何为混凝土结构

谈及这个问题，我们先了解一下何为“预应力混凝土结构”。它是在结构构件受外力荷载作用前，人为给拉区砼施加预压应力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。

预制混凝土两种构件方法

目前预应力混凝土构件的施工方法有两种，即先张法和后张法。

先张法

在混凝土灌筑之前，先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到某一规定应力，并用锚具锚于台座两端支墩上,接着安装模板、构造钢筋和零件,然后灌筑混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后，放松两端支墩的预应力筋，通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预压应力。

后张法

先灌筑构件，然后在构件上直接施加预应力的方法。一般做法多是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件，然后安装模板和灌筑混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后，用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端，预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。

本次我们讨论的“预制先张法预应力叠合梁”即是采用预制混凝土构件的技术结合先张法工艺在工厂生产预应力叠合梁。

相较于行业类常规的预制构件生产工艺，生产预应力叠合梁最大的不同也是最大的难点就是施加预应力。

首先我们了解一下预制先张法预应力叠合梁施工工艺：

先张法施工流程图

预应力叠合梁的模具的要求将远远高于一般预制墙叠合梁的模具。普通的梁模具只需要考虑涨模即可，而预应力叠合梁的模具还要考虑纵向受力。如下图所示，这是一套预应力叠合梁的生产模具（缺端模）。从外面开来，与一般叠合梁模具并无多大差异，但他的重量将是普通梁模具的2-3倍。

确定模具方案时，应首要考虑台座的方案。台座是先张法构件生产中是主要的承力构件，它必须具有足够的承载能力、刚度和稳定性，以免因台座的变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失，以确保先张法生产构件的质量。一般情况将预应力叠合梁底模作为台座。在施工过程中，钢筋的张拉、放张是决定预应力构件是否合格的重中之重。绝对不能疏忽。预应力筋张拉应根据设计要求，采用合适的张拉方法、张拉顺序和张拉程序进行，并应有可靠的保证质量措施和安全技术措施。预应力筋的张拉可采用单根张拉或多根同时张拉，当预应力筋数量不多，张拉设备拉力有限时常采用单根张拉。当预应力筋数量较多且密集布筋，另外张拉设备拉力较大时，则可采用多根同时张拉。在确定预应力筋张拉顺序时，应考虑尽可能减少台座的倾覆力矩和偏心力，先张拉靠近台座截面重心处的预应力筋。此外，在施工中为了提高构件的抗裂性能或为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间温度因素产生的预应力损失，张拉应力可按设计值提高5%。但预应力筋的最大超张拉值：对于冷拉钢筋不得大于0.95fpyk(fpyk为冷拉钢筋的屈服强度标准值)；碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线不得大于0.80fpyk；热处理钢筋、冷拔低碳钢丝不得大于0.75（fpyk为预应力筋的极限抗拉强度标准值）。

预制例筋的张拉力方法

预应力筋的张拉力方法有超张拉法和一次张拉法两种。超张拉法0－1.05con持荷2mincon一次张拉法0－1.03con其中con为张拉控制应力，一般由设计而定。采用超张拉工艺的目的是为了减少预应力筋的松弛应力损失。所谓“松弛”即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形的特性。松弛的数值与张拉控制应力和延续时间有关，控制应力高，松弛也大，所以钢丝、钢绞线的松弛损失比冷拉热轧钢筋大，松弛损失还随着时间的延续而增加，但在第一分钟内可完成损失总值的50%，24h内则可完成80%。所以采用超张拉工艺，先超张拉5%再持荷2min，则可减少50%以上的松弛应力损失。而采用一次张拉锚固工艺，因松弛损失大，故张拉力应比原设计控制应力提高3%。某预应力叠合梁采用高强低松弛钢绞线作为预应力筋，单根钢丝截面面积Ap=139mm²，fptk=1860MPa，公称直径15.2mm，如采用一次张拉工艺；则其单根钢丝的张拉力P=0.75x1860x139=193905N。其张拉应力为0.69fptk，小于0.75fptk。预应力筋放张过程是预应力的传递过程，是先张法构件能否获得良好质量的一个重要环节，应根据放张要求，确定合宜的放张顺序、放张方法及相应的技术措施。放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求，当设计无专门要求时，不得低于设计的混凝土强度标准值的75%。放张过早由于混凝土强度不足，会产生较大的混凝土弹性回缩而引起较大的预应力损失或钢丝滑动。放张过程中，应使预应力构件自由压缩，避免过大的冲击与偏心。当预应力混凝土构件用钢丝配筋时，若钢丝数量不多，钢丝放张采用氧－乙炔焰熔断的方法，并应从靠近生产线中间处剪断，这样比在靠近台座一端处剪断时回弹减小，且有利于脱模。若钢丝数量较多，所有钢丝应同时放张，不允许采用逐根放张的方法，否则，最后的几根钢丝将承受过大的应力而突然断裂，导致构件应力传递长度骤增，或使构件端部开裂。放张方法可采用放张横梁来实现。横梁可用千斤顶或预先设置在横梁支点处的放张装置（砂箱或楔块等）来放张。粗钢筋预应力筋应缓慢放张。当钢筋数量较少时，可采用逐根加热熔断或借预先设置在钢筋锚固端的楔块或穿心式砂箱等单根放张。当钢筋数量较多时，所有钢筋应同时放张。采用湿热养护的预应力混凝土构件宜热态放张，不宜降温后放张。

预应力筋的放张顺序，应符合设计要求；当设计无专门要求时，应符合下列规定：1、对承受轴心预压力的构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张；2、对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋；3、当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张。以防止在放张过程中，构件产生弯曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。4、放张后预应力筋的切断顺序，宜由放张端开始，逐次切向另一端。无论张拉还是放张都是存在较大安全隐患的，工厂应设置安全警戒线，非专业施工人员严格进入预应力梁加工区。预应力梁相较于一般梁，在几何尺寸上，它将更大，更长，更高。实际施工过程中，拆模、混凝土浇筑振捣、吊装都是较大的问题，应该要考虑好。如一个0.4m*0.8m*12m（宽*高*长）的预应力叠合梁，它的端模与混凝土接触面积达9.6平方，它的吸附力是不可想象的。因此在涂刷脱模剂的时候一定要把控好涂刷质量，不可马虎。0.8m的高度以及12m的长度，注定无法在PC流水线上生产、振捣。混凝土必须分层浇筑，振捣密实。对于一般预制构件厂应该考虑预应力梁的生产位置。预制构件厂内行车一般配置为5T、10T、16T，就拿上面的预制梁来说，它的重量约9.6T左右，动荷载按1.5计算，实际起重重量将达到14.4T。在传统施工中，先张法一般仅适用于生产中小型构件，同时也在固定的预制厂生产。而在国内，部分PC流水线厂家也将预应力叠合梁生产线作为研发方向。不难想象，先张法预应力叠合梁必将走进装配式构件厂，成为未来构件厂的主流产品。

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