【摘要】:(一) 先张法施工工艺先张法施工工艺流程见图10-6。先张法施工可采用台座法或机组流水法。(二) 张拉设备和机具1.台座台座是先张法生产中的主要设备之一,要求有足够的强度和稳定性,以免台座变形、倾覆、滑移而引起预应力值的损失。电动螺杆张拉机由张拉螺杆、变速箱、拉力架、承力架和张拉夹具组成。再向油嘴5进油,此时偏心式夹具自动松开,油缸退回到零行程位置,便完成了一个张拉循环过程。
(一) 先张法施工工艺
先张法施工工艺流程见图10-6。
如图10-7 所示,在浇筑混凝土前张拉预应力筋,并将张拉的预应力筋临时固定在台座上(或钢模上),然后浇筑混凝土,待混凝土强度达到强度标准值的75%以上,预应力筋与混凝土之间具有足够的黏结力之后,在端部放松预应力筋,使混凝土产生预压应力。
先张法施工可采用台座法或机组流水法。
图10-6 先张法施工工艺流程图
采用台座法时,构件是在固定的台座上生产,预应力筋的张拉力由台座承受。预应力筋的张拉、锚固与混凝土的浇筑、养护和预应力筋的放张等均在台座上进行。台座法不需要复杂的机械设备,能适宜多种产品生产,可露天生产、自然养护,也可采用湿热养护,故应用较广。
采用机组流水法时,构件是在钢模中生产的,预应力筋拉力由钢模承受;构件连同钢模按流水方式,通过张拉、浇筑、养护等固定机组完成每一生产过程。机组流水需大量钢模和较高的机械化程度,且需蒸汽养护,因此只用于生产定型预制构件。
(二) 张拉设备和机具
1.台座
台座是先张法生产中的主要设备之一,要求有足够的强度和稳定性,以免台座变形、倾覆、滑移而引起预应力值的损失。台座按构造不同,可分为墩式台座和槽式台座两类。
(1)墩式台座。有重力式和构架式两种,见图10-8。重力式台座主要靠自重来平衡张拉力所产生的倾覆力矩;构架式台座主要靠土压力来平衡张拉力所产生的倾覆力矩。
图10-7 先张法施工顺序
(a)张拉预应力筋;(b)浇筑混凝土;(c)放松预应力筋
1—台座;2—预应力筋;3—夹具;4—构件
(2)槽式台座。浇筑中小型吊车梁时,由于张拉力和倾覆力矩都很大,一般多采用槽式台座。如图10-9 所示,它由钢筋混凝土立柱、上下横梁及台面组成。为便于拆卸迁移,台座式应设计成装配式。此外,在施工现场亦可利用条石或已预制好的柱、桩和基础梁等构件,装配成简易式台座。
2.夹具
夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具,要求夹具工作可靠,构造简单,施工方便,成本低。根据夹具的工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。
图10-8 墩式台座
(a)重力式台座;(b)构架式台座
图10-9 槽式台座
1—传力柱;2—砖墙;3—下横梁;4—上横梁
(1)张拉夹具。张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来,进行预应力张拉的工具。常用的张拉夹具有两种:偏心式夹具和楔形夹具。偏心式夹具由一对带齿的月牙形偏心块组成,见图10-10;楔形夹具由锚板和楔块组成,见图10-11。
图10-10 偏心式夹具
(2)锚固夹具。锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚固夹具有锥形夹具、圆套筒、三片式夹具、方套筒两片式夹具、镦头夹具5 种。
锥形夹具:锥形夹具是用来锚固预应力钢丝的,由中间开有圆锥形孔的套筒和刻有细齿的锥形齿板或锥销组成,分别称为圆锥齿板式夹具和圆锥三槽式夹具,见图10-12 和图10-13。
圆锥齿板式夹具的套筒和齿板均用45 号钢制作。套筒不需作热处理,齿板热处理后的硬度应达到HRC40~50。
圆锥三槽式夹具锥销上有三条半圆槽,依锥销上半圆槽的大小,可分别锚固φb3、φb4、φb5 钢丝各一根。套筒和锥销均用45 号钢制作,套筒不作热处理,锥销热处理后的硬度应达到HRCA40~45。
锥形夹具工作时依靠预应力钢丝的拉力就能够锚固住钢丝。锚固夹具本身牢固可靠地锚固住预应力筋的能力,称为自锚。
(3)镦头夹具。预应力钢丝或钢筋的固定端常采用镦头锚固。冷拔低碳钢丝可采用冷镦或热镦方法制作镦头;碳素钢丝只能采用冷镦方法制作镦头;直径小于22mm 的钢筋可在对焊机上采用热镦方法制作镦头;大直径的钢筋只能采用热锻方法锻制镦头。镦头夹具见图10-14。
图10-11 楔形夹具
1—钢丝;2—锚板;3—楔块
图10-12 圆锥齿板式夹具(单位:mm)
(a)装配图;(b)工型齿板
图10-13 圆锥三槽式夹具
(a)装配图;(b)锥销;(c)套筒
3.张拉机械
先张法施工中预应力筋可单根张拉或多根成组张拉。常用的张拉机械如下所述。
(1)电动螺杆张拉机。电动螺杆张拉机由张拉螺杆、变速箱、拉力架、承力架和张拉夹具组成。最大张拉力为300~600kN,张拉行程为800mm,自重400kg,为了便于转移和工作,将其装在带轮的小车上。电动螺杆张拉机可以张拉预应力钢筋也可以张拉预应力钢丝,见图10-15。
电动螺杆张拉机的工作过程是:工作时顶杆支承到台座横梁上,用张拉夹具夹紧预应力筋,开动电动机使螺杆向右侧运动,对预应力筋进行张拉,达到控制应力要求时停车,并用预先套在预应力筋上的锚固夹具将预应力筋临时锚固在台座的横梁上,然后开倒车,使电动螺杆张拉机卸荷。
图10-14 单根镦头夹具
图10-15 电动螺杆张拉机
1—电动机;2—皮带传动;3—齿轮;4—齿轮螺母;5—螺杆;6—顶杆;7—台座横梁;8—钢丝;9—锚固夹具;10—张拉夹具门;11—弹簧测力器;12—滑动架
(2)YC—200 型穿心式千斤顶。张拉直径为12~20mm的单根预应力钢筋,可采用YC—200 型穿心式千斤顶,见图10 16。最大张拉力 200kN,张拉行程200mm,由偏心式夹具、油缸和弹性顶压头组成。
YC—200 型穿心式千斤顶工作过程为:①张拉预应力钢筋的工作过程——油嘴6 进油,油缸向左侧伸出,由于偏心式夹具夹紧了预应力钢筋,预应力钢筋被张拉;②临时锚固预应力钢筋和回油的工作过程——油缸向左伸出至最大行程,如果预应力钢筋尚未达到控制应力,则需进行第二次张拉预应力钢筋的工作过程。为此,先使油嘴6 缓缓回油,这时由于预应力钢筋回缩和弹性顶压头的共同作用,将圆套筒三片式夹具的夹片推入到套筒,而将预应力钢筋临时锚固在台座的横梁上。再向油嘴5进油,此时偏心式夹具自动松开,油缸退回到零行程位置,便完成了一个张拉循环过程。为将预应力钢筋张拉达到控制应力的要求,常需要经过若干个张拉循环过程才能完成。
图10-16 YC—200 型穿心式千斤顶工作示意图
(a)张拉过程;(b)临时锚固,回油过程
1—钢筋;2—台座;3—圆套筒三片式夹具;4—弹性顶压头;5、6—油嘴;7—偏心式夹具;8—弹簧
(三) 混凝土的浇筑和养护
混凝土的浇筑必须一次完成,不允许留设施工缝。混凝土的强度等级不得小于C30。为了减小混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失,在确定混凝土的配合比时,应采用低水灰比,控制水泥的用量,对集料采取良好的级配,预应力混凝土构件制作时,必须振捣密实,特别是构件的端部,以保证混凝土的强度和黏结力。
预应力混凝土构件叠层生产时,应待下层构件的混凝土强度达到8~10N/mm2后,再进行上层混凝土构件的浇筑。
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