预应力混凝土工程是指对在结构承受外荷载之前,预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力,以改善结构使用性能的结构形式的建设过程。
简介
预应力混凝土工程是一门新兴的科学技术,1928年由法国弗来西奈首先研究成功以后,在世界各国广泛推广应用。其推广数量和范围多少,是衡量一个国家建筑技术水平的重要标志之一。
我国1950年开始采用预应力混凝土结构,无论在数量以及结构类型方面均得到迅速发展。预应力技术已经从开始的单个构件发展到预应力结构新阶段。如无黏结预应力现浇平板结构、装配式整体预应力板柱结构、预应力薄板叠合板结构、大跨度部分预应力框架结构等。
普通
钢筋混凝土构件的抗拉极限应变值只有0.0001~0.00015,即相当于每米只允许拉长0.1~0.15 mm,超过此值,混凝土就会开裂。如果混凝土不开裂,构件内的受拉钢筋应力只能达到20~30 N/mm2。如果允许构件开裂,裂缝宽度限制在0.2~0.3 mm时,构件内的受拉钢筋应力也只能达到150~250 N/mm2。因此,在
普通混凝土构件中采用高强钢材达到节约钢材的目的受到限制。采用预应力混凝土才是解决这一矛盾的有效办法。所谓预应力混凝结构(构件),就是在结构(构件)受拉区预先施加压力产生预压应力,从而使结构(构件)在使用阶段产生的拉应力首先抵消预压应力,从而推迟了裂缝的出现和限制裂缝的开展,提高了结构(构件)的抗裂度和刚度。这种施加预应力的混凝土,叫作预应力混凝土。与普通混凝土相比,预应力混凝土除了提高构件的抗裂度和刚度外,还具有减轻自重、增加构件的耐久性、降低造价等优点。
预应力混凝土按施工方法的不同可分为先张法和后张法两大类;按钢筋张拉方式不同可分为机械张拉、电热张拉与自应力张拉法等。
施工
预应力混凝土施工主要包括先张法、后张法、无黏结预应力施工工艺等。
1.先张法施工
先张法即在浇筑混凝土构件之前,先张拉
预应力钢筋,将其临时锚固在台座或钢模上,然后浇筑混凝土构件。待混凝土达到一定强度(一般不低于混凝土强度标准值的75%),预应力钢筋与混凝土间有足够黏结力时,放松预应力,预应力钢筋弹性回缩,对混凝土产生预压应力。先张法多用于预制构件厂生产定型的中、小型构件。
2.后张法施工
后张法即构件制作时,在放置
预应力钢筋的部位预先留有孔道,待混凝土达到规定强度后,孔道内穿入预应力钢筋,并用张拉机具夹持预应力钢筋将其张拉至设计规定的控制应力,然后借助锚具将预应力钢筋锚同在构件端部,最后进行孔道灌浆(亦有不灌浆者)。
后张法宜用于现场生产大型预应力构件、特种结构等,亦可作为一种预制构件的拼装手段。
3.无黏结预应力混凝土施工
无黏结预应力混凝土施工方法是后张法预应力混凝土的发展,近年来无黏结预应力技术在我国也得到了较大的推广。无黏结预应力完全依靠锚具来传递预应力,因此对锚具的要求比普通后张法严格。
无黏结预应力施工方法是:在
预应力筋表面刷涂料并包塑料布(管)后,同普通钢筋一样先铺设在安装好的模板内,然后浇筑混凝土,待混凝土达到设计要求强度后,进行预应力筋张拉锚同。这种
预应力工艺的优点是不需要预留孔道和灌浆,施工简单,张拉时摩阻力较小,预应力筋易弯成曲线形状,适用于曲线配筋的结构。在双向连续平板和密肋板中应用无黏结预应力束比较经济合理,在多跨连续梁中也很有发展前途。
验收
预应力混凝土工程施工质量验收的一般规定有如下几点:
(1)后张法预应力混凝土工程的施工,应由具有相应资质等级的预应力专业施工单位承担,无相应资质等级的施工单位不得承担此类工程。
(2)
预应力筋张拉机具设备及仪表应当定期进行维护和校验。张拉设备配套标定,并配套使用。张拉设备的标定期限不应超过半年。当在使用过程中或在
千斤顶检修后出现反常现象时,应重新进行标定。张拉设备标定时,千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致;
压力计的精度不应低于1~5级,标定张拉设备用的试验机或测力精度不应低于±2%。
(3)在浇筑混凝土之前,应进行预应力混凝土
隐蔽工程验收,其内容主要包括:
预应力筋的品种、规格、数量、位置等;预应力筋锚具和连接器的品种、规格、数量、位置等;预留孔道的规格、数量、位置、形状及
灌浆孔、排气兼泌水管等;锚固区局部加强构造等。