在后张法施工的预应力混凝土中，预应力分为有粘结和无粘结两种，本节介绍有粘结预应力混凝土，无粘结预应力混凝土将在下一节介绍。

后张法有粘结预应力混凝土施工（以下简称后张法）是先制作钢筋混凝土构件，并在制作构件时，在设计规定的位置预留孔道，待混凝土达到设计规定的强度后，将预应力筋穿入孔道中，进行预应力筋的张拉，张拉完毕，用锚具将预应力筋锚固在构件的端部，然后在预留孔道内灌浆，使预应力筋不受锈蚀。预应力筋的张拉力，主要靠构件端部的锚具传递给预应力混凝土构件，使其产生压应力。图5－13为预应力混凝土后张法生产示意图。

后张法施工的主要工艺流程是：场地平整夯实→安装模板→安装非预应力钢筋骨架→埋设芯管及铁件→抽芯管→构件养护→拆除模板→清理孔道→穿入预应力筋（束）→施加预应力→孔道灌浆→起吊、运输、就位。

后张法施工的优点是直接在构件上进行预应力筋张拉，不需要专门的台座，适宜于在施工现场生产大型预应力混凝土构件，特别是大跨度构件，如薄腹梁、吊车梁、屋架等。后张法施工又是预制构件拼装的一种手段，长而大的预应力混凝土构件，可在预制件厂预制成小型块体，运到施工现场后，穿入钢筋，通过施加预应力拼装成整体。后张法施工的缺点是需要在钢筋两端设置专门的锚具，这些锚具将作为工作锚永远留在构件上，不能重复使用，而且加工精度要求很高，费用较高。同时由于留孔、穿筋、灌浆及锚具部分预压应力局部集中处需要加强配筋等原因，使构件端部构造和施工操作都比先张法复杂，所以造价一般比较高。

3.1 锚具与张拉机械

3.1.1 锚具

3.1.1.1 锚具的要求与分类

锚具是预应力筋进行张拉和永久锚固在预应力混凝土构件上传递预应力的工具。要求锚具应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，能保证充分发挥预应力筋的强度，安全地实现预应力张拉作业，宜具有能放松预应力筋的性能，并应符合先行国家标准《预应力筋锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）的要求。同时用于后张法施工的锚具或其附件上宜设置灌浆孔或排气孔，灌浆孔应有足够的截面面积，以保证浆液的畅通。

在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。

按锚具的工作特点可分为张拉锚具和固定端锚具。

按锚具性能不同可分为两类：Ⅰ类锚具：适用于承受动载、静载的预应力混凝土；

Ⅱ类锚具：仅适用于有粘结预应力混凝土结构，且锚具只能处于预应力变化不大的部位。

用于后张法的预应力筋连接器，必须符合Ⅰ类锚具锚固性能要求。

3.1.1.2 常用锚具

在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。

1、单根粗钢筋的预应力筋，张拉端一般用螺丝端杆锚具,固定端一般用绑条锚具或镦头锚具。

螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母及垫片组成（图14），螺丝端杆与预应力筋对焊连接（应在预应力筋张拉前进行焊接）后，同张拉设备连接起来进行预应力筋张拉，张拉完毕用螺母锚固，螺母上紧后即完成对预应力钢筋的锚固。螺丝端杆长度一般为320mm，预应力混凝土构件长度大于24m时，可根据实际情况增加螺丝端杆的长度。螺丝端杆的直径按预应力钢筋的直径对应选取。

帮条锚具是由一块方形或圆形衬板与三根互成120°的钢筋帮条与预应力钢筋端部焊接而成（图15）。帮条采用与预应力筋同级别的钢筋，三根帮条与衬板相接触的截面应在一个垂直面上，以免受力时产生扭曲。帮条与预应力筋的焊接应在张拉之前进行，引弧及熄弧均应在帮条上，严禁在预应力筋上引弧，防止烧伤预应力筋和产生焊接变形。

镦头锚具是由镦头和垫板组成。当预应力筋直径在22mm以内时，镦头端部可用对焊机热镦，当钢筋直径较大时可采用加热锻打成型。

2、钢筋束和钢绞线束锚具

钢筋束和钢绞线束目前使用的锚具有JM型、XM型、QM型和镦头锚具等。

JM型锚具（图5－16）适用于锚固3～6根直径12mm的光圆或变形的钢筋束，也可用于锚固5～6根直径为12mm或15mm的钢绞线束。

XM型锚具（图5－17）是中国建筑科学研究院所研制的一种新型锚具，它既可用于锚固钢绞线束，又可用于锚固钢丝束；既可用于锚固单根预应力筋，又可用于锚固多根预应力筋；当用于锚固多根预应力筋时，既可单根张拉，逐根锚固，又可成组张拉，成组锚固；它即可用作工作锚，又可用作工具锚。

QM型锚具（图5－18）也是中国建筑科学研究院所研制的一种新型锚具，适用于锚固4～31鴍12和3～9鴍15钢绞线束。

3、钢丝束锚具

钢丝束一般是由几根到几十根直径3～5mm平行的碳素钢丝组成。目前采用的锚具有钢质锥形锚具（又称为弗氏锚具，图5－19），由锚环和锚塞组成，适用于锚固6～24根鴖5钢丝束。

镦头锚具（图5－20）适用于锚固任意根数鴖5钢丝束。其形式与规格，可根据需要自行设计。常用的镦头锚具有A型与B型两种，A型由锚环与螺母组成，用于张拉端，B型为锚板，用于固定端。

3.1.2 张拉机具

后张法的张拉设备主要有千斤顶、高压油泵和外接油管三部分组成。千斤顶常用的有拉杆式千斤顶、锥锚式千斤顶和穿心式千斤顶三种。

拉杆式千斤顶适用于张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋，张拉以锥形螺杆锚具为张拉锚具的钢丝束，张拉以DM5A型镦头锚具为张拉锚具的钢丝束。

锥锚式千斤顶主要用于张拉KT-Z型锚具的预应力钢筋束（或钢绞线束）和使用钢质锥形锚具的预应力钢丝束。

YC-60穿心式千斤顶适用于各种形式的预应力筋，是目前我国预应力混凝土构件施工中应用最广泛的张拉机械。

高压油泵的作用是向液压千斤顶各个油缸供油，使其按照一定的速度伸出或回缩。油泵与千斤顶一起工作组成预应力张拉机组。

3.2 预应力筋的制作

钢丝、钢绞线、热处理钢筋、冷拉Ⅰ级钢筋、冷拔低碳钢丝及精轧螺纹钢筋的切断，宜采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。预应力筋的下料长度应通过计算确定，计算时应考虑结构的孔道长度、锚具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。

3.2.1 单根粗钢筋制作

单根粗钢筋的制作包括预应力筋下料长度的计算、对焊和冷拉等工序。

单根粗钢筋下料长度的计算有以下三种情况（图5－21）：

1、预应力筋两端同时采用螺丝端杆锚具时，预应力筋下料长度：

L= （LK+4H+2h-2LL+1）/（1+γ－δ）＋n△ （6）

2、当一端用螺丝端杆张拉，另一端用帮条锚具或镦头锚具固定时预应力筋下料长度为：

L= （LK+2H+h+LB-LL+0.5）/（1+γ－δ）＋n△ （7）

3、当两端都用螺丝端杆锚具，仅一端张拉时，预应力筋下料长度为：

L= （LK+3H+2h-2LL+1）/（1+γ－δ）＋n△ （8）

式中 LK－孔道长度（mm）；

H－螺母高度（mm）；

h－垫板厚度（mm）；

LL－螺丝端杆长度（mm）；

γ－试验确定的预应力筋的冷拉伸长率（％）；

δ－试验确定的预应力筋的冷拉弹性回缩率（％）；

n－对焊接头的数量；

△－每个对焊接头对材料的压缩长度（mm ）,取一个钢筋直径；

LB－帮条或镦头锚具所需钢筋长度（mm）。

例题：某预应力屋架，采用后张法施工，孔道长度29.80m，两端张拉，LM25螺丝端杆锚具，螺杆长度320m，螺母高度45mm，垫板厚度16mm，预应力筋为冷拉Ⅰ级钢筋，直径25mm。冷拉率4％，弹性回缩率0.5％，每根钢筋长7m，计算其下料长度。

解：根据公式6

L=（29800＋4×45＋2×16－2×320＋1）/(1＋4％－0.5％)＋5×25＝28505（mm）＝28.505m

若上例改为一端张拉，固定端用绑条锚具（帮条长度70mm）,其他条件不变，再计算其下料长度。

解：采用绑条锚具，其厚度一般为70～80mm（包括垫板厚度）。根据公式7

L=（29800＋4×45＋16＋70－320＋0.5）/(1＋4％－0.5％)＋4×25＝28754（mm）＝28.754m

若仍为一端张拉，固定端也用螺丝端杆锚具，则其下料长度按公式8计算为：

L=（29800＋3×45＋2×16－2×320＋1）/(1＋4％－0.5％)＋5×25＝28.461m

3.2.2 钢丝束的制作

钢丝束的制作包括调直、下料、编束和安装锚具等工序。

1、下料长度

钢丝束下料长度随锚具形式的不同有所差异。用钢质锥形锚具、XM型锚具、QM型锚具时，预应力钢丝束下料长度计算基本上与钢筋束相同。采用锥形螺杆锚具和镦头锚具进行预应力张拉的钢丝束，则应保证每根钢丝下料长度相等，以保证张拉时钢丝应力均匀。当采用锥形螺杆锚具时，下料长度为:

L= LK+200-6△L1 （9）

式中 LK－孔道长度（mm）；

△L1 －构件长度超过30m时的增量，△L1＝0.003LK。当孔道长度小于30m时，△L1＝0

2、钢丝的下料

同一束钢丝束中各根钢丝下料长度的相对差值，当钢丝束长度小于或等于20m时，不宜大于1/3000；当钢丝束长度大于20m时，不宜大于1/5000，且不大于5mm。钢丝束制作时，为了保证每根钢丝长度相等，以使预应力张拉时每根钢丝受力均匀一致，一般采用应力下料，即把钢丝用300Mpa的控制应力拉长，划定长度，放松后剪切下料。

3、钢丝束的编束

预应力钢丝束的编束是为了防止钢丝互相扭结。钢丝下料后，应逐根理顺进行编束，先用22号铅丝将钢丝每隔1m编成帘子状，然后每隔1m放置1个直径与螺杆直径相一致的钢丝弹簧圈作为衬圈，将编好的钢丝帘绕衬圈围成圆束，再用铁丝绑扎牢固。

3.3 后张法施工工艺

后张法施工过程可分为三个阶段：混凝土构件制作并预留孔道→预应力筋穿筋、张拉、锚固→孔道灌浆。这里主要介绍孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆。

3.3.1 孔道留设

孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作的关键工序。预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种。孔道直径、长度和形状应由设计规定，如设计无规定时，对于粗钢筋，孔道直径应比预应力筋外径、钢筋对焊接头外径大10～15mm ；对于钢丝或钢绞线，孔道直径应比预应力筋外径大5～10mm。凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。

在后张法有粘结预应力混凝土结构中，预应力筋的孔道宜由浇筑在混凝土中的刚性或半刚性管道构成，对一般工程，也可采取钢管抽芯法、胶管抽芯法及金属伸缩套管抽芯等方法进行预留。对孔道成型的基本要求是：孔道尺寸与位置应正确，孔道应平顺，端部预埋件钢板应垂直孔道中心线。孔道成型的质量对孔道摩阻损失的影响较大。

1、钢管抽芯法

钢管抽芯法是预先把钢管埋设在模板内的孔道位置处，在混凝土浇筑过程中和浇筑后，间隔一定时间慢慢转动钢管，避免混凝土粘结钢管，待混凝土初凝后、终凝前将钢管抽出，形成孔道。钢管抽芯法适用于留设直线型孔道。

为了转管和抽管的需要。钢管两端应伸出构件端部500mm。钢管表面必须平直光滑，预埋前应除锈、刷油。混凝土浇筑前将钢管敷设在模板中的孔道位置上，每隔不超过1m用钢筋井字架予以固定，并与非预应力钢筋骨架扎牢。每根钢管长度最好不超过15m，以利于旋转和抽管，较长的构件可采用两根钢管组合使用，中间用套管连接，套管内表面要与钢管外表面紧密结合，以防漏浆堵塞孔道。在钢管的一端钻有16mm的小孔，以备插入钢筋棒转动钢管。

混凝土浇筑后，定时（10min）转动钢管，破坏混凝土与钢管的粘结，并在每次转管后，将混凝土表面压实抹光。

抽管时间应根据水泥品种、水灰比、气温和养护方法等决定，具体时间应通过试验确定，一般应在混凝土初凝后、终凝前进行，以混凝土抗压强度达到0.4～0.8Mpa时为宜。抽管过早会造成塌孔事故，太晚混凝土与钢管粘结牢固，抽管困难，甚至抽不出来。抽芯后，应用通孔器或压气、压水等方法对孔道进行检查，以防以后穿筋困难，如发现孔道堵塞或有残留物或与邻孔有串通，应及时处理。

抽管顺序宜先上后下，可用小型卷扬机或绞磨拉拔，或用人工拉拔。抽管时必须速度均匀，边抽边转，并与孔道保持在同一直线上。

2、胶管抽芯法

留孔用的胶管一般有五层或七层夹布胶管和供预应力混凝土专用的钢丝网橡皮管两种，可以预留直线孔道、曲线孔道和折线孔道。

夹布胶管质软，必须在管内充气或充水后才能使用。应将它预先敷设在模板中的孔道位置上，胶管每隔不大于0.5m，用钢筋井字架予以固定。使用时一端密封，另一端接上阀门充水或充气，加压到0.6～0.8N/mm2，使胶管外径涨大3mm左右，然后浇筑混凝土。待混凝土初凝后抽管，抽管时可将阀门松开放水或放气降压，待胶管壁回缩与混凝土脱离即可抽出。抽管时间也应通过试验确定，以混凝土抗压强度达到0.4～0.8Mpa时为宜，抽拔时不应损伤结构混凝土。抽芯后，应用通孔器或压气、压水等方法对孔道进行检查，以防以后穿筋困难，如发现孔道堵塞或有残留物或与邻孔有串通，应及时处理。

钢丝网胶皮管质硬，且有一定弹性，不用充水和充气，预留孔道时与钢管一样使用，不同的是浇筑混凝土后不用转动，抽管时利用其有一定弹性的特点，在拉力作用下使断面缩小，即可把胶管抽拔出来。

胶管抽芯法的抽管顺序为先上后下、先曲后直。

3、预埋管法

预埋管法是利用与孔道直径相同的金属管埋入混凝土构件中，无需抽管。常用的是波纹状金属螺旋管。这种方法由于省去了抽管工序，且孔道留设的位置、形状易于保证，目前应用较为普遍。金属螺旋管因重量轻、刚度好、弯折方便且与混凝土粘结好，它不但用于直线孔道，更适用于各种曲线孔道。金属螺旋管的固定，采用钢筋井字架，并用铁丝绑扎，井字架间距不宜大于0.8m，曲线孔道时应加密。金属螺旋管的连接，采用大一个直径级别的同型螺旋管，接头管长度为被连接管道内径的5～7倍。连接时不应使接头产生角度变化及在混凝土浇筑期间发生管道的转动或位移，并应用密封胶或塑料热塑管封口（图5－23），防止水泥浆渗入。金属螺旋管使用时应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂；同时应防止电焊火花烧伤管壁。金属螺旋管安装后应检查管壁有无破损、接头是否密封等，并及时用胶带修补。

用以上各种方法预留孔道时应留设灌浆孔，还应在最高点设排气孔及需要时在最低点设排水孔。灌浆孔一般留设在构件两端和跨中，其孔距不宜大于12m (预埋波纹管时不宜大于30m)。灌浆管、排气管和排水管应是最小内径为20mm的标准管或适宜的塑料管，与管道之间的连接应采用金属或塑料结构扣件，长度应足以从管道引出结构物外。直线型孔道可在构件两端各设一个排气孔，曲线型孔道的曲线波峰部位宜设置排气孔。

3.3.2 预应力筋安装及保护

预应力筋可在混凝土浇筑之前或之后穿入管道中，对在混凝土浇筑及养护前安装在管道中但在下列规定时限内没有灌浆的预应力筋，应采取防止锈蚀或其它防腐蚀的措施，直到灌浆。不同暴露条件下，未采取防腐蚀措施的预应力筋在安装后至灌浆时的容许间隔时间如下：

空气湿度大于70％或盐分过大时 7天

空气湿度40％～70％时 15天

空气湿度小于40％时 20天

当预应力筋安装在管道中后，管道端部开口应密封以防止湿气进入。采用蒸气养护时，在养护完成之前不应安装预应力筋。

在任何情况下，当在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时，对全部预应力筋均应进行保护，防止溅上焊渣。

3.3.3 预应力筋张拉

预应力筋的张拉是生产预应力构件的关键工序，张拉前应对构件进行检查，外观和尺寸应符合质量标准要求。下面就预应力筋张拉时对混凝土构件强度的要求、张拉顺序和张拉制度等进行分别叙述。

1、张拉时对混凝土构件强度的要求

预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求，如设计无规定时，不应低于设计强度标准值的75%.

2、张拉顺序

预应力筋张拉顺序应符合设计要求，应避免使混凝土构件产生过大的偏心力、扭转与侧弯，应使结构不变位等。分批、分阶段、对称张拉是一项重要原则。分批张拉时，因后批预应力筋张拉时对混凝土产生弹性压缩，从而引起前批张拉的预应力筋应力值降低，因此需计算后批张拉的弹性回缩造成的预应力损失值，将其分别加到先张拉预应力筋的张拉控制应力值中去，或采用同一张拉值对先批张拉的预应力筋逐根复位补足。预应力损失值可按下式计算：

△σ＝ Es(σcon-σ1)Ap /(Ec·An) （10）

式中 △σ－先批张拉预应力筋应增加的应力；

Es－预应力筋弹性模量；

Ec－混凝土弹性模量；

σcon－预应力筋张拉控制应力

σ1－后批张拉预应力筋的第一批应力损失（包括锚具变形与摩擦损失）；

Ap－后批张拉的预应力筋面积；

An－构件混凝土净截面积（包括构造钢筋折算面积）。

图5－24、图5－25是预应力筋张拉顺序的两个例子，体现了分批、对称的原则。

3、张拉制度

1）、张拉端的设置

预应力筋张拉端的设置应按设计要求确定，当设计无具体规定时，应符合下列规定：a、对于曲线预应力筋和长度大于等于25m的直线预应力筋宜在两端张拉；对于长度小于25m的直线预应力筋可在一端张拉。b、曲线配筋的精轧螺纹钢筋应在两端张拉，直线配筋的可在一端张拉。c、在同一截面中有多束一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设置在结构的两端，以使构件受力均匀。预应力筋采用两端同时张拉时，为减少预应力损失，张拉完毕，宜先在一端锚固，再在另一端补足张拉后进行锚固。

2)、张拉程序

预应力筋的张拉程序主要根据构件类型、松弛损失取值等因素确定。用超张拉方法减少预应力筋的应力松弛损失时，预应力筋的张拉程序为：

0→103％σcon

持荷2min

或 0→105％σcon————→σcon

3)、张拉时千斤顶的张拉作用线应与预应力筋的轴线重合一致，对曲线预应力筋，应使张拉力作用线与孔道中心线末端的切线重合。

4)、张拉过程中应避免预应力筋断丝及滑移，对后张法预应力结构构件，断丝及滑移的数量不得超过表5－3的规定。

注：（1）钢绞线断丝指单根钢绞线内钢丝断丝；

（2）超过表列控制数时，原则上更换，当不能更换时，在许可条件下，可采取补救措施，如提高其他束预应力值，但需满足设计上各阶段极限状态的要求。

5)、预应力值的校核和伸长值的测定

预应力筋张拉锚固后，实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为±5％。

用应力控制方法张拉时，还应测定预应力筋的实际伸长值。以对预应力筋的预应力值进行校核。

6)、预应力筋的锚固

预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。预应力筋锚固后的外露长度不应小于30mm，锚具应用封端混凝土保护。当需长期外露时，应采取防止锈蚀的措施。一般情况下，锚固完毕并经检验合格后即可切割端头多余的预应力筋，严禁用电弧焊切割，强调用砂轮机切割。

3.3.4 孔道灌浆

预应力筋张拉后，利用灰浆泵将水泥浆压灌到预应力孔道中去，其作用是：保护预应力筋以免生锈；使预应力筋与构件混凝土有效粘结。以控制超载时裂缝的间距与宽度，并减轻两端锚具的负荷状况。预应力筋张拉完毕，孔道应尽早灌浆。用连接器连接的多跨连续预应力筋的孔道灌浆，应张拉完一跨即灌注一跨，不应各跨全部张拉完毕后一次连续灌浆。

灌浆材料宜采用强度不低于42.5Mpa的普通硅酸盐水泥调制的水泥浆，水泥浆的抗压强度应符合设计规定，设计无具体规定时，应不低于30Mpa。水灰比宜控制在0.4～0.45，掺入适量减水剂时，水灰比可减少到0.35。水泥浆的最大泌水率不得超过3％，搅拌3小时泌水率宜控制在2％。由于水泥浆的干缩性和泌水性都较大，凝结后往往形成月牙形空隙，为了增加孔道的密实性，通过试验后，在水泥浆中可掺入对预应力筋无腐蚀作用的膨胀剂，如可掺入水泥重量万分之一的铝粉或0.25％的木质素磺酸钙，水泥浆掺入膨胀剂后的自由膨胀率应小于10％。对于截面较大的孔道，水泥浆中可以适量掺入细砂配置成水泥砂浆，水泥砂浆的抗压强度应符合设计规定，设计无具体规定时，应不低于30Mpa。

灌浆前，应对孔道进行清洁处理。对抽芯成型的混凝土空心孔道应冲洗干净并使孔壁完全湿润；金属管道必要时亦应冲洗以清除有害材料；对孔道内可能发生的油污等，可采用已知对预应力筋和管道无腐蚀作用的中性洗涤剂或皂液，用水稀释后进行冲洗。冲洗后，应使用不含油的压缩空气将孔道内的所有积水吹出。

水泥浆或水泥砂浆要过筛，使用活塞式灌浆泵进行灌浆，不得使用压缩空气。在灌浆中应不断搅拌，以免沉淀析水，水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间。视气温情况而定，一般在30～45min范围内。灌浆工作应缓慢均匀的进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔一一放开和关闭，使孔内排气通畅。如孔道排气不畅，应检查原因，待故障排除后重压。灌浆压力宜为1.0Mpa，灌浆达到孔道另一端饱满和出浆，以及达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5Mpa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2min。

灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞。直线孔道灌浆，应从构件一端到另一端，曲线孔道和竖向孔道灌浆，应从孔道最低处灌浆点压入，向两端进行，由最高的排气孔排气。

灌浆过程中及灌浆48小时内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当气温高于35℃时，灌浆应在夜间进行。

对需封锚的锚具，灌浆后应先将其周围冲洗干净并对两端混凝土凿毛，然后设置钢筋网浇筑封锚混凝土。封锚混凝土的强度应符合设计要求，一般不宜低于构件混凝土强度等级值的80％。

当孔道内水泥浆强度达到设计规定值时，方能移动构件，当设计无规定时，水泥浆强度不应低于构件混凝土强度设计值的55％，且不低于20Mpa。达到100％设计强度时，才允许吊装。