预应力先张法施工（预应力工程）

预应力混凝土，与钢筋混凝土比较，具有构件截面小、 自重轻、刚度大、抗裂度高、 耐久性好、材料省等优点，但预应力混凝土施工，需要专门的材料与设备、特殊的工艺、 单价较高。在大开间、大跨度与重荷载的结构中，采用预应力混凝土结构，可减少材料用量，扩大使用功能，综合经济效益好，在现代结构中具有广阔的发展前景。

预应力混凝土按预应力度大小可分为 ：全预应力混凝土和部分预应力混凝土。全预应力混凝土是在全部使用荷载下，受拉边缘不允许出现拉应力的预应力混凝土，适用于要求混凝土不开裂的结构。

部分预应力混凝土是在全部使用荷载下，受拉边缘允许出现一定的拉应力或裂缝的混凝土，其综合性能较好，费用较低，适用面广。

预应力混凝土按施工方式不同可分为：预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。按预加应力的方法不同可分为 ：先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土。先张法是在混凝土浇筑前张拉钢筋，预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给 混凝土。后张法是在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。在后张法中，按预应力筋粘结状态又可分为 ：有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。前者在张拉后通过孔道灌浆使预应力筋与混凝土相互粘结，后者由于预应力筋涂有油脂，预应力只能永久地靠锚具传递给混凝土。

1 预 应 力 筋

1-1预应力筋品种与规格

预应力筋按材料类型可分为 ：钢丝、钢绞线、钢筋 （钢棒）、非金属预应力筋等。

其中以钢绞线与钢丝采用最多。非金属预应力筋，主要有碳纤维增强塑料 （CFRP)、玻璃 纤维增强塑料（GFRP）等。

预应力筋的发展趋势为高强度、低松弛、粗直径、耐腐蚀。

1-1-1 预应力钢丝

预应力钢丝是用优质高碳钢盘条经索氏体化处理、酸洗、镀铜或磷化后冷拔而成的钢丝总称。预应力钢丝用高碳钢盘条采用80号钢，其含碳量为0.7%-0.9%。为了使高碳钢盘条能顺利拉拔，并使成品钢丝具有较高的强度和良好的韧性，盘条的金相组织应从珠光体 变为索氏体。由于轧钢技术的进步 ，可采用轧后控制冷却的方法，直接得到索氏体化盘条。

预应力钢丝根据深加工要求不同，可分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两类。消除应力钢丝按应力松弛性能不同，又可分为普通松弛钢丝和低松弛钢丝。

预应力钢丝按表面形状不同，可分为光圆钢丝、刻痕钢丝和螺旋肋钢丝。

1．冷拉钢丝

冷拉钢丝是经冷拔后直接用于预应力混凝土的钢丝。其盘径基本等于拔丝机卷筒的直径，开盘后钢丝呈螺旋状，没有良好的伸长值。这种钢丝存在残余应力，屈强比低，伸长 率小，仅用于铁路轨枕、压力水管、电杆等。

2．消除应力钢丝（普通松弛型）

消除应力钢丝（普通松弛型）是冷拔后经高速旋转的矫直辊筒矫直，并经回火处理的钢丝。其盘径不小于 1. 5m。钢丝经矫直回火后，可消除钢丝冷拔中产生 的残余应力，提高钢丝的比例极限、屈强比和弹性模量，并改善塑性；同时获得良好的伸直性，施工方便。这种钢丝以往广泛应用，由于技术进步， 已逐步向低松弛方向发展。

3．消除应力钢丝（低松弛型）

消除应力钢丝（低松弛型）是冷拔后在张力状态下经回火处理的钢丝。钢丝的张力为抗拉强度的30%-50%，张力装置有以下两种：一是利用二组张力轮的速度差使钢丝得到张力 ；二是利用拉拔力作为钢丝的张力，即放线架上的半成品钢丝的直径要比成品钢丝的直径大 ，该钢丝通过机组中的拉丝模拉 成最终产品 。钢丝在热张力的状态下产生微小应变（约0.9%--1.3%)，从而使钢丝在恒应力下抵抗位错转移的能力大为提高，达到稳定化目的。

经稳定化处理的钢丝，弹性极限和屈服强度提高，应力松弛率大大降低，但单价稍贵；考虑到构件的抗裂性能提高、钢材用量减少等因素，综合经济效益较好。这种钢丝已逐步在房屋、桥梁、市政、水利等大 型工程 中推广应用，具有较强的生命力。

4．刻痕钢丝

刻痕钢丝是用冷轧或冷拔方法使钢丝表 面产生周期变化的凹痕或凸纹的钢丝。钢丝表面凹痕或凸纹可增加与混凝土的握裹力。这种钢丝可用于先张法预应力混凝土构件。

1-1-2 预应力钢绞线

预应力钢绞线是由多根冷拉钢丝在绞线机上成螺旋形绞合，并经消除应力回火处理而成的总称。钢绞线的整根破断力大，柔性好，施工方便，具有广阔的发展前景。

预应力钢绞线按捻制结构不同可分为 ：1 X2钢绞线、1 X3钢纹线和 1X7钢绞线等（图11-4)。1x7钢绞线是由6根外层钢丝围绕着一根中心钢丝 （直径加大 2.5%）绞成， 用途广泛。1x2钢绞线和1x3钢纹线仅用于先张法预应力混凝土构件。 钢绞线根据深加工要求不同又可分为：标准型钢绞线、刻痕钢绞线和模拔钢绞线。

1．标准型钢绞线

标准型钢纹线即消除应力钢绞线。在预应力钢纹线新标准中，只规定了低松弛钢绞线的要求，取消了普通松弛钢绞线。低松弛钢绞线的消除应力回火处理是采用张力轮法进行的，与低松弛钢丝张力轮法相同。

低松弛钢绞线的力学性能优异、质量稳定、价格适中，是我国土木建筑工程中用途最广、用量最大的一种预应力筋。

2．刻痕钢绞线

刻痕钢纹线是由刻痕钢丝捻制成的钢纹线，可增加钢纹线与混凝土的握裹力。其力学性能与低松弛钢纹线相同。

3．模拔钢绞线

模拔钢绞线是在捻制成型后，再经模拔处理制成。这种钢绞线内的钢丝 在模拔时被压遍，各根钢丝成为面接触，使钢绞线的密度提高约 18%。在相同截面面积时，该钢绞线的外径较小，可减少孔道直径；在相同直径的孔道内，可使钢绞线的数量增加，而且它与锚具的接触面较大，易于锚固。

预应力钢绞线的捻距为钢绞线公称直径的 12--16倍，模拔钢纹线的捻距应为钢纹线公称直径的 14-18倍。钢绞线的捻向，如无特殊规定，则为左（S)捻，需加右（Z)捻应在合同中注明。在拉拔前，个别钢丝允许焊接，但在拉拔中或拉拔后不应进行焊接。成品钢纹线切断后应是不松散的或可 以不困难地捻正到原来的位置。

钢纹线的规格和力学性能应符合国家标准 《预应力混凝土用钢绞线》的规定。

1-1-3 精轧螺纹钢筋

精轧螺纹钢筋是一种用热轧方法，在整根钢筋表面上轧出不带纵肋而横肋，为不连续的梯形螺纹的直条钢筋，见图11-5。该钢筋在任意截面处都能拧上带内螺纹的连接器进行接长，或拧上特制的螺母进行锚固，无需冷拉与焊接，施工方便，主要用于房屋、桥梁与构筑物等直线筋。