预应力混凝土结构施工(construction of prestressed concrete structure)

用张拉钢筋的方法对混凝土结构预加应力的施工工艺。在钢筋混凝土结构受荷之前，对结构在使用荷载下产生拉应力的部位预先使其受到压应力，以克服混凝土抗拉强度低的弱点。此工艺包括预应力混凝土构件的制作和把预制好的混凝土部件用后张法组成整体预应力结构。

原理   混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1／8～1／10，对结构受拉部位预先施加压应力，以抵消使用荷载作用下所产生的拉应力，能够有效地提高其整体力学性能。预加压应力的方法是在构件受拉部位设置预应力筋，利用其张拉后的回缩力，使混凝土受到压应力。预应力混凝土具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大，挠度小、抗剪和抗疲劳性能高等优点，可使构件减小截面尺寸，降低自重和节省钢材。

预应力工艺的分类   按施加预应力的方法分为先张法和后张法两类。先张法是预应力筋先在台座或模型上布置就位，并张拉到规定应力，用锚具锚固在两端的支墩上，接着安装构件的模板、构造钢筋和埋设件，然后灌筑混凝土并进行养护，当混凝土达到规定强度后，放松预应力筋，通过其与混凝土的粘结力，将张拉力传给混凝土而产生预压应力。先张法可以采用长台座。先张法适用于成批生产各种轻型混凝土板和梁式构件。后张法是在预制混凝土部件时先安置预应力筋孔道的套管、构造钢筋和埋设件，然后支模、灌筑混凝土。待混凝土达到要求强度后，张拉预应力筋到规定应力，并锚定在构件的两端，预应力筋的拉应力通过锚具传给混凝土成为压应力。后张法用于大型构件如吊车梁、屋架等。又可分为无粘结预应力筋和有粘结预应力筋。无粘结预应力筋表面涂有沥青、油脂或专用润滑防锈涂料，用塑料带包缠，或套以软塑料管，使之与混凝土隔离，这种预应力筋多用于大跨度双向平板、双向密肋楼盖等。有粘结预应力筋是在张拉锚固之后，把孔道用压力灌浆填实，使与周围混凝土粘结，多用于预应力筋配置比较集中、每束的张拉力较大的情况。对于承受内压力的圆形筒管结构，如贮罐和混凝土管道等，在灌筑完毕，待混凝土达到规定强度后，在筒管外周用绕丝的方法使预先产生环向压力，以抵消受荷时的张力。

预应力筋的加工   预应力筋由单根或多根钢筋、钢丝或钢绞线组成。在先张法中，为加强它与混凝土的粘结，一般采用螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线；在后张法中，则采用光面钢筋，光面钢丝或钢绞线。预应力钢丝由优质高碳圆盘条经等温淬火拔制成直径为2．5～5．0mm、抗拉强度为1500～1900MPa的钢丝，再经辊压出有规律的凹痕，即为刻痕钢丝。以1根钢丝为芯，6根钢丝围绕其周围绞合在一起，即为7股钢绞线。这种冷加工钢材，没有明显的屈服点，材料检验以抗拉强度为依据。当采用粗钢筋做预应力筋时，为了锚固的需要，钢筋端部用滚压法加工出螺纹或焊上螺杆，也有的用专门的镦头设备将钢筋或钢丝的端头局部墩粗。预应力筋(包括钢丝、钢绞线)在下料之前应先调直预拉，根据张拉设备、锚夹具的型式和拉伸率等各种因数周密计算确定下料长度。钢绞线下料时在切口两侧各5cm处用铁丝绑扎然后切断，切口应立即封焊。编束作业应在平整的地坪上进行，按每束规定的根数逐根排列理顺，一端对齐，每隔1m左右用铁丝编织成片，然后每隔1m放置一只直径与钢丝束相适应的弹簧圈做衬垫，将钢丝片围捆在衬垫上形成钢丝束。

锚夹具的选用   张拉后的预应力筋要用锚夹具锚定在支墩上或构件两端的垫板上。按锚固原理的不同，锚夹具可分为支承式和楔紧式两类。支承式锚夹具又分螺杆式或镦头式，用于螺杆或镦头的预应力筋。楔紧式锚夹具是利用预应力筋自身的拉力，通过楔块的横向挤压产生摩阻力，将预应力筋锚固；楔块的形式有锥塞式和夹片式两种。锥塞式锚夹具由带锚孔的锚环和截锥形的锥塞组成，用双作用千斤顶张拉，就能把预应力筋拉伸，把锥塞顶紧。夹片式锚夹具是由夹片把预应力筋握裹在锥形锚孔中楔紧锚固，可以分单根锚固和多根锚固，锚块上的锥孔可以任意组合，预应力筋的根数可多可少，各根预应力筋可独立锚定互不干扰，锚固性能可靠，用小吨位穿心式双作用千斤顶在多根锚具上逐根张拉。

预应力筋的张拉   可以分为液压张拉、机械张拉和电热张拉。(1)液压张拉设备由变压油泵和千斤顶组成。千斤顶有多种型式，体积小，自重轻，张拉能力大，使用广泛，适用于不同的预应力筋。(2)机械张拉以卷扬机作动力，通过多联滑轮降低张拉速度，增大张拉能力，行程大，适用于先张法的长线台座’也有的配重代替卷扬机的平衡重张拉小车为动力，张拉单根钢丝，移动灵活；多根钢丝除用四横梁在台座上进行成批张拉外，还可在钢模上用镦头梳筋板夹具成批张拉。张拉钢丝时，一般用弹簧测力计或杠杆测器来测定和控制钢丝的张拉应力。(3)电热张拉设备主要为变压器(或弧焊机)、导电夹具和导线三部分。其设备简单、操作方便、无摩擦损失，对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋制作的预应力筋都可适用。它是利用热胀冷缩的原理，在钢筋上通电使之热胀伸长，达到要求伸长值时锚定；停电后，预应力筋在冷缩过程中，对混凝土产生预压应力。由于用伸长值控制应力不易准确，对裂缝要求较高的结构，不宜采用电热张法。