土木工程施工教案课程(第五章预应力混凝土工程).doc
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第五章 预应力混凝土工程
教学目的:通过本章学习使学生了解和熟悉预应力混凝土的原理和施工工艺及相关问题。
教学要求:1. 了解预应力混凝土工程的特点和工作原理;了解锚(夹)具、张拉机具的构造及使用方法;了解后张法施工中块体的拼装步骤;了解电张法、无粘结应力混凝土施工工艺。
2. 熟悉后张法施工时孔道的留设方法和后张法施工中孔道灌浆的作用和方法。
3. 掌握先张法的施工方法和施工工艺;掌握后张法的含义、施工工艺;掌握预应力混凝土施工中应力损失及其控制方法。
教学重点:后张法施工的含义;后张法施工的工艺;预应力混凝土施工中应力损失及其控制方法。
教学难点:为何使用预应力混凝土;后张法施工的工艺;后张法施工锚具;预应力混凝土施工中应力损失及其控制方法。
教学方式:讲授法
参考资料:1.毛鹤琴.土木工程施工(第2版).武汉:武汉工业大学出版社,2004
2.重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学.土木工程施工(上、下册). 北京:中国建筑工业出版社,2003
3.赵世强.土木工程施工实习手册.北京:中国建筑工业大学出版社,2003
4.姜卫杰.《土木工程施工》学习指导.武汉:武汉工业大学出版社 ,2000
教学过程及内容:
普通构件抗拉极限应变为1×10-4~5×10-4,正常使用条件下,受拉区砼开裂,构件刚度小,挠度大。要使砼不开裂,受拉钢筋的应力只能达到19.6 ~29.4N/mm2;当缝宽控制在0.2~0.3mm受拉钢筋的应力只能达到147~245N/mm2 。为了克服砼过早出现裂缝,且充分发挥钢筋的作用,人们创造预应力混凝土。
预应力:在结构或者构件受拉区域通过对钢筋进行张拉、锚固、放松,使砼获得预压应力,产生一定的压缩变形,当结构或构件受力后,受拉区砼的拉伸变形首先与压缩变形抵消,然后随着外力的增加,砼才继续拉伸,这就延缓了裂缝的出现、限制了裂缝的发展、充分发挥钢筋的作用。
预应力混凝土的特点:
⒈ 充分发挥了砼和钢筋各自的特性,能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性,有效地利用高强砼和高强钢筋。
⒉ 与普通砼同条件下比较,截面小、自重轻、质量好、材料省,(可节约钢筋40%~50%,砼20%~40%),并能扩大预制装配化程度。
应用广泛:已成为一个国家建筑技术水平的重要标致之一。
施工工艺:先张法、后张法、电张法、自张法。
5.1 先张法施工
5.1.1基本概念
先张法是在浇筑混凝土构件前,张拉预应力钢筋(丝),将其临时锚固在台座(在固定的台座上生产时)或钢模(机组中流水生产时)上,然后浇筑混凝土构件,待混凝土达到一定(约75%标准)强度,使预应力钢筋(丝)与混凝土之间有足够粘结力时,放松预应力,预应力钢筋(丝)弹性缩回,借助混凝土与预应力钢筋(丝)之间的粘结,对混凝土产生预压应力。
先张法施工设备包括台座、张拉机具和夹具等。
5.1.2先张法施工设备
一、台座
组成:台面、横梁、承力结构。
分为:墩式台座、槽式台座、桩式台座等。
⒈ 墩式台座:
以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。
一般用于生产中小型构件。
(1) 墩式台座分类:简易墩式台座;重力墩式台座; 构架式台座。
(2) 墩式台座计算要点:
①墩式台座的抗倾覆验算:
抗倾覆验算安全系数K1表示K1 = M1 / M ≥1.5 式中 M——由张拉力产生的倾覆力矩 M=Te T——张拉力的合力 e——张拉力合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂 M1——抗倾覆力矩,如不考虑土压力,则 M1 = G1 L1 十G2 L2 式中 G1——传力墩的自重 L1——传力墩重心至倾覆转动点O的力臂 G2——传力墩外伸台面局部加厚部分的自重 L2——传力墩外伸台面局部加厚部分重心至倾覆转动点O的力臂 ②抗滑移验算: 墩式台座的抗滑移能力以台座的抗滑移安全系数 K2表示。 K2 = T1 / T ≥1.3 式中T——张拉力的合力;T1——抗滑移力
T1 = N 十 EP 十 F 式中 N——台面反力 ; EP ——土压力P,P/的合力;F——摩阻力 ③ 强度验算:
支承横梁的牛腿,按柱子的牛腿计算配筋; 墩式台座与台面接触的外伸部分,按偏心受压构件计算;台面按轴心受压构件计算;横梁按承受均布荷载的简支梁计算。
2、槽式台座:用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。
二、张拉机具和夹具
⒈ 钢丝的夹具和张拉机具
(1)钢丝夹具
① 锚固夹具:锥形、楔形。
② 张拉夹具:偏心式、钳式、楔形。
③ 墩头锚具:采用冷墩形成。
(2)张拉机具
① 要求:
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