大学课件《道路与桥梁工程施工技术》教学PPT课件：第10章 预应力混凝土梁桥施工技术.pptx

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第第10章章预应力混凝土桥梁施工技术预应力混凝土桥梁施工技术第第10章章预应力混凝土的概念预应力混凝土的概念10.1先张法施工工艺先张法施工工艺10.2后张法施工工艺后张法施工工艺10.3预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1问题引入问题引入预应力基本原理普通混凝土缺点普通混凝土缺点1.1.混凝土抗拉强度低，带裂缝工作；混凝土抗拉强度低，带裂缝工作；2.2.在防渗、抗腐蚀时易出现问题；在防渗、抗腐蚀时易出现问题；3.3.为满足变形和裂缝要求，增加截面为满足变形和裂缝要求，增加截面尺寸，自重过大；尺寸，自重过大；4.4.不能充分利用高强度钢筋。

不能充分利用高强度钢筋。

一、普通混凝土缺点一、普通混凝土缺点预应力混凝土概念解决方案预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1v1.C20普通钢筋混凝土简支梁在荷载作用下，在梁跨中下边缘产生10MPa的拉应力，混凝土梁早已开裂，且裂缝已有相当的开展。

v2.在预压力作用下，截面下边缘（预压区）跨中产生压应力1=10MPa，形成反拱f1二、预应力基本原理预压区预加应力单独作用预加应力单独作用下受力下受力预拉区f1预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1v3.在外荷载作用下，截面下边缘产生拉应力2=9MPa，其挠度为f2v4.在预压力及外荷载作用，截面下边缘产生应力2-1=1MPa,其挠度为f2f1=f二、预应力基本原理f2-f1f2荷载单独作用下受力荷载单独作用下受力受压区砼受拉区钢筋预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1u1.预应力混凝土概念预应力混凝土概念构件受荷之前，人为给拉区砼拉区砼施加预压应力预压应力，受荷之后首先要抵消拉区砼的预压应力，若再加荷拉区砼开裂，直至破坏为止。

三、预应力混凝土概念及分类预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1u2.预应力混凝土特点预应力混凝土特点提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。

因此适用于对裂缝要求严格的结构；充分利用高强度材料的性能，从而节省材料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。

需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长；成本高，材料质量要求高，工序复杂。

缺点优点预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1u3.预应力混凝土分类预应力混凝土分类全预应力混凝土部分预应力混凝土按截面上的应力分布预应力混凝土先张法后张法按施工方法有粘结预应力混凝土结构按钢筋与混凝土直接的粘结情况无粘结预应力混凝土结构预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1先张法张拉钢筋浇筑混凝土切断钢筋，混凝土预压预应力由混凝土与钢筋间的粘结力来传递预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1后张法预应力由构件两端锚具实现浇筑混凝土构件穿预应力钢筋锚固钢筋，孔道灌浆预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1先张法优点：

工序少、工艺简单、质量易保证。

适合于成批中小型预应力构件，生产不耗锚具、成本低。

缺点：

需成批钢模或台座，养护池等，一次性投资大；适用于直线型钢筋，对于曲线布置较困难。

先张法和后张法比较后张法优点：

后张法直接在构件上张拉，可布置钢筋的形状多样；不需要台座，比较灵活，适用于现场制作，块体拼接。

缺点：

永久性锚具量大；工序复杂，施工周期长。

预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1全预应力和部分预应力混凝土使用荷载下不出现拉应力或裂缝全预应力混凝土构件使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝部分预应力混凝土构件预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1有粘结预应力混凝土结构有粘结预应力混凝土先张法生产的预应力混凝土构件后张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小预应力混凝土概念预应力混凝土概念10.1无粘结预应力混凝土后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢筋无粘结预应力混凝土结构无粘结预应力混凝土结构，属后张法一种。

钢筋表面涂膜防腐蚀油脂，与混凝土一同浇筑，避免预留孔洞，穿筋，灌浆繁杂过程。

适用于大跨度梁。

先张法施工工艺先张法施工工艺10.2先先张张法法：

先先张张拉拉预预应应力力筋筋，并并将将张张拉拉的的预预应应力力筋筋临临时时固固定定在在台台座座（或或钢钢模模上上），然然后后浇浇筑筑混混凝凝土土，待待混混凝凝土土达达到到一一定定强强度度（一一般般不不低低于于设设计计强强度度的的75%75%），预预应应力力筋筋和和砼砼之之间间有有足足够够的的粘粘结结力力时时，放放松松并并切切断断预预应应力力筋筋，借借助助粘粘结结力力，对砼施加预应力的施工方法。

对砼施加预应力的施工方法。

先张法施工工艺先张法施工工艺10.2一、台座一、台座台座承受全部预应力筋的拉力，故台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，以免因台座变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失。

台座由台面、横梁和承力结构组成。

按构造形式不同，可分为墩式台座、槽形台座等。

台座可成批生产预应力构件。

墩式长线台座台座台面先张法施工工艺先张法施工工艺10.2

（一）

（一）墩式台座墩式台座墩式台座由现浇钢筋砼做成，台座应具有足够的强度、刚度和稳定性，台座设计应进行抗倾覆验算与抗滑移验算。

墩式台座近景墩式台座构造示意图台座钢横梁线杆连接器预应力筋先张法施工工艺先张法施工工艺10.2

（二）

（二）槽式台座槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成，既可承受张拉力和倾覆力矩,加盖后又可作为蒸汽养护槽。

适用于张拉吨位较大的吊车梁、屋架、箱梁等大型预应力砼构件。

槽式台座构造示意图先张法施工工艺先张法施工工艺10.2钢模台座主要在工厂流水线上使用。

它是将制作构件的模板作为预应力钢筋锚固支座的一种台座。

模板具有相当的刚度，可将预应力钢筋放在模板上进行张拉。

（三）（三）钢模台座钢模台座先张法施工工艺先张法施工工艺10.2二、施工工艺二、施工工艺张拉预应力筋支侧模、安设预埋件预应力筋制作支底模、安放钢筋骨架及预应力筋压试块制作砼试块浇筑砼养护、拆模放松预应力筋构件起吊、堆放张拉机具准备调整初应力

（一）工艺流程先张法预应力筋张拉先张法施工工艺先张法施工工艺10.2

（二）预应力筋的张拉

（二）预应力筋的张拉单根钢丝张拉：

台座法多进行单根张拉，由于张拉力较小，一般可采用1020kN电动螺杆张拉机或电动卷扬机单根张拉。

整体钢丝或钢绞线张拉：

台模法多进行整体张拉，可采用台座式千斤顶设置在台墩与钢横梁之间进行整体张拉，要求钢丝的长度相等，事先调整初应力。

数控式预应力钢丝张拉机先张法施工工艺先张法施工工艺10.2活动横梁固定横梁工具锚台座式千斤顶高压油泵墩式台座预应力筋先张法施工工艺先张法施工工艺10.2（3）粗钢筋的张拉：

分单根张拉和多根成组张拉。

由于在长线台座上预应力筋的张拉伸长值较大，一般千斤顶行程多不能满足，张拉较小直径钢筋可用卷扬机。

钢筋预应力张拉机1钢筋预应力张拉机2先张法施工工艺先张法施工工艺10.2（三）（三）预应力筋的张拉程序预应力筋的张拉程序预应力钢丝：

钢丝的张拉工作量大，宜采用一次张拉程序：

01.031.05con锚固低松驰钢绞线：

采用一次张拉程序：

对于单根张拉：

0con锚固对于整体张拉：

0初应力调整con锚固式中：

con预应力筋的张拉控制应力。

先张法施工工艺先张法施工工艺10.2三、先张法施工注意事项三、先张法施工注意事项1）两侧对称进行，防止过大偏心损坏台座；多根成组张拉时，各预应力钢筋的初应力应一致；2）张拉机具与预应力筋应在一条直线上；3）在张拉过程中发生断丝或钢丝滑脱，应予以更换。

4）台座两端应有防护设施。

张拉时沿台座长度方向每隔45m放一个防护架，张拉时严禁正对钢筋张拉的两端站立人员，也不准进入台座，防止断筋回弹伤人。

先张法施工工艺先张法施工工艺10.2四、砼的浇筑与养护四、砼的浇筑与养护预应力筋张拉完成后，应尽快进行钢筋绑扎、模板拼装和砼浇筑等工作。

砼浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。

砼未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。

先张法施工工艺先张法施工工艺10.2五、预应力筋的放张五、预应力筋的放张砼强度达到设计规定的数值（不小于标准强度的75%）后，才可放松预应力筋。

轴心受预压构件（压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张；

（一）放张顺序偏心受预压构件（梁等），应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋；不能满足上述要求时，应分阶段、对称、交错地放张，防止构件在放张过程中产生弯曲、裂纹或预应力筋断裂。

先张法施工工艺先张法施工工艺10.2（二二）放张方法放张方法当预应力筋采用钢丝时，配筋不多的中小型钢筋砼构件，钢丝可用砂轮锯或切断机切断等方法放松。

配筋多的钢筋砼构件，钢丝应同时放松。

预应力筋为钢筋时，对热处理钢筋及冷拉IV级钢筋不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3后张法是先制作构件并预留孔道，待构件砼达到规定强度后，在孔道内穿入预应力筋，张拉并锚固，然后孔道灌浆。

后张法不需台座，构件在张拉过程中完成砼的弹性压缩。

广泛应用于现场生产的大型预应力构件和现浇砼结构中。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3一、工艺流程一、工艺流程浇筑砼抽管，养护拆模预应力筋制作埋管制孔压试块制作砼试块穿筋张拉预应力筋孔道灌浆构件起吊、运输张拉机具准备调整初应力制作砂浆试块压砂浆试块铺底模，钢筋及侧模锚具制作灌浆机具准备后张法施工工艺后张法施工工艺10.3二、预应力筋制作二、预应力筋制作钢绞线是成盘状供应，不需要对焊接长。

制作工序是：

开盘下料编束。

（一）钢绞线下料：

钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。

编束：

钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎，间距23m，编束前先将钢绞线理顺，使各根钢绞线松紧一致。

钢绞线加工后张法施工工艺后张法施工工艺10.3

（二）钢丝

（二）钢丝下料：

消除应力钢丝放开后是直的,可直接下料。

编束：

为保证钢丝束两端钢丝排列顺序一致，穿束与张拉不致紊乱，钢丝必须编束。

（三）粗钢筋（三）粗钢筋单根预应力钢筋一般张拉端均采用螺丝端杆锚具；而固定端除采用螺丝端杆锚具外，还可采用镦头锚具。

其制作工序是：

配料对焊冷拉。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3三、孔道留设三、孔道留设预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种，其直径与布置根据构件的受力性能、张拉锚固体系特点及尺寸确定。

预制构件的孔道留设现浇构件的孔道留设后张法施工工艺后张法施工工艺10.32.2.孔道布置孔道布置孔道至构件边缘的净距不小于40mm，孔道之间的净距不小于50mm。

1.1.孔道直径孔道直径粗钢筋的孔道直径应比对焊接头外径或需穿过孔道的锚具、连接器外径大1015mm；钢丝、钢铰线的孔道直径应比预应力束外径或锚具外径大510mm。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.33.3.孔道成型方法孔道成型方法孔道成型有钢管抽芯法、胶管抽芯法和埋管法。

孔道成型的要求是：

孔道的尺寸与位置正确，孔道平顺，接头不漏浆。

钢管抽芯法用于直线孔道。

钢管要求：

平直、表面光滑，每根不超过15m，超过15m用两根钢管，中间套管连接；构件中固定：

用钢筋井字架，间距不大于1m；两根钢管的套管连接钢管固定井字架后张法施工工艺后张法施工工艺10.3防止粘结措施：

浇筑后，每隔1015min时间转动钢管（两根钢管时，旋转方向要相反）；抽管时机：

初凝后、终凝前，以手指按压砼，无明显压痕又不沾浆即可抽管；常温下一般在砼浇筑后35h；抽管顺序：

先上后下；先中间，后周边；抽管时边抽边转、速度均匀、与孔道成一直线。

质量控制：

抽管后，及时检查孔道并做好孔道清理工作，以防止穿筋困难。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3胶管抽芯法可用于直线或曲线孔道。

胶管要求：

使用前，一端封堵，另一端与阀门连接，充水（气）加压至0.50.8MPa，使胶皮管直径增大约3mm。

构件中固定：

用钢筋井字架，间距不大于0.6m；防止粘结措施：

浇筑后不需转动胶管，只需在抽管前放水（气）降压，待管径缩小与砼脱离即可抽管；抽管时机：

抽管时间比钢管略迟；抽管顺序：

先上后下；先曲后直。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3预埋管法预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管和金属螺旋管、塑料波纹管，埋入后不再抽出，可用于各类形状的孔道，是目前大力推广的孔道留设方法。

波纹管要求：

在1KN径向力作用下不变形，使用前进行灌水试验，检查有无渗漏，防止水泥浆流入管内堵塞孔道；安装就位过程中避免反复弯曲，以防管壁开裂。

塑料波纹管金属螺旋管后张法施工工艺后张法施工工艺10.3构件中固定：

用钢筋井字架,间距不大于0.81.0m;螺旋管固定后，必须用铅丝与钢筋扎牢，防止浇筑砼时螺旋管上浮而造成严重事故。

曲线孔道的固定后张法施工工艺后张法施工工艺10.3灌浆孔：

灌浆孔可设置在锚垫板上或利用灌浆管引至构件外，孔径不宜小于20。

p曲线预应力筋孔道的每个波峰处，应设置泌水管。

泌水管伸出梁面的高度不宜小于0.5m，泌水管也可兼作灌浆孔用。

p灌浆孔的作法，在螺旋管上开口，用带嘴的塑料弧形压板与海绵垫片覆盖并用铁丝扎牢，再接增强塑料管。

四、灌浆孔、排气孔与泌水孔1螺旋管；2海绵垫；3塑料弧形压板；4塑料管；5铁丝扎紧后张法施工工艺后张法施工工艺10.3排气孔:

构件的两端留设排气孔，曲线孔道的峰顶处应留设排气兼泌水孔，必要时可在最低点设置排水孔。

灌浆孔的方向应使灌浆时水泥浆至上而下垂直或倾斜注入孔道；波纹管上留设灌浆孔灌浆孔的最大间距，抽芯成孔的不宜大于12m，预埋波纹管不大于30m。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3四、预应力筋穿入孔道四、预应力筋穿入孔道预应力筋穿入孔道按穿筋时机分有先穿束和后穿束,按穿入数量分有整束穿和单根穿；按穿束方法分有人工穿束和机械穿束。

箱梁的人工后穿束预应力筋穿插入孔道的箱梁后张法施工工艺后张法施工工艺10.3长度在50m以内的曲线束，多采用人工穿束；对超长束、特重束、多波曲线束应采用卷扬机穿束；目前穿束机穿束在越来越多的工程中得到使用。

先穿束在砼浇筑前穿束，省力，但穿束占用工期，预应力筋保护不当易生锈；后穿束在砼浇筑后进行，不占用工期，穿筋后即进行张拉，但较费力。

构皮滩大坝中孔闸墩新式U型预应力锚索穿索试验后张法施工工艺后张法施工工艺10.32千斤顶定位安装3张拉1准备工作5封端4锚固五、预应力筋张拉后张法施工工艺后张法施工工艺10.3张拉设备张拉设备包括张拉千斤顶、高压油泵和压力表。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3后张法施工工艺后张法施工工艺10.31.1.准备工作准备工作块体拼装：

分段制作的构件在张拉前完成拼装;砼强度检验：

砼强度应满足设计要求，设计无要求时应不低于设计强度的75%，块体拼装立缝处的砼或砂浆强度不低于砼强度的40%，且不得低于15MPa;构件端头清理；搭设张拉台，安装锚具与张拉设备。

张拉台搭设后张法施工工艺后张法施工工艺10.32.2.张拉方式张拉方式根据构件的特点、预应力筋的形状和长度及施工方法，预应力筋张拉有如下几种张拉方法：

一端张拉方式：

张拉设备放在构件的一端进行张拉，适用于长度30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf0.5L（L为预应力筋长度）的曲线预应力筋；两端张拉方式：

张拉设备放在构件的两端进行张拉，适用于长度30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度Lf0.5L的曲线预应力筋；后张法施工工艺后张法施工工艺10.3分批分段张拉顺序：

原则上对称进行；还应考虑到尽量减少张拉设备的移动次数。

预应力箱梁的分批、对称张拉预应力T梁的分批张拉图预应力筋为四束，需分两批张拉，用两台千斤顶分别张拉对角线上的二束，然后张拉另二束。

后张法施工工艺后张法施工工艺10.3六、孔道灌浆六、孔道灌浆预应力筋张拉后，应尽快进行孔道灌浆。

灌浆管压浆的目的压浆的目的防护预应力筋防护预应力筋（束束）免于免于锈蚀，并使它们与构件相锈蚀，并使它们与构件相粘结而形成整体粘结而形成整体压浆后将所有锚头用混凝压浆后将所有锚头用混凝土封闭，完成预制工作土封闭，完成预制工作后张法施工工艺后张法施工工艺10.3七、后张法施工注意事项七、后张法施工注意事项后张法预应力构件，断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3%，且每束钢丝不得超过一根。

（2）后张法预应力筋锚固后的外露部分宜用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋的1.5倍，且不小于30mm。

长期工作锚具，可涂刷防锈油漆或用封端砼封裹。

（3）现浇砼构件的侧模板宜在预应力张拉前拆除，底模支架拆除时，孔道灌浆强度不应低于15MPa；后张法施工工艺后张法施工工艺10.3波纹管事故锚垫板事故危险的堆放砼振捣事故（4）金属波纹管或无粘结预应力筋铺设后，其附近不得进行电焊作业，否则应采取防护措施。

（5）砼浇筑时，应防止振动器触碰金属波纹管、无粘结预应力筋或端部预埋件，不得踏压或撞碰预应力筋、钢筋支架等。