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第2版建筑施工技术:后张法,预应力混凝土屋架施工成果

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:图10-24粗钢筋下料长度计算示意图1—螺丝端杆;2—预应力钢筋;3—对焊接头;4—垫板;5—螺母;6—帮条锚具;7—混凝土构件预应力混凝土屋架,采用机械张拉后张法施工,孔道长度为29.08m,预应力筋为冷拉Ⅲ级钢筋,直径为20mm,每根长度为8m。

第2版建筑施工技术:后张法,预应力混凝土屋架施工成果

后张法是先制作构件,并在构件中按应力筋的位置预先留出相应的孔道,待构件混凝土强度达到设计规定的数值后,穿入预应力筋,用张拉机具进行张拉,并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部。预应力筋的张拉力,主要靠构件端部的锚固传给混凝土,使其产生预压应力。张拉锚固后,立即在预留孔道内灌浆,使预应力筋不锈蚀,并与构件形成整体。

工艺过程:浇筑混凝土结构或构件(留孔)→养护拆模→(达75%强度后)穿筋张拉→固定→孔道灌浆→(浆达15N/mm2,混凝土达100%后)移动、吊装。后张法施工程序如图10-21所示。

图10-21 后张法构件施工程序示意图

1—钢筋混凝土构件;2—预留孔道;3—预应力筋;4—千斤顶;5—锚具

后张法施工由于直接在混凝土构件上进行张拉,故不需要固定的台座设备、不受地点限制,适于预制厂预制或在施工现场生产大型预应力混凝土构件。后张法施工还可作为一种预制构件的拼装手段,大型构件可以预制成小型块体,运至施工现场后,通过预加应力的手段拼装整体预应力结构。但后张法施工工序较多,工艺复杂,锚具作为预应力筋的组成部分,将永远留置在构件上不能重复使用,耗钢量较大。

10.3.1 预应力筋及锚具

目前,后张法中常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束(或钢绞线束)和钢丝束3类,它们是由冷拉HRB 335、HRB 400、RRB 400级钢筋,冷拉5号钢筋、碳素钢丝和钢绞线制作的。

锚具是后张法结构或构件中,为保持预应力筋的张拉力并将其传递到混凝土上而使用的永久性锚固装置,要求它具备尺寸准确、有足够的强度和刚度、受力变形小、锚固可靠、受力滑移小等特点。锚具还应具有下列性能:①在预应力锚具组装件达到实际破断拉力时,全部零件均不得出现裂缝和破坏(设计规定者除外);②除能满足分级张拉和补张拉外,还宜具有放松预应力筋的性能;③锚具或其附件上宜设置灌浆孔,灌浆孔应有足够的截面面积,以保证浆液畅通。锚具的进场验收同先张法中的夹具

1)单根粗钢筋

(1)锚具

单根粗钢筋的预应力筋,如一端张拉,一般在张拉端用螺丝端杆锚具,固定端用帮条锚具;如两端张拉则皆用螺丝端杆锚具。螺丝端杆锚具和帮条锚具都属于承压型锚具。

螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母和垫板组成,如图10-22所示。螺丝端杆锚具的特点是将螺丝端杆与预应力筋对焊,用张拉机械张拉螺丝端杆,用螺母锚固预应力筋。螺丝端杆锚具的强度不得低于预应力筋的实测抗拉强度值。螺丝端杆可采用与预应力钢筋同级冷拉钢筋制作,也可采用45号钢制作,螺母和垫板采用Q235钢制作。它适用于锚固直径不大于36mm的冷拉HRB 335级、HRB 400级与RRB 400级钢筋。螺丝端杆与预应力筋焊接,应在预应力筋冷拉前进行。螺丝端杆与预应力筋焊接后,同张拉机械相连进行张拉,最后上紧螺母即完成对预应力筋的锚固。

图10-22 螺丝端杆锚具

帮条锚具由一块方形或圆形衬板与3根和预应力钢筋端部焊接的帮条组成,如图10-23所示。它是利用焊缝的抗剪能力和帮条端部的承压能力锚固钢筋。帮条采用与预应力筋同级别的钢筋,衬板采用普通低碳钢钢板。帮条的焊接可在预应力筋冷拉或冷拉后进行,3根帮条应成120°均匀布置。焊接时应由内向外施焊,禁止在预应力筋上引弧,并严禁将地线搭在预应力筋上。

(2)预应力筋制作

图10-23 帮条锚具

1—帮条;2—衬板;3—预应力钢筋

单根粗钢筋预应力筋的制作,包括配料、对焊、冷拉等工序,一般宜采用控制冷拉应力的方法进行冷拉。为保证钢筋冷拉应力的均匀,应把冷拉率相近的钢筋对焊在一起,然后进行冷拉。

钢筋的下料长度应由计算确定,计算时应考虑锚具的特点、对焊接头的压缩量、钢筋的冷拉率和弹性回缩率、构件的长度等因素。单根预应力钢筋,张拉端采用螺丝端杆锚具,固定端采用帮条或镦头锚具。根据预应力钢筋是一端张拉还是两端张拉的情况,锚具与预应力钢筋的组合形式基本上有两端都用螺丝端杆锚具、一端螺丝端杆锚具另一端帮条锚具或镦头锚具。则单根粗钢筋下料长度计算分别如下:

①两端用螺丝端杆锚具(如图10-24(a))

预应力筋的成品长度(预应力筋和螺丝端杆对焊,并经冷拉后的全长):L1=l+2l2

预应力筋钢筋部分(不包括螺丝端杆冷拉后需达到)的成品长度:L0=L1-2l1

预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉前的下料长度:

②一端用螺丝端杆,另一端用帮条(或镦头)锚具(如图10-24b):

预应力筋的成品长度(预应力筋和螺丝端杆对焊,并经冷拉后的全长):L1=l+l2+l3

预应力筋钢筋部分(不包括螺丝端杆冷拉后需达到)的成品长度:L0=L1-l1

预应力筋(不包括螺丝端杆)冷拉前的下料长度:  

式中:l——构件的孔道长度或台座长度(包括横梁在内)(mm);

l1——螺丝端杆长度(一般取320mm)(mm);

l2——螺丝端杆伸出构件的长度(一般取120~150mm)(mm),用拉伸机张拉时,也可按张拉端l2=2 H+h+5mm,锚固端l2=H+h+10mm计算;

H——螺母高度(mm);

h——垫板厚度(mm);

l3——镦头或帮条锚具长度(包括垫板厚度)(mm);

l0——每个对焊接头的压缩长度(一般为20~30mm)(mm);

n——对焊接头数量(个);

γ——预应力钢筋冷拉率(试验确定);

δ——预应力钢筋冷拉弹性回缩率(一般为0.4%~0.6%)。

图10-24 粗钢筋下料长度计算示意图

1—螺丝端杆;2—预应力钢筋;3—对焊接头;4—垫板;5—螺母;6—帮条锚具;7—混凝土构件

【例10-1】 预应力混凝土屋架,采用机械张拉后张法施工,孔道长度为29.08m,预应力筋为冷拉Ⅲ级钢筋,直径为20mm,每根长度为8m。实测钢筋冷拉率为3.5%,钢筋冷拉后的弹性回缩率为0.4%,螺丝端杆长度为320mm,计算预应力钢筋的下料长度。

【解】 因屋架孔道长度大于24m,宜采用螺丝端杆锚具,两端同时张拉,螺母厚度取36mm,垫板厚度取16mm,则螺丝端杆伸出构件外的长度为:  

l2=2 H+h+5=2×36+16+5=93mm(张拉端)

对焊接头数n=3+2=5,每个对焊接头的压缩量l0=20mm,则预应力钢筋的下料长度为:

【例10-2】 例10-1中若孔道长度为20.8m,采用一端张拉,固定端采用帮条锚具,其他条件不变,试计算预应力钢筋的下料长度。

【解】 帮条锚具取3根φ14长50mm的钢筋帮条,垫板取15mm厚50mm×50mm的钢板,采用一端张拉时,螺丝端杆伸出构件外的长度为:  

l2=2 H+h+5=2×36+16+5=93mm

帮条锚具长度为:l3=50+15=65mm

对焊接头数n=2+1=3,则预应力钢筋的下料长度为:

2)预应力钢筋束和钢绞线束

(1)锚具

①JM型锚具。JM型锚具由锚环与夹片组成(如图10-25),锚环与夹片均用45号钢制成。夹片属于分体组合型,组合起来的夹片形成一个整体楔块,可以锚固多根钢筋束或钢绞线;锚环是单孔,分甲、乙两种类型,甲型为圆形,乙型为方形。适用于锚固3~6根直径为12mm光面或螺纹钢筋束,也可用于锚固5~6根直径为12mm或15mm的钢绞线束。

图10-25 JM型锚具

②KT-Z型锚具。又称可锻铸铁锥形锚具,由锚环与锚塞组成(如图10-26),分为A型和B型两种。当预应力筋的最大张拉力超过450kN时采用A型,不超过450kN时采用B型。锚环和锚塞均采用KT37-12或KT35-10可锻铸铁铸造成型。适用于锚固3~6根直径12mm的冷拉螺纹钢筋与钢绞线束。

③多孔夹片锚固体系(群锚)。它是在一块多孔的锚板上,利用每个锥形孔装一副夹片夹持一根钢筋或钢绞线的一种楔紧式锚具。其特点是每根钢绞线都是分开锚固的,任何一根钢绞线的锚固失效(如钢绞线拉断、夹片破裂等),不会引起整束锚固的失效。

图10-26 KT-Z型锚具

a.XM型锚具。由锚板和夹片组成(如图10-27)。锚板尺寸由锚孔数确定,锚孔沿锚板圆周排列,中心线倾角1∶20;与锚板顶面垂直;夹片为120°,均分斜开缝三片式,开缝沿轴向的偏转角与钢绞线的扭角相反。适用于锚固3~37根直径为15mm的钢绞线束,也适用于锚固钢丝束。

图10-27 XM型锚具

b.QM型锚具。由锚板与夹片组成(如图10-28)。它与XM型锚具不同之处是:锚孔是直的,锚板顶面是平面,夹片垂直开缝,备有配套喇叭形铸铁垫板与弹簧圈等。适用于锚固4~31根直径为12.7mm的钢绞线和3~10根直径为15mm的钢绞线。

图10-28 QM型锚具及配件

1—锚板;2—夹片;3—钢绞线;4—喇叭形铸铁垫板;5—弹簧圈;6—预留孔道用的波纹管;7—灌浆孔

(2)预应力筋制作

预应力筋制作一般包括开盘冷拉、下料和编束工序。钢筋束所用钢筋一般是成盘圆状供应,长度较长,不需要对焊接长。钢绞线的下料宜用砂轮切割机切割。切口两端各50mm处用20号铁丝预先绑扎牢固,以免切割后松散。

预应力钢筋束或钢绞线束编束的目的,主要是为了保证穿筋和张拉时不发生扭结。编束时先将钢筋或钢绞线理顺,并尽量使各根钢筋或钢绞线松紧一致,用18~22号铁丝,每隔1m左右绑扎一道,形成束状。

当采用JM型、QM型或XM型锚具,用穿心式千斤顶张拉时(如图10-29),钢筋束或钢绞线束的下料长度L为:

两端张拉

一端张拉

式中:l——构件的孔道长度(mm);

l1——工作锚厚度(mm);

l2——穿心式千斤顶长度(mm);

l3——夹片式工具锚厚度(mm)。

图10-29 钢筋束或钢绞线下料长度计算简图

1—混凝土构件;2—孔道;3—钢绞线;4—夹片式工作锚;5—穿心式千斤顶;6—夹片式工具锚

3)钢丝束

(1)锚具

钢丝束一般由几根至几十根直径3~5mm的平行碳素钢丝组成。常用的锚具有锥形螺杆锚具、钢丝束镦头锚具和钢质锥形锚具等。

图10-30 锥形螺杆锚具

1—钢丝;2—套筒;3—锥形螺杆;4—垫板;5—螺母;6—排气槽

①锥形螺杆锚具。由锥形螺杆、套筒、螺母和垫板组成(如图10-30)。适用于14~28根直径5mm的钢丝束。使用时先将钢丝束均匀整齐地紧贴在螺杆锥体部分,然后套上套筒。由于锥形螺杆锚具不能自锚,所以必须事先加力顶压套筒来锚紧钢丝,以达到锚固钢丝的目的。

②钢丝束镦头锚具。适用于锚固12~54根直径为5mm的碳素钢丝束。镦头锚具有A型和B型(如图10-31)。A型由锚杯与螺母组成,用于张拉端;B型为锚板,用于固定端,利用钢丝两端的镦头进行锚固。

图10-31 钢丝束镦头锚具

1—锚杯;2—螺母;3—钢丝束;4—锚板

③钢质锥形锚具。适用于锚固6~30根直径为5mm的钢丝束。它由锚环和锚塞组成(如图10-32)。锚塞表面刻有细齿槽,以防止被夹紧的预应力钢丝滑动。

图10-32 钢质锥形锚具

(2)预应力筋制作

钢丝束的制作随着选用锚具的不同而有所差异,一般包括下料、编束和安装锚具等工序。为了保证张拉时钢丝束中每根钢丝应力值的均匀性,钢丝束制作时必须等长下料,同束钢丝中下料长度的相对误差应控制在L/5 000以内,且不得大于5mm(L为钢丝长度)。下料后,为了防止钢丝相互扭结,应逐根理顺进行编束。一般在比较平整的长度上进行,首先把钢丝理顺放平,然后每隔1.0m用钢丝将其编成帘子状。

①采用锥形螺杆锚具,钢丝的下料长度为L(如图10-33):

图10-33 钢丝束下料长度计算示意图

1—螺母;2—垫板;3—锥形螺杆锚具;4—钢丝束;5—孔道;6—混凝土构件

钢丝束成品长度

钢丝的下料长度

式中:l1——锥形螺杆的长度(mm);

l2——锥形螺杆的外露长度(mm);

lb——锥形螺杆的套筒长度(mm);

a——钢丝伸出套筒的长度,取20mm。

②采用镦头锚具,钢丝的下料长度长度L(如图10-34所示)为:

图10-34 采用镦头锚具时钢丝下料长度计算简图

1—混凝土构件;2—孔道;3—钢丝束;4—锚杯;5—螺母;6—锚板(www.xing528.com)

一端张拉L=l+2h+2δ-0.5(H-H1)-ΔL-C(10-8)

两端张拉L=l+2h+2δ-(H-H1)-ΔL-C(10-9)

式中:l——构件的孔道长度(mm);

h——锚杯底部厚度或锚板厚度(mm);

δ——钢丝镦头留量(取钢丝直径的2倍)(mm);

H——锚杯高度(mm);

H1——螺母厚度(mm);

ΔL——钢丝束张拉伸长值(mm);

C——混凝土的弹性压缩值(mm)。

③采用钢质锥形锚具,以锥锚式千斤顶张拉为例,钢丝的下料长度L(如图10-35所示)为:

图10-35 采用钢质锥形锚具时钢丝下料长度计算简图

1—混凝土构件;2—孔道;3—钢丝束;4—钢质锥形锚具;5—锥锚式千斤顶

一端张拉L=l+2(l1+80)+l2(10-10)

两端张拉L=l+2(l1+l2+80)(10-11)

式中:l——构件的孔道长度(mm);

l1——锚杯的厚度(mm);

l2——千斤顶分丝头至卡盘外端距离(mm)。

10.3.2 张拉设备

1)拉杆式千斤顶

拉杆式千斤顶是利用单活塞杆张拉预应力筋的单作用千斤顶。适用于张拉螺丝端杆锚具和镦头锚具的单根粗钢筋、钢丝束或钢筋束等预应力筋。常用的张拉设备为拉杆式千斤顶YL-60型(如图10-36)。

图10-36 拉杆式千斤顶构造示意图

1—主缸;2—主缸活塞;3—主缸油嘴;4—副缸;5—副缸活塞;6—副缸油嘴;7—连接器;8—顶杆;9—拉杆;10—螺母;11—预应力筋;12—混凝土构件;13—预埋钢板;14—螺纹端杆

其工作原理:首先使连接器7与预应力筋的螺丝端杆连接,并使顶杆8支承在构件端部预埋钢板13上。由油嘴3进油时,主缸活塞向左移动,带动连接有预应力筋的拉杆9,预应力筋即被拉伸,当油泵的油压表读数达到规定值时即可拧紧螺丝端杆的螺母10。预应力筋张拉锚固完毕后,改由油嘴6进油,推动副缸使主活塞和拉杆向右移动,回到开始张拉时的位置。此时主缸内的油也被挤回油泵,这时可卸下连接器7进入下一次张拉。

2)穿心式千斤顶

穿心式千斤顶是一种适用性较强的千斤顶,适用于张拉带有夹片锚具的钢丝束和钢绞线束,配上撑脚、拉杆等附件后也可做拉伸机用。常用的张拉设备有YC-60型(如图10-37(a)所示,配置撑脚和拉杆后可作为拉杆式千斤顶使用,如图10-37(b)所示)。

图10-37 YC-60型穿心式千斤顶的构造示意图

Ⅰ—张拉工作油室;Ⅱ—顶压工作油室;Ⅲ—张拉回程油室A—张拉缸油嘴;B—顶压缸油嘴;C—油孔1—张拉液压缸;2—顶压液压缸(即张拉活塞);3—顶压活塞;4—弹簧;5—预应力筋;6—工具式锚具;7—螺母;8—工作锚具;9—混凝土构件;10—顶杆;11—拉杆;12—连接器

其工作原理:穿入已装好锚具的预应力筋,锚固在工具锚6上,张拉时高压油由油嘴A进入工作室Ⅰ,工作室增大,由于活塞2顶在构件9上,因而液压缸1向左移动,带动已锚固在其端部工具锚6上的预应力筋,直到达到规定的张拉力。张拉过程中,由于液压缸1向左移动而使回程油孔C容积减小,所以要打开顶压缸油嘴B以便回油。张拉完毕应立即顶压锚固。顶压锚固时,高压油由顶压缸油嘴B经油孔C进入顶压工作室Ⅱ,此时张拉工作室尚未回油,因此活塞3向右移动顶压锚具的夹片,顶入锚具8内,直到达到规定压力

张拉和顶压完成后,打开油嘴A,油嘴B继续给油。由于顶压活塞3仍顶住夹片,油室Ⅱ的容积不变,进入的高压油全部进入C,因而张拉油缸1向右移动复位。然后打开油嘴B,利用弹簧4使顶压活塞3复位,并使油室Ⅱ、Ⅲ回油卸荷。

3)锥锚式千斤顶

锥锚式千斤顶主要用于张拉钢质锥形锚具钢丝束和KT—Z型锚具钢筋束或钢绞线束。工作时能连续完成张拉预应力筋、顶压锚固、自动退楔3个动作,如图10-38所示。

其工作原理:首先将预应力筋固定在锥形卡环上,然后主缸油嘴进油,主缸向左移动,则张拉预应力筋;张拉完成后,主缸稳压,副缸进油,则副缸活塞及顶压头向右移动,将锚塞推入锚环而锚固预应力筋;顶锚完成后,主副缸同时回油,主缸及副缸活塞在弹簧力的作用下复位,最后放松模块即可拆下千斤顶。

图10-38 锥锚式双作用千斤顶构造示意图

1—预应力筋;2—顶压头;3—副缸;4—副缸活塞;5—主缸;6—主缸活塞;7—主缸拉力弹簧;8—副缸压力弹簧;9—锥形卡环;10—模块;11—主缸油嘴;12—副缸油嘴;13—锚塞;14—构件;15—锚环

10.3.3 后张法施工工艺

后张法工艺流程如图10-39所示,与预应力施工有关的是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。

图10-39 后张法生产工艺流程

1)孔道留设

孔道留设是后张法构件制作中的关键之一。构件中留设孔道主要为穿预应力钢筋(束)及张拉锚固后灌浆用,孔道的直径取决于预应力筋和锚具。孔道留设的基本要求是:

①孔道直径应平顺并能保证预应力筋(束)能顺利穿过。

②孔道应按设计要求的位置、尺寸埋设准确、牢固,浇筑混凝土时不应出现移位和变

形,接头不漏浆,端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线。

③在设计规定位置上留设灌浆孔。

④在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管,必要时可在最低点设置排水管。

⑤灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。

预应力筋的孔道形状一般有直线、曲线和折线3种,孔道的留设方法有钢管抽芯法、胶

管抽芯法和预埋波纹管法,预埋波纹管法只适用于曲线形孔道。

(1)钢管抽芯法

预先将钢管敷设在模板的孔道位置上,在混凝土浇筑后每隔一定时间慢慢转动钢管,防止与混凝土黏结,待混凝土初凝后、终凝前抽出钢管形成孔道。该法适用于留设直线孔道。为保证预留孔道的质量,施工时应注意以下几点:

①钢管要平直,表面光滑,安放位置准确。钢管不直,在转动及拔管时易将混凝土管壁挤裂。钢管预埋前应除锈、刷油,以便抽管。钢管的位置固定一般用钢筋井字架,井字架间距一般在1~2 m左右。在浇筑混凝土时,应防止振动器直接接触钢管,以免产生位移。

②钢管每根长度最好不超过15 m,以便于旋转和抽管,钢管的旋转方向两端要相反。钢管两端应各伸出构件500 mm左右。较长构件可用两根钢管,中间接头处可用0.5 mm厚铁皮做成的套管连接,如图10-40所示。套管内表面要与钢管外表面紧密结合,以防漏浆堵塞孔道。

③恰当地控制抽管时间,抽管时间过早,会造成坍孔事故;抽管时间太晚,混凝土与钢管黏结牢固,抽管困难,甚至抽不出来。抽管时间与水泥品种、气温和养护条件有关。抽管宜在混凝土终凝前、初凝后进行,以用手指按压混凝土表面不显指纹时为宜。常温下抽管时间约在混凝土浇筑后3~6h。在混凝土开始浇筑至浇筑完拔管前,每隔10~15min转动一次钢管。

④抽管顺序和方法。抽管顺序宜先上后下进行。抽管方法可用人工或卷扬机,抽管时必须速度均匀,边抽边转,并与孔道保持在一条直线上。抽管后应及时检查孔道,并做好孔道清理工作,以免增加以后穿钢筋的困难。

⑤灌浆孔和排气孔的留设。由于孔道灌浆需要,在浇筑混凝土时,应在设计规定位置留设灌浆孔。一般在构件两端和中间,每隔12m设置一个直径为20~25mm的灌浆孔,并在构件两端各设一个排气孔,可用木塞或白铁皮管成孔。

(2)胶管抽芯法

留设孔道用的胶管一般有5层或7层夹布胶管和供预应力混凝土专用的钢丝网橡皮管两种。前者质软,必须在管内充气或充水后才能使用。后者质硬,且有一定弹性,预留孔道方法与钢管一样,但是与钢管不同的是不需要转动,靠其自身具有的弹性,抽管时在拉力作用下断面缩小,即可拔管。胶管抽芯法可用于直线、曲线和折线孔道。

图10-40 钢管连接方式

1—钢管;2—铁皮套筒;3—硬木塞

胶管采用间距不宜大于0.5m的钢筋井字架固定,并与钢筋骨架绑扎牢。浇筑混凝土前,胶管一端密封,另一端接上阀门(如图10-41),然后在胶管内充水(或充气)加压到0.5~0.8N/mm2,此时胶管直径可增大3 mm。待混凝土初凝后、终凝前,将胶管阀门打开(放出压缩空气或压力水)降压,胶管回缩直径变小并与混凝土脱离,以便于抽出形成孔道。

抽管时间比钢管略迟,一般可参照气温和浇筑后的小时数的乘积达200h·℃左右进行控制。抽管顺序一般为先上而下,先曲后直。灌浆孔留设同钢管抽芯法。

(3)预埋波纹管法

预埋波纹管法是利用与孔道直径相同的金属波纹管埋在构件中,无需抽出,一般采用黑铁皮管、薄钢管或镀锌双波纹金属软管制作。预埋管法因省去抽管工序,且孔道留设的位置、形状也易保证,故目前应用较为普遍。金属波纹管重量轻、弯折方便且与混凝土黏结性好。金属波纹管每根长4~6m,也可根据需要现场制作,其长度不限。波纹管在1kN径向力作用下不变形,使用前应作灌水试验,检查有无渗漏现象。

波纹管的固定,采用钢筋卡子并用铁丝绑牢,卡子焊在箍筋上,间距不宜大于600mm。波纹管需要接长时,可用旋入式连接管,插入长度不小于200mm,用密封胶带或塑料热塑管封口。管子尽量避免反复弯曲,以防止管壁开裂。

按设计规定的位置留设灌浆孔和排气孔。灌浆孔的间距一般不宜大于30m,曲线孔道的曲线波峰部位宜设置排气孔。留设灌浆孔和排气孔时,可用木塞或镀锌钢管成孔。孔道成形后应立即逐孔检查,发现堵塞应及时疏通。

2)预应力筋张拉

后张法张拉预应力筋时,混凝土强度应符合设计要求,如设计无规定时,不应低于设计强度等级的75%。用块体拼装的预应力构件,立缝处混凝土或砂浆强度如设计无规定时,不应低于块体设计强度等级的40%,且不低于15 MPa。

(1)张拉控制应力

张拉控制应力越高,建立的预应力值就越大,构件抗裂性越好。但是张拉控制应力过高,构件使用过程经常处于高应力状态,构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近,往往构件破坏前没有明显预兆,而且当控制应力过高,构件混凝土预压应力过大而导致混凝土的徐变应力损失增加。因此,控制应力应符合设计规定,但超张拉不得超过表10-2规定的超张拉最大应力。

图10-41 胶管与阀门连接

表10-2 后张法张拉控制应力及超张拉最大应力值

 注:表中fpuk、fpyk分别为预应力钢丝及预应力钢筋的标准强度值。

(2)张拉程序

预应力的张拉程序,注意应根据构件类型、张拉锚固体系、松弛损失取值等因素确定。后张法的张拉程序可以分为以下3种:

①设计时松弛损失按一次张拉取值,其张拉程序为0→σcon

②设计时为减少预应力筋的松弛损失,预应力筋的超张拉程序为0→1.05σcon

③当采用锥销锚具或夹片锚具时,预应力筋的超张拉程序为0→1.03σcon

(3)张拉端的设置

为了减少预应力筋与预留孔摩擦引起的预应力损失,预应力筋张拉端的设置应符合实际要求。当设计无规定时,应符合下列要求:

①对于抽芯成形孔道,曲线预应力筋和长度大于24 m的直线预应力筋,应在两端张拉;对长度等于或小于24m的直线预应力筋,可在一端张拉。

②对于预埋波纹管孔道,曲线预应力筋和长度大于30m的直线预应力筋宜在两端张拉;长度小于或等于30m的直线预应力筋可在一端张拉。

当同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时,张拉端宜分别设在构件的两端。当两端同时张拉同一根预应力筋时,为了减少预应力损失,宜先在一端锚固,再在另一端补足张拉后进行锚固。

(4)张拉顺序

张拉顺序应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、不产生过大偏心力、结构不变位等,因此对称张拉是一条重要原则,同时还要考虑到尽量减少张拉机械的移动次数。

对配有多根预应力筋的预应力混凝土构件,因不可能同时张拉,应分批、分阶段对称张拉,张拉顺序应符合设计要求。分批张拉时,由于后批张拉的作用力,使混凝土再次产生弹性压缩导致先批预应力筋应力下降。此应力损失可计算后加到先批预应力筋的张拉应力中去。分批张拉的损失也可以采取同一张拉值逐根复位补足的办法处理。

对平卧叠浇生产的预应力混凝土构件,上层构件重量产生的水平摩阻力会阻止下层构件在预应力筋张拉时产生的混凝土弹性压缩的自由变形。当上层构件吊起后,由于摩阻力影响消失,则混凝土弹性压缩的自由变形恢复因而引起预应力损失。该损失值与构件形式、隔离层和张拉方式有关。所以,对于平卧重叠浇筑的构件宜先上后下逐层进行张拉。为了减少和弥补该项预应力损失,可自上而下逐层加大张拉应力,但张拉应力不得超过预应力筋最大张拉控制应力。此外,还可通过改善隔离层的性能,限制重叠层数(一般以3~4层)的办法来解决。

(5)预应力筋伸长值校核

预应力筋在张拉时,通过伸长值的校核,可以综合反映出张拉应力是否满足,孔道摩阻损失是否偏大,以及预应力筋是否有异常现象等。

预应力筋的实际伸长值ΔL宜在预应力筋张拉到一定初应力(10%)后开始测量;初应力前的伸长值可通过实测值与应力变化曲线推得。

式中:ΔL1——从初应力张拉到最大应力之间的实测伸长值;

ΔL2——初应力以下的推算伸长值;

C——施加预应力时,混凝土构件的弹性压缩值和固定端锚固楔紧等引起的预应力筋的内缩量。

预应力筋的计算伸长值ΔL可按下式计算:

式中:Fp——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拉力与跨中扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值;

Ap——预应力筋的截面积(mm2);

L——预应力筋的长度(mm);

Es——预应力筋的弹性模量(kN/mm2)。

如实际伸长值与计算伸长值的偏差超过±6%时应暂停张拉,分析原因后采取措施。

3)孔道灌浆

预应力筋张拉完毕后应及时进行孔道灌浆,尤其是钢丝束。灌浆的目的是为了防止预应力筋锈蚀,增加结构的整体性和耐久性,提高结构抗裂性和承载力。但采用电热法时孔道灌浆应在预应力筋冷却后进行。

灌浆应采用强度等级不低于32.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配置的水泥浆;对空隙大的孔道,水泥浆中可掺适量细砂,但是水泥浆和水泥砂浆的强度不应低于20MPa,且应有较大的流动性、较小的干缩性和泌水性(搅拌后3h泌水率宜控制在2%,最大不得超过3%),水灰比控制在0.4~0.45。

为了增加孔道灌浆的密实性,在水泥浆或砂浆内可掺入对预应力筋无腐蚀作用的外加剂。如掺入占水泥重量0.25%的木质素磺酸钙,或掺入占水泥重量0.01%的铝粉

搅拌好的水泥浆或水泥砂浆必须通过过滤器,置于储浆桶内,并不断搅拌,以免泌水沉淀。灌浆前,用压力水冲洗干净和湿润孔道。灌浆顺序应先下后上,以避免上层孔道漏浆而把下层孔道堵塞。直线孔道灌浆应从构件一端灌到另一端;曲线孔道灌浆应从最低处向两端进行。孔道灌浆可用电动或手动灰浆泵进行。灌浆工作应缓慢均匀地进行,不得中断。灌满孔道待孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后继续加压至0.5~0.6 MPa并稳压一定时间,以确保孔道灌浆的密实性,再封闭灌浆孔。对于不掺加外加剂的水泥浆可采用二次灌浆法,以提高灌浆的密实性。

灌浆完毕后及时将灰浆泵与胶管冲洗干净,同时将构件表面灌浆时残留的灰浆清除干净,并留置灰浆试块。

当灰浆强度达到15N/mm2时方能移动构件,灰浆强度达到100%设计强度时才允许吊装。

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