第12讲,1e410000港口与航道工程技术
2020-03-03 05:22:02 来源：范文大全收藏下载本文
1e410000港口与航道工程技术 1e411000港口与航道工程专业技术
第一章专业技术，14节内容分3部分：基础-水文气象地质；建材-水泥钢材混凝土土工织物；测量-gps管涌流沙。
1e411090港口与航道工程预应力混凝土
大纲要求：先张法预应力混凝土；后张法预应力混凝土。 重点：先张法和后张法预应力混凝土的原理和技术条件 难点：先张法和后张法预应力混凝土的各种规定和参数
1e411090港口与航道工程预应力混凝土 知识点
一、预应力混凝土
钢筋混凝土的工作原理:由于混凝土对钢筋的握裹力，受力时共同承受荷载，共同变形、共同工作。但是，由于钢筋与混凝土性能有很大差异，钢筋的抗拉强度很高、受拉变形能力很强；而混凝土则相反，抗拉强度及抗拉变形能力都很差，抗压强度则较高。
受拉时，常混凝土很快开裂，而此时的钢筋。于是，人们利用其特性，先对钢筋张拉,在应力状态下浇筑混凝土（或灌注孔道砂浆），待混凝土达到一定强度后，再放松钢筋，钢筋弹性回缩给混凝土施加了一定量值与分布的预压应力，显著提高抗裂能力。
预应力混凝土的优点：
1．采用高强度钢材与混凝土，构件截面小、重量轻，跨越能力大，可加大排架间距和梁板等跨距。
2．预应力构件不易产生裂缝（如梁），耐久性高；抵抗打桩拉应力能力强（如桩），可加大桩长，适应深水港建设，提高承载力。
3．与普通钢筋混凝土比，节省钢材近30%，经济合理。
知识点
二、港口与航道工程预应力混凝土的具体要求
（一）预应力筋制作
1．预应力钢筋，主要用低松弛的高强碳素钢丝、钢绞线和钢筋三类。 预应力筋的下料长度，除考虑构件、台座长度外，尚应考虑冷拉拉长值、张拉伸长值、锚夹具的厚度、弹性回缩值、焊接接头和镦头压缩量、连接杆的长度等。
2．预应力筋下料长度的允许偏差：
(l)各根钢丝长度相对差值不大于钢丝束长度的1/5000，且不大于5mm; (2)冷拉后各钢筋长度相对差值不大于构件配筋长度的1／2000，且不大于20mm。 3．钢丝、钢绞线、热处理钢筋及冷拉ⅳ级钢筋，宜用砂轮锯或切断机切断下料，不得电弧切割。
4．成束预应力筋应逐根理顺，捆扎成束，并用穿束网套穿束。
（二）张拉设备
1．张拉梁应按预应力筋的布置、根数、张拉荷载的大小、张拉条件等计算选定。
2．锚具（夹具、连接器），主要分为粘着锚固、承压锚固和摩擦锚固三种。
（三）施加预应力
1．控制是正确建立预应力的前提，无论先张或后张均应应力及伸长值双控。 2．在应力控制张拉时，应尽量减少张拉设备的摩阻力，并力求稳定。预应力筋如需超张拉时，可比设计要求提高5%，其最大张拉控制应力，不得超过表ie411090的规定。
3．锚固后，实际与设计应力检验值的相对允许偏差为±5%。 4．为减少松弛影响，可采用超张拉方法：
(1)从零应力开始，张拉至1.05倍张拉控制应力σcon，持荷2min后，卸荷至控制应力；
(2)从零应力开始，张拉至1.03倍预应力筋的张拉控制应力σcon。
5．如实际伸长值比计算伸长值大10%或小5%，应暂停张拉，查明原因调整后，方可继续。
实际伸长值宜在10%σ
应力时开始量测，但应加上量测前推算伸长值；对
con后张法，尚应扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。
计算伸长值△l(mm)，可按下式计算：
式中fp—平均张拉力。直线筋取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋，取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后的拉力平均值(kn)；l—预应力筋的长度(mm)；ap—预应力筋的截面积(mm2)；es-预应力筋的弹性模量(mpa)。
广泛用于高桩码头及引桥桩、梁、板中。分为先张法预应力和后张法预应力。
1e411091先张法预应力混凝土 知识点
一、先张法预应力的基本概念 浇筑前，先进行张拉、锚固于台座上，然后浇筑，待达到强度值后，解除锚固，放松钢筋，使预应力施加于混凝土上，称为先张法预应力。
工艺简单、工序少、效率高、质量易保证。
知识点
二、先张法预应力的具体要求
1．张拉台座必须有足够强度和刚度，抗倾稳定系数不得小于1.5；抗滑稳定系数不等小于1.3。预防台座区的差异沉降。采用墩板式时，可用钢底或钢筋混凝土、素混凝土底模板。保证放松时水平滑移稳定，并预防底模板拱起变形或出现裂纹。
2．张拉台座的长度，应综合考虑。
3．张拉梁、锚固梁可采用两梁式、三梁式。
4．张拉梁、锚同梁的中心线与底板中心线一致，其偏差不得大于3mm。多根直线筋同时张拉，合力作用线应在底模板中线为边的垂直面内；多根直线筋逐根张拉时，张拉作用线应与钢筋轴线一致。
5．多根同时张拉时，应预先调整初应力，使各根应力一致。
调整方法：可用反复整体张拉法、油压千斤顶法、测力扳手法等。对长线台座多根预应力筋，宜预先采用反复张拉法，取控制应力的40%～50%，反复张拉2～3次。
张拉程序：拧紧螺母-开始张拉至0.4～0.6倍控制应力一回零一重新拧紧一再张拉、放松。如此2～3次。 6．当构件的侧模板是在施加预应力之后安设时，宜先施加70%的控制应力，待模板安设完毕后，再施加至设计要求的荷载。
7．使接触面受力均匀。螺杆宜采用梯形螺纹。进场时进行验收。
8．放松器，设计与制作应符合下列规定： (l)放松器宜通用性强，多根预应力筋能一次放松。
(2)设计应构造简单、操作方便、易于维修，计算中应以刚度控制、应力校核。
(3)楔形放松器，楔块的宽、高应根据张拉台座的布置、筋最大回缩量选定；楔块的倾斜度应正压力、扭矩和润滑条件，计算选定。
(4)砂箱千斤顶的直径、高度应根据正压力、砂质容许应力和最大回缩量选定。
(5)平面推力轴承的选型应根据预应力筋的布置、单根张拉力、端头镙杆直径综合选定。
9．钢绞线断裂或滑脱数量严禁超过结构同一截面钢材总根数的5%，且严禁相邻两根预应力筋断裂或滑脱。
10.放松时，混凝土强度必须符合设计要求。设计无要求时，不得低于设计强度标准值的75%。
作为先张法预应力应用的典型是高强混凝土管桩（phc桩）的生产制造。80s我国引进phc桩(pretensionedhighconcrete)生产线，现已能生产φ600mm、φ800mm、φlooomm、φ1200mm、φ1400mm最长管节长度可达55m的phc桩。
1．phc桩的生产制作
phc桩采用先张法预应力高强混凝土(c80)，高速离心成型，经过常压和高压蒸汽养护而制成。1d即可获得自然养护28d龄期的强度。工艺流程如图1e411091。
(1)材料：水泥：52.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥； 骨料：中砂，5～25mm碎石，强度≥150mpa，压碎指标
(3)应力控制为主，应变控制为辅，控制应力取0.9的冷拉钢筋屈服强度；
(4)成型：离心成型，高速离心加速度不小于73g；
(5)养护：常压蒸养强度达到45mpa，脱模后进入压力为1mpa、温度为180℃的高压釜中蒸养。
2．phc桩的技术性能特点 (l)桩的强度高：
制作2d即可打桩，桩身强度80mpa;耐锤击力可达13720kn，可打入较深硬层，充分利用地基土的强度，提高桩的承载力。
(2)桩的抗裂能力强：
(3)节省混凝土：与同规格pc方桩比，phc桩混凝土节省30%，钢筋节省50%。 (4)phc桩的耐久性高。 3．phc桩的应用
上海外高桥造船基地舾装码头工程、外高桥电厂二期等广泛应用。
1e411092后张法预应力混凝土 知识点
一、基本概念
先浇筑,预留孔道。分为抽拔法和埋置法。前者多抽拔钢管，直线孔道；后者埋金属波纹管或薄钢板管。筋沿孔道穿入，待混凝土达到规定的强度后，进行张拉，并以混凝土构件本身为支点锚固。然后压力灌浆封堵。称为后张法预应力。
后张法不需要预应力张拉台座，适用于结构断面大的长大型构件的现场预制。
知识点
二、具体要求
1．孔道尺寸与位置正确，孔道应平顺。端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线，并固定，防止浇筑时移动。
2．预留孔道可采用预埋波纹管、薄钢板管、钢管、抽芯胶管等法。胶管宜充压力水或其他措施防止变形。接头严密，不得漏浆。严禁孔道附近电焊作业。预埋管道用钢筋井字架固定：波纹管及钢管间距不大于1m，胶管不大于0.5m，曲线孔道宜适当加密。
灌浆孔间距：预埋波纹管不大于30m，抽芯孔道不大于12m，曲线孔道的曲线波峰部位，宜设排气孔。
3．预埋管抽芯顺序应先上后下。钢管作孔道芯管时，宜在浇筑后每隔5～15min转一次。
6．后张法锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量，不得大于表ie411092的规定。
7．钢丝（束）、钢绞线断裂或滑脱数量，严禁超同截面总根数3%，一束钢丝只许一根。
8．孔道灌浆水泥浆及水泥砂浆的强度不得低于20mpa。灌浆用水泥浆水灰比不大于0.45，搅拌后3h泌水率在2%以内，最大不超过3%。
9．灌浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，并设排气通道。 11.压浆的过程中及压浆后48h，温度不得低于+5℃。 预应力混凝土大直径管桩（大管桩）是后张预应力的典型。
知识点
三、后张法预应力混凝土在大管桩生产中的应用
预应力混凝土大直径管桩采用离心、振动、辊压相结合的复合法工艺生产高强混凝土管节，对管节施加后张预应力进行拼装成长桩。强度高、密实性好、耐锤击。
（一）管节的制作
1．主要材料
水泥：采用52.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的铝酸三钙不应大于1o%；
骨料：细骨料，采用细度模量3.0～2.3的中砂；粗骨料，质地坚硬碎石，最大粒径25mm; 外加剂：采用高性能减水剂。 2．管节成型工艺 (l)钢筋笼制作
采用φ8盘条圆钢筋经冷拉后编制成钢筋笼。 (2)混凝土的技术条件
强度等级不小于c60；水泥用量400～500kg/m3；水灰比不大于0.35；混凝土拌合物维勃稠度为25～35s。
(3)预留张拉孔道 钢管芯棒外套橡胶管在强度达到设计强度的70%时抽出，断面均布16～20个预留孔。
(4)混凝土入模、振动、离心成型。 (5)管节养护。管节采用蒸汽养护。
（二）管桩的拼接
1．根据桩长确定拼接的桩节数量(基本节长4000mm)，桩节之间涂刷k-80胶粘剂粘结。
2．穿预应力钢绞线。
桩型号不同，分别为
16、
18、20孔，每孔中穿7φ5的高强度、低松弛预应力钢绞线1根、2根，最多可达3根。12-7φ5：φ表示钢绞线的级别是一级钢;5表示钢丝直径5mm;7表示一根钢绞线由7根φ5钢丝组成;12表示12根上述的钢绞线组成一个钢筋束
3．张拉预应力筋。
(l)控制应力设计值为预应力钢绞线强度标准值的70%，预压应力为6~12mpa; (2)张拉分两次进行：第一次为设计值30%～50%，目的是粘结桩节；待胶粘剂抗压强度30mpa后，进行第二次张拉，控制应力达到设计值。
(三)大管桩的技术性能 1．混凝土的有效预压应力：6～12mpa； 2．开裂弯矩：600～1500kn·m。
（四）大管桩的应用
大管桩已在连云港庙岭二期工程5个泊位、镇海石化总厂lo万t级油码头、舟山石油运转码头、深圳赤湾港7～13号泊位码头等大量应用。
典型题目：(平均每年1道)
7．后张法预应力混凝土施工中，预应力钢筋张拉之后的锚固支点是（）。
a．后张法张拉台座
b．张拉千斤顶
c．混凝土构件自身
d．后张预应力专用锚固设施 答案：c
2．预应力混凝土中钢筋的张拉，应控制在其（ ）范围之内。 a．塑性变形b．弹性变形 c．屈服点左右d．极限拉伸变形 答案：c。47页
3．phc桩（先张法预应力高强混凝土桩）高速离心成型、常压和高压蒸养，混凝土强度等级c80，桩身混凝土有效预压应力（ ）。
a．3mpab．5mpa c．8mpad．12mpa 答案：c（7-9,51p）
4．预应力混凝土大直径管桩（大管桩）采用离心、振动、辊压复合工艺生产高强度混凝土管节，生产时预留穿筋孔道，然后对拼接的若干管节穿筋张拉施加后张预应力，使之拼成长桩。施加于混凝土的有效预压应力为（ ）左右。
a．2～4mpab．4～6mpa c．6～12mpad．15mpa 答案：c（54p）
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