【精品结构设计知识】先张法施工详细介绍

【精品结构设计知识】先张法施工详细介绍

先张法的施工工艺如图5-1所示

工艺过程：张拉固定预应力筋浇筑混凝土养护（至75%强度）放张预应力筋。

一、先张法的施工设备 （一）台座 1．墩式台座

以混凝土墩作承力结构的台座称墩式台座，一般用于平卧生产的中小型构件，如屋架、空心板和平板等。生产空心板、平板等平面布筋的混凝土构件时，由于张力不大，可利用简易墩式台座，如图5-2所示。生产中型构件或多层叠浇构件时，多用如图5-3所示的墩式台座，台座局部加厚，以承受部分张拉力。墩式台座是由传力墩、台面、横梁组成。

2．槽式台座

槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成，既可承受张拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉力较大的大型构件，如吊车梁、屋架等，如图5-4所示。

（二）夹具与张拉机具

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2．张拉夹具

3．夹具的要求

夹具本身须具备自锁和自锚能力，自锁即锥销、齿板或楔块打入后不会反弹而脱出的能力；自锚即预应力筋张拉中能可靠地锚固而不被从夹具中拉出的能力。同时，先张法用夹具的静载锚固性能，应符合Ⅰ类锚具的效率系数ηa大于或等于0.95的要求。同时，夹具还应具有安全的重复使用性能。 （三）张拉设备 1．手动卷筒式张拉机

手动卷筒式张拉机的构造是将手摇绞车装在小钢轨道上，钢丝绳卷在卷筒上，卷筒与齿轮联结，齿轮上方装有锥销及制动爪；钢丝绳另一端串联弹簧测力计和嵌式夹具。

手动卷筒式张拉机的使用方法：摇动手柄，齿轮带动卷筒顺转，张拉钢丝；提起锥销及制动爪，齿轮倒转，松开钢丝。其具体操作是将钢丝夹在嵌式夹具上转动卷筒，张拉钢丝张拉到预定张拉力值，停止摇手柄，固定钢丝提起锥销制动爪，卷扬机倒转松开夹具，取出钢丝，张拉完毕。 2．电动卷筒式张拉机

电动卷筒式张拉机是把慢速电动卷扬机装在小车上制成。其优点是：张拉行程大，张拉速度快。可张拉直径3~5mm的钢丝。 为了控制张拉力准确，张拉速度以1～2m/min为宜，张拉机与弹簧测力计配合使用时，宜装行程开关进行控制，使达到规定的张拉力时能自动停车。

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3．电动螺杆张拉机

电动螺杆张拉机既可以张拉预应力钢筋也可以张拉预应力钢丝。它是由张拉螺杆、电动机、变速箱、测力装置，拉力架、承力架和张拉夹具等组成。最大张拉力为300～600 kN，张拉行程为800 mm，张拉速度2 m/min，自重400 Kg。为了便于工作和转移，将其装置在带轮的小车上，电动螺杆张拉机的示意图如图5-9所示。

4．油压千斤顶

油压千斤顶可张拉单根预应力筋或多根成组预应力筋。多根成组张拉时，可采用四横梁装置进行，见图5-10。

二、先张法的施工工艺

先张法施工工艺流程如图5-11所示。

（一）预应力筋的张拉

预应力筋张拉应根据设计要求进行。预应力筋的张拉有单根张拉和多根成组张拉，单根张拉所用设备构造简单，易于保证应力均匀，但生产效率低，而且对预应力筋过密或间距不够大时，张拉和锚固较困难。张拉控制应力：张拉时的控制应力应按设计规定。最大张拉控制应力不得超过表5-1的规定。

1．张拉程序

预应力筋的张拉程序：

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第一种张拉程序中，超张拉5％并持荷2 min，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。 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05σcon，比超张拉持荷再回到控制应力01.05σcon5σcon（持荷2 min）应力松弛大 2～3%，因此，一次张拉到1.035σcon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。 2．张拉力

根据设计的张拉控制应力σcon、预应力筋的截面积Ap和张拉程序中所规定的超张拉系数m，即可求出预应力筋的张拉力Fp： 式中，m为超张拉系数，取1.03或1.05； σcon为预应力筋张拉控制应力（N/mm2）； Ap为预应力筋截面面积（mm2）。 （二）混凝土的浇筑与养护 3．张拉伸长值校核

用应力控制张拉时，为了校核预应力值，在张拉过程中应测出预应力筋的实际伸长值，如实际伸长值比计算伸长值大于10％或小于5％，应暂停张拉，查明原因并采取措施调整后，方可继续张拉。 预应力筋的计算伸长值ΔL（mm），可按下式计算：

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式中，Fp为预应力筋的平均张拉力（kN），直线筋取张拉端的拉力；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；

Ap预应力筋的截面面积（mm2）； l 为预应力筋的长度（mm）；

Es为预应力筋的弹性模量（kN/mm2）。

预应力筋张拉完后，即应绑扎骨架、立模、浇筑混凝土。确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。收缩和徐变都与水泥品种和用量、水灰比、骨料孔隙率、振动成型等有关。 预应力筋张拉、绑扎和立模工作完成之后，即应浇筑混凝土，每条生产线应一次浇筑完毕。

预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护。一般可采用两次升温的措施：初次升温应在混凝土尚未结硬、未与预应力筋粘结时进行，初次升温的温差一般可控制在20 ℃以内；第二次升温则在混凝土构件具备一定强度（7.5～10MPa），即混凝土与预应力筋的粘结力足以抵抗温差变形后，再将温度升到养护温度进行养护，此时，预应力筋将和混凝土一起变形，预应力筋不再引起应力损失。 （三）预应力筋放张 1．放张顺序

预应力筋的放张顺序，应符合设计要求，当设计无要求时，应符合下列规定：

（1）对承受偏心预压力的构件（如梁），应先同时放张预压力较小区域的

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预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。

（2）对承受轴心预压力的构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张。

（3）如不能满足上述要求时，应分阶段、对称、相互交错的进行放张，以防止在放张过程中，构件产生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。 2．放张方法

配筋不多的中小型钢筋混凝土构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放张。配筋多的钢筋混凝土构件，钢丝应同时放张，如逐根放张，则最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，易使构件端部开裂。放张后预应力筋的切断顺序，一般由放张端开始，逐次切向另一端。

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