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基本模块二 预应力混凝土工程 了解预应力混凝土的基本原理，掌握预应力混凝土施工先张法、后张法、无粘结预应力的施工工艺及质量控制方法，掌握预应力混凝土的施工质量验收标准及检测方法；了解预应力混凝土结构施工的安全技术。 预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，叫做预应力混凝土。 优点 与普通混凝土相比，预应力混凝土除了提高构件的抗裂度和刚度外，还具有减轻自重、增加构件的耐久性、降低造价等优点。 方法： 1）按施工方法的不同可分为先张法和后张法两类。 2）按钢筋张拉方式不同分为机械张拉、电热张拉与自应力张拉法。 先张法是先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。 5.1 先 张 法 1.先张法： 在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。 先张法生产示意图见图5.1所示。 2.应用 先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。 3.方法 先张法生产时，可采用台座法和机组流水法。 采用台座法时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力筋放松等均在台座上进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。 采用机组流水法时，构件连同钢模通过固定的机组，按流水方式完成（张拉、锚固、混凝土浇筑和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力由钢模承受。 一、台座 台座由台面、横梁和承力结构等组成，是先张法生产的主要设备。 1.作用：台座承受全部预应力筋的拉力。 2.要求：台座应有足够的强度、刚度和稳定性。 3.型式：墩式台座和槽式台座 （1） 墩式台座 1）组成：墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。 2）应用： 墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。 ① 台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。 验算内容：承力台墩设计时，应进行稳定性和强度验算。稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。 抗倾覆验算的计算简图如图5.3所示，按下式计算： 　　式中K0—台座的抗倾覆安全系数； 　　 M—由张拉力产生的倾覆力矩，kN·m；M=T·e 　　 e — 张拉合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂，m； 　　 M′－抗倾覆力矩，kN·m。 如忽略土压力，则 　　　　 M’=G1.l1+G2.l2　 抗滑移能力按下式验算： 　式中 Ke —抗滑移安全系数； T—张拉力合力，kN； T1 —抗滑移的力，kN； 对于独立的台墩，由侧壁上压力和底部摩阻力等产生；对与台面共同工作的台墩，其水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可不作抗滑移计算，此时应验算台面的强度。 ② 台面 台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实平整，它是在厚150mm夯实碎石垫层上，浇筑60～100mm厚C20混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其纵向有3%的排水坡度。 ③ 横梁 横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。 （2）槽式台座 1)组成：槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成。 2）应用：槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。 槽式台座构造如图5.4所示。 槽式台座需进行强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重力矩及部分张拉力矩组成。 二