5.2.1.1 台座
台座是先张法生产的主要设备之一,它承受预应力筋的全部张拉力。因此,台座应具有足够的强度、刚度和稳定性。
台座构造型式有墩式台座、槽式台座等。选用时根据构件种类、张拉力的大小和施工条件而定。
(1)墩式台座。生产空心板、平板等平面布筋的混凝土构件时,由于张拉力不大,可利用简易墩式台座,如图5.4所示。
生产中型构件或多层叠浇构件,如图5.5所示的墩式台座,台座局部加厚,以承受部分张拉力。
台座的长度和宽度应根据场地大小、构件类型和产量而定,一般长度为100~150m,宽度为2m。在台座的端部应留出张拉操作用地和通道,两侧要有构件运输和堆放的场地。墩式台座是由承力台墩、台面、横梁组成。目前常用的是用现浇钢筋混凝土制成的、由承力台墩与台面共同受力的台座。
图5.4 简易墩式台座(单位:mm)
1—卧梁;2—角钢;3—预埋螺栓;4—混凝土台面;5一预应力钢丝
图5.5 墩式台座(单位:mm)
1—混凝土墩;2—钢横梁;3—局部加厚的台面;4—预应力筋
承力台墩设计时,应进行稳定性和强度验算。稳定性指台座的抗倾覆能力和抗滑移能力。抗倾覆验算的抗倾覆安全系数≥1.5,抗滑移安全系数应≥1.3。
(2)槽式台座。槽式台座由端柱、传力柱、柱垫、横梁和台面等组成,既可承受张拉力,又可作蒸汽养护槽,适用于张拉力较大的大型构件,如吊车梁、屋架等。槽式台座构造如图5.6所示。
图5.6 槽式台座构造示意图
1—张拉端柱;2—锚固端柱;3—中间传力柱;4—上横梁;5—下横梁;6—横梁;7、8—垫块;9—连接板;10—卡环;11—基础板;12—砂浆嵌缝;13—砖墙;14—螺栓
槽式台座亦需进行强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自重及部分张拉力组成。
5.2.1.2 夹具
先张法中采用的夹具按其用途不同,可分为两类:一类是将预应力筋固定在台座上的锚固夹具;另一类是张拉时夹持预应力筋用的张拉夹具。
(1)钢丝锚固夹具。
1)钢质锥形夹具。钢质锥形夹具是常用的单根钢丝夹具,适用于锚固直径3~5mm的冷拔低碳钢丝和碳素(刻痕)钢丝。它由套筒和销子组成,如图5.7所示。套筒为圆柱形,中间开圆锥形孔。
2)墩头夹具,如图5.8所示。将钢丝端部冷墩或热墩形成粗头,通过承力板或梳筋板锚固。墩头夹具用于预应力钢丝固定端的锚固。
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图5.7 钢质锥形夹具
(a)圆锥齿板式;(b)圆锥槽式
1—套筒;2—齿板;3—钢丝;4—锥塞
图5.8 固定端墩头夹具
1—垫片;2—墩头钢丝;3—承力板
(2)钢筋锚固夹具。圆套筒三片式夹具是由夹片与套筒组成,如图5.9所示。套筒的内孔成圆锥形,3个夹片互成120°,钢筋平持在三夹片中心,夹片内槽上有齿纹,以保证钢筋的锚固。这种夹具适用于夹持直径为12mm、14mm的单根冷拉Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级钢筋。
(3)张拉夹具。常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔形夹具等,如图5.10所示。
图5.9 圆套筒三片式夹具
(a)装配图;(b)夹片;(c)套筒
1—套筒;2—夹片;3—预应力钢筋
图5.10 张拉夹具(单位:mm)
(a)月牙形夹具;(b)偏心式夹具;(c)楔形夹具
(4)夹具的要求。先张法的夹具、连接器的静载锚固性能,应符合工类锚具的效率系数ηd 的要求,效率系数应大于或等于0.95,并应具有良好的自锚与松锚性能。
5.2.1.3 张拉设备
张拉设备要求简易可靠,控制应力准确,能以稳定的速率增大拉力。近年来由于预应力混凝土施工工艺的完善,创造了多种简易机具,如手动螺杆张拉器、电动螺杆张拉机、卷扬机(包括电动和手动)和液压千斤顶等张拉机具。在测力方面有弹簧测力计、杠杆测力器、荷重控制器及油压表等不同方法。
钢丝张拉分单根张拉和多根张拉。用钢模以机组流水法或传送带法生产构件多用多根张拉,此时钢丝以墩头锚固在锚固板上,用油压千斤顶进行张拉。在台座上生产构件多为单根进行张拉,可采用电动卷扬机、电动螺杆张拉机等进行张拉。
(1)卷扬机张拉、杠杆测力的张拉装置。张拉机由电动卷扬机、杠杆测力装置及张拉夹具等组成。使用时根据钢丝的拉力,先挂好砧码,用张拉夹具夹紧钢丝后,开动卷扬机,即可张拉钢丝。
图5.11 YC-20型穿心式千斤顶
(a)张拉;(b)临时锚固,回油
1—钢筋;2—台座;3—穿心式夹具;4—弹性顶压头;5、6—油嘴;7—偏心式夹具;8—弹簧
(2)电动螺杆张拉机。电动螺杆张拉机由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力计等组成。使用时,先用张拉夹具夹紧钢丝,然后开动电动机,通过皮带、齿轮,使齿轮和螺母(外有齿、内有螺纹)转动,由于齿轮螺母只能旋转,不能移动,迫使螺杆作直线运动而张拉钢丝。
(3)穿心式千斤顶。张拉直径12~20mm的单根钢筋、钢绞线或小型钢丝束,可用YC-20型穿心式千斤顶,如图5.11所示。张拉时,前油嘴回油、后油嘴进油,被偏心夹具夹紧的钢筋随着液压缸的伸出而被拉伸。
选择张拉机具时,为了保证设备、人身安全和张拉力准确,张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍;张拉机具的张拉行程应不小于预应力筋张拉伸长值的1.1~1.3倍。
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