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摘要:预应力混凝土是近几十年来发展的一门新技术,是在构件承受外荷载前,预先在构件的受拉区域对混凝土施加预压力。构件在使用阶段的外荷载作用下产生的拉应力,首先要抵消预压应力,这就推迟了混凝土裂缝的出现,同时也限制了裂缝的开展,从而提高了构件的抗裂度和刚度。
关键词:预应力 ; 混凝土 ;施工技术
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、预应力钢筋混凝土的分类
1、按预加应力的方式可分为:先张法预应力钢筋混凝土、后张法预应力钢筋混凝土。
2、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。
特点是:先张拉预应力筋后,再浇筑混凝土;预应力是靠预应力筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土,并使其产生预压应力。
3、后张法是先浇筑构件或结构混凝土,待达到一定强度后,在构件或结构上张拉预应力筋,然后用锚具将预应力筋固定在构件或结构上的方法。
特点是:先浇筑混凝土,达到一定强度后,再在其上张拉预应力筋;预应力是靠锚具传递给混凝土,并使其产生预压应力,达到一定强度后,再在其上张拉预应力筋;预应力是靠锚具传递给混凝土,并使其产生预压应力。
在后张法中,按预应力筋粘结状态又可分为:有粘结预应力钢筋混凝土和无粘结预应力钢筋混凝土。
二、预应力混凝土结构工程施工的发展现状概述及特点
1预应力混凝土工程施工技术发展现状概述
众所周知,预应力是预加应力的简称。预应力混凝土结构就是通过人为方式对混凝土或是钢筋混凝土内部施加内应力,该内应力的分布形式和数值大小可将外荷载引起的构件应力抵消至设计预期的程度。预应力混凝土施工的分类,预应力混凝土按施加预应力的方式分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土:按施加预应力的手段分为机械张拉预应力混凝土和电热张拉预应力混凝土;按预应力筋与混凝土的粘结状态分为有粘结预应力混凝土与无粘结预应力混凝土:按施加预应力大小的程度分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。先张法法施工多在预制场使用,施工现场较少应用。
2工程中应用预应力混凝土施工的特點
在预应力混凝土结构的施工,必须同时考虑施工时结构受力情况和现场施工条件,从而选定采取适合的施工方法。预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比,具有下列主要优点:
(1)改善使用阶段的性能,使结构抗裂性好,刚度加强。受拉和受弯构件中采用预应力,可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度;采用预应力,也能降低甚至消除使用荷载下的挠度,提高了构件的刚度,增加了结构的耐久性。因此,可跨越大的空间,建造大跨结构。像钢筋混凝土屋架下弦、工业工厂水池、石油化工类工厂油罐、压力容器等施加预应力也是尤为重要的。
(2)提高受剪承载力。由于纵向预应力钢筋的锚栓作用,阻碍了构件斜裂缝的出现,同时纵向预应力的施加也可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成,预应力混凝土梁曲线钢筋合力的竖向分力将部分地抵消剪力,综合作用从而提高结构的整体受剪承载力。
(3)改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去,预应力就会使裂缝完全闭合,大大改善结构构件的弹性恢复能力。
(4)提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度,而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳(而不是由混凝土的疲劳)所控制的。所以可以提高结构抗疲劳程度,这对承受动荷载作用的结构十分有利。
(5)相对节省材料,能充分利用高强度钢材,减轻结构自重。这可以减轻在普通钢筋混凝土结构中常发生的一些问题,像裂缝和挠度问题;而采用预应力技术,不仅可控制结构使用阶段性能,而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样,采用预应力,可大大节约钢材用量,并减小截面尺寸和混凝土用量,具有显著的经济效益。
(6)可调整结构内力提高受压构件的稳定性。将预应力筋对混凝土结构的作
用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载,成为调整结构内力和变形的手段。对钢筋混凝土柱施加预应力,使纵向受力钢筋张拉很紧,不但预应力钢筋本身不易压弯,而且还可以有助周围的混凝土提高抗压弯能力,从而提高整体稳定性。
预应力混凝土结构也存在着一些缺点:l)工艺较复杂,质量要求高, 因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。2)需要有一定的专门设备,如张拉机具、灌浆设备等。3)预应力反拱不易控制,它将随混凝土的徐变增加而加大,可能影响结构使用效果。4)预应力混凝土结构的开工费用较大,对于跨径小、构件数量少的工程,成本较高。
三.先张法施工
在混凝土灌注前,先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到规定应力,并用锚具锚固于台座两端的支墩上,接着安装模板、构造钢筋及零件,然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后(75%),放松两端支墩的预应力筋,通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土从而产生预压应力。先张法以采用长台座较有利,最长达一百多米的。先张法多用于预应力混凝土生产厂中,在台座上生产中小型构件。设计台座时要进行抗倾覆稳定性和强度验算。先张法中钢丝一般选用的锚固夹具有:圆锥齿板式夹具、圆锥三槽式夹具和墩头夹具。钢筋用的锚固夹具多为:螺丝端杆锚具、墩头锚和销片夹具等。为了减少由于松弛等原因造成的预应力损失,先张法张拉预应力筋时一般都要进行超张拉。常用的张拉程序为:0→105%σcon(持荷2min)→σcon(锚固)或0→103%σcon(锚固)式中σcon——预应力筋的张拉控制应力。
另外,先张法预应力混凝土构件进行湿热养护时,必须采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。并且,混凝土强度要达到不小于混凝土标准强度的75%后,才可放松预应力筋,放松过早会导致由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失,严重影响预应力构件的质量。
四.后张法施工
先灌注构件,然后在构件上直接施加预应力。一般做法是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋及零件,然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等到混凝土达到设计强度后,用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并且锚固于梁的两端,预应力通过两端锚具传递给混凝土构件。为了保护预应力筋不受到腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙之后要用水泥浆灌实。
3.1孔道留设
孔道的留设是后张法构件制作中的关键之一。孔道直径取决于预应力筋和锚具的选择,例如用螺丝端杆的粗钢筋,孔道直径应比螺丝端杆的螺纹直径大10-15mm;用JMl2型锚具的钢筋束或钢绞线束,对JMl2-3,孔道直径为42mm,对JMl2-5、6则为50mm。
3.2预应力筋的张拉
张拉预应力筋时,构件混凝土的强度应按设计的规定值,如果设计无确定值则不宜低于混凝土标准强度的75%,用块体拼装的预应力构件,拼装立缝处的混凝土或砂浆的强度,如设计无规定时,不应低于块体混凝土标准强度的40%。
3.3孔道灌浆
预应力筋张拉后,应随即进行孔道灌浆,尤其是钢丝束,张拉后应尽快进行灌浆,以防止锈蚀降低结构的抗裂性和耐久性。灌浆之前,用压力水冲洗和湿润孔道。并用电动或手动灰浆泵进行灌浆,压力0.5-0.6N/mm2为宜。对不掺入外加剂的水泥浆,可采用二次灌浆法以提高灌浆的密实度。
结束语
预应力混凝土技术在现代工程建设中具有很大的优势,应用普遍。只有做好各种预案措施,不断完善工程施工技术及设备,合理的整合资源配置,才能更好的发挥预应力混凝土结构设计在实际工程中的优势,同时又能保障工程顺利施工。提高施工效率,保证施工安全,缩短施工周期,最终圆满完成工程任务。
参考文献:
[1]李国平.预应力混凝土结构发展史.建筑,2008,(12):43.
[2]陈嘉辉.预应力钢筋混凝土在建筑中的应用研究.建筑技术,2009,(10):156.
[3]王雪,桑洪杰.预应力混凝土的分类及使用.中国建材,2003,(04):41.
关键词:预应力 ; 混凝土 ;施工技术
中图分类号:TV331文献标识码: A
一、预应力钢筋混凝土的分类
1、按预加应力的方式可分为:先张法预应力钢筋混凝土、后张法预应力钢筋混凝土。
2、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。
特点是:先张拉预应力筋后,再浇筑混凝土;预应力是靠预应力筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土,并使其产生预压应力。
3、后张法是先浇筑构件或结构混凝土,待达到一定强度后,在构件或结构上张拉预应力筋,然后用锚具将预应力筋固定在构件或结构上的方法。
特点是:先浇筑混凝土,达到一定强度后,再在其上张拉预应力筋;预应力是靠锚具传递给混凝土,并使其产生预压应力,达到一定强度后,再在其上张拉预应力筋;预应力是靠锚具传递给混凝土,并使其产生预压应力。
在后张法中,按预应力筋粘结状态又可分为:有粘结预应力钢筋混凝土和无粘结预应力钢筋混凝土。
二、预应力混凝土结构工程施工的发展现状概述及特点
1预应力混凝土工程施工技术发展现状概述
众所周知,预应力是预加应力的简称。预应力混凝土结构就是通过人为方式对混凝土或是钢筋混凝土内部施加内应力,该内应力的分布形式和数值大小可将外荷载引起的构件应力抵消至设计预期的程度。预应力混凝土施工的分类,预应力混凝土按施加预应力的方式分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土:按施加预应力的手段分为机械张拉预应力混凝土和电热张拉预应力混凝土;按预应力筋与混凝土的粘结状态分为有粘结预应力混凝土与无粘结预应力混凝土:按施加预应力大小的程度分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。先张法法施工多在预制场使用,施工现场较少应用。
2工程中应用预应力混凝土施工的特點
在预应力混凝土结构的施工,必须同时考虑施工时结构受力情况和现场施工条件,从而选定采取适合的施工方法。预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比,具有下列主要优点:
(1)改善使用阶段的性能,使结构抗裂性好,刚度加强。受拉和受弯构件中采用预应力,可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度;采用预应力,也能降低甚至消除使用荷载下的挠度,提高了构件的刚度,增加了结构的耐久性。因此,可跨越大的空间,建造大跨结构。像钢筋混凝土屋架下弦、工业工厂水池、石油化工类工厂油罐、压力容器等施加预应力也是尤为重要的。
(2)提高受剪承载力。由于纵向预应力钢筋的锚栓作用,阻碍了构件斜裂缝的出现,同时纵向预应力的施加也可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成,预应力混凝土梁曲线钢筋合力的竖向分力将部分地抵消剪力,综合作用从而提高结构的整体受剪承载力。
(3)改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去,预应力就会使裂缝完全闭合,大大改善结构构件的弹性恢复能力。
(4)提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度,而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳(而不是由混凝土的疲劳)所控制的。所以可以提高结构抗疲劳程度,这对承受动荷载作用的结构十分有利。
(5)相对节省材料,能充分利用高强度钢材,减轻结构自重。这可以减轻在普通钢筋混凝土结构中常发生的一些问题,像裂缝和挠度问题;而采用预应力技术,不仅可控制结构使用阶段性能,而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样,采用预应力,可大大节约钢材用量,并减小截面尺寸和混凝土用量,具有显著的经济效益。
(6)可调整结构内力提高受压构件的稳定性。将预应力筋对混凝土结构的作
用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载,成为调整结构内力和变形的手段。对钢筋混凝土柱施加预应力,使纵向受力钢筋张拉很紧,不但预应力钢筋本身不易压弯,而且还可以有助周围的混凝土提高抗压弯能力,从而提高整体稳定性。
预应力混凝土结构也存在着一些缺点:l)工艺较复杂,质量要求高, 因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。2)需要有一定的专门设备,如张拉机具、灌浆设备等。3)预应力反拱不易控制,它将随混凝土的徐变增加而加大,可能影响结构使用效果。4)预应力混凝土结构的开工费用较大,对于跨径小、构件数量少的工程,成本较高。
三.先张法施工
在混凝土灌注前,先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到规定应力,并用锚具锚固于台座两端的支墩上,接着安装模板、构造钢筋及零件,然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后(75%),放松两端支墩的预应力筋,通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土从而产生预压应力。先张法以采用长台座较有利,最长达一百多米的。先张法多用于预应力混凝土生产厂中,在台座上生产中小型构件。设计台座时要进行抗倾覆稳定性和强度验算。先张法中钢丝一般选用的锚固夹具有:圆锥齿板式夹具、圆锥三槽式夹具和墩头夹具。钢筋用的锚固夹具多为:螺丝端杆锚具、墩头锚和销片夹具等。为了减少由于松弛等原因造成的预应力损失,先张法张拉预应力筋时一般都要进行超张拉。常用的张拉程序为:0→105%σcon(持荷2min)→σcon(锚固)或0→103%σcon(锚固)式中σcon——预应力筋的张拉控制应力。
另外,先张法预应力混凝土构件进行湿热养护时,必须采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。并且,混凝土强度要达到不小于混凝土标准强度的75%后,才可放松预应力筋,放松过早会导致由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失,严重影响预应力构件的质量。
四.后张法施工
先灌注构件,然后在构件上直接施加预应力。一般做法是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋及零件,然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等到混凝土达到设计强度后,用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并且锚固于梁的两端,预应力通过两端锚具传递给混凝土构件。为了保护预应力筋不受到腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力,预应力筋与套管之间的空隙之后要用水泥浆灌实。
3.1孔道留设
孔道的留设是后张法构件制作中的关键之一。孔道直径取决于预应力筋和锚具的选择,例如用螺丝端杆的粗钢筋,孔道直径应比螺丝端杆的螺纹直径大10-15mm;用JMl2型锚具的钢筋束或钢绞线束,对JMl2-3,孔道直径为42mm,对JMl2-5、6则为50mm。
3.2预应力筋的张拉
张拉预应力筋时,构件混凝土的强度应按设计的规定值,如果设计无确定值则不宜低于混凝土标准强度的75%,用块体拼装的预应力构件,拼装立缝处的混凝土或砂浆的强度,如设计无规定时,不应低于块体混凝土标准强度的40%。
3.3孔道灌浆
预应力筋张拉后,应随即进行孔道灌浆,尤其是钢丝束,张拉后应尽快进行灌浆,以防止锈蚀降低结构的抗裂性和耐久性。灌浆之前,用压力水冲洗和湿润孔道。并用电动或手动灰浆泵进行灌浆,压力0.5-0.6N/mm2为宜。对不掺入外加剂的水泥浆,可采用二次灌浆法以提高灌浆的密实度。
结束语
预应力混凝土技术在现代工程建设中具有很大的优势,应用普遍。只有做好各种预案措施,不断完善工程施工技术及设备,合理的整合资源配置,才能更好的发挥预应力混凝土结构设计在实际工程中的优势,同时又能保障工程顺利施工。提高施工效率,保证施工安全,缩短施工周期,最终圆满完成工程任务。
参考文献:
[1]李国平.预应力混凝土结构发展史.建筑,2008,(12):43.
[2]陈嘉辉.预应力钢筋混凝土在建筑中的应用研究.建筑技术,2009,(10):156.
[3]王雪,桑洪杰.预应力混凝土的分类及使用.中国建材,2003,(04):41.