CN118087877A - 后张法预应力施工方法及预应力钢筋混凝土构件 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种后张法预应力施工方法及预应力钢筋混凝土构件，包括：S1、在预应力钢筋的外周上涂覆沥青并使其固化；S2、在预应力钢筋上浇筑混凝土以形成普通混凝土构件；S3、通电加热预应力钢筋以软化沥青并使预应力钢筋伸长。通过上述技术方案，本公开提供的施工方法利用常温浇筑混凝土时沥青的固态特性在混凝土结构内部形成孔道，再利用电热张拉时预应力钢筋的温度升高软化沥青，使得预应力钢筋可在孔道中自由伸长，避免了传统后张法施工因预埋波纹管而产生的问题，提高了预应力混凝土构件的成型质量。

Description

后张法预应力施工方法及预应力钢筋混凝土构件

技术领域

本公开涉及预应力混凝土施工技术领域，尤其涉及一种后张法预应力施工方法及预应力钢筋混凝土构件。

背景技术

预应力钢筋混凝土结构相较于普通钢筋混凝土结构具有构件自重轻、刚度大、耐久性好、抗裂度高等优点，广泛地应用于大跨度桥梁、大型屋面板、空心楼板等建筑结构中。

预应力钢筋混凝土结构的施工分为先张法和后张法，其中后张法是指先浇筑混凝土，混凝土结构强度到达设计强度的75％以上后再张拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。现行的常规方法是浇筑混凝土前，在钢筋骨架中预埋波纹管，待构件强度达标后，将预应力钢筋穿入预留好的孔道中，施加预应力，再进行孔道灌浆及养护。传统后张法施工存在一些客观缺陷：因为预留管道的存在，会使得管道附近的混凝土在浇筑时不容易密实；预埋的波纹管在浇筑混凝土时容易被振动棒碰撞产生破裂从而影响成孔；预应力筋在穿孔过程中出现偏位、磨损等现象；预应力钢筋张拉后，在高应力状态下如不及时灌浆，容易产生锈蚀等等。

发明内容

本公开所要解决的一个技术问题是：如何解决传统后张法预应力钢筋混凝土构件因预埋波纹管而产生的问题。

为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种后张法预应力施工方法，包括：S1、在预应力钢筋的外周上涂覆沥青并使其固化；S2、在预应力钢筋上浇筑混凝土以形成普通混凝土构件；S3、通电加热预应力钢筋以软化沥青并使预应力钢筋伸长。

在一些实施例中，还包括：S4、当预应力钢筋伸长至预设伸长量后断电并锚固以形成预应力混凝土构件。

在一些实施例中，在S1中，在预应力钢筋的两端分别加工出外螺纹，在预应力钢筋的两端螺接螺母；在S4中，螺母作用于预应力混凝土构件的两端以传递预应力钢筋的预应力。

在一些实施例中，在S1中，在预应力钢筋的两端分别套设预埋板；在S2中，浇筑混凝土后，预埋板的外表面与普通混凝土构件的端面共面。

在一些实施例中，在S2中，将普通混凝土构件的两端区分为锚固端和张拉端；在S3中，通电加热之前，将锚固端一侧的预应力钢筋相对于预埋板固定。

在一些实施例中，在S4中，通电使预应力钢筋伸长时，在张拉端一侧的螺母与预埋板之间设置垫板。

在一些实施例中，在S3中，对预应力钢筋通电之前进行试张拉。

在一些实施例中，对预应力钢筋通电之前，将普通混凝土构件养护至混凝土强度达到设计强度的75％以上。

在一些实施例中，在S2中，在普通混凝土构件内设置多对对称的预应力钢筋；在S3中，分别对多对对称的预应力钢筋进行对称张拉。

本公开还提供一种预应力钢筋混凝土构件，该预应力钢筋混凝土构件的制作过程采用上述的预应力钢筋混凝土的施工方法。

通过上述技术方案，本公开提供的后张法预应力施工方法及预应力钢筋混凝土构件，利用常温浇筑混凝土时沥青的固态特性在混凝土结构内部形成孔道，再利用电热张拉时预应力钢筋的温度升高软化沥青，使得预应力钢筋可在孔道中自由伸长，避免了传统后张法施工因预埋波纹管而产生的问题，提高了预应力混凝土构件的成型质量。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例公开的S1结束时的平面示意图；

图2是本公开实施例公开的S2结束时的平面示意图；

图3是本公开实施例公开的S3结束时的平面示意图；

图4是本公开实施例公开的S4结束时的平面示意图；

图5是本公开实施例公开的预应力钢筋端部螺纹的平面示意图；

图6是本公开实施例公开的S1中预应力钢筋涂覆沥青前后在两个方向上的平面和截面对比图；

图7是本公开实施例公开的S4结束时张拉端的平面示意图；

图8是本公开实施例公开的S4结束时锚固端的平面示意图。

附图标记说明：

1、预应力钢筋；101、螺纹；102、螺母；2、沥青；3、普通混凝土构件；31、锚固端；32、张拉端；4、预埋板；5、预应力混凝土构件；6、垫板；7、通电导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1至图4及图6所示，本公开提供一种后张法预应力施工方法，包括S1、在预应力钢筋1的外周上涂覆沥青2并使其固化；S2、在预应力钢筋1上浇筑混凝土以形成普通混凝土构件3；S3、通电加热预应力钢筋1以软化沥青2并使预应力钢筋1伸长。

具体地，在S1中，将沥青2加热至液体状态并包裹在预应力钢筋1的表面，为便于后期调整，应在预应力钢筋1的两端预留出一定的锚固长度，再静置冷却使沥青2固化，然后对预应力钢筋1表面进行检查，对裸露处复涂沥青2直至预应力钢筋1的表面完全被沥青2包裹，这一步的目的是为了防止浇筑混凝土时，预应力钢筋1裸露的表面与混凝土粘结从而影响后续张拉时预应力钢筋1的伸长；

在S2中，将预应力钢筋1绑扎到普通钢筋组成的钢筋骨架上的设计位置，当然，在其他实施例中，也可以采用焊接等其他固定方式，对此本公开不做限制，将预应力钢筋1固定好后，浇筑混凝土以形成未施加预应力的普通混凝土构件3，由于混凝土是常温浇筑，浇筑过程并不会使沥青2软化影响其覆盖效果；

在S3中，对预应力钢筋1施加电流，利用电流的热效应，预应力钢筋1受热膨胀，同时覆盖在预应力钢筋1四周的沥青2受热软化从而产生流动性，以允许预应力钢筋1自由伸长，实现预应力钢筋1的张拉。

如图1至图4所示，在一些实施例中，还包括：S4、当预应力钢筋1伸长至预设伸长量后断电并锚固以形成预应力混凝土构件5。

具体地，在S4中，预应力钢筋1因电流的热效应膨胀，当预应力钢筋1的伸长量达到预设伸长量时，断电同时将预应力钢筋1两端锚固在普通混凝土构件3的两端，随着温度逐渐下降，预应力钢筋1冷却回缩产生收缩力，该收缩力作用在普通混凝土构件3的两端，等效为对普通混凝土构件3的两端施加预应力以将普通混凝土构件3转换为预应力混凝土构件5。

如图1和图5所示，在一些实施例中，在S1中，在预应力钢筋1的两端分别加工出外螺纹101，在预应力钢筋1的两端螺接螺母102；在S4中，螺母102作用于预应力混凝土构件5的两端以传递预应力钢筋1的预应力。具体地，螺母102可以借助螺纹101在预应力钢筋1上前后移动，在S4中，通过旋转螺母102将预应力钢筋1的两端固定在普通混凝土构件3上，以对普通混凝土构件3施加预应力以形成预应力混凝土构件5。

如图1至图4所示，在一些实施例中，在S1中，在预应力钢筋1的两端分别套设预埋板4；S2、浇筑混凝土后，预埋板4的外表面与普通混凝土构件3的端面共面。

具体地，在普通混凝土构件3的两端设置预埋板4，可以使螺母102作用在预埋板4上，以分摊预应力，如果螺母102直接作用在普通混凝土构件3的端面，那么集中起来的预应力会将端面的混凝土挤压破碎，这会让预应力钢筋1出现一部分回缩从而削弱预应力的大小，并且端面的混凝土破碎会将部分钢筋骨架暴露在空气中，造成钢筋骨架的锈蚀，影响预应力混凝土构件5的成型质量；

同时，预应力钢筋1穿过预埋板4，并且预应力钢筋1可以相对预埋板4沿穿孔方向移动，这样后续加热预应力钢筋1并使预应力钢筋1产生伸长时，预应力钢筋1与预埋板4之间会产生相对移动，所以两者并非固定设置在一起。但是预埋板4需要和普通钢筋组成的钢筋骨架相互固定，这样可以确定预埋件4在普通混凝土构件3中的位置，以便于浇筑混凝土后，预埋件4的外表面与普通混凝土构件3的端面共面以达到最佳成型效果，如果预埋件4的外表面在普通混凝土构件3的端面内，这将使螺母102与预埋件4之间存在部分混凝土，螺母102压在混凝土上致使混凝土被压碎暴露出钢筋骨架使其产生锈蚀，同时也会让预应力钢筋1出现一部分回缩从而削弱预应力的大小；如果预埋件4的外表面在普通混凝土构件3的端面外，则会增加预埋件4与空气的接触面积，因为预埋件4通常为金属材质，这样会加速预埋件的锈蚀。

如图2至3所示，在一些实施例中，在S2中，将普通混凝土构件3的两端区分为锚固端31和张拉端32；在S3中，通电加热之前，将锚固端31一侧的预应力钢筋1相对于预埋板4固定。

在实际施工中，如果是采用机械张拉，当存在曲线布设的预应力钢筋1或预应力钢筋1大于一定长度时，考虑到摩擦损失，有时会采取两端张拉，那么混凝土结构并不需要区分锚固端31与张拉端32，但是由于本公开所采取的电热张拉具有无摩擦损失的特性，并且预应力钢筋1受电流的热效应而膨胀，预应力钢筋1的伸长量随其自身通过电流的时间变化而逐渐增长，若伸长量分布在两端，则总的伸长量不易监测，所以将普通混凝土构件3的两端区分为锚固端31和张拉端31，采用一端张拉的方式，将伸长量全部控制在张拉端31，便于监测伸长量的变化。由于预埋板4固定在普通混凝土结构3的端面上，可以通过将锚固端31一侧的螺母102固定在预埋板4上，使得锚固端31一侧的预应力钢筋1不会随电流的热效应而产生相对于锚固端31的移动，在其他实施例中，也可以使用重物顶住锚固端31一侧的预应力钢筋1。这使得预应力钢筋1的伸长量全部集中在张拉端32一侧，便于在预应力钢筋1的伸长量到达设计值后及时切断电源，避免出现超张拉而导致电能的浪费。

如图3和4所示，在一些实施例中，在S4中，通电使预应力钢筋1伸长时，在张拉端32一侧的螺母102与预埋板4之间设置垫板6。垫板6的厚度可以取预应力钢筋1的伸长量，当电热张拉预应力钢筋1至设计长度时，由于张拉端32一侧的螺母102与预埋件4并未固定连接在一起，同时预应力钢筋1产生了一定的伸长量，所以张拉端32一侧的螺母102与预埋件4之间存在一定空隙，将垫板6放置在空隙中并切断电源，预应力钢筋1失去电流的热效应会开始产生回缩。那么，只需要等待预应力钢筋1的回缩使得螺母102紧贴至垫板6的表面时，即可完成预应力钢筋1在张拉端32的锚固，通过控制垫板6的厚度可以精确控制预应力钢筋1的伸长量，克服了电热张拉不易控制伸长量的缺点。当然，垫板6也可以取与伸长量不相同的厚度，以便可以通过螺母102调整预应力的大小。

如图7所示，垫板6可以是U型垫板，这使得在放置垫板6的时候，可以让U型开口朝下，使垫板6可以通过向下的开口放置在预应力钢筋1上，便于放置垫板6，当然，在其他实施例中，垫板6也可以是其他形状，本公开不做限制。

在一些实施例中，在S3中，对预应力钢筋1通电之前进行试张拉。在正式张拉之前进行试张拉。这样做一方面可以检查电路系统是否存在故障，另一方面可以通过试张拉测得通过预应力钢筋1的电压和电流，以确定正式张拉时所采用的接线方式来更加准确的控制伸长量。具体地，电热张拉通常采用低电压、大电流的方式对预应力钢筋1施加电流，当电流和电压都满足要求或仅电流满足要求而电压较大时，预应力钢筋1串联布置，这样可以保证每一根预应力钢筋1上经过的电流相同，同一时间内产生相同的伸长量，便于控制；当电压仅能满足要求而电流较大时，预应力钢筋1并联布置，这样可以使每一根预应力钢筋1都可以得到充足的电压以便于张拉作业的进行。

在一些实施例中，预应力钢筋1通电之前，将普通混凝土构件3养护至混凝土强度达到设计强度的75％以上。这可以使得在混凝土两端施加预应力时，普通混凝土构件3具有一定的强度，避免在预应力的作用下产生破坏。当然，如果设计人员对这一阶段的普通混凝土构件3的强度另有要求，则应当依照设计人员的要求，本公开不做限制。

在一些实施例中，在S2中，在普通混凝土构件3内设置多对对称的预应力钢筋1；在S3中，分别对多对对称的预应力钢筋1进行对称张拉。预应力的优点是利用混凝土优秀的抗压性能和钢筋优秀的抗拉性能，以提高整体构件的受力表现。在实际施工中，通常预应力钢筋1在混凝土梁的底部布设，使得预应力混凝土梁5的底部产生预压力，预应力混凝土梁5的顶部产生预拉力，当预应力混凝土梁5结束施工后，其他类型的荷载使得预应力混凝土梁5的底部产生拉力，预应力混凝土梁5的顶部产生压力，这样预先施加的应力可以和后续荷载产生的应力抵消，从而减少预应力混凝土梁5表面裂缝的数量。对称张拉预应力钢筋1可以使预应力混凝土梁5仅在顶部产生预拉力，预应力钢筋1作用在预应力混凝土梁5的侧向的拉力因为对称张拉而相互抵消，尽可能避免使混凝土承受预拉力。当然，如果混凝土梁是异形截面，那么张拉预应力钢筋1时也应当对称地张拉，以避免使混凝土构件承受过多的预拉力。

本公开还提供一种预应力钢筋混凝土构件，该预应力钢筋混凝土构件通过上述的预应力钢筋混凝土的施工方法制作而成。区别于现有的预埋波纹管的后张法施工工艺，由上述施工方法制作的预应力钢筋混凝土构件大大降低了预应力钢筋1四周混凝土不密实的现象，也不存在成孔质量缺陷的问题，由于采用了电热张拉，同样杜绝了预应力钢筋1在穿孔过程中的偏位、磨损等现象，同时预应力钢筋1全程被沥青2包裹，大幅减少了受到锈蚀的可能性，这些区别使得预应力钢筋混凝土构件成型质量更好。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种后张法预应力施工方法，其特征在于，包括：

S1、在预应力钢筋(1)的外周上涂覆沥青(2)并使其固化；

S2、在所述预应力钢筋(1)上浇筑混凝土以形成普通混凝土构件(3)；

S3、通电加热所述预应力钢筋(1)以软化所述沥青(2)并使所述预应力钢筋(1)伸长。

2.根据权利要求1所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，还包括：S4、当所述预应力钢筋(1)伸长至预设伸长量后断电并锚固以形成预应力混凝土构件(5)。

3.根据权利要求2所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，在S1中，在所述预应力钢筋(1)的两端分别加工出外螺纹(101)，在所述预应力钢筋(1)的两端螺接螺母(102)；

在S4中，所述螺母(102)作用于所述预应力混凝土构件(5)的两端以传递所述预应力钢筋(1)的预应力。

4.根据权利要求3所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，在S1中，在所述预应力钢筋(1)的两端分别套设预埋板(4)；在S2中，浇筑混凝土后，所述预埋板(4)的外表面与所述普通混凝土构件(3)的端面共面。

5.根据权利要求4所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，在S2中，将所述普通混凝土构件(3)的两端区分为锚固端(31)和张拉端(32)；在S3中，通电加热之前，将所述锚固端(31)一侧的所述预应力钢筋(1)相对于所述预埋板(4)固定。

6.根据权利要求5所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，在S4中，通电使所述预应力钢筋(1)伸长时，在所述张拉端(32)一侧的所述螺母(102)与所述预埋板(4)之间设置垫板(6)。

7.根据权利要求1所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，在S3中，对所述预应力钢筋(1)通电之前进行试张拉。

8.根据权利要求1所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，对所述预应力钢筋(1)通电之前，将所述普通混凝土构件(3)养护至混凝土强度达到设计强度的75％以上。

9.根据权利要求1所述的后张法预应力施工方法，其特征在于，在S2中，在所述普通混凝土构件(3)内设置多对对称的所述预应力钢筋(1)；

在S3中，分别对多对对称的所述预应力钢筋(1)进行对称张拉。

10.一种预应力钢筋混凝土构件，其特征在于，通过权利要求1-9中任意一项所述后张法预应力施工方法制成。