《预应力后张法》课件

预应力后张法预应力后张法是现代工程建设中的重要技术，它通过在混凝土硬化后对预应力筋进行张拉并锚固，使混凝土构件产生预压应力，从而提高结构的承载能力和使用性能本次课程将系统介绍预应力后张法的基本原理、构件组成、施工工艺、应用领域以及质量控制等方面的内容，旨在帮助大家全面了解这一先进的工程技术目录基础知识预应力混凝土的概念、发展历史、分类及后张法的定义与原理主要构件预应力钢筋、锚具系统、张拉设备、孔道系统及灌浆材料施工流程从施工准备到孔道灌浆的完整工艺流程技术要点张拉技术、锚固技术、灌浆技术的详细讲解应用与质量应用领域、技术优势及质量控制与检测方法第一部分基础知识1预应力混凝土的概念2发展历史预应力混凝土作为一种创新结构材料，其工作原理和特性预应力技术的起源与发展演变过程3预应力类型4后张法原理先张法与后张法的基本分类及特点后张法的定义与基本工作原理什么是预应力混凝土？预应力混凝土是一种人为地对混凝土构件施加预压应力的特殊混当外部荷载作用时，首先抵消构件中的预压应力，然后才使构件凝土结构通过在混凝土构件中埋设预应力钢筋并进行张拉，使产生拉应力这种技术可以充分利用混凝土的抗压性能，克服其混凝土在正常使用荷载作用前已经处于受压状态抗拉强度低的缺点，大大提高了构件的承载能力和使用性能预应力混凝土的发展历史1早期探索（19世纪末）1888年，美国工程师P.H.杰克逊首次提出预应力混凝土的构想，但由于混凝土徐变和收缩等因素导致预应力损失严重，早期尝试效果不佳2突破性发展（20世纪30年代）1928年，法国工程师尤金·弗莱西内（Eugène Freyssinet）通过使用高强钢材解决了预应力损失问题，成功应用于实际工程中，被誉为现代预应力混凝土之父3广泛应用（20世纪中期）二战后，预应力混凝土技术在桥梁、建筑等领域得到广泛应用中国从20世纪50年代开始引入预应力技术，并迅速发展4现代发展（21世纪）随着材料科学和施工技术的进步，预应力混凝土在现代工程中得到越来越广泛的应用，成为解决大跨度、大空间结构的关键技术预应力混凝土的类型按施工方法分类按粘结性能分类1先张法、后张法、内张法、外张法粘结预应力、非粘结预应力2按材料分类按构件受力分类4钢丝预应力、钢绞线预应力、钢棒预应轴心预应力、偏心预应力3力预应力混凝土的不同分类方式反映了其多样化的技术特点和应用场景在实际工程中，往往需要根据具体需求选择合适的预应力类型，以达到最佳的结构性能先张法与后张法的区别比较项目先张法后张法张拉时间混凝土浇筑前混凝土浇筑并达到一定强度后预应力传递方式通过钢筋与混凝土间的粘结力通过端部锚具和灌浆（粘结式）适用范围工厂化预制构件现场浇筑大型结构施工复杂度相对简单相对复杂典型应用预制梁、预制板桥梁、大跨度结构后张法的定义定义本质技术特点后张法是指在混凝土浇筑完成并后张法需要在混凝土中预留孔道达到规定强度后，通过张拉设备，用于穿入预应力筋张拉锚固对预应力筋进行拉伸，在其达到后，通常需要通过灌浆将孔道填设计拉力后与混凝土端部进行锚满，形成粘结预应力；也可不灌固，从而使混凝土产生压应力的浆，形成非粘结预应力一种施工方法应用优势后张法适用于大型现场浇筑结构，能够根据结构需要设计预应力筋的布置形式，施工灵活性高，是大跨度桥梁和复杂建筑结构的关键技术后张法的基本原理建立孔道系统在混凝土浇筑前，按设计要求安装波纹管等形成孔道系统，用于后续穿入预应力筋混凝土浇筑硬化浇筑混凝土并养护至达到规定强度（通常为设计强度的以上），为后续张拉作业提供支撑75%预应力筋穿束将预应力钢筋（钢绞线或钢棒）穿入预留的孔道中，安装锚具和夹具张拉锚固利用专用设备对预应力筋进行拉伸，达到设计拉力后通过锚具将其锁定，使力传递给混凝土孔道灌浆对于粘结式预应力，张拉锚固完成后向孔道灌入水泥浆，形成预应力筋与混凝土的整体性第二部分后张法的主要构件预应力钢筋锚具系统张拉设备孔道系统提供张拉力的核心构件，包括用于固定预应力筋并传递预应提供张拉力的液压设备，包括用于布置预应力筋的通道，通钢绞线、钢丝和钢棒等几种类力的端部装置油泵、千斤顶等常使用金属或塑料波纹管型灌浆材料填充孔道形成预应力筋与混凝土粘结的特殊水泥浆料预应力钢筋预应力钢筋是预应力混凝土中提供张拉力的关键材料，主要包括钢绞线、钢丝和钢棒三种类型钢绞线由多根高强钢丝绞合而成，具有较高的抗拉强度和柔韧性，是目前应用最广泛的预应力筋；钢丝直径较小，适用于特定工程；钢棒刚度大，主要用于需要直线布置的结构预应力钢筋必须具备高强度、低松弛、良好的延展性和耐腐蚀性常用的钢绞线强度等级为，远高于普通钢筋选择合适类1860MPa型的预应力钢筋对工程质量至关重要锚具系统工字形锚具多向锚具夹片式锚具工字形锚具是常用的预应力锚固装置，由多向锚具可以实现多个方向的预应力筋锚夹片式锚具通过金属夹片与楔块的配合实锚垫板、锚夹和锚环等组成其特点是结固，主要用于复杂节点处的预应力锚固，现预应力筋的锚固，锚固性能稳定可靠，构简单、锚固可靠，适用于大多数常规后如桥梁的墩顶和箱梁等结构是现代预应力工程中最常用的锚具类型张工程张拉设备7001000张拉力MPa吨位级KN高压液压系统能提供的最大张拉应力，满足高强度预应力筋的张拉需求大型液压千斤顶的最大输出力，适用于桥梁等大型结构的预应力张拉

0.5%15精度要求使用寿命年张拉力控制的精度要求，确保预应力值符合设计规范优质张拉设备的平均使用寿命，需定期校准维护预应力张拉设备主要包括液压泵站、千斤顶、压力表、张拉千斤顶和连接管道等组成设备的精度和稳定性直接影响预应力施工质量，必须定期校准和维护，确保其计量准确性现代张拉设备多配备自动监控系统，实时记录张拉过程中的力、位移等参数孔道系统金属波纹管塑料波纹管金属波纹管具有较高的强度和刚塑料波纹管重量轻，耐腐蚀性好度，能够有效抵抗混凝土浇筑时，施工方便，是目前应用最广泛的侧压力，保持孔道形状不变的孔道材料但其刚度相对较低其缺点是容易锈蚀，且重量较大，在混凝土浇筑过程中需采取措，安装不便施防止变形混合型孔道混合型孔道结合了金属和塑料波纹管的优点，内层采用塑料材质防腐，外层采用金属材质提供刚度，适用于要求较高的工程孔道系统的质量直接影响预应力筋的布置精度和灌浆效果在施工中，必须确保孔道连接牢固，避免接头处漏浆；同时需采取有效措施固定孔道，防止混凝土浇筑时发生位移或变形灌浆材料水泥水膨胀剂减水剂其他添加剂灌浆材料主要是由水泥、水和各种外加剂组成的浆体，用于填充预应力筋与孔道之间的空隙，形成预应力筋与混凝土的粘结，并对预应力筋提供防腐保护优质的灌浆材料应具备流动性好、微膨胀、无收缩、早强、无离析等特性通常采用水灰比为

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0.45的水泥浆，并添加适量的膨胀剂和减水剂等外加剂，以改善灌浆材料的性能第三部分后张法施工流程前期准备1施工图审核、材料准备、设备检查、技术交底模板支设与钢筋绑扎2按设计要求完成普通钢筋绑扎和模板支设工作孔道系统布置3安装预应力筋孔道并固定，确保位置准确混凝土浇筑与养护4浇筑混凝土并养护至达到规定强度预应力筋穿束5将预应力钢筋穿入预留孔道预应力张拉6按设计要求对预应力筋进行张拉锚固操作7张拉完成后进行锚固，固定预应力孔道灌浆8灌注水泥浆，形成预应力筋与混凝土的粘结施工准备工作1图纸审核详细审核预应力设计图纸，明确预应力钢筋的布置、张拉力、张拉顺序等关键参数发现问题及时与设计单位沟通确认，避免施工中出现技术障碍2材料准备预应力钢筋、锚具、波纹管等材料应提前进场并进行抽样检验，确保其质量符合设计要求和相关标准材料存放应防雨、防潮、防锈，特别是预应力钢筋不得与腐蚀性物质接触3设备检查张拉设备、灌浆设备等应进行检查和校准，确保其精度和工作状态良好压力表等计量设备必须有有效的检定证书，满足精度要求4技术交底对施工人员进行详细的技术交底，使其了解施工工艺、质量要求和安全注意事项建立健全的质量保证体系和安全管理制度，确保施工顺利进行钢筋绑扎质量控制1钢筋间距、保护层厚度精确控制定位筋布置2确保预应力孔道位置准确预应力区配筋3锚固区附加钢筋满足受力要求普通钢筋绑扎4按设计图纸完成基本受力钢筋布置在预应力混凝土结构中，钢筋绑扎必须特别注意预应力筋孔道的位置控制要设置足够的定位钢筋，确保孔道在混凝土浇筑过程中不发生位移锚固区需要布置足够的局部受力钢筋，以承受预应力传递时产生的局部应力集中钢筋间距、保护层厚度等参数必须严格按设计要求执行，并做好隐蔽工程检查记录钢筋连接应采用绑扎或焊接方式，确保连接牢固可靠预留孔道安装测量放线根据设计图纸，精确测量并标出预应力筋孔道的位置线，作为孔道安装的依据测量时应采用精确的仪器设备，确保测量精度孔道固定将波纹管按设计要求的位置进行安装，并用钢筋或专用卡具固定，防止混凝土浇筑过程中发生位移固定点间距通常为米左右，曲线段应适当加密1接头处理波纹管的连接必须严密，通常采用专用连接套筒或胶带密封，确保接头不漏浆接头处应加强固定，防止在混凝土振捣时松动端部封堵孔道端部必须临时封堵，防止混凝土浇筑时浆体进入孔道封堵材料应便于后期拆除，不影响预应力筋穿束混凝土浇筑混凝土配比要求浇筑工艺控制养护与强度检测预应力混凝土的强度等级通常不低于浇筑过程要分层进行，每层厚度应控制混凝土浇筑完成后，应立即进行覆盖养，应根据设计要求精确配比混凝在厘米振捣要充分均匀，避免护，保持湿润状态在进行预应力张拉C3030-50土的和易性要好，坍落度适中，以利于漏振和过振特别要注意预应力孔道周前，必须通过同条件养护的试块检测，浇筑和振捣混凝土材料必须进行试验围的振捣，既要保证密实度，又不能碰确认混凝土强度已达到设计要求（通常，确保其力学性能满足设计要求撞孔道造成变形或位移为设计强度的以上）75%预应力筋穿束清理孔道1用压缩空气吹通孔道，清除孔道内的杂物和积水预应力筋准备2检查预应力筋质量，确保无锈蚀、损伤，按设计长度下料穿束引导3使用引导钢丝或专用设备将预应力筋穿入孔道端部加工4完成穿束后，对预应力筋端部进行处理，准备安装锚具预应力筋穿束是预应力后张法施工的重要环节穿束前必须确认混凝土强度已达到规定要求，并检查孔道是否畅通穿束过程应轻柔进行，避免损伤预应力筋或波纹管对于长孔道或曲线孔道，可使用专用穿束设备辅助操作张拉操作设备安装张拉力控制安全措施将千斤顶、锚具和其他附件按规定程序安严格按设计要求和规范规定控制张拉力，张拉是高风险操作，必须设置安全防护设装到位，确保与预应力筋轴线对中，减少通常采用分级加载方式，每级保持稳定后施，禁止无关人员进入张拉区域操作人偏心引起的摩擦损失设备连接必须牢固记录伸长值和压力值张拉过程中应连续员应站在千斤顶侧面，避免正对工作端可靠，液压系统无泄漏观察预应力筋伸长值与理论值的偏差一旦发现异常情况，应立即停止张拉锚固过程夹片就位施加预锚力锚固前检查夹片是否完好无损，按规定放入锚孔中，确保夹片均先施加小于设计值的预锚力（通锚具安装匀分布，与预应力筋良好接触常为设计值的10%左右），检查夹片数量必须符合设计要求，不锚具工作状态，确认无异常后再锚固操作将锚具各部件按规定顺序安装到得少放或漏放继续张拉至设计值位，确保锚垫板与混凝土表面完当张拉力达到设计值并稳定后，全接触，支承面平整无裂缝锚缓慢释放千斤顶压力，使预应力具的轴线应与预应力筋轴线重合通过锚具传递给混凝土锚固后，避免偏心锚固检查锚具状态，确保锚固可靠2314孔道灌浆灌浆料制备灌浆设备准备灌浆操作按配合比准确称量各组分材检查灌浆泵、管道、压力表从孔道最低点开始灌浆，匀料，采用专用搅拌设备充分等设备状态，进行试运转，速连续进行，直至孔道另一搅拌，确保浆体均匀无结块确保工作正常灌浆前应用端溢出浆体呈现与进浆口相灌浆料应具有良好的流动清水冲洗管路，润湿内壁，同的稠度和颜色灌浆压力性、微膨胀性和适当的凝结防止吸水影响灌浆质量应控制在

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1.0MPa之间时间质量检查灌浆完成后，应对灌浆质量进行检查，可采用钻芯取样或超声波检测等方法，确保孔道灌浆密实，无漏灌、欠灌现象第四部分张拉技术1张拉设备的选择与使用根据工程规模和预应力筋特性选择合适的张拉设备，确保设备精度和可靠性2张拉力的确定方法基于设计计算和规范要求，综合考虑各种损失因素确定实际张拉力3张拉顺序与控制方式合理安排张拉顺序，采用有效的控制方法确保预应力效果4应力损失分析与补偿分析预应力损失的各种因素，采取措施减少损失或进行补偿张拉设备介绍现代预应力张拉设备主要包括液压泵站、油管、千斤顶、测力计和控制系统等部件液压泵站提供动力源，通常采用电动或手动泵；千斤顶是执行张拉的主要工具，根据预应力筋形式和张拉力大小选用不同型号；测力装置包括压力表、测力传感器等，用于监测张拉过程中的实际应力先进的张拉设备配备自动控制系统，能够实时监测和记录张拉力和预应力筋伸长值，提高了张拉精度和效率大型工程通常采用多束同步张拉技术，确保预应力均匀分布，减少结构变形张拉力的确定张拉力的确定是预应力施工的关键环节，需考虑多种因素的影响设计张拉力应基于结构计算和相关规范，并综合考虑各种预应力损失预应力损失主要包括即时损失（摩擦损失、锚固损失、混凝土弹性变形）和长期损失（混凝土徐变和收缩、钢筋松弛）实际张拉控制力通常取为理论预应力加上预计损失值，以确保结构在使用阶段具有足够的有效预应力张拉控制应通过力和伸长值双重指标进行，当两者出现较大偏差时，应分析原因并采取相应措施张拉顺序的设计对称张拉原则分组分批张拉张拉顺序优化对于对称结构，应采用对称张拉的原则当预应力筋数量较多时，应将其分组分通过有限元分析等方法，可以模拟不同，从结构中央向两侧均匀进行，或从两批进行张拉，每组张拉完成后观察结构张拉顺序对结构应力分布的影响，找出侧向中央对称进行这样可以避免结构反应，确认正常后再进行下一组分组最优的张拉方案对于复杂结构，宜编在张拉过程中产生不均匀变形，减少附原则应考虑预应力筋的位置、功能和结制详细的张拉方案，明确每一步操作和加应力的产生构形式控制指标简支梁宜采用从中间向两端对称张拉大跨度结构宜分批完成全部张拉空间结构需考虑三维应力分布••3-5•每批张拉的预应力筋数量应均衡不同阶段张拉力可有所调整••连续梁宜先张拉跨中下弦，再张拉支•点上弦单端张拉与双端张拉比较项目单端张拉双端张拉定义只在预应力筋的一端进行在预应力筋的两端同时或张拉，另一端固定不动依次进行张拉适用条件预应力筋长度较短（通常预应力筋长度较长或摩擦）损失大30m摩擦损失损失较大，沿长度分布不损失减小，沿长度分布较均均匀设备要求简单，只需一套张拉设备复杂，需两套张拉设备，且需协调操作难度操作简单，控制方便操作复杂，需要精确协调预应力效果沿长度分布不均，有效预沿长度分布均匀，有效预应力较低应力较高张拉过程中的应力损失温度影响1环境温度变化导致的预应力变化弹性变形2混凝土在张拉过程中的弹性压缩锚固损失3锚具就位时钢筋回缩引起的损失摩擦损失4预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失预应力张拉过程中的应力损失是影响结构最终预应力效果的关键因素摩擦损失是最主要的即时损失之一，包括曲率摩擦和偶然摩擦两部分曲率摩擦与预应力筋的弯曲度有关，偶然摩擦则与施工质量相关锚固损失发生在张拉设备卸载过程中，由于锚具变形和夹片咬合导致预应力筋产生回缩混凝土弹性变形损失则是由于预应力作用下混凝土产生弹性压缩变形引起的在张拉力确定时应充分考虑这些损失因素，并采取相应的补偿措施张拉控制方法力控法伸长量控法以达到设计张拉力为控制目标，通过以达到理论计算的预应力筋伸长量为压力表或测力传感器监测张拉力方控制目标能较好地反映预应力筋的法简单直观，但无法反映预应力筋的实际受力状态，但计算复杂，受多种实际工作状态，可能因摩擦等因素导因素影响，如弹性模量变化、温度影致实际预应力不足响等双控法同时控制张拉力和伸长量两个参数，是目前最常用的控制方法当两者之间的偏差超过允许范围时，需分析原因并采取措施通常允许偏差范围为±6%在实际工程中，双控法是最可靠的张拉控制方法施工前应根据预应力筋材料特性、孔道形状和摩擦系数等参数，准确计算理论伸长值张拉过程中应记录每一级张拉力及对应的伸长值，绘制力伸长曲线，与理论曲线进行比较，及时发现异常情况-第五部分锚固技术锚具类型选择锚固区应力分析配筋设计方法根据预应力筋规格和工研究预应力传递过程中合理设计锚固区的加强程特点选择适合的锚具锚固区的应力分布特点配筋，确保锚固区的整类型，确保锚固效果，避免局部破坏体稳定性和承载能力锚固操作要点掌握锚固施工的关键技术环节，确保锚固质量锚具类型多孔式锚具整体式锚具单孔锚具多孔式锚具由锚垫板、夹具和锚环组成，整体式锚具将多根钢绞线作为一个整体进单孔锚具主要用于单根钢绞线或钢棒的锚适用于多根钢绞线组成的预应力束每个行锚固，通常采用楔形结构这种锚具占固，结构简单，操作方便在一些小型预锚孔对应一根钢绞线，通过锥形夹片将钢用空间小，适用于预应力筋密集布置的情应力构件或需要单独控制每根预应力筋的绞线锚固这种锚具结构简单，锚固可靠况但对钢绞线的平行度和整体性要求高情况下较为常用但在大型工程中使用较，是目前最常用的预应力锚具类型，施工难度较大少，因为需要过多的操作空间锚固区应力分析距锚固端距离cm轴向应力MPa横向应力MPa锚固区是预应力从预应力筋传递到混凝土的关键区域，承受着复杂的应力状态当预应力通过锚具传递到混凝土时，在锚固区会产生高度集中的压应力，同时伴随着显著的横向拉应力这种应力分布特点使锚固区容易发生开裂或局部破坏锚固区应力分析可采用弹性理论方法（如格子法、有限元法）或塑性理论方法（如支撑拉杆模型）通过应力分析可确定锚固区局部受力钢筋的布置方式和数量，确保锚固区在预应力传递过程中保持稳定，避免出现破坏锚固区配筋设计局部区配筋一般区配筋特殊情况处理锚固区的局部区是指锚垫板周围受高应一般区是指局部区以外的应力扩散区，对于多束预应力筋集中锚固的情况，应力集中影响的区域，通常长度为锚垫板在这一区域应力逐渐均匀化一般区配特别考虑锚固区的局部受力状态对于尺寸的倍在这一区域内，需设置足筋主要考虑控制裂缝发展，可采用正交边缘锚固或偏心锚固，因应力分布不均2-3够的横向受力钢筋，以抵抗横向拉应力网格钢筋同时，在应力扩散路径上，匀，应适当增加锚固区配筋对于后张引起的开裂局部区配筋通常采用螺旋应设置足够的纵向分布钢筋，确保应力预应力构件的端部，还应考虑混凝土开箍筋或密集布置的平面箍筋能够平稳传递裂和脱落的防护措施螺旋箍筋间距通常为网格钢筋间距通常为边缘锚固时增加的横向钢筋•30-50mm•100-150mm•30%横向受力钢筋总面积不小于预应力筋纵向分布钢筋总面积不小于预应力筋端部可设置封闭箍筋或端板防护•••面积的面积的2%

0.5%锚固操作要点检查验收张拉锚固锚固完成后检查锚具外观，确认无锚具安装按规定程序进行张拉，达到设计张变形、裂缝等异常；检查预应力筋准备工作按照设计要求和产品说明书正确安拉力并稳定后，安装锚夹片；确保伸出长度，通常应保留一定长度（检查锚具质量，确保各部件完好无装锚垫板、夹片等锚具组件；确保夹片均匀受力，避免偏心或局部受）以备检查；测量回50-100mm损；检查混凝土表面平整度，必要锚垫板与混凝土表面完全接触，无力；缓慢释放千斤顶压力，使预应缩量，确认在允许范围内时进行找平处理；清理预应力筋端空隙；检查锚具轴线与预应力筋轴力传递到锚具部，确保无锈蚀、油污等影响锚固线是否对中效果的因素第六部分灌浆技术1灌浆材料特性灌浆材料的组成、性能要求及选择依据，确保灌浆质量的基础2灌浆设备功能常用灌浆设备的类型、性能特点及适用条件，为灌浆施工提供保障3灌浆工艺流程从准备工作到灌浆完成的详细操作步骤，确保灌浆过程规范有序4质量控制措施灌浆质量的检查方法、常见问题及解决对策，保证灌浆效果。