何為預製先張法預應力疊合梁？

何為混凝土結構

談及這個問題，我們先了解一下何為“預應力混凝土結構”。它是在結構構件受外力荷載作用前，人為給拉區砼施加預壓應力，由此產生的預應力狀態用以減小或抵消外荷載所引起的拉應力，即藉助於混凝土較高的抗壓強度來彌補其抗拉強度的不足，達到推遲受拉區混凝土開裂的目的。

預製混凝土兩種構件方法

目前預應力混凝土構件的施工方法有兩種，即先張法和後張法。

先張法

在混凝土灌築之前，先將由鋼絲鋼絞線或鋼筋組成的預應力筋張拉到某一規定應力，並用錨具錨於臺座兩端支墩上，接著安裝模板、構造鋼筋和零件，然後灌築混凝土並進行養護。當混凝土達到規定強度後，放鬆兩端支墩的預應力筋，透過粘結力將預應力筋中的張拉力傳給混凝土而產生預壓應力。

後張法

先灌築構件，然後在構件上直接施加預應力的方法。一般做法多是先安置後張預應力筋成孔的套管、構造鋼筋和零件，然後安裝模板和灌築混凝土。預應力筋可先穿入套管也可以後穿。等混凝土達到強度後，用千斤頂將預應力筋張拉到要求的應力並錨於梁的兩端，預壓應力透過兩端錨具傳給構件混凝土。

本次我們討論的“預製先張法預應力疊合梁”即是採用預製混凝土構件的技術結合先張法工藝在工廠生產預應力疊合梁。

相較於行業類常規的預製構件生產工藝，生產預應力疊合梁最大的不同也是最大的難點就是施加預應力。

首先我們瞭解一下預製先張法預應力疊合梁施工工藝（如下圖所示）：

先張法施工流程圖

預應力疊合梁的模具的要求將遠遠高於一般預製牆疊合梁的模具。普通的梁模具只需要考慮漲模即可，而預應力疊合梁的模具還要考慮縱向受力。如下圖所示，這是一套預應力疊合梁的生產模具（缺端模）。從外面開來，與一般疊合梁模具並無多大差異，但他的重量將是普通梁模具的2-3倍。

確定模具方案時，應首要考慮臺座的方案。臺座是先張法構件生產中是主要的承力構件，它必須具有足夠的承載能力、剛度和穩定性，以免因臺座的變形、傾覆和滑移而引起預應力的損失，以確保先張法生產構件的質量。一般情況將預應力疊合梁底模作為臺座。

在施工過程中，鋼筋的張拉、放張是決定預應力構件是否合格的重中之重。絕對不能疏忽。

預應力筋張拉應根據設計要求，採用合適的張拉方法、張拉順序和張拉程式進行，並應有可靠的保證質量措施和安全技術措施。

預應力筋的張拉可採用單根張拉或多根同時張拉，當預應力筋數量不多，張拉裝置拉力有限時常採用單根張拉。當預應力筋數量較多且密集布筋，另外張拉裝置拉力較大時，則可採用多根同時張拉。在確定預應力筋張拉順序時，應考慮儘可能減少臺座的傾覆力矩和偏心力，先張拉靠近臺座截面重心處的預應力筋。

此外，在施工中為了提高構件的抗裂效能或為了部分抵消由於應力鬆弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預應力筋與張拉臺座之間溫度因素產生的預應力損失，張拉應力可按設計值提高5%。但預應力筋的最大超張拉值：對於冷拉鋼筋不得大於0。95fpyk（fpyk為冷拉鋼筋的屈服強度標準值）；碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線不得大於0。80fpyk；熱處理鋼筋、冷拔低碳鋼絲不得大於0。75（fpyk為預應力筋的極限抗拉強度標準值）。

預製例筋的張拉力方法

預應力筋的張拉力方法有超張拉法和一次張拉法兩種。

超張拉法

0－1。05con持荷2mincon

一次張拉法

0－1。03con

其中con為張拉控制應力，一般由設計而定。採用超張拉工藝的目的是為了減少預應力筋的鬆弛應力損失。所謂“鬆弛”即鋼材在常溫、高應力狀態下具有不斷產生塑性變形的特性。鬆弛的數值與張拉控制應力和延續時間有關，控制應力高，鬆弛也大，所以鋼絲、鋼絞線的鬆弛損失比冷拉熱軋鋼筋大，鬆弛損失還隨著時間的延續而增加，但在第一分鐘內可完成損失總值的50%，24h內則可完成80%。所以採用超張拉工藝，先超張拉5%再持荷2min，則可減少50%以上的鬆弛應力損失。而採用一次張拉錨固工藝，因鬆弛損失大，故張拉力應比原設計控制應力提高3%。

某預應力疊合梁採用高強低鬆弛鋼絞線作為預應力筋，單根鋼絲截面面積Ap=139mm²，fptk=1860MPa，公稱直徑15。2mm，如採用一次張拉工藝；則其單根鋼絲的張拉力P=0。75x1860x139=193905N。其張拉應力為0。69fptk，小於0。75fptk。

預應力筋放張過程是預應力的傳遞過程，是先張法構件能否獲得良好質量的一個重要環節，應根據放張要求，確定合宜的放張順序、放張方法及相應的技術措施。

放張預應力筋時，混凝土強度必須符合設計要求，當設計無專門要求時，不得低於設計的混凝土強度標準值的75%。放張過早由於混凝土強度不足，會產生較大的混凝土彈性回縮而引起較大的預應力損失或鋼絲滑動。放張過程中，應使預應力構件自由壓縮，避免過大的衝擊與偏心。

當預應力混凝土構件用鋼絲配筋時，若鋼絲數量不多，鋼絲放張採用氧－乙炔焰熔斷的方法，並應從靠近生產線中間處剪斷，這樣比在靠近臺座一端處剪斷時回彈減小，且有利於脫模。若鋼絲數量較多，所有鋼絲應同時放張，不允許採用逐根放張的方法，否則，最後的幾根鋼絲將承受過大的應力而突然斷裂，導致構件應力傳遞長度驟增，或使構件端部開裂。放張方法可採用放張橫樑來實現。橫樑可用千斤頂或預先設定在橫樑支點處的放張裝置（砂箱或楔塊等）來放張。

粗鋼筋預應力筋應緩慢放張。當鋼筋數量較少時，可採用逐根加熱熔斷或借預先設定在鋼筋錨固端的楔塊或穿心式砂箱等單根放張。當鋼筋數量較多時，所有鋼筋應同時放張。

採用溼熱養護的預應力混凝土構件宜熱態放張，不宜降溫後放張。

預應力筋的放張順序，應符合設計要求；當設計無專門要求時，應符合下列規定：

1、對承受軸心預壓力的構件（如壓桿、樁等），所有預應力筋應同時放張；

2、對承受偏心預壓力的構件，應先同時放張預壓力較小區域的預應力筋，再同時放張預壓力較大區域的預應力筋；

3、當不能按上述規定放張時，應分階段、對稱、相互交錯地放張。以防止在放張過程中，構件產生彎曲、裂紋及預應力筋斷裂等現象。

4、放張後預應力筋的切斷順序，宜由放張端開始，逐次切向另一端。

無論張拉還是放張都是存在較大安全隱患的，工廠應設定安全警戒線，非專業施工人員嚴格進入預應力梁加工區。

預應力梁相較於一般梁，在幾何尺寸上，它將更大，更長，更高。實際施工過程中，拆模、混凝土澆築振搗、吊裝都是較大的問題，應該要考慮好。

如一個0。4m*0。8m*12m（寬*高*長）的預應力疊合梁，它的端模與混凝土接觸面積達9。6平方，它的吸附力是不可想象的。因此在塗刷脫模劑的時候一定要把控好塗刷質量，不可馬虎。

0。8m的高度以及12m的長度，註定無法在PC流水線上生產、振搗。混凝土必須分層澆築，振搗密實。

對於一般預製構件廠應該考慮預應力梁的生產位置。預製構件廠內行車一般配置為5T、10T、16T，就拿上面的預製梁來說，它的重量約9。6T左右，動荷載按1。5計算，實際起重重量將達到14。4T。

在傳統施工中，先張法一般僅適用於生產中小型構件，同時也在固定的預製廠生產。而在國內，部分PC流水線廠家也將預應力疊合梁生產線作為研發方向。不難想象，先張法預應力疊合梁必將走進裝配式構件廠，成為未來構件廠的主流產品。