范文一:预应力张拉初应力
预应力钢束张拉初应力
1.后张法预应力施工中的第一次张拉——初张拉,该工序的目的是消除钢束非弹性变形,可以形象的理解为“拉直”,以此作为量测伸长量的起测状态,让测量到的伸长量发生在钢束弹性变形阶段(否则是没有什么意义的)。具体初张拉力用多少,与施工方法关系密切(成孔方式、管道清洁状况、钢绞线是否交叉等),并与剩余张拉伸长量是否能够满足评价张拉效果的需要等有关。目前的普通施工工艺,一般采用15%,30%,长钢束采用较大值,短钢束采用较小值。 2.已经锚固的钢束放松之后(往往是因为需要第二次张拉),存在残余应力,同时也被视为第二次张拉的初始应力。这是由于钢束放松过程中的反向摩阻力影响而形成的,同样,由于此因素作用,第二次张拉的伸长量理论值远小于第一次张拉,如果第二次张拉也需要伸长量指标的话,也需要初张拉,此时的初张拉比例应采用10%左右的较小比例值,以保证量测精度对评价质量无影响.
张拉记录初应力的伸长值推算
张拉记录初应力的伸长值推算 一、初应力几种推算方法
预应力筋张拉时,一般先张拉调整到初应力后再正式分级张拉和量测预应力筋伸长值,由于最初张拉时各根(束)预应力筋的松紧、弯曲程度不一致,所以初应力时的伸长量不宜采用量测方法,而宜采用推算的方法。
张拉施工人员对初应力的伸长值计算有四种方法。
第一种为直接量测法,初应力的伸长量为凭经验感觉预应力筋刚好拉紧后到张拉至初应力σ0时量测到的预应力筋的伸长量;
第二种为直接计算法,初应力σ0的伸长量为(σ0/σcon)×?L(?L为理论计算伸长量);
第三种为间接计算法,张拉过程量测初应力σ0至张拉到张拉控制应力σcon的伸长量(?L/),初应力σ0的伸长量取值为[σ0/(σcon-σ0)]×?L/(mm);
第四种方法为采用相邻级的伸长值,例如初应力σ0为10%σcon时,其伸长值采用由10%张拉到20%的伸长值。((1)初张拉:先对千斤顶主缸充油,使孔道、锚具、千斤顶三者轴线相吻合,注意使每根钢绞线受力均匀,当钢绞线达到初应力0.1σcon时,做伸长量标记,此时记录伸长量L1并观察有无滑丝情况发生。
(2)张拉钢绞线束至20%σcon时记录伸长量L2,计算10%σcon至20%σcon之间的伸长值L2-L1,以此作为10%σcon伸长值并与L1进行对比。)
第一种方法显然错误,不应采用;
第二、三种方法不够规范、准确,不能完全反映张拉至初应力σ0的实际工况,不宜采用;
第四种方法,比较科学、准确、合理、规范,值得推广采用。
二、锚圈口摩阻损失:
3.3%σk(与钢绞线线和锚具有关)
例如:祝甸特大桥23#横梁:采用1.9,2.0%(锚具商提供)
三、计算比较
ΔL2—初应力σ0时的推算伸长值,cm;
ΔL2=σ0×L/Eg;
L—从张拉端至计算截面孔道长度,cm;
Eg—预应力钢绞线的弹性模量,Mpa;
范文二:预应力
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[转] 预应力张拉技术交底
转载自 王可威 转载于2010年08月21日 00:05 阅读(0) 评论(0) 分类: YZ~日记 举报
一、预应力系统安装:
1、波纹管、锚垫板和连接器安装:
(1)、波纹管安装 :
预应力用波纹管采用塑料波纹管,波纹管严格按设计图纸位置和要求安装,并要以定位筋将波纹管固定牢固,在直线段约为0.3米一道“U”字形架立筋固定,曲线段加密,以免在混凝土浇筑过程中,波纹管产生移位,影响钢束对箱梁混凝土的压力,如果管道和钢筋发生冲突,应以管道位置不变为主。
(2)、锚垫板安装:
在固定端和张拉端分别安装对应型号和规格的锚垫板和螺旋筋,并将锚垫板喇叭口底端和波纹管连接牢固,锚垫板要牢固地安装在模板上。要使垫板与孔道严格对中,并与孔道端部垂直,不得错位。锚下螺旋筋及加强钢筋要严格按图纸设置,喇叭口与波纹管道要连接平顺,密封。对锚垫板上地的压浆孔要妥善封堵,防止浇注混凝土时漏浆堵孔。安装锚垫板时,对于两端张拉的锚具,需注意压浆端进浆孔向下,出气孔向上,对于一端张拉的P 锚、H 锚应把张拉端作为进浆孔,且向下,以保证压浆的密实。
(3)、连接器安装:
从第二孔箱梁开始,在前一段已张拉完的群锚连接体上安装连接器,并进行钢绞线接长。
2、钢绞线安装:
a. 钢绞线下料:
钢绞线必须在平整、无水、清洁的场地下料,钢绞线下料长度要通过计算确定,计算应考虑孔道曲线长,锚夹具长度,千斤顶长度及外露工作长度等因素,预应力筋地切割宜用砂轮锯切割,下料过程中钢绞线切口端先用铁丝扎紧,采用砂轮切割机切割。
b. 编束:
编束时必须使钢绞线相互平行,不得交叉,从中间向两端每隔1m 用铁丝绑紧,并给钢绞束编号。束成后,要统一编号、挂牌,按类堆放整齐,以备使用。 c. 穿束
穿束前应检查管道是否畅通,如果出现堵塞孔道现象,必须采取措施疏通。 钢绞线端头必须做成锥型并包裹,可利用人工或卷扬机进行牵引,并在浇砼之前穿束(跨大堤悬浇箱梁在浇筑后穿束)。
穿束时在管道内穿入一根引索,利用引索将钢丝引出,将钢丝另一端与钢束拖头连在一起,用卷扬机将钢束拉出。
3、横向预应力安装
横向预应力钢绞线及波纹管在纵向预应力管道安装完毕后安装。采用人工穿束,把钢绞线一头用扎花锚锚固,另一头慢慢穿入扁型波纹管道内。
固定端挤压头:挤压器型号GYJA 型,配用油泵ZB4-500型。
二、预应力体系张拉:
1、张拉前的准备工作:
预应力筋要按设计及规范要求进行,对所用钢铰线应进行检查,保证其无锈蚀、无硬伤,钢铰线下料时应先在切口两侧各5cm 处用铅丝线扎好,以防散开。 预应力钢筋的张拉是保证预制梁质量的关键工序,张拉前需对试块的强度进行检验,只有砼试块达到90%以上,且其具有7天以上的龄期方可进行张拉。操作者要经过培训、考核,要求持证上岗。
在进行张拉作业前,对千斤顶、油泵、压力表进行配套标定,在张拉前应有专人检查油表所对应的千斤顶,并每隔一段时间进行一次校验。有几套张拉设备时,对张拉设备进行编组,不同组号的设备不得混合。
2、锚具或连接器安装:
进行第一孔箱梁施工时,在箱梁伸缩缝端相应位置安装固定端锚垫板、锚具和钢绞线,并与波纹管连接紧密,从第二孔开始在锚固端安装连接器和钢绞线。 根据设计图纸给出的位置,固定锚固端,张拉端的锚垫板、喇叭管、螺旋筋;注意锚具位置正确,且牢固;波纹管及喇叭管连接处用胶带密封,以防止浇筑砼浇筑过程中,进入波纹管排水孔位置,矗立在波纹管最高点,同样排气孔与波纹管连接处用胶带密封。
3、张拉工艺:
(1)、钢绞线和波纹管:
30m 预应力现浇箱梁设纵、横两向预应力。预应力钢绞线采用φj15.24,技术标准符合ASTM416-97规定, =1860MPa ,锚下张拉控制应力1395MPa ,采用一端张拉。
预应力管道采用塑料波纹管,纵向预应力1~6#束采用圆形波纹管,7#束和横向预应力钢束采用扁形波纹管,预应力钢束直线段每0.3m 设置一“U”字形架立筋进行固定,曲线段架立筋间距要适当加密。
(2)、纵向预应力设置和张拉:
纵向束的张拉采用一端锚固、一端张拉的方式进行,采用穿心式大吨位千斤顶整体张拉。
第一孔腹板束1~4采用φj15.24-19钢绞线,梁端锚固采用15-19P 型锚,张拉端采用15-19群锚,并用15-19连接器接长;底板束5采用φj15.24-19钢绞线,锚固端、张拉端均采用15-19群锚;底板束6采用φj15.24-19钢绞线,同样锚固端、张拉端采用15-9群锚;顶板束7采用φj15.24-19钢绞线,锚固端采用
15-19H 型锚,张拉端采用15-19群锚。
30m 、45m 箱梁钢束张拉顺序为:先张拉纵向束,后张拉横向束;纵向束张拉顺序:先张拉腹板束再张拉顶板束,最后张拉底板束。顶、底板束张拉顺序为先中间后两边,张拉时应以箱梁中心线为准对称张拉。 {
悬浇箱梁钢束张拉顺序为:先纵向钢束,后向横向钢束,最后张拉竖向钢束 纵向束张拉顺序为:先张拉腹板束再张拉顶板束,最后张拉底板束。顶、底板束张拉顺序为先中间后两边,张拉时应以箱梁中心线为准对称张拉。
钢束张拉时砼养护天数不应小于七天,且砼强度不低于设计强度的90%。
(3)、横向预应力束张拉:
横向预应力束采用单端张拉,张拉端采用BM15-4H 型锚具,非张拉端采用H 型锚具,在顶板中纵向按50cm 布置。
砼浇筑完毕达到设计强度90%且龄期达七天后利用翼板的支架搭设工作平台,在张拉端采用YCN-25型穿心式千斤顶张拉,张拉时对称桥墩横向中心线张拉,先中间后两边。
横向预应力筋张拉工艺:
0 ——初应力15%σCON ——σCON (持荷2分钟锚固)
④、竖向预应力束张拉:
竖向预应力体系由Ф32mm 精轧螺纹钢筋和专用锚具组成,在每道腹板纵向按50cm 间距布置,张拉时对称桥墩横向中心线张拉,先中间后两边。
张拉竖向预应力筋千斤顶:YC80
竖向预应力筋:0——σCON (持荷2分钟锚固)
σCON 为张拉时的控制应力,包括预应力损失值。
竖向预应力筋下端为固定端,浇筑砼前要采取措施防止锚头松动而造成张拉脱锚。为保证竖向力的有效性,在第一次张拉后20天进行2次复拉。 (4)、合拢后纵向顶腹板束的张拉:
纵向顶腹板束的张拉的原则:
先张拉长束,后张拉短束,并两端对称同时张拉。
在张拉过程中要注意梁体特别是顶腹板砼的变化,必要时,派专人进行观测。出现异常情况应立即停止张拉,并查明原因,以便采取正确措施进行处理。
4、张拉程序:
(1)、程序
张拉程序按设计要求进行,其张拉程序为:
0→初应力(划标线)→100%-持荷2min-→бk (锚固)(群锚张拉)锚固后读一次伸长量,计算夹片回缩值;
0→初应力(划标线)→103%-→бk (锚固)(单根张拉);锚固后读一次伸长量,计算夹片回缩值;
钢铰线按照设计张拉力对称进行,采用张拉力及引伸量双控制的方法检查张拉的质量,施工中应做好各项记录,以备检查。
张拉力校核:
预应力钢材张拉时的控制应力应以张拉时的伸长值进行校核。
(2)、理论伸长值计算:
后张法预应力钢绞线张拉伸长值计算公式如下:
△L=p×[1-e-(KL+μθ)]/ (KL+μθ)
Ay —预应力钢绞线的公称截面积mm2,取140 mm2。
ΔL ——预应力筋理论伸长值(cm )
Eg ——预应力筋弹性模量MPa (N/mm2),取2.03×105Mpa 。
P ——预应力筋平均张拉力(N )
L ——从张拉端至计算机截面孔道长度(m )
P ——预应力筋张拉端的张拉力(N )
θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和(rad )
K ——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数,取0.0015
μ——预应力筋孔道壁的摩擦系数,取0.15
(3)、实测伸长值:
在初始张拉力15%σK 状态下作出标记,钢绞线张拉15%σK 作为初应力,初应力伸长值采用理论推算伸长值, 15%σK ~100%σK 的伸长值作为实测伸长值。
(4)、偏差处理:
箱梁预应力的张拉采用双控,即以张拉控制为主,以钢束的实际伸长量进行校核,实测伸长值与理论伸长值的误差不得超过规范要求,否则应停止张拉,分析原因,在查明原因并加以调整后,方可继续张拉。
张拉完成以后,实际测量的伸长值与理论伸长值之差不应超过±6%,否则采取如下步骤予以调整。
a对千斤顶以及与之配对使用的压力表进行重新校准
b对钢绞线作弹性模量检验(注意:在每批次钢绞线到场后,所用部位的理论伸长量,需经过该批次新的弹性模量值计算的理论伸长量)
c放松预应力钢铰线重新进行张拉
d预应力钢铰线用润滑剂以减少摩擦损失
5、张拉工艺流程:
第一步
第二步
第三步
第四步
第五步
范文三:预应力QC
预应力梁施工安全、质量控制及长见通病预防控制
一、前言
梁预应力混泥土结构是充分利用材料的高强度性能,有效防止混凝土裂缝,减轻结构得非常重要,而桥梁预应力施工作为预应力桥梁施工中极为重要的一环,无论是从设计、施工等环节都应该进行严格的控制,因为其直接影响今后的运营安全、梁实用寿命等问题,在桥梁施工中是一项极为重要的功勋想。
二、预应力混凝土施工工序
预应力混凝土施工流程:锚具及钢绞线检验合格→预应力梁底模板安装→非预应力钢筋安装→按设计坐标及高程焊接波纹管定位支架→安装波纹管及排气管→安装锚垫板及螺旋筋→预应力工程隐蔽验收→浇筑混凝土并养护→钢绞线下料编束→预应力钢绞线穿束→拆除模板→张拉设备及仪表配套校验→安装锚板及夹片→安装千斤顶→预应力筋张拉锚固→张拉质量检验→预应力孔道压浆→切除多余长度钢绞线→封堵锚具孔→转入下道工序施工。 其中预应力孔道压浆宜在预应力束张拉完毕后尽早进行,一般预应力混凝土构件,在张拉完毕,停10小时左右,观察预应力钢材和锚具稳定后,即可进行。
三、施工质量控制内容及影响因素
预应力混凝土梁的施工控制包括结构变形控制、结构应力控制和结构稳定性控制。线形控制就是严格控制每一节段的竖向挠度及其横向位移,保证成桥后的线形趋于设计线形;内里控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力,尤其是和龙时的控制,使其不至过大而偏于不安全,并符合设计要求;梁的稳定性不仅包括梁的稳定计算,还包括施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。
(一)预应力材料的质量控制
严把材料质量关,才用信誉好质量好的厂家产品。产品要有出厂合格证,质量检测报告,队到场材料进行检验,其强度、刚度、严密性及螺旋压接缝咬合牢度等各项指标均达到质量标准方可使用。加强队波纹管的保护减少对其损伤。减少电焊作业。在普通钢筋骨架成型后在铺设波纹管,套管长20--30cm 管道接头在套管内要对口、居中。两段的环向缝隙用胶带封闭严密。
(二) 预应力张拉前的准备工作
对受力筋施加预应力之前,应对构件进行检验,外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时,构件混凝土强度应符合设计要求;设计无要求时,不应低于设计强度值的75%。当块体拼装构件的竖缝采用砂浆接缝时,砂浆强度不低于15Mpa 。对预留孔道应用通孔器或压气、压水等方法进行检查。端部预埋铁板与锚具和垫板接触的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清楚干净。采用先穿束的方法时用压气、压水较好。钢筋穿束前,螺丝端杆的丝扣部分应用水泥袋纸等包缠2-3层,并用细铁丝扎牢;钢丝束、钢绞线束、钢筋束穿束前,将一端找齐平,顺序编号。对于较长束,应套上穿束器,由引线及牵引设备从另一端拉出。对于夹片式锚具,上好的夹片应齐平,在张拉前并用钢管捣实。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。
(三)施工控制影响因素
预应力梁施工控制的主要目的是使施工实际状态偏最大限度的与理想设计状态相吻合。要实际上述目的,就必须全面了解可能使施工状态的因素,以便施工中有效的控制质量。
1、结构参数。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料,其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括:结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载和预应力。
2、施工工艺。施工控制是为施工服务的,反过来,施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外,在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来的结构制作、安装等方面的误差,使施工状态保持在控制之中。
3、施工监测。检测是桥梁施工监控的最重要手段之一。检测包括应力检测、变形监测。因测量仪器、仪器安装,测量方法数据采集、环境情况等存在误差。所以,结构监测总是存在误差。
(四)施工注意事项
1、梁体钢筋在预应力钢绞线附近焊接时,一定要注意预应力钢绞线的保护,不能让焊接时的高温灼伤预应力钢绞线,以免发生预应力钢绞线回火,在张拉时发生断裂。
2、钢绞线的定位一定要准确,符合设计要求,如果钢绞线安装时的坐标与设计有出入,那么在张拉时的张力很难保证满足要求,因为坐标发生变化时,张拉力的合成也会发生变化。
3、注意预应力管道的保护,在浇筑混凝土过程中,由于振捣,挤压等原因很可能造成预应力管道的位移变形,甚至破裂,造成漏浆,影响张拉工作,这就要在张拉过程中注意预应力管道的加固和保护,制定详细的振捣方案,在预应力管道位置振捣时,一定要注意管道的保护。
4、为防止混凝土浇筑过程中预应力管道破裂,混凝土进入管道堵塞预应力管道,在施工中一般先穿钢绞线,使的管道有一定的抗压强度,其次就是在浇筑过程中进行防堵工作,一般的做法是,双端张拉的预应力钢绞线在两端设置牵引力,在浇筑过程中来回拉扯(视混凝土浇筑时间长短进行拉扯,在混凝土初凝前进行数次的拉扯),在混凝土浇筑完成后,4小时,8小时,12小时分别拉扯数次,将进入管道的混凝土结构在进行初凝前进行破坏,避免堵塞管道,影响张拉工作。对于单端张拉的预应力钢绞线,不能进行这样的操作,所以在管道保护方面做得要更加细致。
5、预应力钢绞线在下料时,首先要符合设计要求长度,其次考虑张拉设备应用情况,最后还要考虑施工现场存在的特殊情况等,通过综合分析,最终确定下料长度,以免盲目下料,造成浪费。
6、在混凝土浇筑完成后,张拉前对张拉端外露钢绞线做好保护工作。
7、张拉前对张拉设备的配套情况进行详细的实验,尤其是工具锚和工作锚孔洞的同心是否精确,如果不精准2个锚板势必造成对钢绞线的切割,削弱钢绞线的受力截面,造成断丝等质量问题。
四、控制施工质量的要点
(一)张拉前检查混凝土抗压强度,张拉时严格按照要求和相关规范执行。张拉采用双控,即应力控制和伸长量控制。
(二)施工中如因千斤顶工具式夹片磨损造成夹持不紧,出现滑丝,处理方法为压力机立即回油,更换工具式夹片,检查锚具锥孔与夹片间是否有杂物,清除锚垫板喇叭口内混凝土重新张拉。如果仍有滑丝现象,则应对钢绞线、锚具进行重新检测,对千斤顶油压进行重新标定,确保今后万无一失。
(三)由于波纹管破损而漏浆,造成钢绞线与混凝土握裹,引起摩擦力过大。处理方法:反复多次张拉并持荷一段时间,以克服摩擦力过大的影响,预制T 梁时应注意及时清孔。
(四)由于孔道摩阻而使伸长量偏小,处理方法:在开始张拉时把钢绞线拉到5Mpa ,再回油至油压表读数为零,然后分级张拉,并按规范要求进行超张拉,这样得出的张拉伸长值满足设计要求。
(五)张拉过程中随时观测梁的上拱度和梁体的侧向变形,避免梁体变形过大而产生裂纹,并及时观测各项数据,以便今后设计、施工时参考,做到心中有数。
五、预应力梁上部结构中预应力钢绞线张拉过程中所出现的质量问
题及其原因分析
问题1、
滑丝和断丝钢筋张拉过程中出现滑丝和断丝现象,其结果会使预应力钢筋受力不均,甚至使空心板不能达到足够的预应力。
(一)原因分析
1、钢丝束存放不好,表面存在油污、锈斑等。
2、钢丝编束时,由于没有认真梳理,造成钢丝束交叉混乱。
3、锚具加工尺寸不准确,锥度误差大。
(二)预防及处理措施
1、在施工中要加强材料的检验,选择较好的锚具类型,施工时遵守操作规程。
2、滑丝和断丝现象如果发生在顶锚之前,应立即停止张拉,并使千斤顶回油,认真检查滑丝和断丝的原因,更换已断的钢丝或更换已损伤的夹片,再重新进行张拉。
3、滑丝和断丝现象如果发生在顶锚之后,其处理程序如下:(1)将千斤顶按张拉状态安装好。(2)张拉钢丝。当钢丝受力伸长时,夹片稍被带出,这时立即用钢钎卡住夹片,同时千斤顶回油,钢丝回缩。
问题2:后账法预应力筋的伸长值产生较大误差预应力筋的实际伸长值与理论伸长值有较大偏差,出现张拉力不足或超过控制张力的现象。
(一)原因分析预应力钢筋张拉时未采用应力和应变双空法进行控制。正式进行预应力钢筋张拉时,未对钢筋的实际伸长值进行校准,实际伸长值与理论伸长值的差值超过了正负6%,导致质量事故。
(二)预防及处理措施在进行预应力张拉工作前,应计算钢筋理论长值,进行试张拉时,要将钢筋理论伸长值与实际伸长值进行校准,如果有较大偏差,应查明原因后再进行大批量张拉。张拉器具应进行检验校正。
范文四:预应力
1、预应力混凝土结构的基本原理是什么?
预应力混凝土结构:在砼结构承受外荷载之前,预先对其载外荷载作用下的受拉区施加 压应力,以改善结构使用性能的结构形式。
预应力混凝土的原理:预应力的作用可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力, 从而提 高结构的抗裂性,对于在使用荷载下出现裂缝的构件,可以减小裂缝宽度。
2、预应力混凝土的三种不同的概念及其主要内容;解析预应力混凝土构件的弹性设计、塑 性设计、以及平衡设计方法与三种预应力混凝土概念的关系?(P3)
(1)预加应力使混凝土成为弹性材料的概念
预加应力使混凝土成为弹性材料的概念是将预应力混凝土构件看作混凝土经过预压后从原 先抗拉弱抗压强的脆性材料变为一种既能抗拉又能抗压的弹性材料。
(2)预加应力使高强钢材与混凝土能协同工作的概念
这种概念是将预应力混凝土构件看作是高强钢材与混凝土两种材料的一种结合, 它也与钢筋 混凝土一样,用钢筋承受拉力及混凝土承受压力以形成一抵抗外力弯矩的力偶。
(3)施加预应力是实现部分荷载平衡的概念
这种概念是将施加预应力看作是试图平衡构件上的部分或全部的工作荷载。
对于同一个预应力混凝土可以有三个不同的概念, 它们之间并没有相互的矛盾, 它们仅 仅是从不同的角度来解释预应力混凝土的原理。 第一种概念正是全预应力混凝土弹性分析的 依据,第二种概念则是强度理论,它指出预应力混凝土也不能超越其材料自身强度的界限, 第三种概念则为复杂的预应力混凝土结构的设计与分析提供了简捷的方法 。
3、什么是预应力度?什么是预应力混凝土受弯构件的消压弯矩、开裂弯矩和极限弯矩、最 小配筋率?
(1)预应力度的定义:消压弯矩与使用荷载短期组合作用下控制截面的弯矩之比。 对于受弯构件预应力度定义为:
式中
M 0 —— 消压弯矩,即使构件控制截面预压受拉边缘应力抵消到零时的弯矩;
M —— 使用荷载 (不包括预加力 ) 短期组合作用下控制截面的弯矩。
(2)消压弯矩的定义:使构件控制截面预压受拉边缘应力抵消到零时的弯矩。
消压弯矩可按下式计算:
其中 σc —— 受弯构件在预加力作用下预压受拉边缘的有效预应力:
W0—— 换算截面预压受拉边缘的弹性抵抗矩。
(3)开裂弯矩(P108)
预应力混凝土受弯构件的开裂弯矩 Mcr 定义为:使梁的预压受拉边缘开始出现裂缝时 的弯矩:
) (W f M tk m pc cr γσ+=
(4)极限弯矩:荷载到达最大值时节点能承担的弯矩称为极限弯矩。 (P91)
(5)最小配筋率是指当梁的配筋率 ρ很小,梁拉区开裂后 ,钢筋应力趋近于屈服强度 , 这时的配筋率 称为最小配筋率 ρmin。 (P109)
4、预应力混凝土的施工工艺有几种?有什么不同?各自有何不同的适用范围?(P31) 先张法即先张拉预应力钢筋后浇筑构件混凝土的施工方法。
先张法预应力混凝土的预应力是通过预应力钢筋与混凝土的粘结传递的
适用范围:是中小型预制预应力混凝土构件的主要施工方法, 特别是在房屋建筑中采用得较 多。
后张法是先浇筑构件混凝土, 待混凝土结硬达一定强度后张拉预应力筋, 再对孔道灌浆的施 工方法。
后张法是通过锚具将预应力钢筋两端锚固在梁端的混凝土体上,使混凝土体受到预压应力。 适用范围:适用于现场施工大型预应力混凝土构件。
先张法与后张法相比除了具有施工简单、 生产效率高、 成本低等优点外, 其最大的优势是取 消了预留管道和压浆工序, 省去了构造复杂的锚具, 靠混凝土的粘结力锚固钢筋, 混凝土保 护钢筋免于锈蚀,结构的耐久性可以得到保证。
5、简述钢筋混凝土、预应力混凝土、部分预应力混凝土的优缺点及其应用领域。
钢筋混凝土的优缺点:
钢筋混凝土具有取材容易、节约钢材、耐久、耐火、可模性好、整体性好等优点。缺点:自 重大、结构抗裂性差、脆性较大。
广泛用于房屋建筑、地下结构、桥、隧道、水利、港口等工程中。
预应力混凝土的优缺点:
预应力混凝土提高了结构的刚度, 且改善了混凝土结构的刚度和抗裂性能, 并很大程度地解 决了大跨度结构中应用混凝土构件的问题。缺点:长期处于高压应力状态,受徐变影响大, 构件反拱度大,构件端部锚具过于集中。
预应力混凝土主要应用于:(1) 要求裂缝控制等级较高的结构; (2) 大跨度或受力较大的构 件; (3) 对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。 预应力混凝土结构在大跨度梁式桥 和工业厂房中的吊车梁等结构中应用的最广泛。
部分预应力混凝土的优缺点:
(1)节省高强预应力钢材。
(2)制孔、灌浆、锚固等工作量少,梁端部的锚具也易于布置,总造价相应较低。
(3)可以避免过大的预应力反拱度。
(4)提高了结构的延性。有利于结构的抗震、抗爆。
(5)可以合理控制裂缝。部分预应力混凝土结构一般是不出现裂缝的,既使在偶然最 大荷载出现时,混凝土梁体开裂,但当荷载移去后,裂缝就能很快闭合。
(6)部分预应力混凝土的缺点是:与全预应力混凝土相比抗裂性略低,刚度较小,以 及设计计算略为复杂。与钢筋混凝土相比, , 则所需的预应力工艺复杂。
6、 预应力混凝土结构用的材料有什么要求, 其发展方向是什么?举出两种以上常用的锚具。 混凝土的徐变、预应力钢筋的松弛概念及它们将引起什么不利影响?如何克服?
预应力混凝土要求采用高强、 高性能、 轻质混凝土, 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等 级不低于 C30,当采用高强钢丝时不低于 C40
预应力混凝土用的混凝土材料以高强度、 高性能为主要发展方向; 预应力筋则主要是高强度、 低松弛;锚固体系则是大吨位,同时具有更高的可靠性。
锥形锚具、墩头锚具、 JM 锚具、粗钢筋锚具
混凝土徐变的概念:混凝土徐变是依赖于荷载且与时间有关的一种非弹性性质变形。 在 长期荷载作用下, 混凝土体内水泥胶体微孔隙中的游离水将经毛细管里挤出并蒸发, 产生了 胶体缩小形成徐变过程。 (P14)
不利影响:对预应力混凝土结构,混凝土的徐变使预应力损失大大增加。
预应力钢筋的松弛:钢筋在持久不变的力的作用下, 会产生随持续加荷时间延长而增加 的徐变变形,即钢筋的松弛或应力松弛。 (P37)
7、什么是张拉控制应力?(P33)为什么规范对预应力混凝土的锚下张拉控制应力进行控 制?
张拉控制应力指的是预应力筋锚固前被张拉的应力允许值, 它主要与所采用的预应力钢筋的 材料有关。
因为张拉完毕锚下时, 锚具受到很大的压力, 会使锚具本身及锚垫板产生压缩变形, 由此产 生应力损失,所以对预应力混凝土的锚下张拉控制应力进行控制。
8、什么是预应力损失?预应力损失的种类主要有哪些?如何组合各阶段的预应力损失?如 何减小预应力损失?(P33)
预应力损失指的是:预应力构件在预加力传递至构件瞬间产生的预应力与该构件在以后的正 常使用阶段所能永久保持的预应力的差值。
预应力的瞬时损失:预应力筋孔道的摩擦损失、 锚固时锚具变形及预应力筋回缩等损失、 先 张法热养护的温差损失、后张法分批张拉的弹性压缩损失。
预应力的长期损失:预应力钢筋的松弛损失、混凝土的收缩与徐变损失。
如何减小预应力损失:采用低松弛预应力钢筋或超张拉工艺减小松弛损失、 采用顶压措施减 小锚具内缩损失、 采用高强混凝土减小收缩徐变损失、 采用有利于减小摩擦损失的孔道方式、 采用长台座。
9、后张法构件为什么要进行端部锚固区的局部承压计算?(P62)如何提高端部锚固区的 局部承压能力?(P65)
预应力混凝土构件在预应力筋的锚固区附近其受力一般都处于局部受压状态, 尤其在预应力 混凝土桥梁结构中其预应力索的张拉吨位都比较高, 局部受压问题更加严重。 因此, 预应力 混凝土构件局部受压的承载力也是设计计算中不可忽视的问题。
为了防止梁端混凝土由于强大集中压力作用而出现裂缝, 尚需对锚固区进行抗裂性验算。 若 不能满足要求,则应加大构件端部截面尺寸,或调整局部承压面积。
10、正常使用阶段预应力混凝土结构如何进行分类?
预应力混凝土构件以全预应力、 A 类与 B 类构件区分。
11、画图并阐述部分预应力混凝土构件中采用非预应力钢筋的作用?(P88)
(1)用非预应力筋来加强应力传递时梁的强度,如图 5-2所示。
(2)非预应力筋承受临时荷载或者意外荷载,如图 5-3所示。
(3)用非预应力筋来改善梁的结构性能以及提高梁的承载能力,如图 5-4所示。
12、叙述混凝土结构裂缝经典理论的粘结滑移理论与粘结无滑移理论。他们的关系是什么。 我国现行混凝土结构规范中裂缝计算公式是如何考虑的?(P109、 P110)
粘结滑移理论
(1)裂缝的开展是由于钢筋和相邻混凝土不再保持变形协调,出现相对滑移而形成的。
(2)裂缝间距是通过粘结力从钢筋传递到混凝土上的力所决定的。
(3)裂缝宽度是构件开裂后钢筋和混凝土的相对滑移造成的。
(4)混凝土表面的裂缝宽度与钢筋表面处的裂缝宽度是一样的
无滑移理论
(1) 在通常允许的裂缝宽度范围内, 变形钢筋与混凝土之间的相对滑移几乎可以忽略不计。
(2)裂缝宽度主要是钢筋周围混凝土受力时变形不均匀造成的,
(3)裂缝宽度是由钢筋附近和离钢筋某部位处的应变差确定的。
(4)考虑梁弯曲时,梁底裂缝比主筋位置处裂缝宽度增大。
(5)强调裂缝两侧的混凝土截面不是相互平行的二个平面,而是两个曲面,且裂缝宽度随 远离钢筋的距离的增大而增大。
(6)混凝土保护层的厚度对外观裂缝宽度有重要的影响。
粘结滑移理论与无滑移理论是裂缝计算的两个最基本理论, 这两个理论既对立又统一。 它们 分别描述了钢筋混凝土构件在不同受力情况下的裂缝机理。 这两个既对立又统一的理论的结 合应用,就能比较全面地描述混凝土的裂缝机理。
13、什么是名义拉应力?确定名义拉应力需要考虑几个因素?如何用名义拉应力进行开裂 截面的应力估算?(P116)
名义拉应力是 假想的混凝土拉应力
需要考虑施工预应力的方式、 混凝土强度、 容许裂缝宽度的等级、 梁高及非预应力钢筋含量 等因素
用名义拉应力控制裂缝宽度,就是将开裂的部分预应力混凝土梁假定为未开裂的混凝土梁。 用材料力学的方法计算在设计弯矩和预加力作用下的截面边缘最大拉应力,即:
14、试分析预应力混凝土受弯构件各受力阶段钢筋和混凝土的应力变化特点?
)
(W e N A N W M p p p c ?+-=σ
15、预加力的次内力指的是什么?什么条件下会产生次内力?计算结构由于预加力产生的 次内力矩有哪些方法?
预应力的次内力:张拉时节点约束反力在结构中产生的内力
超静定结构在预加力作用下, 由预加力产生的反力不能自身平衡, 它要传递到外部支撑 (支 座) ,产生支座反力,由此产生了次力矩。
计算方法:力法(超静定次数不高时) 、力矩分配法(多跨连续梁)
16、简述线性变换、吻合力筋的概念?(P169、 P170)
线性变换是预应力混凝土连续梁中的预加力效应的重要特性之一, 它描述了连续梁中预 应力筋重心线与预加力产生的压力线之间的关系。
吻合力筋定义为:预加力在结构中产生的压力线与预应力筋合力重心线相重合的预应力 筋为吻合力筋。 吻合力筋的条件是次力矩为零, 即初预矩 在多余约束方向的产生的 位移等于零
17、掌握预应力结构中预加力等效荷载的概念和求解方法?(P165)
梁体中预应力筋对结构产生的效应, 可以用等效荷载表示, 根据预应力筋形式的不同, 对结 构的效应,可分别用一组集中力、力矩以及均布荷载来代替。
求解方法:力法和力矩分配法
18、简述预应力混凝土连续梁设计的特点。
对于预应力混凝土超静定梁, 当在多个连续跨上布置连续预应力筋时, 可将预应力筋布置为 竖向曲线形状, 这样, 同一根预应力筋既可抵抗外力产生的正弯矩又可以抵抗外力产生的负 弯矩,因此不仅使结构受力合理,而且只需要较少的锚具,张拉的施工费用也大大减少。
19、试从预应力结构体系、材料和施工工艺等方面论述现代预应力结构最新发展。
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范文五:预应力
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前言:
“预应力”顾名思义,就是预先施加应力。在制作钢筋混凝土构件时,采用某种方法 使配置在构件受拉区内的钢筋预先受拉,并使这个预拉力同时反作用于混凝土截面, 则受拉区的混凝土便产生了预压应力。这种构件就称为预应力混凝土构件。
目前,预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架、吊车梁、空心楼、 大型屋面板和交通运输方面的桥梁、轨枕,以及电杆、桩等方面,而且已应用到矿井 支架、海港码头、和造船等方面。
预应力混凝土构件与普通混凝土构件相比,除能提高构件和抗裂度和刚度外,还具有 能增加构件的耐久性,节约材料,减少自重等优点。但是在制作预应力混凝土构件 时,增加了张拉工作,相应增添了张拉机具和锚固装置,制作工艺也较复杂。下面仅 就有粘结机械张拉后张法预应力混凝土施工的工艺原理、张拉机械、锚具及施工工艺 技术做简要介绍,供同行参考。
1.工艺原理
有粘结机械张拉后张法预应力混凝土是在构件制作时,在放置预应力筋的部位预留孔 道,待混凝土达到一定强度(一般不低于设计强度标准值的 75%),将预应力筋穿入 孔道中并进行张拉,然后用锚具将预应力筋锚固在构件上,最后进行孔道灌浆。预应 力筋承受的张拉力通过锚具传递给混凝土构件,使混凝土产生预应力。
2. 张拉设备及机具
后张法使用张拉机械有拉杆式千斤顶、锥锚式双作用千斤顶及 YC — 60型穿心千斤 顶。机具设备及仪表,应由专人使用和管理,定期维护和标定(校验)。张拉设备应 配套标定,以确定张拉力与压力表读数的关系曲线,并配套使用。标定期限不宜超过 半年。张拉设备标定时,千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致;标定张 拉设备用的试验机或测力计精度,不得低于土 2%。压力表的精度不宜低于 1.5级,最 大量程不宜小于设备额定张拉力的 1.3倍。
3. 后张法施工的锚具
单根粗钢筋用作预应力筋时,张拉端采用螺丝端杆锚具,固定端采用帮条锚具或镦头 锚具。钢筋束或钢绞线束用作预应力筋,张拉端采用 JM12型锚具,固定端采用镦头锚 具。钢丝束用作预应力筋,张拉端采用锥形螺杆锚具、 DM5A 型镦头锚具,固定端采 用 DM5B 型镦头锚具。另外还有多孔夹片锚固体系 QM 、 XM 、 OVM 型等。
4. 后张法施工工艺
4.1施工工艺流程图(略)
4.2预应力筋制作
单根钢筋的制作:一般包括配料、对焊、冷拉等工序,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。钢筋束(钢绞线束)制作:钢筋束或钢绞线束的下料长度计算既要 考虑受锚具影响又要考虑受张拉机械影响。为了保证穿入构件孔道中的预应力筋束不 发生扭结。必需进行编束工作,首先把钢筋理顺,然后用 18~22号铅丝每隔 1.0m 左 右绑扎一道,形成束状。
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。钢丝下料的 如发现钢丝表面有电接头或机械损伤,应随时剔除。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,采用锥形螺杆锚具和镦头锚具时,均应采用 应力下料。应力下料时控制应力取值 300N/mm2,为了防止钢丝互相扭结。应对钢丝 进行编束,在夹带的场地把钢丝理顺放平,然后在全长每隔 1米用铁线将钢丝编成帘 子状。最后,每隔 1米放置一个直径与螺杆直径相一致的钢丝弹簧圈做为衬圈,将编 好的钢丝帘绕衬圈形成束,再用铁线绑扎牢固。
4.3孔道留设
孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作中的关键工序之一。预留孔道的尺寸与位置 应正确,孔道应平顺;端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线并用螺栓或钉子固定在模 板上,以防止浇筑混凝土时发生走动。
钢管抽芯法和胶管抽芯法主要用于预制构件,管道可重复使用,成本较低。
预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管与波纹管(金属波纹管或塑料波纹管)等。用金属 波纹管留孔,一般均用于钢绞线或钢丝束作为预应力筋的大型构件或结构中,可直接 将下好料的钢绞线、钢丝束在孔道成型前就穿入预波纹管中,这样可省去穿束工序。
对金属波纹管的基本要求;一是在外荷载的作用下,有抵抗变形的能力;二是浇筑混 凝土过程中,水泥浆不得渗入管内。金属波纹管的连接,采用大一号同型波纹管。接 头管的长度为 200~300mm,其两端用密封胶带或塑料热缩管封裹。
波纹管的安装,应事先按设计图中预应力筋的曲线坐标在侧模或箍筋上划线,以波纹 管底为准。波纹管的固定,应采用钢筋支托,间距为 500mm 。钢筋支托应焊在箍筋 上,箍筋部应垫实。混凝土浇筑前,应按图纸规定留置灌浆孔、排气孔、泌水管等, 如图纸无规定,按施工需要留置。
灌浆孔道一般按 12m 间距留设。 12m 长的构件一般在梁中部留设,灌浆孔的大小形状 应与灌浆嘴相吻合。排气孔一般留设在构件的两端。灌浆孔与排气孔也可设置在锚具 或铸铁喇叭口处。
4.4预应力筋的张拉
预应力筋张拉时,构件的混凝土强度应符合设计要求;如设计无要求时,混凝土强度 不应低于设计强度等级的 75%。对于拼装的预应力构偷看,其拼缝处混凝土或砂浆强 度如设计无要求时,不宜低于块体混凝土设计强度的 40%,且不低于 15MP 。
为了减少预应力筋与预留孔道摩擦引起的损失,对于抽芯成形孔道:曲线形预应力筋 和长度大于 24米的直线形预应力筋,应采取两端同时张拉的方法。长度小于或等于 24米的直线形预应力筋,可一端张拉。对预埋波纹管孔道:曲线形预应力筋和长度大 于 30米的直线形预应力筋,宜采取两端同时张拉的方法。长度小于或等于 30米的直 线形预应力筋,可一端张拉。同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时,张拉端宜分 别设置在构件的两端,当两端同时张拉同一根预应力筋时,为减少预应力损失,施工 时宜采用先张拉一端锚固后,再另一端补足张拉力后进行锚固。
4.5孔道灌浆
预应力筋张拉后,孔道应尽快灌浆。一般采用水泥砂浆,其强度不低于 30N/mm2,空 隙大的孔道,水泥浆中可掺入适量细砂。应采用不低于 42.5级的普通硅酸盐水泥,水 灰比宜采用 0.4~0.5掺入适当减水剂时,水灰比可减小到 0.35,但减水剂应对钢筋无 腐蚀。灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生的漏浆
处采用水泥浆或结构胶封堵。灌浆顺序应先下后上。拌好的水泥浆必须通过过滤器置 于贮浆桶内,并不断搅拌,以防泌水沉淀。灌浆应缓慢均匀地进行,不得中断,并应 排气通顺;在孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后,应再继续加压至 0.5~0.7N/mm2, 稍后封闭灌浆孔。不掺外加剂的水泥浆,可采用二次灌浆法。封闭顺序沿灌注方向依 次封闭。二次灌浆时间要掌握恰当,一般在水泥浆泌水基本完成,初凝尚未开始时进 行(夏季约 30~45min,冬季约 1~2h)。室外温度低于 +50C时,孔道灌浆应采取抗 冻保温措施,防止浆体冻涨使混凝土沿孔道产生裂纹。
抗冻保温措施:采用早强型普通硅酸盐水泥,掺入一定量的防冻剂;水泥浆用温水拌 和;灌浆后将构件保温,宜采用木模,待水泥强度上升后,再拆除模板。灌浆时水泥 浆的温度宜为 10~250C。
4.6封锚施工
构件张拉完毕后,应检查端部和其它部位是否有裂缝,并填写张拉记录表,预应力筋 锚固后的外露部分宜采用机械方法切割,其外露长度不宜小于预应力筋直径的 1.5倍,且不宜小于 30mm 。对外露的锚具,需涂刷防锈漆,并用混凝土封裹。
参考文献: