先張法的施工工藝如圖5-1所示
工藝過程:張拉固定預(yù)應(yīng)力筋→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)(至75%強(qiáng)度)→放張預(yù)應(yīng)力筋。
一、先張法的施工設(shè)備
(一)臺座
1.墩式臺座
以混凝土墩作承力結(jié)構(gòu)的臺座稱墩式臺座,一般用于平臥生產(chǎn)的中小型構(gòu)件,如屋架、空心板和平板等。生產(chǎn)空心板、平板等平面布筋的混凝土構(gòu)件時(shí),由于張力不大,可利用簡易墩式臺座,如圖5-2所示。生產(chǎn)中型構(gòu)件或多層疊澆構(gòu)件時(shí),多用如圖5-3所示的墩式臺座,臺座局部加厚,以承受部分張拉力。墩式臺座是由傳力墩、臺面、橫梁組成。
2.槽式臺座
槽式臺座由端柱、傳力柱、柱墊、橫梁和臺面等組成,既可承受張拉力,又可作蒸汽養(yǎng)護(hù)槽,適用于張拉力較大的大型構(gòu)件,如吊車梁、屋架等,如圖5-4所示。
(二)夾具與張拉機(jī)具
2.張拉夾具
3.夾具的要求
夾具本身須具備自鎖和自錨能力,自鎖即錐銷、齒板或楔塊打入后不會反彈而脫出的能力;自錨即預(yù)應(yīng)力筋張拉中能可靠地錨固而不被從夾具中拉出的能力。同時(shí),先張法用夾具的靜載錨固性能,應(yīng)符合Ⅰ類錨具的效率系數(shù)ηa大于或等于0.95的要求。同時(shí),夾具還應(yīng)具有安全的重復(fù)使用性能。
(三)張拉設(shè)備
1.手動卷筒式張拉機(jī)
手動卷筒式張拉機(jī)的構(gòu)造是將手搖絞車裝在小鋼軌道上,鋼絲繩卷在卷筒上,卷筒與齒輪聯(lián)結(jié),齒輪上方裝有錐銷及制動爪;鋼絲繩另一端串聯(lián)彈簧測力計(jì)和嵌式夾具。
手動卷筒式張拉機(jī)的使用方法:搖動手柄,齒輪帶動卷筒順轉(zhuǎn),張拉鋼絲;提起錐銷及制動爪,齒輪倒轉(zhuǎn),松開鋼絲。其具體操作是將鋼絲夾在嵌式夾具上→轉(zhuǎn)動卷筒,張拉鋼絲→張拉到預(yù)定張拉力值,停止搖手柄,固定鋼絲→提起錐銷制動爪,卷揚(yáng)機(jī)倒轉(zhuǎn)→松開夾具,取出鋼絲,張拉完畢。
2.電動卷筒式張拉機(jī)
電動卷筒式張拉機(jī)是把慢速電動卷揚(yáng)機(jī)裝在小車上制成。其優(yōu)點(diǎn)是:張拉行程大,張拉速度快?蓮埨睆3~5mm的鋼絲。 為了控制張拉力準(zhǔn)確,張拉速度以1~2m/min為宜,張拉機(jī)與彈簧測力計(jì)配合使用時(shí),宜裝行程開關(guān)進(jìn)行控制,使達(dá)到規(guī)定的張拉力時(shí)能自動停車。
3.電動螺桿張拉機(jī)
電動螺桿張拉機(jī)既可以張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋也可以張拉預(yù)應(yīng)力鋼絲。它是由張拉螺桿、電動機(jī)、變速箱、測力裝置,拉力架、承力架和張拉夾具等組成。最大張拉力為300~600 kN,張拉行程為800 mm,張拉速度2 m/min,自重400 Kg。為了便于工作和轉(zhuǎn)移,將其裝置在帶輪的小車上,電動螺桿張拉機(jī)的示意圖如圖5-9所示。
4.油壓千斤頂
油壓千斤頂可張拉單根預(yù)應(yīng)力筋或多根成組預(yù)應(yīng)力筋。多根成組張拉時(shí),可采用四橫梁裝置進(jìn)行,見圖5-10。
二、先張法的施工工藝
先張法施工工藝流程如圖5-11所示。
(一)預(yù)應(yīng)力筋的張拉
預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力筋的張拉有單根張拉和多根成組張拉,單根張拉所用設(shè)備構(gòu)造簡單,易于保證應(yīng)力均勻,但生產(chǎn)效率低,而且對預(yù)應(yīng)力筋過密或間距不夠大時(shí),張拉和錨固較困難。張拉控制應(yīng)力:張拉時(shí)的控制應(yīng)力應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定。最大張拉控制應(yīng)力不得超過表5-1的規(guī)定。
1.張拉程序
預(yù)應(yīng)力筋的張拉程序:
第一種張拉程序中,超張拉5%并持荷2 min,其目的是為了在高應(yīng)力狀態(tài)下加速預(yù)應(yīng)力松弛早期發(fā)展,以減少應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失。第二種張拉程序中,超張拉3%,其目的是為了彌補(bǔ)預(yù)應(yīng)力筋的松弛損失,這種張拉程序施工簡單,一般多被采用。以上兩種張拉程序是等效的,可根據(jù)構(gòu)件類型、預(yù)應(yīng)力筋與錨具種類、張拉方法、施工速度等選用。
第二種張拉程序,超張拉 3%是為了彌補(bǔ)應(yīng)力松弛引起的損失,根據(jù)國家建委建研院“常溫下鋼筋松弛性能的試驗(yàn)研究”一次張拉0→5σcon,比超張拉持荷再回到控制應(yīng)力0→1.05σcon→5σcon(持荷2 min)應(yīng)力松弛大 2~3%,因此,一次張拉到1.035σcon后錨固,是同樣可以達(dá)到減少松弛效果的。且這種張拉程序施工簡便,一般應(yīng)用較廣。
2.張拉力
根據(jù)設(shè)計(jì)的張拉控制應(yīng)力σcon、預(yù)應(yīng)力筋的截面積Ap和張拉程序中所規(guī)定的超張拉系數(shù)m,即可求出預(yù)應(yīng)力筋的張拉力Fp:
式中,m為超張拉系數(shù),取1.03或1.05;
σcon為預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力(N/mm2);
Ap為預(yù)應(yīng)力筋截面面積(mm2)。
(二)混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)
3.張拉伸長值校核
用應(yīng)力控制張拉時(shí),為了校核預(yù)應(yīng)力值,在張拉過程中應(yīng)測出預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長值,如實(shí)際伸長值比計(jì)算伸長值大于10%或小于5%,應(yīng)暫停張拉,查明原因并采取措施調(diào)整后,方可繼續(xù)張拉。
預(yù)應(yīng)力筋的計(jì)算伸長值ΔL(mm),可按下式計(jì)算:
式中,F(xiàn)p為預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉力(kN),直線筋取張拉端的拉力;兩端張拉的曲線筋,取張拉端的拉力與跨中扣除孔道摩阻損失后拉力的平均值;
Ap預(yù)應(yīng)力筋的截面面積(mm2);
l 為預(yù)應(yīng)力筋的長度(mm);
Es為預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量(kN/mm2)。
預(yù)應(yīng)力筋張拉完后,即應(yīng)綁扎骨架、立模、澆筑混凝土。確定預(yù)應(yīng)力混凝土的配合比時(shí),應(yīng)盡量減少混凝土的收縮和徐變,以減少預(yù)應(yīng)力損失。收縮和徐變都與水泥品種和用量、水灰比、骨料孔隙率、振動成型等有關(guān)。
預(yù)應(yīng)力筋張拉、綁扎和立模工作完成之后,即應(yīng)澆筑混凝土,每條生產(chǎn)線應(yīng)一次澆筑完畢。
預(yù)應(yīng)力混凝土可采用自然養(yǎng)護(hù)或濕熱養(yǎng)護(hù)。一般可采用兩次升溫的措施:初次升溫應(yīng)在混凝土尚未結(jié)硬、未與預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)時(shí)進(jìn)行,初次升溫的溫差一般可控制在20 ℃以內(nèi);第二次升溫則在混凝土構(gòu)件具備一定強(qiáng)度(7.5~10MPa),即混凝土與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)力足以抵抗溫差變形后,再將溫度升到養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行養(yǎng)護(hù),此時(shí),預(yù)應(yīng)力筋將和混凝土一起變形,預(yù)應(yīng)力筋不再引起應(yīng)力損失。
(三)預(yù)應(yīng)力筋放張
1.放張順序
預(yù)應(yīng)力筋的放張順序,應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)對承受偏心預(yù)壓力的構(gòu)件(如梁),應(yīng)先同時(shí)放張預(yù)壓力較小區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋,再同時(shí)放張預(yù)壓力較大區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋。
(2)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(shí)放張。
(3)如不能滿足上述要求時(shí),應(yīng)分階段、對稱、相互交錯(cuò)的進(jìn)行放張,以防止在放張過程中,構(gòu)件產(chǎn)生翹曲、裂紋及預(yù)應(yīng)力筋斷裂等現(xiàn)象。
2.放張方法
配筋不多的中小型鋼筋混凝土構(gòu)件,鋼絲可用砂輪鋸或切斷機(jī)切斷等方法放張。配筋多的鋼筋混凝土構(gòu)件,鋼絲應(yīng)同時(shí)放張,如逐根放張,則最后幾根鋼絲將由于承受過大的拉力而突然斷裂,易使構(gòu)件端部開裂。放張后預(yù)應(yīng)力筋的切斷順序,一般由放張端開始,逐次切向另一端。