预应力钢棒技术及应用---复件(1)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,预应力材料技术,预应力钢棒技术及应用,马永存 预应力钢棒事业部,1,.,预应力材料技术1.,预应力钢棒事业部,Contents,目录,预应力技术及材料,/01,金属预应力材料,/02,预应力钢棒技术,/03,预应力钢棒应用,/04,预应力钢棒施工,/05,2,.,预应力钢棒事业部 Co,预应力钢棒事业部,一,.,预应力技术及材料,1.,预应力技术的发展概况,1928,年法国率先将高强度钢丝用于于预应力混凝土，并在,20,世纪,40,年代后得到广泛应用与发展。,我国在,20,世纪,50,年代开始试验研究预应力混凝土结构。最初试用于预应力混凝土轨枕，之后于,1956,年在陇海线成功建成跨新沂河的预应力混凝土铁路梁桥；,1957,年京周公路上也修建了一座跨径为,20m,的装配式后张预应力混凝土简支梁桥。,3,.,预应力钢棒事业部一.预,预应力钢棒事业部,2.,预应力结构原理,预应力结构是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。,在工程中，采用预应力结构可以提高构件的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。,早期的酒桶、手工锯就是基于这一原理。,4,.,预应力钢棒事业部2.预,预应力钢棒事业部,3.,预应力材料,预应力材料分为两类：复合材料预应力筋,金属材料预应力筋,复合材料预应力筋,种类：玻璃纤维增强聚合物,GFRP),芳纶纤维增强聚合物,AFRP),碳素纤维增强聚合物,CFRP),优点：高强、耐疲劳，质轻、耐腐蚀、非磁性等。,缺点：延伸率低、抗剪能力差,目前主要用于桥梁加固领域。,金属材料预应力筋,种类：精轧螺纹钢筋,钢丝、钢绞线,预应力钢棒,优点：高强、低松弛、高延伸。,缺点：耐腐蚀性差,目前大量用于混凝土桥梁建设,5,.,预应力钢棒事业部3.预,预应力钢棒事业部,二,.,金属预应力材料,随着材料和机械工业的发展，使得金属预应力材料技术、锚固体系及施工工艺水平得到不断提高，并广泛应用于混凝土桥梁建设，推动了土木工程的快速发展。新的材料技术和锚固体系的出现，使得这一技术和方法的应用前景非常广泛。,精轧螺纹钢筋,钢绞线,预应力钢棒,根据材料成型工艺可分为,:,精轧螺纹钢筋钢丝、钢绞线预应力钢棒。,根据深加工工艺和施工方法可分为：有粘结、缓粘结、无粘结及体外预应力筋。,6,.,预应力钢棒事业部二.金,预应力钢棒事业部,1.,金属预应力材料特点,特征项,精轧螺纹钢筋,钢绞线,预应力钢棒,材质,低合金钢,高碳钢,中碳合金钢,成型工艺,热轧控冷,冷拔控冷,冷拔热处理,微观组织,铁素体,+,珠光体,索氏体,回火索氏体,强度级别,785,930MPa,1860MPa,1420,1570MPa,性能特点,强度低、松弛高、韧性高,强度高、韧性低、低松弛,强度高、韧性高、低松弛,锚固方式,特制螺母锚固,夹片锚固,标准螺纹锚固,精轧螺纹钢筋：由于热轧控冷工艺受气温变化和设备影响因素，材料性能不稳定，外形尺寸公差大。,钢绞线：虽然通过稳定化处理，但由于材料含碳量高，经过多道冷拔后，伴随着强度的提高其塑性性能大大降低。,预应力钢棒：通过冷拔调质工艺得到回火索氏体组织，其析出的碳化物呈球状弥散地分布于基体中，使其具有更好的综合机械性能，,7,.,预应力钢棒事业部1.金,预应力钢棒事业部,2.,锚固性能分析,精轧螺纹钢施工控制困难，螺母拧不到位。（直径,32,的螺距为,16mm,）,尺寸精度大，张拉应力数据不准确，一致性差。（直径,32,的基圆公差,1.6mm,，螺纹高差,0.8mm,）,精轧螺纹钢及锚具,钢绞线夹片锚是通过钢绞线张拉放张回缩锁紧，一般单端张拉回缩量达到,5mm,。,施工时通过超张拉解决应力损失问题，由于回缩量很难控制造成应力不准确，一致性差。,低回缩锚具虽然解决了应力损失问题，但预应力筋伸长量不一致，造成预应力承载力不一致。,8,.,预应力钢棒事业部2.锚,预应力钢棒事业部,预应力钢棒螺纹锚具组件包括：高强度低松弛预应力钢棒、支承式螺纹锚具和预埋件组成。,可以采用无粘结及有粘结的方式，单支或多只组合使用,。,预应力钢棒螺纹锚具螺纹采用挤压成型工艺，螺纹公差带采用,6H/6g,组合精度，因此其锚固回缩量在,0.1mm,，应力损失小。,采用高强度螺母锚固，锚固螺距为,1.5mm,，施工精度高，张拉应力及伸长量一致性强。,预应力钢棒螺纹锚具,预应力钢棒螺纹锚具组件,9,.,预应力钢棒事业部预应力,预应力钢棒事业部,三,.,预应力钢棒技术,1.,预应力钢棒技术参数,产品执行的标准为,GB/T5223.3-2005,预应力混凝土用钢棒,序号,检验项目,单位,标准要求,1,抗拉强度,MPa,1420,2,屈服强度,MPa,1280,3,断后伸长率,%,7.5,4,松弛率,%,1.5,5,疲劳强度,次,200,万,6,尺寸要求,mm,0.05,10,.,预应力钢棒事业部三.预,预应力钢棒事业部,2.,预应力钢棒的特点,特点,1,：,预应力钢棒采用中低碳合金钢，通过冷拔调质工艺得到金相组织为,回火索氏体,。其析出的碳化物呈球状弥散地分布于基体中，故回火索氏体具有更好的综合机械性能，其延伸率达到,7%,以上，可以做到,10%,。,11,.,预应力钢棒事业部2.预,预应力钢棒事业部,特点,2,：,锚固螺纹采用挤压成型工艺，加工精度高（,6H/6g,）,螺纹表面形成压应力，提高锚固性能。采用螺距为,1.5mm,高强度螺母锚固，施工应力一致性强。,12,.,预应力钢棒事业部特点2,预应力钢棒事业部,特点,3,：,韧性高、延伸率高、面缩好，解决了传统,PC,钢棒延迟断裂问题。,。,为了解决传统,PC,钢棒延迟断裂问题我们采取以下措施：,选用性能稳定的中碳合金钢无扭控冷热轧盘条作为原材料,采用高压穿水冷却工艺，冷却均匀，内应力小。,回火采取阶梯温控时效措施，消除内应力效果明显。,13,.,预应力钢棒事业部特点3,预应力钢棒事业部,3.,预应力钢棒与同类材料比较,.,预应力钢棒和精轧螺纹钢比较,对两种材料进行力学性能对比。,试验结果见下表。,项目,使用设备,预应力钢棒测定值,精轧螺纹测定值,抗拉强度,MPa,万能试验机,1480,995,屈服强度,MPa,万能试验机,1390,875,延伸率（,%,）,万能试验机,9.0,6.5,松弛率（,%,）,松弛试验机,1.01,2.11,尺寸公差（,mm),外径千分尺,0.04,1.2,14,.,预应力钢棒事业部3.预,预应力钢棒事业部,对两种材料工程用量进行对比,精轧螺纹钢强度低，所以选用直径较大规格，造成钢材浪费。而预应力钢棒强度较高，可选用直径较小规格，可节约,30%,以上的钢材，其经济效益和社会效益显著。,用量对比见下表,选用锚具,极限拉力,(KN),规格,(mm),重量,(Kg/m),预应力钢棒,262,16,1.41,精轧螺纹钢,262,18,2.11,15,.,预应力钢棒事业部对两,预应力钢棒事业部,.,预应力钢棒螺纹锚具与钢绞线夹片锚比较,钢绞线夹片锚回缩量大，应力损失大；而预应力钢棒螺纹锚具锚固螺距为,1.5mm,，其回缩量小，锚固时应力损失小。钢绞线夹片锚锁紧方式是通过放张，钢绞线应力回缩拉紧，应力损失量不确定，施工时张拉力参数不准确；而预应力钢棒螺纹锚具是通过高强度锚固螺母锁紧，锚固应力损失稳定，施工张拉力准确。在静载试验台上对两种锚具进行锚固回缩量试验,试验结果见下表,序号,单位,预应力钢棒螺纹锚具,钢绞线夹片锚,1,mm,0.085,4.204,2,mm,0.101,4.612,3,mm,0.097,4.224,平均值,mm,0.094,4.347,16,.,预应力钢棒事业部.预,预应力钢棒事业部,对三种锚具进行施工应力损失比较,根据下面公式对不同锚具进行应力损失计算,弹性模量,E,：钢绞线取1,95,GPa,、预应力钢棒和精轧螺纹钢取,200GPa,。,张拉应力取,con,=0.75fpk,。f,pk,取值：钢绞线1,860,MPa,，钢棒,1420,MPa,螺纹钢,930,MPa,.,锚固回缩量取值：钢绞线,5mm,、钢棒,0.1mm,、精轧螺纹钢,1.5mm,锚固长度,钢绞线夹片锚,应力损失率,预应力钢棒锚,应力损失率,精轧螺纹钢锚,应力损失率,张拉长度,2m,35%,0.9%,22%,张拉长度,5m,14%,0.4%,8.6%,张拉长度,10m,7%,0.2%,4.3%,17,.,预应力钢棒事业部对三,预应力钢棒事业部,4.,预应力钢棒螺纹锚具与同类产品安全性分析,精轧螺纹钢螺纹螺距大，螺纹升角大，容易松动（,32,精轧螺纹钢螺纹升角为,9.4,度），而预应力钢棒螺纹锚具螺纹升角小防松性能高。（螺纹升角为,1.7,度），,钢绞线夹片锚施工时通过超张拉解决应力损失大问题，而行业内对超张拉并没有统一标准，使得工程存在安全隐患。,钢绞线韧性差，延伸率低，造成产品抗震吸能性差，材料断口为脆性断口。,18,.,预应力钢棒事业部4.预,预应力钢棒事业部,四,.,预应力钢棒的应用,1.T,型简支梁横向联接,在,T,梁的横隔板处预留穿筋孔道，铺架时通过孔道用预应力钢棒联接锁紧后，就可以在桥面进行施工运输。待横隔板浇筑完成后，进行张拉锚固。此结构已在铁路,T,型简支梁施工中大量应用（,晋中南铁路、中俄同江铁路,）。,在公路及市政,T,梁施工中未设置横向预应力。因此，我们对天津、山西、吉林和湖北等省份建成,20,年左右,T,梁桥进行调查，发现普遍存在湿接缝产生裂纹问题，严重的裂纹已经延伸到桥面，造成路面破损。,19,.,预应力钢棒事业部四.预,预应力钢棒事业部,2.,连续梁竖向预应力,设计使用无粘结预应力钢棒螺纹锚具。对比以往精轧螺纹钢设计，不仅大量降低钢材用量（节约,37%,钢材，经济效益显著），而且从施工方法及安全性方面都做了全新设计。,20,.,预应力钢棒事业部2.连,预应力钢棒事业部,采用无粘结施工可有效改善预应力筋的防腐状态，省去了预埋管道、穿束、压浆、割除多余钢筋等工艺，减少了定位管道钢筋数量，简化了施工工艺，缩短了工期。预应力钢棒螺纹锚具应力损失小，施工数据准确；螺纹升角，增加了螺纹的摩擦角度，更有利于防松。,此结构已在武汉四环线、道瓮高速等项目中应用,21,.,预应力钢棒事业部,预应力钢棒事业部,3.,斜拉索桥混凝土主塔,在主塔设计中变以往单层布筋为双层布筋，使得主塔应力分布更均匀。采用无粘结方式，增加混凝土振捣空间，提高工程质量。,在武汉四环线汉江特大桥中应用。,22,.,预应力钢棒事业部3.斜,预应力钢棒事业部,4.,桥梁加固工程的应用,公路,T,梁解决湿接缝开裂问题的加固施工。,每个横隔板设置上下两组锚具，每两支预应力钢棒为一组分别在横隔板两侧，通过锚板把预应力施加在横隔板两端。,应用在津围线九王庄大桥,23,.,预应力钢棒事业部4.桥,预应力钢棒事业部,箱梁提高承载力腹板加固工程。,在箱梁腹板内侧设置竖向预应力钢棒，锚固端设置在桥面，便于张拉施工。,应用在营口南轩桥,24,.,预应力钢棒事业部箱梁,预应力钢棒事业部,此外在箱梁底板裂纹加固、斜拉索桥横梁加固等工程中均可以采用预应力钢棒螺纹锚具。通过以上工程的应用，可以看出预应力钢棒螺纹锚具应用前景广泛。他的应用必将提高桥梁建设的工程质量，经济和社会效益显著。,25,.,预应力钢棒事业部 此,预应力钢棒事业部,五,.,预应力钢棒的施工,采用前端引伸杆张拉，不用预留千斤顶工作长度钢筋，张拉后不需要割筋。进一步节约钢材，减少施工步骤。,采用无粘结施工方案，省去了传统的后张法预应力混凝土的预埋管道、穿束、压浆等工艺，减少了预应力定位钢筋数量，简化了施工工艺，缩短了工期。,采用无粘结施工方案，没有振捣漏浆的风险；减少了由于压浆不实，预应力筋应力腐蚀的风险；与混凝土隔绝，没有氯离子腐蚀的风险。,26,.,预应力钢棒事业部五.预,预应力钢棒事业部,张拉设备,张拉使用穿心式千斤顶，通过引伸杆联接