土木工程施工

第四章 预应力混凝土工程

4.2 后张法 后张法是先制作构件或先浇筑结构混凝土，并在预应力筋的部位预先留出孔道，待混凝土达到设计规定的强度等级以后，在预留孔道内穿入预应力筋，井按设计要求的张拉控制应力进行张拉，利用锚具把预应力筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。张拉后的钢筋通过锚具传递预应力，使构件或结构混凝土得到预压。

后张法适宜于在施工现场制作大型构件 ( 如屋架等 ) ，以避免大型构件长途运输的麻烦。

1 、 后张有粘结预应力混凝土施工工艺

（ 1) 锚具和预应力筋的制作 预应力筋用锚具按锚固方式不同，可分为夹片式 ( 单孔与多孔夹片锚具 ) 、支承式 ( 镦头锚具、螺母锚具等 ) 、锥塞式 ( 钢质锥形锚具等 ) 和握裹式 ( 挤压锚具、压花锚具等 ) 四类。 锚具是后张法构件中建立预应力值的关键，必须有可靠的锚固能力，以及足够的强度和刚度。

后张法构件中所使用的预应力筋有：螺纹钢筋，碳素钢丝和钢绞线等，相对应的锚固体系有粗钢筋锚固体系、钢绞线锚固体系、钢丝束锚固体系和拉索锚固体系等。 1 ）粗钢筋锚固体系 粗钢筋的锚固体系主要有精轧螺纹锚固体系和冷轧螺纹锚固体系两种。

精轧螺纹钢筋锚具是利用与该钢筋螺纹匹配的特制螺母锚固的一种支承式锚具。精轧螺纹钢筋锚具包括螺母与垫板。螺母分为平面螺母和锥面螺母两种。锥面螺母可通过锥体与孔的配合，保证预应力筋的正确。

冷轧螺纹锚具，又称轧丝锚具，是用冷滚压方法在光圆钢进端部滚压出一定长度的螺纹，并配有螺母。这种方法加工的螺纹，其外径大于原钢材外径而螺纹内径仅略小于原钢材直径，考虑到冷加工强化作用，可仍按原钢材直径使用。这种锚具在竖向筋中采用较多。张拉端冷轧螺纹锚固体系，见图 4.16 。内埋式固定端的螺母与锚垫板合一，作成锥形螺母。 预应力筋下料长度的计算，应考虑锚具的特点、接头数量、构件长度等因素。

2 ）钢绞线锚固体系 多孔夹片锚固体系。多孔夹片锚固体系是由多孔夹片锚具、锚垫板 ( 也称铸铁喇叭管、锚座 ) 、螺旋筋等组成，见图 4 ． 17 。

多孔夹片锚固体系在后张法有粘结预应力混凝土结构中用途最广。主要品牌有： QM 、 OVM 、 HVM 、 B&S 、 YM 、 YLM 、 TM 等。

扁型夹片锚固体系。 BM 型扁锚体系是由扁型夹片锚具、扁型锚垫板等组成。扁锚的优点：张拉槽口扁小，可减少混凝土板厚，钢绞线单根张拉，施工方便；主要适用于楼板、城市低高度箱梁，以及桥面横向预应力等。

固定端锚固体系。固定端锚具有以下几种类型：挤压锚具、压花锚具、环形锚具等。

3 ）钢丝束锚固体系

钢丝束一般由几根到几十根直径 3 ～ 5mm 的平行的碳素钢丝组成。目前常用的锚具有钢质锥形锚具、钢丝束镦头锚具和锥形螺杆锚具等。

4) 锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套筒、螺母等组成

（２ ) 张拉机具设备

后张法常用的张拉设备有拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶和锥锚式千斤顶以及供油用的高压油泵。

（ 3 ）后张法施工工艺 1 ）孔道留设 预应力筋孔道的形状有直线、曲线和折线三种。在有粘结预应力混凝土构件中，需要按照预应力筋设计的位置和形状预留孔道。留设孔道时，要求孔壁光滑、位置准确，形状和尺寸符合要求。常用的孔道留设方法有以下几种。 钢管抽芯法 ，胶管抽芯法 ，预埋管法。 预应力筋孔道两端，应设置灌浆孔和排气孔。 2 ）混凝土浇筑 浇筑混凝土之前，应进行预应力隐蔽工程验收，其内容包括：预应力筋的品种、规格、数量、位置等；预应力筋锚具和连接器的品种、规格、数量、位置等；预留孔道的规格、数量、位置、形状及灌浆孔、排气兼泌水管等；锚固区局部加强构造等。隐蔽工程验收合格或即可进行混凝土浇筑。

3 ）预应力筋准备和张拉

预应力筋准备。如多根钢绞线同时穿一个孔道时，应对钢绞线进行编束 。

预应力筋穿束。根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关系分为先穿束和后穿束两种。

4 ）混凝土强度检验

5 ）预应力筋的张拉

为保证预应力筋张拉后能够建立起有效地预应力，应根据预应力混凝土构件的特点制定相应的张拉方案。主要包括预应力筋的张拉设备选择、张拉方式、张拉顺序、张拉程序、预应力损失及校核等。

预应力筋张拉的控制。在预应力筋张拉时应控制好预应力筋的张拉应力，具体张拉值应满足表 4－ 1 的要求。

张拉工艺应能保证同一束中各根预应力筋的应力均匀一致；后张法施工中，当预应力筋是逐根或逐束张拉时，应保证各阶段不出现对结构不利的应力状态；同时宜考虑后批张拉预应力筋所产生的结构构件的弹性压缩对先批张拉预应力筋的影响，确定张拉力。

当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值，实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为 ±6% 。预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为 ±5% 。

张拉的方法。根据预应力混凝土结构特点、预应力筋形状与长度方法的不同，预应力筋张拉方法有以下几种：

一端张拉方式，两端张拉方式，分批张拉方式，分段张拉方式，分阶段张拉方式，补偿张拉方式。

张拉程序。后张法预应力筋的张拉程序根据构件类型、锚固体系、预应力筋的松弛等因素来确定。

当采用低松弛钢丝和钢绞线时，张拉程序为：

锚固con0

当采用普通松弛预应力筋时，可以按照以下程序进行：

锚固卸锚具对于夹片锚具等不可拆

锚固锚具对于墩头锚具等可拆卸 持荷

con

con2min

con

1.030

1.050

由于张拉程序引起的应力损失以及弥补或减少损失的措施：

由于孔道摩阻引起的预应力损失。

混凝土构件压缩对先批张拉的预应力筋产生的损失。 对于预应力筋张拉应符合设计要求，当设计无具体要求时，应符合下列规定：当孔道为抽芯成型时，对曲线预应力筋和长度大于24 m 的直线预应力筋，应在两端张拉，对于长度不大于 24 m 的直线预应力筋，可在一端张拉；当孔道为预埋波纹管时，对曲线预应力筋和长度大于 30m 的直线预应力筋，宜在两端张拉，对于长度不大于 30m 的直线预应力筋可在一端张拉。当同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设置在结构构件的两端。当两端同时张拉一根预应力筋时，宜先在一端锚固后，再在另一端补足张拉力后进行锚固。

平卧叠浇构件制作时，构件自重作用产生的摩阻损失。现大多采用逐层加大张拉力的方法一次张拉，即最上层 (第一层 ) 构件可按设计要求的控制应力张拉，不予提高，下面几层构件的张拉控制应力适当加大，如表 4.3 。

4 ）孔道灌浆与锚具封闭防护 预应力筋张拉后应尽快进行灌浆，孔道内水泥浆应饱满、密实。孔道灌浆的目的是防止钢筋锈蚀，增加结构的耐久性，并使预应力筋与构件之间有良好的粘结力，有利于增加构件整体性。

灌浆用的灰浆应能与钢筋及孔壁很好地粘结，因此灰浆应有较高的强度、足够的流动度、较好的保水性和较小的干缩性。由于水灰比对灰浆的干缩性、泌水性及流动性有直接影响，是保证灰浆质量的关键之一，故必须严格控制。要求灰浆应采用强度等级不低于 32.5 的普通硅酸盐水泥调制，灌浆用水泥浆的水灰比不应大于 0.45 ，灌浆用水泥浆的抗压强度不应小于 30N/mm² ，泌水应能在 24h 内全部重新被水泥吸收。

灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道泥浆把下层孔道堵住。直线孔道灌浆可从构件的一端到另一端，依次进行。在灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加压至 0.5 ～ 0.7MPa ，稳压 2min 后再封闭灌浆孔。在曲线孔道上由侧向灌浆时，应从孔道最低处开始向两端进行，直至最高点排气孔溢出浓浆为止。灌浆入员应穿戴保护用具，防止水泥浆射出伤人。

孔道灌浆完毕后，锚具的封闭保护应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：应采取防止锚具腐蚀和遭受机械损伤的有效措施； 凸出式锚固端锚具的保护层厚度不应小于 50mm ；外露预应力筋的保护层厚度：处于正常环境时，不应小于 20mm ；处于易受腐蚀的环境时，不应小于 50mm 。