直线型孔道 。
B,为了转管和抽管的需要 。 钢管两端应伸出构件端部 500mm。 钢管表面必须平直光滑,
预埋前应除锈, 刷油 。 混凝土浇筑前将钢管敷设在模板中的孔道位置上, 每隔不超
过 1m用钢筋井字架予以固定, 并与非预应力钢筋骨架扎牢 。 每根钢管长度最好不超
过 15m,以利于旋转和抽管, 较长的构件可采用两根钢管组合使用, 中间用套管连接,
套管内表面要与钢管外表面紧密结合, 以防漏浆堵塞孔道 。 在钢管的一端钻有 16mm
的小孔, 以备插入钢筋棒转动钢管 。
C,混凝土浇筑后, 定时 ( 10min) 转动钢管, 破坏混凝土与钢管的粘结, 并在每次转管
后, 将混凝土表面压实抹光 。
D,抽管时间一般应在混凝土初凝后, 终凝前进行, 以混凝土抗压强度达到 0.4~ 0.8Mpa
时为宜 。
E,抽管顺序宜先上后下,可用小型卷扬机或绞磨拉拔,或用人工拉拔。抽管时必须速
度均匀,边抽边转,并与孔道保持在同一直线上。
3,预埋管法
预埋管法是利用与孔道直径相同的金属管埋入混凝土构件中, 无需抽管 。 常用的是波纹状
金属螺旋管 。 金属螺旋管的固定, 采用钢筋井字架, 并用铁丝绑扎, 井字架间距不宜
大于 0.8m,曲线孔道时应加密 。 金属螺旋管的连接, 采用大一个直径级别的同型螺旋
管, 接头管长度为被连接管道内径的 5~ 7倍 。 连接时不应使接头产生角度变化及在混
凝土浇筑期间发生管道的转动或位移, 并应用密封胶或塑料热塑管封口 ( 图 5- 23),
防止水泥浆渗入 。 金属螺旋管使用时应尽量避免反复弯曲, 以防管壁开裂;同时应防
止电焊火花烧伤管壁 。 金属螺旋管安装后应检查管壁有无破损, 接头是否密封等, 并
及时用胶带修补 。
灌浆孔一般留设在构件两端和跨中, 其 孔距不宜大于 12m (预埋波纹管时不宜大于 30m)。
灌浆管, 排气管和排水管应是最小内径为 20mm的标准管或适宜的塑料管, 与管道之间
的连接应采用金属或塑料结构扣件, 长度应足以从管道引出结构物外 。 直线型孔道可
在构件两端各设一个排气孔, 曲线型孔道的曲线波峰部位宜设置排气孔 。
3.3.2 预应力筋安装及保护
A,同暴露条件下, 未采取防腐蚀措施的预应力筋在安装后至灌浆时的容许间隔时间如下,
空气湿度大于 70% 或盐分过大时 7天
空气湿度 40% ~ 70% 时 5天
空气湿度小于 40% 时 20天
B,当预应力筋安装在管道中后, 管道端部开口应密封以防止湿气进入 。 采用蒸气养护时,
在养护完成之前不应安装预应力筋 。
C、在任何情况下,当在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时,对全部预应力筋均应进
行保护,防止溅上焊渣。
3.3.3 预应力筋张拉
1,张拉时对混凝土构件强度的要求
预应力筋张拉时, 构件的混凝土强度应符合设计要求, 如设计无规定时, 不应
低于设计强度标准值的 75%,
2,张拉顺序
预应力筋张拉顺序 应符合设计要求, 应避免使混凝土构件产生过大的偏心力, 扭
转与侧弯, 应使结构不变位等 。 分批, 分阶段, 对称张拉是一项重要原则 。 分批
张拉时, 因后批预应力筋张拉时对混凝土产生弹性压缩, 从而引起前批张拉的预
应力筋应力值降低, 因此需计算后批张拉的弹性回缩造成的预应力损失值, 将其
分别加到先张拉预应力筋的张拉控制应力值中去, 或采用同一张拉值对先批张拉
的预应力筋逐根复位补足 。 预应力损失值可按下式计算,
△ σ = Es(σ con-σ 1)Ap /(Ec·An) ( 10)
式中 △ σ -先批张拉预应力筋应增加的应力;
Es-预应力筋弹性模量;
Ec-混凝土弹性模量;
σ con-预应力筋张拉控制应力
σ 1-后批张拉预应力筋的第一批应力损失 ( 包括锚具变形与摩擦损
失 ) ;
Ap-后批张拉的预应力筋面积;
An-构件混凝土净截面积(包括构造钢筋折算面积)。
? 3,张拉制度
? 1), 张拉端的设置
? 预应力筋张拉端的设置应按设计要求确定, 当设计无具体规定时, 应符合下列规定,a、
对于曲线预应力筋和长度大于等于 25m的直线预应力筋宜在两端张拉;对于长度小于
25m的直线预应力筋可在一端张拉 。 b,曲线配筋的精轧螺纹钢筋应在两端张拉, 直线
配筋的可在一端张拉 。 c,在同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时, 张拉端宜分别
设置在结构的两端, 以使构件受力均匀 。 预应力筋采用两端同时张拉时, 为减少预应
力损失, 张拉完毕, 宜先在一端锚固, 再在另一端补足张拉后进行锚固 。
? 2),张拉程序
? 预应力筋的张拉程序主要根据构件类型, 松弛损失取值等因素确定 。 用超张拉方法减
少预应力筋的应力松弛损失时, 预应力筋的张拉程序为,
? 0→103 % σ con
? 持荷 2min
? 或 0→105 % σ con———— → σ con
? 3),张拉时千斤顶的张拉作用线应与预应力筋的轴线重合一致, 对曲线预应力筋, 应
使张拉力作用线与孔道中心线末端的切线重合 。
4)、张拉过程中应避免预应力筋断丝及滑移,对后张法预应力结构构
件,断丝及滑移的数量不得超过表 5- 3的规定。
预应力筋断丝限制 表 5- 3
类 别
检 查 项 目
控制数
钢丝束和钢
绞线束
每束钢丝断丝或滑移
1根
每束钢绞线断丝或滑移
1丝
每个断面断丝之和不超过该断面钢
丝总数的
1%
单根钢筋
断筋或滑移
不容许
2,胶管抽芯法
A,留孔用的胶管一般有五层或七层夹布胶管和供预应力混凝土专用的钢丝网橡
皮管两种, 可以预留直线孔道, 曲线孔道和折线孔道 。
B,夹布胶管质软, 必须在管内充气或充水后才能使用 。 应将它预先敷设在模板
中的孔道位置上, 胶管每隔不大于 0.5m,用钢筋井字架予以固定 。 使用时一
端密封, 另一端接上阀门充水或充气, 加压到 0.6~ 0.8N/mm2,使胶管外径涨
大 3mm左右, 然后浇筑混凝土 。 待混凝土初凝后抽管, 抽管时可将阀门松开放
水或放气降压, 待胶管壁回缩与混凝土脱离即可抽出 。 抽管时间也应通过试
验确定, 以混凝土抗压强度达到 0.4~ 0.8Mpa时为宜, 抽拔时不应损伤结构混
凝土 。 抽芯后, 应用通孔器或压气, 压水等方法对孔道进行检查, 以防以后
穿筋困难, 如发现孔道堵塞或有残留物或与邻孔有串通, 应及时处理 。
C,钢丝网胶皮管质硬, 且有一定弹性, 不用充水和充气, 预留孔道时与钢管一
样使用, 不同的是浇筑混凝土后不用转动, 抽管时利用其有一定弹性的特点,
在拉力作用下使断面缩小, 即可把胶管抽拔出来 。
D,胶管抽芯法的抽管顺序为先上后下、先曲后直 。
注,( 1) 钢绞线断丝指单根钢绞线内钢丝断丝;
( 2) 超过表列控制数时, 原则上更换, 当不能更换时, 在许可条件下, 可采取补救措施, 如提高其
他束预应力值, 但需满足设计上各阶段极限状态的要求 。
5),预应力值的校核和伸长值的测定
A,预应力筋张拉锚固后, 实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的相对允
许偏差为 ± 5% 。
B,用应力控制方法张拉时, 还应测定预应力筋的实际伸长值 。 以对预应力筋的
预应力值进行校核 。
6),预应力筋的锚固
预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固 。 预应力筋锚固后的外露长度
不应小于 30mm,锚具应用封端混凝土保护 。 当需长期外露时, 应采取防止锈
蚀的措施 。 一般情况下, 锚固完毕并经检验合格后即可 切割端头多余的预应
力筋, 严禁用电弧焊切割, 强调用砂轮机切割 。
3.3.4 孔道灌浆
A,预应力筋张拉完毕, 孔道应尽早灌浆 。 用连接器连接的多跨连续预应力筋的
孔道灌浆, 应张拉完一跨即灌注一跨, 不应各跨全部张拉完毕后一次连续灌
浆 。
B,灌浆材料宜采用强度不低于 42.5Mpa的普通硅酸盐水泥调制的水泥浆, 水泥浆
的 抗压强度应符合设计规定, 设计无具体规定时, 应不低于 30Mpa。 水灰比宜
控制在 0.4~ 0.45,掺入适量减水剂时, 水灰比可减少到 0.35。 水泥浆的最大
泌水率不得超过 3%, 搅拌 3小时泌水率宜控制在 2% 。 由于水泥浆的干缩性和
泌水性都较大, 凝结后往往形成月牙形空隙, 为了增加孔道的密实性, 通过
试验后, 在水泥浆中可掺入对预应力筋无腐蚀作用的膨胀剂, 如可掺入水泥
重量万分之一的铝粉或 0.25% 的木质素磺酸钙, 水泥浆掺入膨胀剂后的自由
膨胀率应小于 10% 。 对于截面较大的孔道, 水泥浆中可以适量掺入细砂配置
成水泥砂浆, 水泥砂浆的抗压强度应符合设计规定, 设计无具体规定时, 应
不低于 30Mpa。
C,灌浆前, 应对孔道进行清洁处理 。
D,水泥浆或水泥砂浆要过筛, 使用活塞式灌浆泵进行灌浆, 不得使用压缩空气 。
在灌浆中应不断搅拌, 以免沉淀析水, 水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间 。
视气温情况而定, 一般在 30~ 45min范围内 。 灌浆工作应缓慢均匀的进行, 不
得中断, 并应将所有最高点的排气孔一一放开和关闭, 使孔内排气通畅 。 如
孔道排气不畅, 应检查原因, 待故障排除后重压 。 灌浆压力宜为 1.0Mpa,灌
浆达到孔道另一端饱满和出浆, 以及达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥
浆为止 。 为保证管道中充满灰浆, 关闭出浆口后, 应保持不小于 0.5Mpa的一
个稳压期, 该稳压期不宜少于 2min。
E,灌浆顺序应先下后上, 以避免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞 。 直线孔道灌浆,
应从构件一端到另一端, 曲线孔道和竖向孔道灌浆, 应从孔道最低处灌浆点
压入, 向两端进行, 由最高的排气孔排气 。
F,灌浆过程中及灌浆 48小时内, 结构混凝土的温度不得低于 5℃, 否则应采取保
温措施 。 当气温高于 35℃ 时, 灌浆应在夜间进行 。
G,对需封锚的锚具, 灌浆后应先将其周围冲洗干净并对两端混凝土凿毛, 然后
设置钢筋网浇筑封锚混凝土 。 封锚混凝土的强度应符合设计要求, 一般不宜
低于构件混凝土强度等级值的 80% 。
H,当孔道内水泥浆强度达到设计规定值时, 方能移动构件, 当设计无规定时,
水泥浆强度不应低于构件混凝土强度设计值的 55%, 且不低于 20Mpa。 达到
100% 设计强度时, 才允许吊装 。
第四节 无粘结预应力混凝土施工
4.1 无粘结预应力筋制作及质量要求
4.1.1 原材料的选择
无粘结预应力筋由预应力筋, 涂料层, 外包层及锚具组成 ( 图 5- 26), 通常所
说的无粘结预应力筋是指由他们组成的整体 。
对涂料的要求是,
1,在- 20℃ ~+ 70℃ 温度范围内, 不流淌, 不裂缝变脆, 并有一定韧性;
2,使用期间, 化学稳定性好;
3,对周围材料 ( 如混凝土, 钢材和外包材料 ) 无侵蚀作用;
4,不透水, 不吸湿, 防水性好;
5,防腐蚀性能好;
6,润滑性能好, 摩阻力小 。
对外包层的要求是,
1,在- 20 ℃ ~+ 70℃ 温度范围内, 低温不脆化, 高温化学稳定性好;
2,必须具有足够的韧性和抗破损性能;
3,对周围材料 ( 如混凝土, 钢材 ) 无侵蚀作用;
4,防水性好, 保证预应力筋在运输, 储存, 铺放和浇筑混凝土的过程中不会破
损 。
4.1.2 锚具
对无粘结预应力筋的锚具性能要求更高, 必须采用 Ⅰ 类锚具, 无粘结预应力筋 ― 锚具组装
件的静载和疲劳锚固性能必须满足 Ⅰ 类锚具的锚固性能要求 。 钢丝束作为无粘结预应
力筋时可使用镦头锚具, 钢绞线作为无粘结预应力筋时可使用 XM型, JM型锚具 。
4.1.3 无粘结预应力筋的制作
无粘结预应力筋的制作, 涂料层的涂敷和外包层的制作应一次完成, 涂料层防腐油脂应完
全填充预应力筋与外包层之间的环形空间 。
外包层的制作, 有缠绕水密性胶带, 外套聚乙烯套管, 热封塑料包裹层及挤塑成型工艺等
方法, 其中较常用的是挤塑成型工艺, 由专业化工厂生产 。
4.2 无粘结预应力施工工艺
4.2.1 无粘结预应力筋的铺放
无粘结预应力筋送到现场后, 应及时检查其规格尺寸和数量, 逐根检查其端部配件无误后,
方可分类堆放 。 对局部破损的外包层, 可用水密性胶带进行缠绕修补, 胶带搭接宽度
不应小于胶带宽度的 1/2,缠绕长度应超过破损长度, 严重破损的应予以报废 。
无粘结预应力筋应按设计图纸的规定进行铺放, 铺放时应符合下列要求,
1,无粘结预应力筋铺放前应通过计算确定无粘结预应力筋的位置, 其垂直高度宜采用支
撑钢筋控制, 亦可与其他钢筋绑扎 。 对于 2~ 4根无粘结预应力筋组成的集束预应力筋,
支撑钢筋的直径不宜小于 10mm,间距不宜大于 1.0m;对于 5根或更多无粘结预应力筋组
成的集束预应力筋, 支撑钢筋的直径不宜小于 12mm,间距不宜大于 1.2m。 无粘结预应
力筋位置的垂直偏差, 在板内为 ± 5mm,在梁内为 ± 10mm。
2,无粘结预应力筋的位置宜保持顺直 ;
3、无粘结筋的铺放分单向和双向曲线配置两种,铺放双向配筋的无粘结预应力筋, 应对
每个纵横交叉点相应的两个标高进行比较,先铺放标高低的预应力筋, 再铺放标高较
高的预应力筋,以免两个方向的预应力筋相互穿插。当无粘结筋为竖向、环向或螺旋
型铺放时,应有定位支架或其他构造措施控制位置。
4.2.2 混凝土浇筑
A,在浇筑混凝土中 不准碰撞踩踏无粘结预应力筋, 支撑架及端部预埋件, 确保
无粘结筋的束形和锚具位置的准确 。
B,施工中要特别注意 张拉端和固定端两个部位的混凝土必须振捣密实, 如果 混
凝土浇筑成型后发现有裂缝或空鼓或其他质量问题, 在张拉之前必须修补或
返工 。
4.2.3 无粘结预应力筋的张拉
A,张拉时混凝土的强度值应符合设计要求, 当设计无规定时, 混凝土立方体压
强度不宜低于混凝土强度设计标准值的 75% 。
B,无粘结预应力筋的 张拉程序一般采用 0→ 103% σ con。 当预应力筋的长度小于
25m时, 可采用一端张拉;若长度大于 25m时, 宜采用两端张拉 。 当预应力筋
长超过 50m时宜采用分段张拉 。
C,张拉中, 要 严防钢丝发生滑脱或拉断, 滑脱或断裂的根数, 不应超过结构同
一截面钢丝总根数的 2%, 最多只允许 1根, 对于多跨双向连续板, 其同一截
面应按每跨计算 。
D,张拉的顺序应符合设计要求,如设计无规定时,可采用分批、分阶段对称张
拉 。根据铺放顺序,先铺放的先张拉,后铺放的后张拉 。
4.2.4 对锚固区的保护
A,无粘结预应力筋张拉完毕后,应及时对锚固区进行保护,应用后浇膨胀混凝
土和低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封 。在浇筑砂浆前,宜在槽内壁涂以环氧
树脂类粘结剂。锚固区也可用后浇的外包钢筋混凝土圈梁进行封闭。外包圈
梁不宜突出在外墙面以外。
B、对 不能使用混凝土或砂浆包裹的部位,应对无粘结预应力筋的锚具全部涂以
与无粘结预应力筋涂料层相同的防腐油脂, 并用具有防腐蚀和放火性能的保
护套将锚具完全密封 。
第五节 常见质量事故及处理
先张法常见质量事故及处理 表 5- 4
现 象
原 因 分 析
防 治 方 法
预应力筋滑动
( 即预应力筋向
构件内收缩 )
1,预应力筋表面被油污染;
2,预应力筋与混凝土之间
的粘结力遭到破坏;
3,放松预应力筋的速度过
快;
4,超张拉值过大 。
1,保持预应力筋表
面洁净;
2,振捣混凝土一定
要密实;
3,待混凝土的强度
达到设计要求后才放松
预应力筋 。
断 丝
1,超张拉值过大;
2,钢丝性能不合格 。
1,控制超张拉值在
限值内;
2,必须用经检验合
格的钢材 。
后张法常见质量事故及处理 表 5- 5
现 象
原 因 分 析
防 治 方 法
孔道位置不正
1,芯管未与非预应力筋固
定牢固, 井字架间距过大;
2,浇筑混凝土时, 振捣棒
碰撞使芯管偏移;
1,芯管应固定牢固, 井
字架间距符合规范要求;
2,浇筑混凝土时严禁碰
撞芯管 。
孔道塌陷、堵

1,抽芯过早, 混凝土尚未
达到要求的强度;
2,抽管速度过快;
3,芯管为钢管时未按要求
转动 。
1,抽芯管时混凝土强度应达
到 0.4~ 0.8Mpa为宜;
2,抽管速度要均匀, 其方向
与孔道走向保持一致;
3,钢管在浇筑混凝土后每隔
10~ 15min转动一次, 抽管时也
应边转边抽 。
孔道裂缝
1,抽芯过早, 产生裂缝;
2,混凝土振捣不密实;
3,芯管为钢管时未按要求
转动 。
1,抽芯管时混凝土强度应达
到 0.4~ 0.8Mpa为宜;
2,混凝土应振捣密实, 特别
要保证孔道下部的混凝土密实;
3,尽量避免在冬期进行孔道
灌浆, 必须在冬期灌浆时, 应在
孔道中通入蒸气或热水预热, 灌
浆后做好构件的加热和保温措施

孔道灌浆不密

1,灌浆顺序不当, 宜先
灌下层后灌上层;
2,灌浆压力不够;
3,未设排气孔或排气不
畅通,
4,部分孔道被空气阻塞;
5,灌浆未连续进行;
6,灌浆结束过早 。
1,按正确的灌浆顺序
进行灌浆;
2,灌浆压力以 0.5~
0.7Mpa为宜 。
3,孔道应连续灌浆,
中途不应停顿, 对重要构
件可进行二次灌浆, 在第
一次灌浆初凝后进行;
4,正确设置排气孔,
灌浆过程中保证排气通畅

预应力值不足
重叠法生产时, 由于上层
构件重量和层间粘结力,
将阻止下层构件张拉时的
弹性压缩, 当构件起吊后,
层间摩阻力消失, 从而产
生预应力损失 。
采用自上而下分层张拉,
并逐层加大张拉力, 但底
层张拉力不宜超过顶层张
拉力 5% ( 对钢丝, 钢绞
线和热处理钢筋 ) 或 9%
( 对冷拉 Ⅰ 级钢筋 ) ;正
确计算需加大的张拉力;
做好隔离层 。