先张法的施工设备

    先张法的施工设备主要有台座、夹具和张拉设备。

    （1）台座。台座是先张法构件生产的主要设备之一，承受预应力筋的全部张拉力。其必须具有足够的承载能力、刚度和稳定性，以免因台座的变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失，以确保先张法生产构件的质量。

    台座按照构造形式不同分为墩式和槽式两类。选用时，可以根据构件的种类、张拉吨位和施工条件而定。

    ①墩式台座。墩式台座由承力台墩、台面和横梁等组成，如图5-2所示。

    图5-2 墩式台座

    1—钢横梁；2—混凝土墩；3—预应力筋；4—局部加厚的台面

    承力台墩一般埋置在地下，由现浇钢筋混凝土制成，是墩式台座的主要受力结构，依靠其自重和土压力平衡张拉力产生的倾覆力矩，依靠土的反力和摩阻力平衡张力产生的水平位移。因此，承力台墩结构造型种类多、埋设深、投资较大。

    台面是预应力混凝土构件成型的胎模，由素土夯实后铺碎砖垫层，再浇筑50～80mm厚、强度等级为C20的混凝土面层组成。要求台面平整、光滑，沿其纵向留置3％的排水坡度，每隔10～20m设置宽为30～50mm的温度缝。

    横梁是用来临时固定预应力筋的支座，常采用型钢或钢筋混凝土制作而成，横梁也是主要受力结构，不得产生翘曲。

    墩式台座较长，长度为100～150m，又称长线台座。张拉一次可生产多根构件，从而减少因钢筋滑动引起的预应力损失。

    台墩的稳定性验算，可以按照下式计算（图5-3）：

    式中 K1——抗倾覆安全系数；

    M1——抗倾覆力矩，如忽略土压力，则M1＝G1l1＋G2l2；

    G1——台墩自重；

    G2——台面自重；

    l1——台墩的重心至倾覆点犗的力臂；

    l2——台面的重心至倾覆点犗的力臂；

    M——倾覆力矩，由预应力筋的张拉力F产生，M＝F犲；

    F——预应力的张拉力；

    犲——张拉力合力作用点至倾覆点的力臂。

    台墩的抗滑移验算，可以按照下式计算：

    式中 K0——抗滑移安全系数；

    F1——抗滑移力，由侧壁土压力和底部摩阻力等产生。

    图5-3 墩式台座稳定性验算简图

    ②槽式台座。槽式台座由混凝土端柱、传力柱和上、下横梁以及砖墙组成，如图5-4所示。

    图5-4 槽式台座

    1—钢筋混凝土端柱；2—砖墙；3—下横梁；4—上横梁；5—传力柱；6—柱垫

    端柱和传力柱是槽式台座的主要受力结构，常采用钢筋混凝土装配式结构，每段长5～6m。为了便于构件运输和蒸汽养护，台面以低于地面为宜。

    砖墙起挡土和防水作用，同时，又是蒸汽养护预应力混凝土构件的保温侧墙。

    槽式台座的长度一般为45～76m，能够承受较为强大的张拉力，适用于生产吊车梁、屋架、箱梁等张拉应力较大的预应力混凝土构件。槽式台座也需要进行抗倾覆验算和强度验算。

    （2）夹具和张拉设备。

    ①夹具（代号J）。夹具是先张法施工时为保持预应力筋的张拉力并固定在台座上的临时性锚固装置。夹具应当保证工作可靠、构造简单、使用方便、成本低廉，并能够重复使用。夹具可以分为张拉夹具和锚固夹具。

    a．张拉夹具是把预应力筋与张拉机械连接进行预应力筋张拉的工具。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5-5所示。

    图5-5 张拉夹具

    （a）月牙形夹具；（b）偏心式夹具；（c）楔形夹具

    　B．锚固夹具是把预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚固夹具有圆锥齿板式、圆锥三槽式（图5-6）、套筒三片式、镦头夹具（图5-7）等。

    图5-6 圆锥三槽式夹具

    1—定位板；2—套筒；3—推销；4—钢丝

    图5-7 墩头夹具

    1—垫片；2—镦头钢丝；3—承力板

    ②张拉设备。先张法张拉设备要求工作可靠、控制应力准确，能以稳定速度加大拉力。常用的张拉设备有油压千斤顶、电动卷扬张拉机、电动螺杆张拉机等。

    a．钢丝的张拉机具。钢丝可单根张拉和多根张拉。单根张拉可以采用小型卷扬机或电动螺杆张拉机在台座上进行，以弹簧、杠杆等简易设备测力或采用电阻应变式传感器精度控制张拉力。成组钢丝张拉多用千斤顶在钢模上进行。卷扬机张拉设备的布置，如图5-8所示。油压千斤顶成组张拉装置，如图5-9所示。

    图5-8 用卷扬机张拉的设备布置

    1—镦头；2—横梁；3—放松装置；4—台座；5—钢筋；

    6—垫块；7—穿心式夹具；8—张拉夹具；9—弹簧测力计；

    10—固定梁；11—滑轮组；12—卷扬机

    　B．钢筋的张拉机具。钢筋的张拉多采用穿心式千斤顶张拉，YC-20型穿心式千斤顶工作过程及构造示意图如图5-10所示。采用电动螺杆可张拉预应力钢筋，也可张拉预应力钢丝，如图5-11所示。

    图5-9 油压千斤顶成组张拉装置

    1—油压千斤顶；2、5—拉力架横梁；3—大螺纹杆；4—前横梁；

    6—预应力筋；7—台座；8—放张装置；9—后横梁

    图5-10 YC -20型穿心式千斤顶工作过程及构造示意图

    （a）构造简图；（b）加顶杆后的YC-60型千斤顶

    1—张拉液压缸；2—张拉活塞；3—顶压活塞；4—弹簧；5—预应力筋；6—工具式锚具；

    7—螺母；8—工作锚具；9—混凝土构件；10—顶杆；11—拉杆；12—连接器

    Ⅰ—张拉工作油室；Ⅱ—顶压工作油室；Ⅲ—张拉回程油室

    A—张拉缸油嘴；B—顶压缸油嘴；C—油孔

    图5-11 电动螺杆张拉机

    1—横梁；2—钢筋；3—锚固夹具；4—张拉夹具；5—顶杆；6—底盘；7、10—车轮；

    8—螺杆；9—齿轮减速箱；11—电动机；12—承力架；13—测力计；14—拉力架