无粘结预应力砼结构课件

第七章第七章 无粘结预应力混凝土结构无粘结预应力混凝土结构第七章 无粘结预应力混凝土结构1第一节第一节 概述概述l预应力结构体系预应力结构体系有粘结有粘结：后张法后灌浆l 无粘结无粘结：预应力筋表面涂有建筑油膏缓粘结缓粘结第一节 概述预应力结构体系2l材料材料油脂：油脂：l化学稳定化学稳定l韧性，不发脆、不流淌、不透水韧性，不发脆、不流淌、不透水l防腐防腐l润滑润滑套管套管l强度，稳定性强度，稳定性l良好的韧性，不变脆良好的韧性，不变脆l抗磨抗磨l对混凝土无害对混凝土无害材料3l优缺点优缺点l 无需留孔、灌浆、施工简单无需留孔、灌浆、施工简单l矢高损失小矢高损失小l摩擦损失小摩擦损失小l防腐性能好防腐性能好l可单根张拉可单根张拉l施工方便，与普通钢筋一起埋设施工方便，与普通钢筋一起埋设,可多跨曲线布可多跨曲线布置置l对锚具的压力大对锚具的压力大l材料强度利用不充分（承载能力极限状态时预应材料强度利用不充分（承载能力极限状态时预应力钢筋可能不屈服）力钢筋可能不屈服）l裂缝较少，裂缝宽度大裂缝较少，裂缝宽度大l应防止连续跨倒塌应防止连续跨倒塌优缺点4l应用范围：应用范围：楼盖次梁、单向板、双向板、无梁板楼盖次梁、单向板、双向板、无梁板超长结构超长结构无粘结预应力水池无粘结预应力水池体外预应力桥梁体外预应力桥梁应用范围：5无粘结预应力砼结构课件6无粘结预应力砼结构课件7无粘结预应力砼结构课件8第二节第二节 无粘结预应力混凝土受弯构件的性能无粘结预应力混凝土受弯构件的性能l 无粘结受弯构件的性能无粘结受弯构件的性能无粘结：裂缝少，主裂缝展开大，上部呈叉形无粘结：裂缝少，主裂缝展开大，上部呈叉形预应力筋的应力增长缓慢预应力筋的应力增长缓慢裂缝发展快裂缝发展快变形大变形大脆性破坏脆性破坏第二节 无粘结预应力混凝土受弯构件的性能 无粘结受弯构件9l起源：起源：无粘结预应力起源于无粘结预应力起源于5050年代的美国，年代的美国，7070年代末我国开年代末我国开始研究，始研究，8080年代初成功地应用于实际工程中。无粘结预应年代初成功地应用于实际工程中。无粘结预应力施工方法是力施工方法是后张法预应力混凝土的发展后张法预应力混凝土的发展。l应用范围：应用范围：在双向连续平板和密肋在双向连续平板和密肋板中应用无粘结预应力钢筋束板中应用无粘结预应力钢筋束比较经济合理，在多跨连续梁、比较经济合理，在多跨连续梁、大荷载的多层工业厂房楼盖体大荷载的多层工业厂房楼盖体系、大跨度梁类结构中很有发系、大跨度梁类结构中很有发展前途。展前途。无粘结预应力施工无粘结预应力施工 起源：无粘结预应力施工 10无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土 指配有无粘指配有无粘结预应结预应力筋力筋靠靠锚锚具具传传力力的一种的一种预应预应力混凝土。力混凝土。施工过程施工过程 先将无粘先将无粘结预应结预应力筋按力筋按设计设计要求要求铺设铺设完完毕毕，待混凝土，待混凝土浇浇筑并筑并达到强度后进行张拉锚固。达到强度后进行张拉锚固。优点优点 无需留孔和灌浆无需留孔和灌浆，施工简便，但对锚具要求高。，施工简便，但对锚具要求高。一、无粘结预应力筋制作一、无粘结预应力筋制作 无粘结预应力筋无粘结预应力筋 指施加指施加预应预应力后沿力后沿全长与周围混凝土不粘结全长与周围混凝土不粘结 的预应力筋。的预应力筋。构成构成 预应预应力力钢钢材材s s1212和和s s1515钢绞线钢绞线 涂料涂料层层防腐防腐润润滑油脂滑油脂 外包外包层层高密度聚乙高密度聚乙烯护烯护套套无粘结预应力筋图无粘结预应力筋图 1 1一一钢绞线钢绞线或或钢丝钢丝束；束；2 2一油脂；一油脂；3 3一塑料一塑料护护套套无粘结预应力混凝土 一、无粘结预应力筋制作 无粘结预应力11涂料层涂料层长期长期保护预应力筋不受腐蚀保护预应力筋不受腐蚀，减少张拉时的摩阻力，应符，减少张拉时的摩阻力，应符合下列要求：合下列要求：在在2020+70+70温度范围内不流淌、不开裂、不变脆，并有一定韧温度范围内不流淌、不开裂、不变脆，并有一定韧性；性；使用期内化学稳定性高；使用期内化学稳定性高；对周围材料无侵蚀作用；对周围材料无侵蚀作用；不透水、不透水、不吸湿；防腐性能好；不吸湿；防腐性能好；润滑性能好，摩擦阻力小。润滑性能好，摩擦阻力小。根据上述要求，目前一般选用根据上述要求，目前一般选用1 1号或号或2 2号建筑油脂作为无粘结预应力号建筑油脂作为无粘结预应力筋的表面涂料。筋的表面涂料。外包层外包层外包层的包裹物必须外包层的包裹物必须具有一定的抗拉强度、防渗漏性能具有一定的抗拉强度、防渗漏性能，同时还需符合：同时还需符合：在使用温度范围内在使用温度范围内(2020+70)+70)低温不脆化，高温化学性能稳定；低温不脆化，高温化学性能稳定；具有足够的韧性、抗磨性；对周围材料无侵蚀作用；具有足够的韧性、抗磨性；对周围材料无侵蚀作用；保证预应力束保证预应力束在运输、储存、铺设和浇筑混凝土过程中不发生不可修复的破坏。在运输、储存、铺设和浇筑混凝土过程中不发生不可修复的破坏。一般常用的包裹物有塑料布、塑料薄膜或牛皮纸，其中塑料布或塑料一般常用的包裹物有塑料布、塑料薄膜或牛皮纸，其中塑料布或塑料薄膜防水性能、抗拉强度和延伸率较好。此外，还可选用聚氯乙烯、高薄膜防水性能、抗拉强度和延伸率较好。此外，还可选用聚氯乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和聚丙烯等挤压成型作为预应力束的涂层包裹层。压聚乙烯、低压聚乙烯和聚丙烯等挤压成型作为预应力束的涂层包裹层。涂料层长期保护预应力筋不受腐蚀，减少张拉时的摩阻力，应符12 二、无粘结预应力筋铺设二、无粘结预应力筋铺设 铺设时曲线坐标宜采用钢筋托架或支撑钢筋控制，其间距为铺设时曲线坐标宜采用钢筋托架或支撑钢筋控制，其间距为l l2m2m，并用铁丝与无粘结筋扎牢。，并用铁丝与无粘结筋扎牢。固定端采用内埋式时，可选用挤压锚具、镦头锚板等。挤压锚具应固定端采用内埋式时，可选用挤压锚具、镦头锚板等。挤压锚具应与承压钢板贴紧，钢丝镦头必须与锚板贴紧。与承压钢板贴紧，钢丝镦头必须与锚板贴紧。张拉端可采用凸出式与凹入式做法。张拉端可采用凸出式与凹入式做法。端头预埋钢板应垂直于预应力端头预埋钢板应垂直于预应力筋，螺旋筋应紧靠预埋钢板。筋，螺旋筋应紧靠预埋钢板。凹口可采用塑料穴模或泡沫块木块做凹口可采用塑料穴模或泡沫块木块做成。成。无粘结预应力筋内埋式固定端无粘结预应力筋内埋式固定端构造构造 (a)(a)挤压锚挤压锚具具 2 2一螺旋筋；一螺旋筋；4 4一一钢绞线钢绞线；5 5一一预预埋埋钢钢板；板；6 6一挤压锚具一挤压锚具 夹片锚具系统张拉端构造夹片锚具系统张拉端构造 (a)(a)夹夹片片锚锚具凸出混凝土表面具凸出混凝土表面 (b)(b)夹夹片片锚锚具凹入混凝土表面具凹入混凝土表面 l l一一夹夹片；片；2 2一一锚环锚环；3 3一承一承压压板；板；4 4一螺一螺旋筋；旋筋；5 5一无粘结一无粘结预应力筋；预应力筋；6 6一塑料穴模；一塑料穴模；7 7一钩螺丝和螺母一钩螺丝和螺母 二、无粘结预应力筋铺设 铺设时曲线坐标宜采用钢筋托架或支13南京国际展览中心楼板中铺放双向无粘结预应力筋南京国际展览中心楼板中铺放双向无粘结预应力筋南京国际展览中心楼板中铺放双向无粘结预应力筋14l 无粘结预应力筋在平板结构中一般为双向配置，因此其铺设顺无粘结预应力筋在平板结构中一般为双向配置，因此其铺设顺序很重要。序很重要。l 一般是根据双向钢丝束交点的标高差，绘制钢丝束的铺设顺序一般是根据双向钢丝束交点的标高差，绘制钢丝束的铺设顺序图，底层钢丝束先行铺设，然后依次铺设上层钢丝束，这样可以避图，底层钢丝束先行铺设，然后依次铺设上层钢丝束，这样可以避免钢丝束之间的相互穿插。免钢丝束之间的相互穿插。l 用短钢筋或混凝土垫块等架起来控制标高，再用铁丝将无粘结用短钢筋或混凝土垫块等架起来控制标高，再用铁丝将无粘结预应力筋与非预应力筋绑扎牢固，防止钢丝束在浇筑混凝土施工过预应力筋与非预应力筋绑扎牢固，防止钢丝束在浇筑混凝土施工过程中位移。程中位移。l 若有曲线形状，则用钢筋制成的若有曲线形状，则用钢筋制成的“马凳马凳”来架设。一般施工顺来架设。一般施工顺序是依次放置间距不大于序是依次放置间距不大于2m2m的钢筋马凳，然后按顺序铺设钢丝束，的钢筋马凳，然后按顺序铺设钢丝束，钢丝束就位后，调整曲率及其水平位置，经检查无误后，用铁丝将钢丝束就位后，调整曲率及其水平位置，经检查无误后，用铁丝将无粘结预应力筋与非预应力筋绑扎牢固。无粘结预应力筋与非预应力筋绑扎牢固。无粘结预应力筋在平板结构中一般为双向配置，因此其铺设15 三、无粘结预应力筋张拉三、无粘结预应力筋张拉 宜采取单根张拉。张拉设备宜选用前置内卡式千斤顶；宜采取单根张拉。张拉设备宜选用前置内卡式千斤顶；锚固体系选用单孔夹片锚具锚固体系选用单孔夹片锚具，其静载锚固性能应满足要求。，其静载锚固性能应满足要求。无粘结预应力筋由于摩阻损失小，用于楼面结构时曲率也小，因此不无粘结预应力筋由于摩阻损失小，用于楼面结构时曲率也小，因此不论直线或曲线形状在长度不大于论直线或曲线形状在长度不大于25m25m时都可采取一端张拉。当筋长超过时都可采取一端张拉。当筋长超过50m50m时时，宜采取分段，宜采取分段张张拉与拉与锚锚固。固。无粘结预应力筋的张拉力、张拉顺序与张拉伸长值校核与一般预应力无粘结预应力筋的张拉力、张拉顺序与张拉伸长值校核与一般预应力筋张拉相同。筋张拉相同。张拉顺序：张拉顺序：应根据其铺设顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。应根据其铺设顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。由于无粘结预应力筋一般为曲线配筋，故应由于无粘结预应力筋一般为曲线配筋，故应采用两端同时张拉采用两端同时张拉。无粘结预应力筋一般长度大，有时又呈曲线形布置，如何减少其摩无粘结预应力筋一般长度大，有时又呈曲线形布置，如何减少其摩阻损失值是一个重要的问题。影响摩阻损失值的主要因素是润滑介质、阻损失值是一个重要的问题。影响摩阻损失值的主要因素是润滑介质、包裹物和预应力筋截面形式。摩阻损失值，可用标准测力计或传感器等包裹物和预应力筋截面形式。摩阻损失值，可用标准测力计或传感器等测力装置进行测定。测力装置进行测定。施工时，为降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。施工时，为降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。三、无粘结预应力筋张拉 无粘结预应力筋由于摩阻损失小16 四、锚固区防腐蚀措施四、锚固区防腐蚀措施 锚固区必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。锚固区必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。锚具表面经上述处理后，再用微胀混凝土或低收缩水泥砂浆密封。也锚具表面经上述处理后，再用微胀混凝土或低收缩水泥砂浆密封。也可用可用外包钢筋混凝土圈梁封闭外包钢筋混凝土圈梁封闭。对不能使用混凝土或砂浆包裹层的部位，应对无粘结预应力筋的锚具对不能使用混凝土或砂浆包裹层的部位，应对无粘结预应力筋的锚具全部涂以与无粘结预应力筋涂料层相同的防腐油脂，并用具有防腐和防全部涂以与无粘结预应力筋涂料层相同的防腐油脂，并用具有防腐和防火性能的保护层将锚具封闭。火性能的保护层将锚具封闭。1 1）张拉端处理张拉端处理 采用镦头锚具采用镦头锚具，锚头部位的外径比较大，因此，预应力筋两端，锚头部位的外径比较大，因此，预应力筋两端应在构件上预留有一定长度的孔道（塑料套筒），其直径略大于锚具的应在构件上预留有一定长度的孔道（塑料套筒），其直径略大于锚具的外径。预应力筋张拉锚固以后，其端部便留下孔道，并且该部分没有涂外径。预应力筋张拉锚固以后，其端部便留下孔道，并且该部分没有涂层，应加以处理保护预应力筋。层，应加以处理保护预应力筋。第一种方法是在第一种方法是在孔道中注入油脂孔道中注入油脂并加以封闭。并加以封闭。锚头端部处理方法锚头端部处理方法1 1油枪；油枪；2 2锚具；锚具；3 3端部孔道；端部孔道；4 4有涂层的无粘有涂层的无粘结预应力筋；结预应力筋；5 5无涂层的端部钢丝；无涂层的端部钢丝；6 6构件；构件；7 7注入孔道的油脂；注入孔道的油脂；8 8混凝土封闭混凝土封闭 端部孔道 四、锚固区防腐蚀措施 17l l 第二种方法是在两端留设的第二种方法是在两端留设的孔道内注入环氧树脂水泥砂浆孔道内注入环氧树脂水泥砂浆，其抗压强度不低于其抗压强度不低于35MPa35MPa，灌浆时同时将锚头封闭，防止钢筋锈蚀，灌浆时同时将锚头封闭，防止钢筋锈蚀，也起一定的锚固作用。也起一定的锚固作用。l 预留孔道中注入油脂或环氧树脂水泥砂浆后，用预留孔道中注入油脂或环氧树脂水泥砂浆后，用C30C30级的细石混级的细石混凝土封闭锚头部位。凝土封闭锚头部位。l 采用夹片式锚具时采用夹片式锚具时，张拉端头构造简单，不需处理。只是在锚具，张拉端头构造简单，不需处理。只是在锚具及承压板表面涂防水涂料，再用及承压板表面涂防水涂料，再用后浇的钢筋砼圈梁封闭后浇的钢筋砼圈梁封闭。l 2 2）固定端处理）固定端处理l 固定端设置在构件内。无粘结钢丝束采用扩大的墩头锚板，并用固定端设置在构件内。无粘结钢丝束采用扩大的墩头锚板，并用螺旋筋加强；无粘结钢绞线，锚固端采用压花成型。螺旋筋加强；无粘结钢绞线，锚固端采用压花成型。18l 无粘结筋的推出，由于其无需制孔工艺，减少了施工工序流程，无需进行压浆，也就消除了制孔、压浆工艺所带来的后顾之忧，同时由于预应力筋的本身所占空间较小，易满足构件狭小空间的布索要求，所以在工程中得到了广泛的应用。但无粘结筋一般用于板类构件，在特种工程中使用还受到一定限制。l l 缓粘结预应力筋是处在无粘结筋与有粘结筋间的一种新的预应力筋粘结形式，即它既具有无粘结筋的布索自由、使用方便、无需孔道的设置和压浆的优点，又具有有粘结筋在后期使用上的特点和安全性的一种新预应力工艺。l l 缓粘结筋顾名思义是一种在预应力筋的张拉前具有无粘结筋的特点，而后期又具有有粘结筋使用效果的预应力工艺，其特点是综合了无粘结筋与有粘结筋各自的优点。无粘结筋的推出，由于其无需制孔工艺，减少了施工19 五、五、缓缓粘粘结预应结预应力施工力施工 缓粘结预应力筋缓粘结预应力筋 由由带带外肋的外肋的PEPE管管,内涂在常温下延内涂在常温下延迟迟硬化硬化树树脂的脂的钢绞线钢绞线，兼有无粘结筋张拉摩阻小、施工方便和有粘结筋安全性好的特兼有无粘结筋张拉摩阻小、施工方便和有粘结筋安全性好的特点。点。缓粘结预应力筋一般采用大直径钢绞线，如缓粘结预应力筋一般采用大直径钢绞线，如S S28.628.6和和S S21.821.8。常温下延迟硬化树脂可根据工程的要求控制常温下延迟硬化树脂可根据工程的要求控制 在在2 25 5个月，树脂硬化后的强度可达个月，树脂硬化后的强度可达70MPa70MPa。锚具为相应的夹片锚具。锚具为相应的夹片锚具。其施工方法与无粘结预应力筋施工基本一致其施工方法与无粘结预应力筋施工基本一致。S S2828缓粘结缓粘结预应力筋预应力筋 五、缓粘结预应力施工 S28缓粘结预应力筋 20l 缓粘结筋的作用机理是在预应力筋的外侧包裹一种特殊的缓凝材料，这种材料能在2-5个月前不凝结，这就满足了现场张拉力筋的时间要求。在2-5个月后开始逐渐硬化，并对预应力筋产生握裹、保护作用，并能最终达到70MPa的抗压强度。l 缓粘结筋工艺目前已在实际工程中多次应用，尤其应用于三向预应力箱梁的竖、横两个方向，使其优点得到极好的体现。在预应力简支梁纵向力筋的应用，使得传统中、小跨先张梁摆脱了张拉台座的约束，后张梁免除制孔压浆的工序，减少了施工设备，这一切使得简支梁生产和制造中的预应力工艺变得简单而易行，更易达到现场的施工条件。做为这种起步于桥梁结构的预应力工艺同样可以广泛地应用于工业与民用建筑、水利工程、土木结构物的修复和加固等各种预应力混凝土结构中。无粘结预应力砼结构课件21无粘结预应力砼结构课件22无粘结预应力砼结构课件23 1、后张法有粘结预应力筋预留孔道的规格、数量 位置和形状除应符合设计要求外，尚应符合下列规定：l 预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；l孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；l成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；l灌浆孔的间距：对预埋金属螺旋管；不宜大于30m；对抽芯成形孔道不宜大于12m；l在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水孔；l灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通；施工注意事项 1、后张法有粘结预应力筋预留孔道的规格、数量 位置和形状24l当锚具下的锚垫板要求采用喇叭管时，宜选用钢制或铸铁的产品，锚垫板下应设置足够的螺旋钢筋或网状分布钢筋。l锚垫板与预应力筋(或孔道)在锚固区及其附近应相互垂直。锚垫板上宜设灌浆孔，此孔还可用于排气或安设水泥浆泌水补偿器。选用锚具时，应根据张拉设备的要求，使现场有足够的操作空间。2、无粘结预应力筋的铺设除应符合第4条的规定外，尚应符合下列要求：l 无粘结预应力筋的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；l 端部的预埋锚垫板应垂直于预应力筋；l 内埋式固定端垫板不应重叠，锚具与垫板应贴紧：l 无粘结预应力筋成束布置时应能保证混凝土密实并能裹住预应力筋；l 无粘结预应力筋的护套应完整，局部破损处应采用防水胶带缠绕紧密。当锚具下的锚垫板要求采用喇叭管时，宜选用钢制或铸铁的产品，锚25