后法预应力施工工艺后法可分为有粘结后法和无粘结后法一,有粘结后法:有粘结后法预应力的主要施工工序为:浇筑好混凝土构件,并在构件中预留孔道,待混凝土达到预期强度后(一般不低于混凝土设计强度的75%),将预应力钢筋穿人孔道;利用构件本身作为受力台座进行拉(一端锚固一端拉或两端同时拉),在拉预应力钢筋的同时,使混凝土受到预压。
拉完成后,在拉端用锚具将预应力筋锚住;最后在孔道灌浆使预应力钢筋和混凝土构成一个整体,形成有粘结后法预应力结构(图4-37)。
有粘结后法预应力施工不需要专门台座,便于在现场制作大型构件,适用于配直线及曲线预应力钢筋的构件。
但其施工工艺较复杂、锚具消耗量大、成本较高。
图4-37 有粘结后法工艺流程l—混凝土构件;2—预留孔道;3—预应力筋;4—拉千斤顶;5—锚具预应力控制在预应力混凝土在施工中引起预应力损失的原因很多,产生的时间也先后不一。
在进行预应力筋的应力计算与施工时,一般应考虑由下列因素引起的预应力损失,即:①锚具变形、预应力筋缩和分块拼装构件接缝压密引起的应力损失σi1 ;②预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失σi2;③混凝土加热养护时,预应力筋和拉台座之间温差引起的应力损失σi3 ;④预应力筋松弛引起的应力损失σi4;⑤混凝土收缩和徐变引起的应力损失σi5;⑥环形结构中螺旋式预应力筋对混凝土的局部挤压引起的应力损失σi6;⑦混凝土弹性压缩引起的应力损失σi7。
后法施工中对以上第 2 、 3 、 4 、7 项预应力筋损失在拉时应予以注意。
( 1 )钢筋松弛引起的应力损失仍采用拉程序控制。
后法预应力筋的拉程序,与所采用的锚具种类有关,拉程序一般与先法相同。
( 2 )对配有多根预应力筋的构件,应分批、对称地进行拉。
对称拉是为避免拉时构件截面呈过大的偏心受压状态。
分批拉,要考虑后批预应力筋拉时产生的混凝土弹性压缩,会对先批拉的预应力筋的拉应力产生影响。
为此先批拉的预应力筋的拉应力应增加α E σ pc :(4-12)式中 E s 一一预应力筋的弹性模量;E c 一一混凝土的弹性模量;σ pc 一一拉后批预应力筋时,对已拉的预应力筋重心处混凝土产生的法向应力;σ con 一一拉控制应力;σ l 1 一一预应力筋的第一批应力损失(包括锚具变形和摩擦损失);A p 一一后批拉的预应力筋的截面积;A n 一一构件混凝土的净截面面积(包括构件钢筋的折算面积)。
( 3 )对平卧叠浇的预应力混凝土构件,上层构件的重量产生的水平摩阻力,会阻止下层构件在预应力筋拉时混凝土弹性压缩的自由变形,待上层构件起吊后,由于摩阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形,从而引起预应力损失。
该损失值随构件形式、隔离层和拉方式而不同。
为便于施工,可采取逐层加大超拉的办法来弥补该预应力损失,但底层超拉值不宜比顶层拉力大5% ,并且要保证底层构件的控制应力不超过表4- 5 中的值。
如隔离层的隔离效果好,也可采用同一拉应力值。
( 4 )预应力筋与预留孔孔壁摩擦会引起的应力损失,预应力筋与孔壁的摩擦系数可参考表4- 6 。
预应力筋与孔壁的摩擦系数μ 值表4- 6减少预应力筋与预留孔孔壁摩擦而引起的应力损失,对抽芯成型孔道的曲线形预应力筋和长度大于24 m的直线预应力筋,应采用两端拉;长度等于或小于24 m的直线预应力筋,可一端拉,但拉端宜分别设置在构件两端。
对预埋波纹管孔道,曲线形预应力筋和长度大于30 m的直线预应力筋宜在两端拉;长度等于或小于30 m的直线预应力筋,可在一端拉。
用双作用千斤顶两端同时拉钢筋束、钢绞线束或钢丝束时,为减少顶压时的应力损失,可先顶压一端的锚塞,而另一端在补足拉力后再行顶压。
( 5 )当采用应力控制方法拉时,应校核预应力筋的伸长值,如实际伸长值比计算伸长值大或小6% ,应暂停拉,在采取措施予以调整后,方可继续拉。
预应力筋的伸长值Δ l (mm ),可按下式计算:(4-13) 式中 F p ——预应力筋的平均拉力,kN ,直线筋取拉端的拉力;两端拉的曲线筋,取拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值;A p ——预应力筋的截面面积,mm2 ;l ——预应力筋的长度,mm ;E s ——预应力筋的弹性模量,kN/ mm2 。
预应力筋的实际伸长值,宜在初应力为拉控制应力10% 左右时开始量测,但必须加上初应力以下的推算伸长值;对后法,尚应扣除混凝土构件在拉过程中的弹性压缩值。
孔道灌浆预应力筋拉后,应随即进行孔道灌浆,尤其是钢丝束,拉后应尽快进行灌浆,以防锈蚀与增加结构的抗裂性和耐久性。
在浇注混凝土之前需设置灌浆孔、排气孔、排水孔与泌水管。
灌浆孔或排气孔一般设置在构件两端及跨中处,也可设置在锚具或铸铁喇叭管处,孔距不宜大于12m。
灌浆孔用于进水泥浆。
排气孔是为了保证孔道气流通畅以及水泥浆充满孔道,不形成死角。
灌浆孔或排气孔在跨高点处应设在孔道上侧方,在跨低点处应设在孔道下侧方。
排水孔一般设在每跨曲线孔道的最低点,开口向下,主要用于排除灌浆前孔道冲洗用水或养护时进入孔道的水分。
泌水管应设在每跨曲线孔道的最高点处,开口向上,露出梁面的高度一般不小于500mm。
泌水管用于排除孔道灌浆后水泥浆的泌水,并可二次补充水泥浆。
泌水管一般与灌浆孔统一设置。
灌浆前,用压力水冲洗和润湿孔道。
灌浆过程中,可用电动或手动灰浆泵进行灌浆,水泥浆应均匀缓慢地注入,不得中断。
灌满孔道并封闭气孔后,宜再继续加注至0.5~0.6 MPa,并稳定一段时间,以确保孔道灌浆的密实性。
对不掺外加剂的水泥浆,可采用两次灌浆法来提高灌浆的密实性。
灌浆顺序应先下后上。
曲线孔道灌浆宜由最低点注入水泥浆,至最高点排气孔排尽空气并溢出浓浆为止。
灌浆宜用标号不低于32.5号的普通硅酸盐水泥调制的水泥浆,对空隙大的孔道,水泥浆中可掺适量的细砂,但水泥浆和水泥砂浆的强度等级不低于M30,且应有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性(搅拌后3 h的泌水率宜控制在2%)。
水灰比一般为0.40~0.45。
为使孔道灌浆密实,可在灰浆中掺入0.05‰~0.1‰的铝粉或0.25%的木质素磺酸钙。
二,无粘结后法1 适用围本工艺标准适用于工业与民用建筑现场后法无粘结预应力混凝土结构工程施工。
2 施工准备2.1 材料2.1.1 制作无粘结筋采用的钢丝和钢绞线应符合国家标准《预应力混凝土用钢丝》(GB/T5223—95)、《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224—95)的规定。
并通过专用设备涂包防腐润滑脂和塑料套管而构成的一种新型预应力筋。
2.1.2 无粘结筋用钢丝、钢绞线、不允许有死弯,有死弯必须切断。
钢丝应为通长,严禁有接头。
2.1.3 无粘结筋钢材、涂料层、包裹层质量要求及检验方法见下表2.1.4 无粘结筋的锚固体系宜采用夹片式锚具和镦头式锚具。
2.1.4.1 拉端采用夹片式锚具时,可采用下列做法:(1) 当锚具凸出混凝土表面时,其构造由锚环、夹片、承压板、螺旋筋组成见图1a ;(2) 当锚具凹进混凝土表面时,其构造由锚环、夹片、承压板、塑料塞、螺旋筋、钩螺丝和螺母组成,见图1b 。
2.1.4.2 夹片式锚具系统的固定端必须埋设在板或梁的混凝土中,可采用下列做法:(1) 挤压锚具的构造由挤压锚具、承压板和螺旋筋组成见图2a 。
挤压锚具应将套筒等组装在钢绞线端部经专用设备挤压而成;(2) 焊板夹片锚具的构造由夹片锚具、锚板与螺旋筋组成见图2b 。
该锚具应预先用开口式双缸千斤顶以预应力筋拉力的0.75倍预紧力将夹片锚具组装在预应力筋的端部;(3) 压花锚具的构造由压花端及螺旋筋组成见图2c 。
(a)夹片锚具凸出混凝土表面 (b)夹片锚具凹进混凝土表面 图1 夹片锚具系统张拉端构造 1—夹片;2—锚环;3—承压板;4—螺旋筋; 5—无粘结预应力筋;6—塑料塞;7—钩螺丝和螺母 (锚b )焊板夹片具 (a )挤压锚具2.1.4.3 镦头锚具系统的拉端和固定端可采用下列做法:(1) 拉端的构造由锚环、螺母、承压板、塑料保护套和螺旋筋组成见图3a 。
(2) 固定端的构造由镦头锚板和螺旋筋组成见图3b 。
2.1.4.4 其锚具规格、质量应符合设计及应用技术规程的要求。
其性能应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB /T14370等的规定。
2.2 主要机具: 配套拉设备有油泵及千斤顶,机具有顶压器(液压和弹簧两种)、拉杆、工具锚等。
2.3 作业条件2.3.1 拉时混凝土强度达到设计要求,一般不低于设计强度的70%,有试验报告单。
图2 夹片式锚具系统构造 1 - 夹片; 2 - 锚环; 3 - 承压板; 4 - 螺旋筋;(c )压花锚具 (b )固定端图3 镦头锚具系统构造 1— 锚环;2—螺母;3—承压板;4—螺旋筋; (a )张拉端2.3.2 无粘结筋配制及钢筋加工完成。
2.3.3 拉设备已经过配套校验并有记录,机具已准备就绪。
2.3.4 拉部位的脚手架及防护栏搭设已完成,并经检查符合作业要求。
2.3.5 拉两端应有安全防护措施。
2.3.6 已按设计提出的要求对无粘结筋的拉顺序、拉值、伸长值、无粘结筋的铺设以及操作、质量标准等进行了技术交底。
2.4 作业人员:钢筋工、焊工、混凝土工、机械操作工等,焊工、机械操作工应持证上岗。
3 操作工艺3.1 工艺流程:施工准备→梁、板模板支搭→放线→下部非预应力钢筋铺放、绑扎→铺放暗管、预埋件→无粘结预应力筋铺放、端部节点安装→修补破损的护套→上部非预应力钢筋铺放、绑扎→无粘结预应力钢筋起拱、绑扎→隐蔽工程检查验收→混凝土浇筑及振捣→混凝土养护→松动穴模、拆侧模→拉准备→混凝土强度试验→拉无粘结筋→切除超长的无粘结筋→端部处理。
3.2 操作细则3.2.1 无粘结筋的下料长度应按设计和施工工艺计算确定。
下料时应用砂轮锯切割。
3.2.2 制作挤压锚具时应遵守专项操作规定。
在完成挤压后,检查护套是否正好与挤压锚具头贴紧靠拢。
在使用连体锚作为拉锚具时,必须加套颈管,并切断护套,安装定心穴模。
3.2.3 端模预留孔位置:在拉端帮模外侧,按施工图所注无粘结筋位置弹线、编号和钻孔。
3.2.4 铺放无粘结筋:通常无粘结筋的配置有单向和双向曲线配置两种。
铺放应注意:3.2.4.1 预应力筋由专业厂商生产并运至施工现场后,先按要求对聚乙烯护套及其外观进行检查验收,尤其是其端部铁件必须准确无误。
待底模安装后,应在模板上标出预应力筋的位置和走向,以便于可靠固定锚具垫板。
3.2.4.2 为保证无粘结筋的曲线矢高位置固定的要求,预应力筋铺放前,应设铁马凳,以控制无粘结筋的曲率,一般每隔1m 设一马凳,用Φ12的钢筋制作。
马凳的高度根据设计要求确定。
跨中处可不设马凳,直接绑扎在底筋上。
预应力筋铺放时,应注意保持其平行走向,防止相互扭绞。