預(yù)應(yīng)力機(jī)械工作原理

建筑、橋梁、公路構(gòu)件有混凝土構(gòu)件、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力鋼筋就是預(yù)先拉長(zhǎng)一些的鋼筋、構(gòu)件輕，而且構(gòu)件能承受更大的重量。鋼筋預(yù)應(yīng)力機(jī)械不但要將鋼筋拉長(zhǎng)，而且要將鋼筋錨固定在混凝土構(gòu)件上，讓鋼筋回復(fù)原樣的力壓縮混凝土。

鋼筋預(yù)應(yīng)力機(jī)械主要由張拉機(jī)及錨具組成。

張拉機(jī)的種類有機(jī)械式、電熱式及液壓式。機(jī)械式主要是用小車牽引鋼筋；電熱式利用鋼筋熱脹冷縮的原理，加熱鋼筋使其伸長(zhǎng)。大量使用的主要是液壓式張拉機(jī)。

液壓式張拉機(jī)由液壓泵站和千斤頂兩部分組成。液壓泵站輸出高壓油給千斤頂，千斤頂有空芯的、實(shí)芯的。實(shí)芯千斤頂拉鋼筋，稱拉桿千斤頂。空芯千斤頂頂鋼筋，稱穿心千斤頂。

錨具由錨環(huán)及夾片組成，如圖《錨具》所示。夾片由兩片或三片組成，夾片內(nèi)表面加工有齒牙，表面硬度較高，夾片的兩片或三片合攏后，外形為錐形，而錨環(huán)的孔為倒錐形孔，這樣，夾片夾住鋼筋后，如同圓形楔子楔在錨環(huán)內(nèi)，越夾越緊。錨具分單錨和群錨（將很多鋼筋錨在一起） 。

在各種工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載之前,對(duì)受拉模塊中的鋼筋等受力模塊，施加預(yù)拉應(yīng)力，提高構(gòu)件的剛度和硬度，推遲裂縫出現(xiàn)的時(shí)間，增加構(gòu)件的耐久性。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看，其含義為預(yù)先使其產(chǎn)生應(yīng)力，其好處是可以提高構(gòu)造本身剛性和硬度，減少受拉模塊的振動(dòng)和彈性變形。這樣做可以明顯改善受拉模塊的強(qiáng)度，使原本的抗性更強(qiáng)。

在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先對(duì)去在外荷載作用下的受拉區(qū)施加壓應(yīng)力，以改善結(jié)構(gòu)使用的性能的結(jié)構(gòu)型式稱之為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

舉例：預(yù)應(yīng)力是在混凝土凝結(jié)前用鋼筋強(qiáng)機(jī)械把混凝土中的鋼筋適度拉伸著，在混凝土凝結(jié)后撤去外力，鋼筋就會(huì)在混凝土里產(chǎn)生一個(gè)收縮的應(yīng)力，使鋼筋混凝土強(qiáng)度更大。因而可以減少鋼筋用量，節(jié)約鋼材。

預(yù)應(yīng)力機(jī)械按預(yù)應(yīng)力筋種不同可分為以下三種：

（1）粗鋼筋預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備

采用穿心式千斤頂，用于張拉單根精軋高強(qiáng)螺紋鋼筋。其優(yōu)點(diǎn)是施工方便、操作簡(jiǎn)單、錨固可靠；缺點(diǎn)是受鋼筋強(qiáng)度限制，適用于較小的鋼筋混凝土構(gòu)件。

（2）高強(qiáng)鋼絲束預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備(錐錨式千斤頂)

用于高強(qiáng)鋼絲束4～24根，直徑為5 mm或6 mm的高強(qiáng)鋼絲束。其優(yōu)點(diǎn)是適用于中小長(zhǎng)度的混凝土構(gòu)件，成本較低，易于操作，施工質(zhì)量較好；缺點(diǎn)是只能張拉24根鋼絲，不能做群錨，對(duì)混凝土構(gòu)件的截面尺寸有影響。

（3）鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備(群錨千斤頂)

已形成系列產(chǎn)品，可張拉1～60根鋼絞線，還可以向更多根發(fā)展。其優(yōu)點(diǎn)是可按需要選用鋼絞線根數(shù)，采用群錨技術(shù)，合理控制混凝土構(gòu)件的截面尺寸，減輕構(gòu)件總重量，降低施工成本，張拉噸位更大；缺點(diǎn)是張拉噸位大要求液壓系統(tǒng)壓力高，密封件易損壞 。

預(yù)應(yīng)力機(jī)械的型號(hào)表示方法見(jiàn)下表：

（1）采用鋼模配套張拉，兩端要有地錨，還必須配有卡具、錨具，鋼筋兩端須鐓頭，場(chǎng)地兩端外側(cè)應(yīng)有防護(hù)欄桿和警告標(biāo)志。

（2）檢查卡具、錨具及被拉鋼筋兩端鐓頭，如有裂紋或破損，應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。

（3）卡具刻槽應(yīng)比所拉鋼筋的直徑大0．7mm～1mm，并保證有足夠強(qiáng)度使錨具不致變形。

（4）空載運(yùn)轉(zhuǎn)，校正千斤頂和壓力表的指示噸位，定出表上的數(shù)字，對(duì)比張拉鋼筋所需噸位及延伸長(zhǎng)度。檢查油路應(yīng)無(wú)泄漏，確認(rèn)正常后，方可作業(yè)。

（5）作業(yè)后，操作要平穩(wěn)，均勻，張拉時(shí)兩端不得站人。拉伸機(jī)在壓力情況下嚴(yán)禁拆卸液壓系統(tǒng)中的任何零件。

（6）在測(cè)量鋼筋的伸長(zhǎng)或擰緊螺帽時(shí)，應(yīng)先停止拉伸，操作人員必須站在兩側(cè)面操作。

（7）用電熱張拉法帶電操作時(shí)，應(yīng)穿絕緣膠鞋和戴絕緣手套。

（8）張拉時(shí)，不準(zhǔn)用手摸或腳踩鋼筋或鋼絲。

（9）作業(yè)后，切斷電源，鎖好電閘箱。千斤頂全部卸荷并將拉伸設(shè)備放在指定地點(diǎn)進(jìn)行保養(yǎng)。

《預(yù)應(yīng)力機(jī)械及施工技術(shù)》是建設(shè)機(jī)械崗位培訓(xùn)教材之一，主要內(nèi)容有：預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)知識(shí)，預(yù)應(yīng)力筋及錨夾具，預(yù)應(yīng)力設(shè)備，預(yù)應(yīng)力混凝土施工，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力安全管理及常見(jiàn)問(wèn)題處理，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。

第一篇 預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)知識(shí)

一、預(yù)應(yīng)力基本概念

（一）預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基本原理

（二）鋼筋混凝土構(gòu)件

（三）預(yù)應(yīng)力混凝土的基本知識(shí)

二、預(yù)應(yīng)力理論介紹

（一）預(yù)應(yīng)力損失

（二）有粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的區(qū)別

第二篇 預(yù)應(yīng)力筋及錨夾具

三、預(yù)應(yīng)力筋

（一）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲

（二）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線

（三）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋

（四）非金屬預(yù)應(yīng)力筋

（五）預(yù)應(yīng)力筋的其他形式

（六）預(yù)應(yīng)力鋼材的訂購(gòu)與存放

（七）預(yù)應(yīng)力鋼材的檢驗(yàn)

四、預(yù)應(yīng)力錨固體系及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

（一）鋼絞線錨固體系

（二）鋼絲束錨固體系

（三）鋼筋錨固體系

（四）錨、夾具驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

第三篇 預(yù)應(yīng)力設(shè)備

五、張拉設(shè)備

（一）液壓千斤頂

（二）高壓油泵

六、固定端制作設(shè)備

（一）擠壓機(jī)

（二）鐓頭器

（三）壓花機(jī)

七、灌漿設(shè)備

（一）真空泵

（二）灌漿泵

（三）塑料焊接機(jī)

第四篇 預(yù)應(yīng)力混凝土施工

八、后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工

（一）概述

（二）后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝

（三）預(yù)應(yīng)力筋下料及制作

（四）預(yù)留孔道

（五）鋼筋工程及混凝土工程

（六）預(yù)應(yīng)力筋穿束

（七）預(yù)應(yīng)力筋張拉

九、后張無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工

（一）后張無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝

（二）無(wú)粘結(jié)筋檢驗(yàn)、下料及鋪設(shè)

（三）無(wú)粘結(jié)筋的張拉

十、先張法施工工藝

第五篇 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用

十一、環(huán)形后張預(yù)應(yīng)力錨固體系

（一）概述

（二）環(huán)錨的結(jié)構(gòu)

（三）環(huán)錨的安裝

（四）常用環(huán)錨類型及參數(shù)

十二、斜拉索張拉錨固工藝

（一）斜拉橋及斜拉索

（二）OVH250拉索體系

（三）斜拉索的施工工藝

（四）斜拉橋的換索

十三、體外索工程及應(yīng)用

（一）體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)簡(jiǎn)介

（二）OVH體外預(yù)應(yīng)力體系主要特點(diǎn)及基本組成

（三）兩種類型體外索錨具及主要尺寸

（四）OVH體外預(yù)應(yīng)力體系在工程上的應(yīng)用

十四、大噸位構(gòu)件液壓提升及頂推牽引技術(shù)

十五、邊坡錨固技術(shù)

第六篇 預(yù)應(yīng)力安全管理及常見(jiàn)問(wèn)題處理

十六、預(yù)應(yīng)力安全管理

（一）安全宣傳與教育

（二）安全管理制度

（三）預(yù)應(yīng)力施工安全措施

十七、預(yù)應(yīng)力施工常見(jiàn)問(wèn)題及處理辦法

（一）預(yù)應(yīng)力材料、錨夾具常見(jiàn)問(wèn)題及處理辦法

（二）預(yù)應(yīng)力設(shè)備常見(jiàn)問(wèn)題及處理辦法

（三）預(yù)應(yīng)力工程常見(jiàn)問(wèn)題及處理辦法

第七篇　現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)

十八、穿心式千斤頂?shù)牟鹧b

十九、YDC240QX前卡式千斤頂?shù)牟鹧b

二十、ZB4—500電動(dòng)油泵的結(jié)構(gòu)

二十一、現(xiàn)場(chǎng)張拉實(shí)習(xí)

主要參考文獻(xiàn) 2100433B

根據(jù)錨固方式或錨固材料的不同，常用的預(yù)應(yīng)力錨桿有機(jī)械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿、樹(shù)脂預(yù)應(yīng)力錨桿、水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿。

預(yù)應(yīng)力錨桿機(jī)械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿

機(jī)械脹殼預(yù)應(yīng)力（下圖《機(jī)械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿》所示）錨桿的基本原理是利用其錐形的端部在沿螺紋旋轉(zhuǎn)時(shí)，將兩片帶有倒鉤的外殼脹開(kāi)，使其壓緊在巖壁上而產(chǎn)生錨固力。其優(yōu)點(diǎn)是裝錨后能立即發(fā)揮支護(hù)作用，并且可以通過(guò)擰緊螺帽對(duì)錨桿施加低噸位（不超過(guò)50～80kN）的預(yù)應(yīng)力，缺點(diǎn)是錨固會(huì)逐漸松弛，需要經(jīng)常擰緊螺帽，且桿體沒(méi)有砂漿保護(hù)，容易銹蝕，故多用作臨時(shí)支護(hù)。若后續(xù)對(duì)桿體進(jìn)行水泥注漿，可以作為永久支護(hù)。

機(jī)械脹殼式錨桿適合于堅(jiān)硬的巖石，由于與楔形體接觸的巖石變形和破壞，它們?cè)诿芗?jié)理化巖石和軟弱巖石效果中不太好，也不適用附近受到爆破振動(dòng)的錨固。

預(yù)應(yīng)力錨桿樹(shù)脂預(yù)應(yīng)力錨桿

樹(shù)脂預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固端采用樹(shù)脂卷作為錨固劑，由樹(shù)脂藥包、桿體及墊板等組成。樹(shù)脂預(yù)應(yīng)力錨桿具有承載快、錨固力大、安全可靠、施工操作相對(duì)簡(jiǎn)便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，且控制圍巖位移和抗震性能好，適用于Ⅰ～Ⅳ類的圍巖主動(dòng)支護(hù)，克服了機(jī)械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿不宜使用在密集節(jié)理化巖石和軟弱巖石的弱點(diǎn)。但是錨固端的樹(shù)脂藥包需要機(jī)械高速攪拌均勻才能迅速凝固發(fā)揮端頭錨固作用．限制了它在一些機(jī)械不方便到達(dá)區(qū)域的使用。

樹(shù)脂預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料宜用Ⅱ級(jí)鋼筋，直徑為16～32mm；錨頭的錨固長(zhǎng)度宜為500～1000mm；設(shè)計(jì)錨固力不應(yīng)低于50kN。鑒于樹(shù)脂錨桿的長(zhǎng)期抗腐蝕保護(hù)能力存在某些不確定性，現(xiàn)行一般的做法是采用端頭錨固采用樹(shù)脂卷并施加預(yù)應(yīng)力，自由拉伸桿體采用水泥注漿，確保錨桿的長(zhǎng)期耐久性。

預(yù)應(yīng)力錨桿水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿

水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固端采用快硬水泥藥卷作為錨固劑，通過(guò)快硬水泥對(duì)巖壁和桿體的粘結(jié)而起張拉錨固作用。自由張拉段采用緩凝水泥藥卷作為后續(xù)錨桿的錨固與防腐層。

水泥藥卷制作簡(jiǎn)便、材料來(lái)源廣泛、成本低，便于機(jī)械化操作，安裝速度快，無(wú)粉塵危害，適用于Ⅰ～I(xiàn)V類的圍巖支護(hù)。

水泥藥卷預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料宜用Ⅱ級(jí)鋼筋，直徑為16～32mm；錨頭的錨固長(zhǎng)度宜為1000～2000mm；設(shè)計(jì)錨固力不應(yīng)低于50kN 。