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1、先在臺座上張拉預(yù)應(yīng)力鋼材，然后澆筑水泥混凝土以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法。
2、 先張法施工 先張法是在澆筑混凝土前張拉預(yù)應(yīng)力筋，并將張拉的預(yù)應(yīng)力筋臨時錨固在臺座或鋼模上，然后澆筑混凝土，待混凝土養(yǎng)護達到不低于混凝土設(shè)計強度值的75％，保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有足夠的粘結(jié)時，放松預(yù)應(yīng)力筋，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)，對混凝土施加預(yù)應(yīng)力的施工工藝，如圖5.1所示。
3、先張法一般僅適用于生產(chǎn)中小型構(gòu)件，在固定的預(yù)制廠生產(chǎn)。
4、 先張法生產(chǎn)構(gòu)件可采用長線臺座法，一般臺座長度在50～150m之間，或在鋼模中機組流水法生產(chǎn)構(gòu)件。
5、先張法生產(chǎn)構(gòu)件，涉及到臺座、張拉機具和夾具及先張法張拉工藝，下面將分別敘述。
6、 5.1.1 臺座 臺座在先張法構(gòu)件生產(chǎn)中是主要的承力構(gòu)件，它必須具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，以免因臺座的變形、傾覆和滑移而引起預(yù)應(yīng)力的損失，以確保先張法生產(chǎn)構(gòu)件的質(zhì)量。
7、 臺座的形式繁多，因地制宜，但一般可分為墩式臺座和槽式臺座兩種。
8、 5.1.1.1 墩式臺座 墩式臺座由承力臺墩、臺面與橫梁三部分組成，其長度宜為50～150m。
9、臺座的承載力應(yīng)根據(jù)構(gòu)件張拉力的大小，可按臺座每米寬的承載力為200～500kN設(shè)計臺座。
10、 ?。?）承力臺墩 承力臺墩一般埋置在地下，由現(xiàn)澆鋼筋混凝土做成。
11、臺座應(yīng)具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。
12、臺墩的穩(wěn)定性驗算包括抗傾覆驗算和抗滑移驗算。
13、 臺墩的坑傾覆驗算，其計算簡圖如圖5.2所示，按下式進行計算： 式中 K1－抗傾覆完全系數(shù)，應(yīng)不小于1.50； M－傾覆力矩（N·m），由預(yù)應(yīng)力筋的張拉力產(chǎn)生； Pj－預(yù)應(yīng)力筋的張拉力（N）； e1－預(yù)應(yīng)力筋的張拉力合作用點至傾覆點的力臂（m）； M1－抗傾覆力矩（N·m），由臺墩自重和主動土壓力等產(chǎn)生； G－臺墩的自重（N）； L－臺墩重心至傾覆點的力臂； Ep－臺墩左側(cè)面主動土壓力的合力（N），當臺墩埋置深度很淺時，可忽略不計； e2－主動土壓力合力重心至傾覆點的力臂（m）。
14、 臺墩的傾覆點O的位置，對于臺墩與臺面共同作用的臺座，按實際情況，傾覆點應(yīng)在混凝土臺面的表面處，但考慮到臺墩傾覆趨勢使得臺面端部頂點處有可能出現(xiàn)應(yīng)力集中和混凝土面層的施工質(zhì)量的影響，因此，傾覆點宜取在混凝土臺面往下40～50mm處。
15、 圖5.2 承力臺墩抗傾覆計算簡圖 圖5.3 承力臺墩抗滑移驗算簡圖 臺墩抗滑移驗算，其計算簡圖如圖5.3所示，按下式進行計算。
16、 式中 K2－抗滑移安全系數(shù)，應(yīng)不小于1.30； N1－抗滑移力，一般應(yīng)有臺面的抗滑移力N′，臺面右側(cè)面的被動土壓力的合力Ep′和臺墩自重產(chǎn)生的摩阻力F組成，其中以N′為主要抗滑移力，提供以下數(shù)據(jù)供參考： 當臺面采用C10～C15混凝土?xí)r，厚60mm，臺面每米寬抵能力取150～250kN； 當臺面采用C10～C15混凝土?xí)r，厚80mm，臺面每米寬抵抗能力取200～250kN； 當臺面采用C10～C15混凝土?xí)r，厚100mm，臺面每米寬低抗能力取250～300kN； 當采用混凝土臺面，并與合墩共同工作時，一般可不進行抗滑移驗算，而應(yīng)驗算臺面的承載能力。
17、 ?。?）臺面 臺面一般是在夯實的碎石墊層上澆筑一層厚度為60～100mm的混凝土而成。
18、其水平承載力N′可按下式計算： N′ 式中 φ－軸心受壓縱向彎曲系數(shù)，取φ＝1； Ac－臺面截面面積（m2）； fc－混凝土軸心抗壓強度計算值（MPa）； K1－臺面承載力超載系數(shù)，取1.2； K1－考慮臺面不均勻和其他影響因素的附加完全系數(shù)，取1.5。
19、 臺面伸縮縫可根據(jù)當?shù)販夭詈徒?jīng)驗設(shè)置，一般均為10m設(shè)置一道。
20、也可采用預(yù)應(yīng)力滑動臺面，不留伸縮縫。
21、預(yù)應(yīng)力滑動臺面，一般是在原有的混凝土臺面或新澆筑的混凝土基層上刷隔離劑，張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲后，澆筑混凝土面層，待混凝土達到放張強度后，切斷鋼絲臺面就發(fā)生滑動。
22、這種臺面使用效果良好。
23、 ?。?）橫梁 臺座的兩端設(shè)置固定預(yù)應(yīng)力鋼絲的鋼制橫梁，一般用型鋼制作，在設(shè)計橫梁時，除考慮在張拉力的作用下有一定的強度外，應(yīng)特別注意其變形，以減少預(yù)應(yīng)力損失。
24、 5.1.1.2 槽式臺座 槽式臺座由鋼筋混凝土壓桿、上下橫梁及臺面組成，如圖5.4所示。
25、臺座的長度一般不超過50m，承載力可大于1000kN以上。
26、為了便于澆筑漲凝土和蒸汽養(yǎng)護，槽式臺座一般我低于地面。
27、在施工現(xiàn)場還可利用已預(yù)制的柱、樁等構(gòu)件裝配成簡易的槽式臺座。
28、 圖5.4 槽式臺座 1－壓桿；2－磚墻；3－下橫梁；4－上橫梁 5.1.2 張拉機具和夾具 先張法構(gòu)件生產(chǎn)中，常采用的預(yù)應(yīng)力筋有鋼絲或鋼筋兩種。
29、張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲時，一般直接采用卷揚機或電動螺桿張拉機。
30、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時，在槽式臺座中常采用四橫梁式成組張拉裝置，用千斤頂張拉，如圖5.5和圖5.6所示。
31、 圖5.5 電動螺桿張拉機 圖5.6 四橫梁式成組張拉裝置 1－電動機;2－皮帶傳動;3－齒輪;4－齒輪螺母;5－螺桿； 1－臺座;2、3－間后橫梁;4－鋼筋;5、6－拉力架； 6－頂桿;7－臺座橫梁;8－鋼絲;9－錨固夾具;10－張拉夾具； 7－螺絲桿;8－千斤頂;9－放張裝置 11－彈簧測力器；12－滑動架 預(yù)應(yīng)力筋張拉后用錨固夾具將頂力筋直接錨固于橫梁上，錨固夾具都可以重復(fù)使用，要求工作可靠、加工方便、成本低或多次周轉(zhuǎn)使用。
32、預(yù)應(yīng)力鋼絲的錨固夾具常采用圓錐齒板式錨固夾具，預(yù)應(yīng)力鋼筋常采用螺絲端桿錨固鋼筋。
33、 5.1.3 先張法施工工藝 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在臺座上生產(chǎn)時，其工藝流程一般如圖5.7所示。
34、 圖5.7 先張法工藝流程圖 預(yù)應(yīng)力混凝土先張法工藝的特點是：預(yù)應(yīng)力筋在澆筑混凝土前張拉，預(yù)應(yīng)力的傳遞依靠預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力，為了獲得良好質(zhì)量的構(gòu)年，在整個生產(chǎn)過程中，除確保混凝土質(zhì)量以外，還必須確保預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的良好粘結(jié)，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件獲得符合設(shè)計要求的預(yù)應(yīng)力值。
35、 對于碳素鋼絲因其強度很高，且表面光滑，它與混凝土粘結(jié)力較差。
36、因此，必要時可采取刻痕和壓波措施，以提高鋼絲與混凝土的粘結(jié)力。
37、壓波一般分局部壓波和全部壓波兩種，施工經(jīng)驗認為波長取39mm，波高取1.5～2.0mm比較合適。
38、 為了便于脫模，在鋪放預(yù)應(yīng)力筋前，在臺面及模板上應(yīng)先刷隔離劑，但應(yīng)采取措施，防止隔離劑污損預(yù)應(yīng)力筋，影響粘結(jié)。
39、 5.1.3.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉 預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，采用合適的張拉方法、張拉順序和張拉程序進行，并應(yīng)有可靠的保證質(zhì)量措施和安全技術(shù)措施。
40、 預(yù)應(yīng)力筋的張拉可采用單根張拉或多根同時張拉，當預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量不多，張拉設(shè)備拉力有限時常采用單根張拉。
41、當預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較多且密集布筋，另外張拉設(shè)備拉力較大時，則可采用多根同時張拉。
42、在確定預(yù)應(yīng)力筋張拉順序時，應(yīng)考慮盡可能減少臺座的傾覆力矩和偏心力，先張拉靠近臺座截面重心處的預(yù)應(yīng)力筋。
43、此外，在施工中為了提高構(gòu)件的抗裂性能或為了部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力筋與張拉臺座之間溫度因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失，張拉應(yīng)力可按設(shè)計值提高5％。
44、但預(yù)應(yīng)力筋的最大超張拉值：對于冷拉鋼筋不得大于0.95fpyk(fpyk為冷拉鋼筋的屈服強度標準值)；碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線不得大于0.80fpyk；熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲不得大于0.75（fpyk為預(yù)應(yīng)力筋的極限抗拉強度標準值）。
45、 預(yù)應(yīng)力筋的張拉力方法有超張拉法和一次張拉法兩種。
46、 超張拉法：0－1.05con持荷2mincon 一次張拉法：0－1.03con 其中con為張拉控制應(yīng)力，一般由設(shè)計而定。
47、采用超張拉工藝的目的是為了減少預(yù)應(yīng)力筋的松弛應(yīng)力損失。
48、所謂“松弛”即鋼材在常溫、高應(yīng)力狀態(tài)下具有不斷產(chǎn)生塑性變形的特性。
49、松弛的數(shù)值與張拉控制應(yīng)力和延續(xù)時間有關(guān)，控制應(yīng)力高，松弛也大，所以鋼絲、鋼絞線的松弛損失比冷拉熱軋鋼筋大，松弛損失還隨著時間的延續(xù)而增加，但在第一分鐘內(nèi)可完成損失總值的50％，24h內(nèi)則可完成80％。
50、所以采用超張拉工藝，先超張拉5％再持荷2min，則可減少50％以上的松弛應(yīng)力損失。
51、而采用一次張拉錨固工藝，因松弛損失大，故張拉力應(yīng)比原設(shè)計控制應(yīng)力提高3％。
52、 [例]某預(yù)應(yīng)力空心板采用冷拔低碳鋼絲фb4作為預(yù)應(yīng)力筋，單根鋼絲截面面積Ap＝12.6mm2，fptk＝700MPa，張拉控制應(yīng)力бcon=0.7fptk，如采用一次張拉工藝；0－1.03бcon，則其單根鋼絲的張拉力N=700×0.70×1.03×12.6＝6.36kN。
53、其張拉應(yīng)力為72.1％fptk，小于75％fptk。
54、 對于長線臺座生產(chǎn)，構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋為鋼筋時，一般常用彈簧測力計直接測定鋼絲的張拉力，伸長值可不作校核，鋼絲張拉錨固后，應(yīng)采用鋼絲測力儀檢查鋼絲的預(yù)應(yīng)力值。
55、 多根預(yù)應(yīng)力筋同時張拉時，應(yīng)預(yù)先調(diào)整初應(yīng)力，使其相互之間的應(yīng)力一致。
56、預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，實際預(yù)應(yīng)力值與工程設(shè)計規(guī)定檢驗值的相對允許偏差應(yīng)在＋5％以內(nèi)。
57、在張拉過程中預(yù)應(yīng)力筋斷裂或滑脫的數(shù)量，嚴禁超過結(jié)構(gòu)同一截面預(yù)應(yīng)力筋總根數(shù)的5%，且嚴禁相鄰兩根斷裂或滑脫。
58、先張法構(gòu)件在澆筑混凝土前發(fā)生斷裂或滑脫的預(yù)應(yīng)力筋必須予以更換。
59、預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，預(yù)應(yīng)力筋位置與設(shè)計位置的偏差不得大于5mm，且不得在于構(gòu)件截面最短邊長的4％。
60、張拉過程中，應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范要求填寫施加預(yù)應(yīng)力記錄表，以便參考。
61、 施工中應(yīng)注意安全。
62、張拉時，正對鋼筋兩端禁止站人。
63、敲擊錨具的錐塞或楔塊時，不應(yīng)用力過猛，以免損傷預(yù)應(yīng)力筋而斷裂傷人，但又要錨固可靠。
64、冬期張拉預(yù)應(yīng)力筋時，其溫度不宜低于－15℃，且應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力筋容易脆斷的危險。
65、 5.1.3.2 預(yù)應(yīng)力筋的放張 預(yù)應(yīng)力筋放張過程是預(yù)應(yīng)力的傳遞過程，是先張法構(gòu)件能否獲得良好質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)放張要求，確定合宜的放張順序、放張方法及相應(yīng)的技術(shù)措施。
66、 （1）放張要求 放張預(yù)應(yīng)力筋時，混凝土強度必須符合設(shè)計要求，當設(shè)計無專門要求時，不得低于設(shè)計的混凝土強度標準值的75％。
67、放張過早由于混凝土強度不足，會產(chǎn)生較大的混凝土彈性回縮而引起較大的預(yù)應(yīng)力損失或鋼絲滑動。
68、放張過程中，應(yīng)使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自由壓縮，避免過大的沖擊與偏心。
69、 （2）放張方法 當預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件用鋼絲配筋時，若鋼絲數(shù)量不多，鋼絲放張可采用剪切、鋸割或氧－乙塊焰熔斷的方法，并應(yīng)從靠近生產(chǎn)線中間處剪斷，這樣比在靠近臺座一端處剪斷時回彈減小，且有利于脫模。
70、若鋼絲數(shù)量較多，所有鋼絲應(yīng)同時放張，不允許采用逐根放張的方法，否則，最后的幾根鋼絲將承受過大的應(yīng)力而突然斷裂，導(dǎo)致構(gòu)件應(yīng)力傳遞長度驟增，或使鉤件端部開裂。
71、放張方法可采用放張橫梁來實現(xiàn)。
72、橫梁可用千斤頂或預(yù)先設(shè)置在橫梁支點處的放張裝置（砂箱或楔塊等）來放張。
73、 粗鋼筋預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)緩慢放張。
74、當鋼筋數(shù)量較少時，可采用逐根加熱熔斷或借預(yù)先設(shè)置在鋼筋錨固端的楔塊或穿心式砂箱等單根放張。
75、當鋼筋數(shù)量較多時，所有鋼筋應(yīng)同時放張。
76、 采用濕熱養(yǎng)護的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件宜熱態(tài)放張，不宜降溫后放張。
77、 圖5.8為采用楔塊放張的例子。
78、在臺座與橫梁間設(shè)置楔塊5。
79、放張時旋轉(zhuǎn)螺母8，使螺桿6向上移動，而使楔塊5退出，達到同時放張預(yù)應(yīng)力筋的目的。
80、 楔塊坡角應(yīng)選擇恰當，角過大，則在張拉時容易滑出，反之, 角過小，則放張時楔塊不易拔出。
81、角的正切應(yīng)略小于楔塊5與鋼塊3、4之間的摩擦系數(shù)，即 tan≤ 式中?。Σ料禂?shù)，一般可取0.15～0.20。
82、 若張拉后橫梁對鋼塊3、4的正壓力為N，放張時拔出楔塊5所需之豎向力（即螺桿6所受的軸向力）為Q，則： Q=N(+COS2-sin2) 根據(jù)Q值的大小，即可選擇螺桿及螺母。
83、 圖5.8 用楔塊放張預(yù)應(yīng)力筋示意圖 圖5.9 砂箱構(gòu)造圖 1－臺座；2－橫梁；3、4－楔塊；5、鋼楔塊；6－螺桿； 1－活塞；2－套箱；3－進砂口； 7－承力板；8－螺母 4－套箱底板；5－出砂口；6－砂 楔塊放張裝置宜用于張拉力不大的情況，一般以不大于300kN為宜。
84、當張拉力較大時，可采用砂箱放張。
85、圖圖5.9的砂箱是按1600kN設(shè)計的一個例子，它由鋼制套箱及活塞（套箱內(nèi)徑比活塞外徑大2mm）等組成，內(nèi)裝石英砂或鐵砂。
86、當張拉鋼筋時，箱內(nèi)砂被壓實，承擔著橫梁的反力。
87、放松鋼筋時，將出砂口打開，使砂緩慢流出，從而達到緩慢放張的目的。
88、采用砂箱放張，能控制放張速度，工作可靠，施工方便。
89、箱中應(yīng)采用干砂，并有一定級配，例如其細度通過50號及30號標準篩的砂，按6：4的級配使用，這樣既能保證砂子不易壓碎造成流不出的現(xiàn)象，又可減少砂的空隙率，從而減少使用時砂的壓縮值。
90、減小預(yù)應(yīng)力損失。
91、 （3）放張順序 預(yù)應(yīng)力筋的放張順序，應(yīng)符合設(shè)計要求；當設(shè)計無專門要求時，應(yīng)符合下列規(guī)定： 對承受軸心預(yù)壓力的構(gòu)件（如壓桿、樁等），所有預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)同時放張； 對承受偏心預(yù)壓力的構(gòu)件，應(yīng)先同時放張預(yù)壓力較小區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋，再同時放張預(yù)壓力較大區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋； 當不能按上述規(guī)定放張時，應(yīng)分階段、對稱、相互交錯地放張。
92、以防止在放張過程中，構(gòu)件產(chǎn)生彎曲、裂紋及預(yù)應(yīng)力筋斷裂等現(xiàn)象。
93、 放張后預(yù)應(yīng)力筋的切斷順序，宜由放張端開始，逐次切向另一端。
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