在二級建造師《市政公用工程管理與實務》考試中,預應力的張拉施工是相當重要的案例考核點,本文主要對先張法預應力施工結合教材進行拓展延伸。
對構件預先施加預應力作用的原理:張拉鋼筋,被張拉的鋼筋稱為預應力鋼筋。預應力鋼筋的回縮趨勢即對構件產生作用(形成預應力)。
預應力筋采用應力控制方法張拉時,應以伸長值進行校核。實際伸長值與理論伸長值的差值應符合設計要求;設計無要求時,實際伸長值與理論伸長值之差應控制在6%以內。
預應力張拉時,應先調整到初應力(σ0),該初應力宜為張拉控制應力(σcon )的10%~15%,伸長值應從初應力時開始量測。
張拉鋼筋根據施工工藝和結構適用條件分為兩種:
1、先張法
預應力傳遞方式:鋼筋與混凝土之間的粘結力。
2、后張法
預應力傳遞方式:預應力鋼筋端部的錨具傳遞給構件端部。
先張法就是張拉鋼筋先于混凝土構件澆筑成型的方法。先張法構件中,預應力是靠鋼筋和混凝土之間的黏結力傳遞。但是這種力的傳遞過程,需要經過一段傳遞長度才能完成。
先張法構件的優點:①工序簡單;②不必耗費錨具;③質量較穩定。
先張法構件的缺點:①僅合適中、小跨度結構;②需臺座和預制場地。
先張法施工技術要點如下:
(1)張拉臺座應具有足夠的強度和剛度,其抗傾覆安全系數不得小于1.5,抗滑移安全系數不得小于1.3。張拉橫梁應有足夠的剛度,受力后的最大撓度不得大于2mm。錨板受力中心應與預應力筋合力中心一致。
(2)預應力筋連同隔離套管應在鋼筋骨架完成后一并穿人就位。就位后,嚴禁使用電弧焊對梁體鋼筋及模板進行切割或焊接。隔離套管內端應堵嚴。
(3)同時張拉多根預應力筋時,各根預應力筋的初始應力應一致。張拉過程中應使活動橫梁與固定橫梁始終保持平行。
(4)張拉程序應符合設計要求,設計未要求時,其張拉程序應符合規定。張拉鋼筋時,為保證施工安全,應在超張拉放張至0.9σcon時安裝模板、普通鋼筋及預埋件等。
▲關于預應力損失【拓展了解】
σcon為張拉時的控制應力值,包括預應力損失值。
原理:為了滿足構件對抗裂的不同要求,經計算在張拉鋼筋時錨下量測到的預應力值。由張拉設備的測力儀表控制。
①σcon對結構的影響
σcon越大,混凝土中的預壓應力越大,充分利用高強鋼筋。
但σcon過高,會產生如下問題:
使構件出現脆性破壞;
預應力筋過早進入流幅,降低其塑性;
增加鋼筋的松弛損失。
σcon過低,預應力鋼筋在經歷各種預應力損失后,對混凝土產生的預壓應力過小,達不到預期的抗裂效果。
②σcon的取值
冷拉鋼筋:預應力鋼筋屈服強度的0.5~0.9;
碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線:預應力鋼筋極限抗拉強度的0.4~0.75;
冷拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋:預應力鋼筋極限抗拉強度的0.4~0.70。
預應力筋張拉后,由于混凝土和鋼材的性質以及制作方法上原因,預應力筋中預應力會從σcon逐步減少,并經過相當長時間才最終穩定下來,這種應力降低稱為預應力損失。
③預應力損失的分類
凡是能使預應力筋產生縮短的因素,都將引起預應力損失,主要有:
錨固損失、摩擦損失、混凝土的收縮和徐變引起的損失、松弛損失、溫差損失、局部擠壓損失、彈性壓縮損失。
(5)張拉過程中,預應力鋼筋不允許斷筋,鋼絲、鋼絞線在同一構件內斷絲數不得超過鋼絲總數的1%。
(6)放張預應力筋時混凝土強度必須符合設計要求,設計未要求時,不得低于強度設計值的75%;放張順序應符合設計要求,設計未要求時,應分階段、對稱、交錯地放張。放張前,應將限制位移的模板拆除。