預應力工藝

預應力工藝（prestressing technique），製作預應力混凝土結構的施工技術和相應設施。包括預應力筋製作、預應力筋孔道成形、預應力筋張拉和錨固及孔道灌漿等工序。

基本介紹

• 中文名：預應力工藝
• 外文名：prestressing technique
• 詞性：名詞
• 分類：工藝

預應力筋的製作

預應力筋由單根、多根鋼筋、鋼絲或鋼絞線製成。在先張法生產中（見預應力混凝土結構），為了與混凝土粘結可靠，一般採用螺紋鋼筋、刻痕鋼絲或鋼絞線。在後張法生產中，則採用光面鋼筋、光面鋼絲或鋼絞線，並分為無粘結預應力筋和有粘結預應力筋。後張無粘結預應力筋的表面塗有瀝青、油脂或專門的潤滑防鏽材料，用紙帶或塑膠帶包纏，或套以軟塑膠管，使之與周圍混凝土隔離，和普通鋼筋一樣直接安放在模板中灌築混凝土，等混凝土達到規定強度後進行張拉。無粘結筋常用於預應力筋分散配置的構件或結構如大跨度雙向平板、雙向密肋樓蓋等。後張有粘結預應力筋是指先放置在預留孔道中，待張拉錨固後通過灌漿而恢復與周圍混凝土粘結的預應力筋。有粘結筋常用於預應力筋配置比較集中，每束的張拉力噸位較大的構件或結構。

預應力工藝(圖1)

後張法預應力筋的孔道形成

預埋管道法

將專門的薄壁鋼管或其他管按規定位置埋設在混凝土中與混凝土粘結在一起形成孔道，預應力筋可以在灌築混凝土之前穿入，也可以在灌築之後穿入。管理截面一般為圓形。也有矩形或橢圓形。管壁呈有規律的螺旋形狀，以增大與外圍混凝土和內部灌漿的粘結力。管道應有良好的水密性，以防止灌築混凝土時漿體滲入。

預應力工藝(圖2)

抽拔成孔法

將表面光滑的鋼管或充壓力水膨脹的橡膠管埋設在混凝土中，待混凝土獲得一定強度後抽出，形成孔道。鋼管抽拔前要經常轉動。柔性橡膠管卸去壓力水後即可從混凝土中拔出，直線孔道、曲線孔道都可成型。

預應力筋的張拉和錨固

預應力筋的張拉

分液壓張拉、機械張拉、電熱張拉、自應力張拉。以高壓油泵和各種形式的千斤頂組成的液壓張拉使用最廣。液壓機械體積小、重量輕、張拉能力較大，適合於現場施工的要求。機械張拉以卷揚機作動力，通過多聯滑輪降低張拉速度增大張拉力，行程大，適用於先張法長線生產。先張法生產預應力構件還需要相應的張拉台座。電熱張拉是在預應力筋上通過低壓大電流，使其發熱伸長，兩端加以錨固。切斷電流後隨著溫度下降，應力筋因長度縮短受到兩端錨固限制而產生拉力，通過錨頭使構件建立預應力。自應力張拉是將預應力筋配置在特製的混凝土中，利用混凝土凝固過程中體積膨脹，使應力筋伸長，構件本身產生所需要的預應力。

預應力工藝(圖3)

預應力筋的錨固

①支承式錨夾具。

（a）螺桿式錨夾具。在粗鋼筋端部用滾壓法加工出螺紋或焊上螺桿，也有將鋼筋表面軋成大螺距螺紋，利用螺母對螺桿的支承作用，在張拉時與千斤頂連線，張拉後將預應力筋錨固在結構或構件的鋼墊板上。 （b）鐓頭式錨夾具。用專門的鐓頭設備將高強鋼絲或鋼筋的端頭局部鐓粗，使其不能通過錨具上的錨孔，靠鐓粗頭支承在錨孔端面形成錨固。張拉後錨具與墊板之間可以用螺母錨固，也可用加塞對開墊板方法進行錨固。為避免強度下降，高強鋼絲一般在常溫下鐓頭，稱為冷鐓。粗鋼筋要加熱到900°C左右鐓頭，以減小鐓頂力，稱為熱鐓。每個錨具可根據需要同時錨固幾根到一百多根鋼絲或鋼筋，張拉力自幾噸到一千噸以上。

預應力工藝(圖4)

②楔緊式錨夾具

利用預應力筋自身的拉力，通過楔形產生由橫向擠壓形成的摩阻力，將預應力筋錨固。按錨夾具形式的不同分為錐塞式及夾片式。

（a）錐塞式錨夾具。 由帶錨孔的錨環和截錐體的錐塞組成，用專用的錐錨式雙作用千斤頂張拉。這種千斤頂具有張拉預應力筋和張拉完畢後將錨塞塞入錨環，把預應力筋均勻地錨固在錨環與錨塞之間的兩種功能（圖2）。另一種錐塞式錨夾具由帶錐體的螺桿、螺母及帶錐孔的套筒組成。先通過預緊將鋼絲錨固在錐體與套筒之間，用拉桿式單作用千斤頂張拉（圖3），張拉以後再用螺母將帶有螺絲桿的鋼絲束錨固在墊板上。

（b）夾片式錨夾具。 預應力筋由夾片握裹在錐形錨孔中，被楔緊而錨固，分單根和多根兩類。單根夾片式錨具由錨環和夾片組成，用專門的小型千斤頂進行張拉。多根夾片式錨具是在一個錨塊上布置若干個錐孔，每個錐孔中各用一組夾片錨固一根預應力筋（圖4）。這種由單根錨具組合起來的錨具又稱組合式錨具。它的特點是，錨塊上的錐孔可以任意組合，預應力筋的根數可多可少，各根預應力筋獨立錨固互不干擾，錨固性能可靠，可以用小噸位穿心式雙作用千斤頂（圖5）在多根錨具上逐根張拉。

孔道灌漿

後張法有粘結預應力筋張拉錨固以後，應立即進行孔道灌漿，以防止預應力筋鏽蝕和改善構件的受力性能。要在純水泥漿中加少量對預應力筋無腐蝕作用的混凝土外加劑，以防止漿體收縮和增加流動性。灰漿用專門的灌漿泵，也可用灰漿輸送泵從設定在錨具上或孔道上的灌漿口灌入。灌漿應由下向上灌，漿體從孔道的一端流向另一端，孔道中的空氣由排氣口排出。排氣口設定在孔道的另一端和曲線孔道的上凸點，以利於排出空氣，保證漿體密實。漿體充滿孔道以後，要再繼續加壓至5～6個標準大氣壓力，稍後再封閉灌漿孔；並用混凝土將構件兩端的錨具包復嚴密，以防鏽蝕。

預應力張拉設備的選型

預應力張拉設備由千斤頂、電動油泵、壓力表等零部件組成。在承接一項預應力工程時，要做好預應力張拉設備及錨具的選型，明確技術要求。

張拉錨具的選用

預應力張拉錨具品種、類型很多。用於先張法的有：

（1） DJ型單根墩頭錨具，如 DJ12、 DJ16適用於具有敬粗頭的公稱直徑412、416一的精軋螺紋鋼筋。

（2）BJ型圓錐齒板式錨具，如BJ4用於夾持中5、並6.5的冷拔絲及冷軋帶肋鋼絲。

（3） YJ型兩片式、三片式錨具，如 YJ10、YJ14用於夾持公稱直徑φ10、φ14一的單根精軋螺紋鋼筋。

用於後張法的有：

（1）LM型螺桿端桿錨具，適用於後張法及先張法預應力混凝土結構或構件，螺桿端桿LM16、LMl22與公稱直徑 416、 422一的精軋螺紋鋼筋對焊後使用。

（2）OVM型（LQM型）多根鋼鉸線錨具組裝件（錨固體系），套用範圍廣泛，可錨固標準強度為1860MPa的φ12. 7、 φ15. 24一鋼鉸線和標準強度為 1670MPa的 φ5、φ7一的高強鋼絲束。

（3）GZ型鋼質錐形錨具，主要用於後張法預應力橋面板結構，可錨固標準強度為 1570MPa的45高強鋼絲束。

（4） DM型鋼絲束墩頭錨具，主要用於建築、橋樑等後張法預應力結構及構件。

根據工程設計圖紙中確定的預應力筋品種、規格和張拉控制應力，選擇錨具的類型，配用相應的千斤頂、電動油泵等。

預應力千斤頂的選用

（1） YCW型穿心式預應力千斤頂，通用性較強，當配用不同的附屬檔案時，可適用於張拉OVM型夾片群錨、DM型域頭錨等錨具，常見的型號有YCWll、YCW150、YCW250型，根據張拉力的大小選用；

（2）YC（L）型穿心式預應力張拉千斤頂，配置不同的附屬檔案組成幾種不同的張拉形式，可用於先張法或後張法，有 YC30、 YC60、 YCI 20等型號；

（3）YZ85型千斤頂，可直接張拉頂錨配有24絲以下的鋼質錐形（弗氏錨）錨具的45一高強鋼絲束，如果改變千斤頂的卡絲盤和分絲頭，也可張拉其他規格的高強鋼絲束，按張拉行程不同，分為YZ85.250、 YZ85.400等。

為保證預應力張拉設備的使用性能可靠，配用預應力千斤頂的額定張拉值宜比預應力筋的控制張拉力大 30%以上。如張拉 5－ 7根鋼絞線採用相同孔數的 OVM15－5－7型錨具，用 YCW1 50型千斤頂。

1.3電動油泵及壓力表的選用

ZB型超高壓油泵是千斤頂的動力源，與各種張拉、牽引千斤頂配套使用。

（1） ZB4－500型電動油泵，可與額定壓力<50MPa、額定張拉力<4000kN、行程<500mm的各種千斤頂及繳頭器配套，配用量程 60MPa的 Y－ 150型壓力表。

（2）ZBI /630油泵。適用於狹小空間及高空場合，常與噸位不大的千斤頂配套，配用量值80MPa的 Y－ 150型壓力表。

預應力H程張拉工藝

預應力工程張拉過程的質量要求包括：

（1）安裝張拉設備時，直線預應力筋張拉的力作用線與孔道中心線重合，曲線預應力筋張拉的力作用線與孔道中心線末端的切線重合。

（2）根據預應力張拉設備檢驗標定書上的數值，在相應力值範圍內用插人法計算各級荷載下的

壓力表讀數值（即10%σn、100%σn、105%σn時），張拉操作過程要勻速施加荷載。

（3）預應力張拉按照，填寫張拉設備施加預應力的記錄，做到記錄內容及原始數據完整、真實、可靠。

（4）採用應力控制方法張拉時，要校檢預應力鋼筋的伸長值。

（5）當用先張法同時張拉多根預應力筋時，應先調整初應力，使其應力一致，然後通過鋼橫樑整體張拉至規定值。

（6）用後張法張拉長度524m的直線預應力筋，可在一端張拉。

（7）對曲線預應力筋和長度>24m的直線預應力筋的張拉分兩種情況：一個成形孔道時採用兩台同型號的千斤頂張拉設備進行單向對稱張拉；兩個成形孔道時，配用四台同型號的預應力千斤頂設備雙向對稱張拉，避免結構裂縫開展與變形。

（8）多根預應力筋可分批張拉，採用同一張拉值逐根復位補足，保證預應力筋的張拉控制應力值。

（9）為保證張拉過程的質量，應對從事預應力工程施工人員進行崗位操作技能培訓，做到持證上崗；對預應力張拉設備在使用過程中的操作和檢查情況作出記錄，並予以保存。