¶ 結構混凝土施工規範-第十四章 預力混凝土
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第十四章 預力混凝土
14-1
14 第十四章 預力混凝土
14.1一般規定
14.1.1本章之規定適用於拉伸預力鋼腱施加預力於混凝土結構之施工方法。
解說:
預力混凝土結構係在載重作用前先施加預力於結構體,使構材斷面在載重作用下之組合應力,在容
許範圍內。預力之施加可分為先拉法與後拉法。先拉法係預先施加拉力於鋼腱後再澆置混凝土,俟混凝
土硬化後依賴鋼腱與混凝土之握裹力將鋼腱之預力傳遞於混凝土之施工方法;而後拉法為混凝土硬化達
預定強度後,施加拉力於鋼腱,並將鋼腱錨定於端部之施工方法。後拉法預力結構可以場鑄混凝土施工
與預鑄混凝土施工(包括預鑄節塊方式)。
其他施預力方法尚有:
利用膨脹混凝土使鋼腱承受拉力,
用電氣加熱於鋼棒產生拉力,
使用
玻璃纖維等新材料作為鋼腱之施工法,可參照有關專書或其他規範。
各預力系統本章未提示之事項,宜遵照其他相關規定。
14.1.2預力混凝土之施工應遵照設計圖說所規定之施工順序外,並應注意施工各階段之施工精
度,可能對結構物安全產生之影響,細心施工。並應指派對預力混凝土及施工方式有充分
知識之技術者,常駐現場從事施工管理。
解說:
預力混凝土由於施工方法或施工順序之不同對構材在施工時之應力會產生甚大之差異,有時可能發
生危險性應力,因此施工時應依設計圖說所示之方法與順序細心施工。
一般預力混凝土斷面較細小,並受甚大之預力,施工時之精度對結構體之安全較為敏感。若施工時
能充分掌握誤差之影響程度,自可採取適切之對策;故預力混凝土之施工宜指派對預力混凝土及該預力
系統有充分知識之技術者,常駐現場從事施工管理。
14.2材料
解說:
使用於預力混凝土結構之主要材料為:
(1)混凝土、(2)預力鋼腱與鋼筋、(3)錨定器與續接器、(4)套管、(5)灌漿液、(6)減摩劑、(7)黏接劑。
14.2.1混凝土
混凝土應能達到規定強度,並能確實注滿錨定器、鋼腱或套管、鋼筋周圍及模板內各角落。
解說:
一般預力混凝土構材之斷面較薄,且內部配置有較密之鋼腱或套管及錨定器等;又斷面長期承受甚大
之壓力,故要求之混凝土強度甚高,除應符合本規範有關章節之規定外,其配比應特別注意下列各點:
(1)混凝土強度應達到規定強度,其配比應在施工前作試驗並在施工中作取樣試驗以利能反應施工過程中
之所需強度,如施預力時之強度及28日齡期之強度。
(2)配比應具有高流動性以利注滿構體內空隙,是以粗骨材之標稱最大粒徑不宜超過25 mm。
(3)為減少混凝土之乾縮及潛變以降低預力損失,水膠比宜在0.40以下,單位體積之水泥用量宜在500
kg/m3以下。
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14-2
(4)為維持混凝土之高流動性,拌和時可摻入適宜之摻料。
(5)為防止鋼鍵腐蝕,混凝土各項材料之氯離子含量應特別管制。
14.2.2預力鋼腱
(1)預力鋼腱包括預力鋼線、預力鋼絞線與預力鋼棒等,其品質須符合國家標準或相關規定
。
解說:
使用於預力混凝土結構之預力鋼腱依形狀可分為鋼線,鋼絞線及預力鋼棒三類。鋼腱依不同強度及
鬆弛,可分為普通強度與高強度及普通鬆弛與低鬆弛者,使用時宜加以分別。
CNS有關預力鋼腱之標準如下:
CNS 3332〔預力混凝土用應力消除無被覆鋼線及鋼絞線(普通鬆弛)〕
CNS 8695〔預力混凝土用硬鋼線〕
CNS 9272〔預力混凝土用鋼筋〕(即預力鋼棒)
預力鋼腱常有新產品或國家標準沒有規定者,為配合工程需要亦可引進使用。規定可參考國際通用
規範或材料製造商之產品規格,但應符合工程圖說之規定。
(2)每批預力鋼腱均應檢送符合CNS規定之材料品質試驗報告,並經核可。必要時得抽樣檢
驗。
解說:
所檢送之試驗報告,應能代表該批之材料品質。材料品質包括極限強度、降伏強度、伸長量、應力
應變曲線圖等。
預力鋼材之應力應變曲線將影響預力混凝土構材之力學行為,為確保構材極限強度計算公式之適用
性,各種使用於預力混凝土之鋼材須符合CNS之規定及工程圖說之規定。
若使用之材料在CNS尚無相關標準者,應檢送符合工程圖說規定之品質證明。
(3)鋼腱表面應潔淨,不得有浮銹、生鱗屑或凹點。
解說:
鋼腱之表面狀況影響其與混凝土間之握裹力及鋼腱之有效淨面積。預力鋼腱之銹蝕情況一般與鋼筋
大致相同(參見第5.6.3節),但預力鋼腱之要求較嚴,不得有浮銹、生鱗屑或凹點。
研究顯示[7]鋼腱表面輕度之硬化氧化物可增大鋼腱表面之握裹力,對先拉法及握裹之後拉法之施工
均略為有利,故表面可容許輕度氧化。但若由於銹蝕所造成預力鋼腱斷面積變小,則對強度有較大之影
響就不可使用。因此鋼腱自出廠至使用前應妥為保護防止銹蝕。
(4)無黏裹鋼腱應以認可之塗料如環氧樹脂、油脂、臘、塑膠、或瀝青材料予以防銹。塗料
之使用應符合下列要求:
○1 在結構物可能之溫度變化範圍內塗料應保持韌性,不生裂紋且不致液化。
○2 塗料不得與鋼腱、混凝土及套管材料發生化學反應。
○3 塗料應附著於全部無握裹長度。
○4 位於含鹽份或高濕度大氣中結構物之鋼腱及曝露於混凝土外之後拉法預力構材之鋼
腱應於工地加敷經許可之塗料。
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第十四章 預力混凝土
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解說:
無黏裹鋼腱因未與混凝土結為一體,因此混凝土無法對鋼腱之表面提供保護作用。目前一般施工將
環氧樹脂、油脂、臘、塑膠或瀝青等塗料塗刷於鋼腱表面以防銹蝕。為確保不因保護層破裂而使鋼腱表
面與腐蝕物質接觸,故有上列塗料韌性之要求,且該塗料不得與鋼腱、混凝土及套管發生化學反應。含
氯離子(Cl−)之化學摻料常造成鋼腱及錨定器之腐蝕,故不得使用於套管灌漿與錨定器保護層之材料中。
(5)鋼腱不得承受過高之溫度,銲接火花或接地電流。未經許可不得在鋼腱附近進行燃燒及
銲接作業。除製造商另有限制外,超出錨定器外之鋼腱可用快速乙炔焰切除,但最好
採用機械砂輪切除。
解說:
所列之溫度限制係為避免因銲接火花或接地電流所引起之高溫,而改變鋼腱之彈性及韌性等力學行
為,故在以快速乙炔焰切斷作業時,必需注意高溫所影響之範圍。
(6)預力鋼材使用之前應確認其品質並檢查其外觀,不得附著有害物質及變形與損傷。
解說:
使用於預力混凝土結構之鋼材有預力鋼腱與一般鋼筋,其品質要求於設計圖說中均有規定。因此在施
工前應先查證是否符合品質要求,並以試驗驗證之。鋼材之品質規定及試驗方法仍依CNS相關規定。
由合格廠商供應之預力鋼腱,一般都在嚴格的品質管理下製造及檢驗;若該批鋼腱係由製造廠以符
合ISO品管供應,並確實捆紮下出貨,且附有已檢查合格之驗證表以證明符合CNS規定之規格,經監工
者之認可,得酌減少工地抽樣檢驗頻率。
工地抽樣之試驗主要以判斷物理性質,如強度、伸長率、彎曲次數、應力−應變圖及鬆弛等,其試
驗應依CNS之規定辦理。
若鋼腱因錨定、續接或組裝須經再加工或熱處理時,亦須經由試驗確認。其試驗之方法應能反應再
加工或熱處理影響程度之判定。
在組裝過程應注意維持鋼腱之整潔,不得附著污泥、油漬及有害物質。在工地貯存過程中,若有變
形、腐蝕時,應再作試驗確定其品質後方可使用。
14.2.3錨定器與續接器
(1) 錨定器及續接器應具有錨定或銜接鋼腱達到規格所定之極限荷重前不被破壞或不產生
顯著變形。錨定器可用以錨定有黏裹鋼腱與無黏裹鋼腱,其錨固性能均應符合規定並
由試驗驗証之。
解說:
錨定器及續接器一般多用於後拉法,其種類甚多,較普遍之錨固方法有如下:
(1)用混凝土或鋼片製成之楔子固定法
(2)在鋼線端部製造鉚頭,固定於梁端鋼鈑法
(3)在預力鋼棒端部輾造螺紋用螺帽固定法
(4)用鋼套筒將預力鋼線或鋼鉸線壓結後固定於鋼鈑或錨定器,或在套筒外再輾造螺紋並用螺帽固定法
(5)將鋼腱之一端鋼材或配合鋼鈑埋固於混凝土內以構成錨固法
以上方法之錨固方式均應能使鋼腱達到規定極限強度(specify tensile strength)之100%,或試驗求得之
強度(Actual mean tensile strength)之95%,兩者中之較小值。
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14-4
錨定器及續接器要受很大之拉力,其錨固性能常無法由理論計算,一般常以試驗作驗証。試驗方法
在國內若無規定者,可參考FIP或日本土木學會JSCE-E503之規定。
錨定器及續接器須在嚴格品管下製造,一般均由專業製造廠商供應。若專業製造廠商能保証品管,
並符合FIP規定之方法作試驗,且有眾多使用實績而能提出証明者,此項試驗可以省略。假如新形式或
試驗文件不全者,仍應作試驗驗証之。
若將錨定器埋在混凝土內做為固定端錨或續接端錨時,為避免施預力時鋼腱滑脫,固定鋼腱用之活
動夾片不得使用,應改用擠壓式夾片固定之。
(2)續接器僅能使用於設計圖說規定或經許可之位置。承受預力鋼材之規定極限強度下,續
接器或預力鋼腱所產生之變位量均不得超過其預計值。
續接器應配以適當之套管使施預力時容許移動;續接器用於黏裹鋼腱時應有必要之設
施以確保灌漿之完整性。
解說:
鋼腱應於應力較低或力矩變化較小處進行續接,因此應於預定之位置續接。如未能按工程圖說規定
之位置進行續接時,應經監造者認可。
用於續接器之夾片,在施預力端可用活夾片外,其他固定鋼腱應使用擠壓式夾片(compression grip)
,以減少續接後之鋼腱在施預力時滑脫。
(3)若經監造者要求,承包商應提出錨定器及續接器之性能試驗報告送請核可。
錨定器之活動端錨或固定端錨之試驗除另有規定外,可依FIP規定試驗之,以作為對該
系統之認可。
用於無黏裹鋼腱之錨定器,應經動力試驗以驗證其可靠性及耐久性。
解說:
錨定器及續接器之性能檢驗,雖ACI 301、AASHTO(公路橋樑設計規範)、JSCE-E503均有規定,惟
目前國際預力混凝土協會(FIP)所提出之”Recommendations for the Acceptance of Post-tensioning Systems”
規定,較受國際普遍認定。
後拉系統性能檢驗之試體由鋼腱、錨定器(含續接器)、錨固混凝土塊所組成。其鋼腱應先經試驗證
明對該系統之適用性。驗證程序如下:
(1)鋼腱強度之驗證。
(2)錨定器或續接器強度之驗證。
(3)組合試體強度之驗證。
試驗方法、試體數量、試體製造、尺寸、試驗方法(以靜力試驗為主,必要時做動力試驗),試驗結
果之認可,可依FIP之規定辦理。
14.2.4黏裹鋼腱之套管
(1)套管應具相當剛度以防施工中變形或損壞,接縫應具水密性以防止混凝土澆置時水泥砂
漿之滲入。
(2)套管之內徑應比鋼腱整束大6 mm,套管內斷面積至少為鋼腱淨斷面積之2倍。
(3)套管兩端應設灌漿孔或排氣孔。雙曲率以上套管之所有頂點亦應設灌漿孔或排氣孔。
解說:
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第十四章 預力混凝土
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(1)黏裹鋼腱之套管形狀應具有螺紋及相當剛度,螺紋接縫及連接縫應具水密性以防澆置混凝土時水泥漿
之流入而增加施預力時之摩擦阻力。配置套管時應保持曲線平滑並適當綁紮固定於鋼筋以防移位。
(2)套管內徑應比內穿之鋼絞線、鋼線或鋼棒之組成外徑大6 mm以上,其內部斷面積至少為鋼腱總斷面積
之2倍,乃在確保施加預力及灌漿作業之方便性。
(3)灌漿孔及排氣孔之位置應設置適當,使灌漿液能完全灌滿套管。在簡支梁兩端應各設一灌漿孔與一排
氣孔。連續梁之鋼腱除在兩端設灌漿孔或排氣孔外,在套管之所有頂點亦應設灌漿孔或排氣孔。
(4)套管之品管與試驗
套管於使用前應試驗以確認其品質。
解說:
由於套管易於澆置混凝土各種作業中遭踐踏及受振動機或其他工具之觸擊,故必須具有足夠之強度
與剛度以抵抗作業衝擊及混凝土澆置時之壓力,而能保持其形狀之完整及防止漿液之滲入。一般套管之
試驗依CNS 12739及12740或附錄丙.3規定辦理。
14.2.5外露鋼腱之保護管
未埋於混凝土中外露鋼腱之保護管應具有保護鋼腱及供灌注防銹填充劑套管之功能。保護
管之品質應具有所需之強度與耐久性,其本身亦須施以有效之防蝕處理。
解說:外露鋼腱之保護管未埋於混凝土中,故較埋在混凝土內容易生銹,因此外露鋼腱之保護管材料不
只要具有強度與耐久性,並須具耐腐蝕或老化、容易維護管理、不與灌注之防銹填充劑發生化學反應之
特性。
保護管在鋼腱彎曲段應有充分之剛度以抗鋼腱之側壓,亦不得影響灌注填充劑。
14.2.6無黏裹鋼腱之裹襯(套管)
無黏裹鋼腱之裹襯(套管)除應符合第14.2.2
節之規定外,並應符合下述規定:
(1)裹襯包括鋼製或塑膠製套管、 包裹塗敷油脂鋼腱之防水紙或塑膠材料;套管內應灌注
防銹油脂,以保護鋼腱以免生銹。
(2)裹襯須全長連續包裹,使澆置混凝土時,能確實防止水泥漿侵入及被覆材料之散失與受
損。
解說:
無黏裹鋼腱之裹襯係為隔離鋼腱與混凝土之粘結,隔離可用包裹紙或套管。為防止施加預力作業上之困難
應防止混凝土澆置時漿液滲入管內或損壞包裹紙,並應防止管內鋼腱之保護塗料散失或流出管外。
用包裹紙隔離鋼腱之施工法,係先以油脂或瀝青材料塗敷於鋼腱之表面,再以防水紙或塑膠材料以
螺旋式包裝於鋼腱之外部,以保護鋼腱免以生銹。
防銹用之漿液或油脂,在預期使用溫度內不得發生龜裂,脆裂,液性化。在化學上應具隱定性,使
用時具有水密性並不得對鋼腱或混凝土有不良反應者。
14.2.7灌漿液
(1)灌漿液應能確實填滿套管內空隙,以包裹預力鋼材,防止生銹,並使混凝土構材與預力
鋼材結合為一體。
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14-6
解說:
灌漿液之作用為防止鋼材生銹,硬化後能使鋼材與混凝土構材結合為一體,因此灌漿用漿液在作業
過程要求保持良好之流動性與填充性,並具有較少之浮水率與適當的膨脹率,使其有較高之水密性與強
度,以達到防銹與結合之目的。
為提高結構之耐久性與節省施工勞力,近年漸有使用環氧樹脂材料,預先注入套管內,施預力後待
其硬化,達到粘著之新工法。
(2)灌漿液為水泥與水之混合物,為增加其流動性及減少浮水率,拌合時可加入適量之飛灰
、矽灰材料或化學減水劑等摻料,但使用飛灰或矽灰時,其用量不得超過水泥重量之
32%。若套管之淨內斷面積超過鋼腱斷面積4倍以上時,可酌量加入較細之細骨材作為
填充料,但須經監造者之核可。
解說:
一般灌漿孔及套管本身之斷面較小,因此灌漿液中不容許添加顆粒較大之材料,但套管之淨內斷面
積超過鋼腱斷面積4倍以上時,添加適量之細砂(較細之細骨材)可達到降低漿體乾縮量之目的。使用適量
砂漿體之乾縮量約可減為純水泥漿體之半,若添加細砂時,砂須通過CNS 386篩孔1.25 mm之篩。適量之
飛灰或矽灰等材料可替代部份砂量。
一般,每袋水泥(50 kg)使用18~20 kg之水,可得適當施工性之漿液。
(3)為減少漿液之收縮量,可添加經監造者認可之膨脹性摻料。
(4)摻料不得含超出微量之氯化物、氟化物、硝酸鹽等對鋼腱及配件有腐蝕作用成分。摻料
應經試驗合格或具使用實績,經監造者認可始得使用。
解說:
含氯化物、氟化物、硝酸鹽等成分之摻料有害鋼腱及其配件,因此不得使用。漿液體之強度要求乃
為控制漿體之品質。不同水泥材料之電解質差異會導致鋼腱之腐蝕,因此使用於漿體中之水泥與構材混凝
土之水泥應為同一類型,又摻料依最近ACI 301中第9.2.2.2.d節之規定,不得含有超出微量之氯化物、氟化
物、鋁、鋅及硝酸鹽等。所謂微量之規定,如氯離子即指漿液中總水溶性氯離子不得超過0.15 kg/m3。
(5)漿液之配比應依據試驗結果決定之,並應符合下列規定:
○1 漿液應具良好之流動性。流動性應衡量套管之長度及形狀、施工時之氣溫、鋼材種
類及在套管中所佔面積比率等,但其配比之拌和水量應採適於灌漿之最小量。灌漿
不得因工作之延誤而加水以增加流動性(稠度)。
○2 水與水泥之重量比不得超過0.45。
○3 浮水率不得大於3%。
○4 膨脹率不得大於10%,膨脹過程之膨脹率亦不得低於漿液浮水過程之浮水率。
○5 水泥砂漿之5 cm立方試體之7天抗壓強度不得低於175 kgf/cm2,其試驗應按CNS 1010
[水硬性水泥墁料抗壓強度檢驗法]之規定。
解說:
漿液中應添加膨脹性摻料以減少漿液硬化後之收縮,膨脹率應以抵消乾縮為度,並應使灌漿完成後
至浮水率達最大期間,隨時維持膨脹率高於浮水率,不明定膨脹率下限係因需視浮水率而定;但因過量
之膨脹將產生內部應力,故規定膨脹率不得大於10%。
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第十四章 預力混凝土
14-7
早期常用之膨脹性摻料為無氧化之鋁粉,用量約為水泥重量之0.005~0.015%。鋁粉用量受鋁粉及水
泥之性質、溫度、配比、拌合時間等之影響,應以試驗決定之。目前有化學膨脹性摻料及膨脹水泥,其
使用應經試驗決定其用量。
ACI 301中第9.2.2.2.d節規定摻料中不得含有超出規定量之氯化物、氟化物、鋁、鋅及硝酸鹽,鋁與
鋅也被列舉在內。台灣自民國55年起開始使用未氧化鋁粉作為膨脹性摻料,且已使用過20餘年之橋梁,
因重建打除預力梁中,檢視鋼腱並無發現腐蝕現象。但ACI既有規定,本規範雖未禁止,但仍考慮不使
用鋁粉作為膨脹性摻料為宜。
灌漿液自攪拌完成至灌注完成之時間一般以不超過30分為宜。
(6)灌漿液之品管與試驗
○1 施工前之配比試驗
灌漿液應依現場狀況辦理配比試驗,以確認其稠度、浮水率、膨脹率及強度等符合
品質規定。
○2 施工中之試驗
施工中除應進行稠度、膨脹率及強度等抽樣試驗外,並應進行氯離子含量檢驗。
○3 灌漿液之施工應製施工紀錄並保存之。
解說:
由於漿液之品質易受使用材料之性質、拌合機性能、溫度等之影響,故須儘可能與施工現埸相同情
況,按規定如表R14.2.1進行流動性(稠度)、浮水率、膨脹率及強度等試驗。由於浮水率在實用上較不重
要,且測定較煩雜,故施工中之試驗得視情況省略不辦。
若ASTM中有相關之規定,得依ASTM之規定辦理。
14.2.8減摩劑
施預力時為減小摩擦阻力所使用之減摩劑不得對鋼腱、套管、裹襯、保護管及混凝土之品
質產生不良影響。
解說:
減摩劑係用於為減少施預力時之摩擦力,後拉法長鋼腱或彎曲度大之鋼腱常常使用。
減摩劑用於不黏裹鋼腱時,不得對鋼腱、套管、裹襯、保護管及混凝土有不良影響,並應能防止鋼
腱之腐蝕,常用之油脂包括黃油(grease)、石臘(paraffin)、蠟(wax)等。
減摩劑用於黏裹鋼腱時,應能於施預力後容易清除者,如中性洗潔劑、水溶性油脂等。施預力完成後
,應用充足之高速清水沖洗乾淨,以免影響灌漿後之鋼腱握裹力。必要時,減摩劑應測試其減摩效果。
| 項 目 | 試驗方法 | 試驗時機及頻率 | 規定值 |
|---|---|---|---|
| 稠 度 | JSCE-F531之方法(附錄丙.4.1) | 施工前,施工中及品質 顯現變化時 | 施工計畫書規定之範圍 |
| 浮水率 | JSCE-F532之方法(附錄丙.4.2) | 施工前 | 3%以下 |
| 膨脹率 | JSCE-F533之方法(附錄丙.4.4) | 施工前,施工中及品質 顯現變化時 | 10%以下 |
| 抗壓強度 | CNS 1010〔水硬性水泥墁料抗 壓強度檢驗法〕 JSCE-G531之方法(附錄丙.4.5) | 5 cm立方試體之7天抗壓強 度不得低於175 kgf/cm2 | |
| 氯離子含量 | CNS 13465 | 施工前、施工中 | 0.15 kg/m3以下(CNS 3090) |
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14-8
14.2.9預鑄節塊粘接劑
(1)用於預鑄節塊接合之粘接劑,如混凝土、水泥漿、環氧樹脂等,應為具有所需強度、耐
久性及水密性,且適合於接合部位之施工條件者。
解說:
預鑄節塊接合後再施預力之構造,其接縫之粘接劑,一般多使用混凝土、水泥漿或環氧樹脂等,視
構造物種類、接合部位之構造、設計或施工條件等作決定。
若接合材料選擇不當,可能導致接合處之強度不夠,水密性不良,施工不易等缺點而影響結構之使
用壽命,應予注意。
(2)粘接劑之品質管理及試驗
粘接劑進料時應檢附出廠試驗報告,必要時應另行檢驗,以確認其品質。
解說:
為確認粘接劑具有所需品質之試驗項目與方法,應視結構之種類、接合部位之構造、設計或施工條
件等因素決定之。
一般常用之環氧樹脂系粘接劑之品質規格,可參考表R14.2.2之規定。表中品質項目之試驗方法,除
另有規定者外,可參考日本土木學會JSCE-H.101之規定辦理。品質管理除表上所列項目外,必要時可就
硬化粘接劑作比重與硬度之試驗。
用於特殊情況下之粘接劑,依情況需要,分別作高溫時之抗拉強度、水中硬化時之抗拉強度、衝擊
強度、彈性模數、熱膨脹係數、硬化收縮率及吸水率等之試驗。
粘接劑硬化後受高溫時,具有強度會減弱之特性,因此如用於結構會受陽光直接照射或需舖設熱拌
瀝青混凝土橋面者,應作受高溫時抗拉強度減弱程度之確認。
若不得不在潮濕情況下作粘接時,宜作水中硬化之抗拉強度試驗。
一般環氧樹脂系粘接劑之試驗需特殊裝置與熟練的測定技術,故在工地試驗頗多困難,若材料進入
工地存放時間不長,且與製造廠商之試驗表對照無異狀時,部份試驗得以省略。
環氧樹脂對於溫度甚為敏感,未硬化狀態之作業性會大幅變化,若擬在差異溫度條件下使用時,必
須先試驗以決定可否使用為宜。
表R14.2.2 環氧樹脂系列粘接劑(橋梁用)之品質規格標準(註)
(註)表中品質項目之試驗方法可參照日本土木學會JSCE-H.101規定。
| 14.2.9預鑄節塊粘接劑 (1)用於預鑄節塊接合之粘接劑,如混凝土、水泥漿、環氧樹脂等,應為具有所需強度、耐 久性及水密性,且適合於接合部位之施工條件者。 解說: 預鑄節塊接合後再施預力之構造,其接縫之粘接劑,一般多使用混凝土、水泥漿或環氧樹脂等,視 構造物種類、接合部位之構造、設計或施工條件等作決定。 若接合材料選擇不當,可能導致接合處之強度不夠,水密性不良,施工不易等缺點而影響結構之使 用壽命,應予注意。 (2)粘接劑之品質管理及試驗 粘接劑進料時應檢附出廠試驗報告,必要時應另行檢驗,以確認其品質。 解說: 為確認粘接劑具有所需品質之試驗項目與方法,應視結構之種類、接合部位之構造、設計或施工條 件等因素決定之。 一般常用之環氧樹脂系粘接劑之品質規格,可參考表R14.2.2之規定。表中品質項目之試驗方法,除 另有規定者外,可參考日本土木學會JSCE-H.101之規定辦理。品質管理除表上所列項目外,必要時可就 硬化粘接劑作比重與硬度之試驗。 用於特殊情況下之粘接劑,依情況需要,分別作高溫時之抗拉強度、水中硬化時之抗拉強度、衝擊 強度、彈性模數、熱膨脹係數、硬化收縮率及吸水率等之試驗。 粘接劑硬化後受高溫時,具有強度會減弱之特性,因此如用於結構會受陽光直接照射或需舖設熱拌 瀝青混凝土橋面者,應作受高溫時抗拉強度減弱程度之確認。 若不得不在潮濕情況下作粘接時,宜作水中硬化之抗拉強度試驗。 一般環氧樹脂系粘接劑之試驗需特殊裝置與熟練的測定技術,故在工地試驗頗多困難,若材料進入 工地存放時間不長,且與製造廠商之試驗表對照無異狀時,部份試驗得以省略。 環氧樹脂對於溫度甚為敏感,未硬化狀態之作業性會大幅變化,若擬在差異溫度條件下使用時,必 須先試驗以決定可否使用為宜。 表R14.2.2 環氧樹脂系列粘接劑(橋梁用)之品質規格標準(註) 品 質 項 目 單 位 品質規定 試驗溫度 養護條件 不可含有害雜質,且 外觀 - 不產生材料分離 春秋季:20±2°C 未硬化之 cp 1×104~10×104 粘度 (MPa.s) 夏季:30±2°C - 粘接劑 (1×104~10×104) 可施工時間 小時 2 以上 冬季:10±2°C 塗敷最小厚度 mm 0.3 以上 比重 - 1.1~1.7 抗拉強度 Mpa 12.5 以上 硬化後之 20±2°C 抗壓強度 Mpa 50 以上 20±2°C 粘接劑 七天 剪力強度 Mpa 12.5 以上 粘接強度 MPa 6 以上 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 解說: | |||||||
| 預鑄節塊接合後再施預力之構造,其接縫之粘接劑,一般多使用混凝土、水泥漿或環氧樹脂等,視 | |||||||
| 構造物種類、接合部位之構造、設計或施工條件等作決定。 | |||||||
| 若接合材料選擇不當,可能導致接合處之強度不夠,水密性不良,施工不易等缺點而影響結構之使 | |||||||
| 用壽命,應予注意。 | |||||||
| (2)粘接劑之品質管理及試驗 | |||||||
| 粘接劑進料時應檢附出廠試驗報告,必要時應另行檢驗,以確認其品質。 | |||||||
| 解說: | |||||||
| 為確認粘接劑具有所需品質之試驗項目與方法,應視結構之種類、接合部位之構造、設計或施工條 | |||||||
| 件等因素決定之。 | |||||||
| 一般常用之環氧樹脂系粘接劑之品質規格,可參考表R14.2.2之規定。表中品質項目之試驗方法,除 | |||||||
| 另有規定者外,可參考日本土木學會JSCE-H.101之規定辦理。品質管理除表上所列項目外,必要時可就 | |||||||
| 硬化粘接劑作比重與硬度之試驗。 | |||||||
| 用於特殊情況下之粘接劑,依情況需要,分別作高溫時之抗拉強度、水中硬化時之抗拉強度、衝擊 | |||||||
| 強度、彈性模數、熱膨脹係數、硬化收縮率及吸水率等之試驗。 | |||||||
| 粘接劑硬化後受高溫時,具有強度會減弱之特性,因此如用於結構會受陽光直接照射或需舖設熱拌 | |||||||
| 瀝青混凝土橋面者,應作受高溫時抗拉強度減弱程度之確認。 | |||||||
| 若不得不在潮濕情況下作粘接時,宜作水中硬化之抗拉強度試驗。 | |||||||
| 一般環氧樹脂系粘接劑之試驗需特殊裝置與熟練的測定技術,故在工地試驗頗多困難,若材料進入 | |||||||
| 工地存放時間不長,且與製造廠商之試驗表對照無異狀時,部份試驗得以省略。 | |||||||
| 環氧樹脂對於溫度甚為敏感,未硬化狀態之作業性會大幅變化,若擬在差異溫度條件下使用時,必 | |||||||
| 須先試驗以決定可否使用為宜。 | |||||||
| 表R14.2.2 環氧樹脂系列粘接劑(橋梁用)之品質規格標準(註) | |||||||
| 品 質 項 目 單 位 品質規定 試驗溫度 養護條件 | |||||||
| 不可含有害雜質,且 | |||||||
| 外觀 - | |||||||
| 不產生材料分離 | |||||||
| 春秋季:20±2°C | |||||||
| 未硬化之 cp 1×104~10×104 | |||||||
| 粘度 (MPa.s) 夏季:30±2°C - | |||||||
| 粘接劑 (1×104~10×104) | |||||||
| 可施工時間 小時 2 以上 冬季:10±2°C | |||||||
| 塗敷最小厚度 mm 0.3 以上 | |||||||
| 比重 - 1.1~1.7 | |||||||
| 抗拉強度 Mpa 12.5 以上 | |||||||
| 硬化後之 20±2°C | |||||||
| 抗壓強度 Mpa 50 以上 20±2°C | |||||||
| 粘接劑 七天 | |||||||
| 剪力強度 Mpa 12.5 以上 | |||||||
| 粘接強度 MPa 6 以上 | |||||||
| (2)粘接劑之品質管理及試驗 | |||||||
| 粘接劑進料時應檢附出廠試驗報告,必要時應另行檢驗,以確認其品質。 | |||||||
| 解說: | |||||||
| 為確認粘接劑具有所需品質之試驗項目與方法,應視結構之種類、接合部位之構造、設計或施工條 | |||||||
| 件等因素決定之。 | |||||||
| 一般常用之環氧樹脂系粘接劑之品質規格,可參考表R14.2.2之規定。表中品質項目之試驗方法,除 | |||||||
| 另有規定者外,可參考日本土木學會JSCE-H.101之規定辦理。品質管理除表上所列項目外,必要時可就 | |||||||
| 硬化粘接劑作比重與硬度之試驗。 | |||||||
| 用於特殊情況下之粘接劑,依情況需要,分別作高溫時之抗拉強度、水中硬化時之抗拉強度、衝擊 | |||||||
| 強度、彈性模數、熱膨脹係數、硬化收縮率及吸水率等之試驗。 | |||||||
| 粘接劑硬化後受高溫時,具有強度會減弱之特性,因此如用於結構會受陽光直接照射或需舖設熱拌 | |||||||
| 瀝青混凝土橋面者,應作受高溫時抗拉強度減弱程度之確認。 | |||||||
| 若不得不在潮濕情況下作粘接時,宜作水中硬化之抗拉強度試驗。 | |||||||
| 一般環氧樹脂系粘接劑之試驗需特殊裝置與熟練的測定技術,故在工地試驗頗多困難,若材料進入 | |||||||
| 工地存放時間不長,且與製造廠商之試驗表對照無異狀時,部份試驗得以省略。 | |||||||
| 環氧樹脂對於溫度甚為敏感,未硬化狀態之作業性會大幅變化,若擬在差異溫度條件下使用時,必 | |||||||
| 須先試驗以決定可否使用為宜。 | |||||||
| 表R14.2.2 環氧樹脂系列粘接劑(橋梁用)之品質規格標準(註) | |||||||
| 品 質 項 目 單 位 品質規定 試驗溫度 養護條件 | |||||||
| 不可含有害雜質,且 | |||||||
| 外觀 - | |||||||
| 不產生材料分離 | |||||||
| 春秋季:20±2°C | |||||||
| 未硬化之 cp 1×104~10×104 | |||||||
| 粘度 (MPa.s) 夏季:30±2°C - | |||||||
| 粘接劑 (1×104~10×104) | |||||||
| 可施工時間 小時 2 以上 冬季:10±2°C | |||||||
| 塗敷最小厚度 mm 0.3 以上 | |||||||
| 比重 - 1.1~1.7 | |||||||
| 抗拉強度 Mpa 12.5 以上 | |||||||
| 硬化後之 20±2°C | |||||||
| 抗壓強度 Mpa 50 以上 20±2°C | |||||||
| 粘接劑 七天 | |||||||
| 剪力強度 Mpa 12.5 以上 | |||||||
| 粘接強度 MPa 6 以上 | |||||||
| 解說: | |||||||
| 為確認粘接劑具有所需品質之試驗項目與方法,應視結構之種類、接合部位之構造、設計或施工條 | |||||||
| 件等因素決定之。 | |||||||
| 一般常用之環氧樹脂系粘接劑之品質規格,可參考表R14.2.2之規定。表中品質項目之試驗方法,除 | |||||||
| 另有規定者外,可參考日本土木學會JSCE-H.101之規定辦理。品質管理除表上所列項目外,必要時可就 | |||||||
| 硬化粘接劑作比重與硬度之試驗。 | |||||||
| 用於特殊情況下之粘接劑,依情況需要,分別作高溫時之抗拉強度、水中硬化時之抗拉強度、衝擊 | |||||||
| 強度、彈性模數、熱膨脹係數、硬化收縮率及吸水率等之試驗。 | |||||||
| 粘接劑硬化後受高溫時,具有強度會減弱之特性,因此如用於結構會受陽光直接照射或需舖設熱拌 | |||||||
| 瀝青混凝土橋面者,應作受高溫時抗拉強度減弱程度之確認。 | |||||||
| 若不得不在潮濕情況下作粘接時,宜作水中硬化之抗拉強度試驗。 | |||||||
| 一般環氧樹脂系粘接劑之試驗需特殊裝置與熟練的測定技術,故在工地試驗頗多困難,若材料進入 | |||||||
| 工地存放時間不長,且與製造廠商之試驗表對照無異狀時,部份試驗得以省略。 | |||||||
| 環氧樹脂對於溫度甚為敏感,未硬化狀態之作業性會大幅變化,若擬在差異溫度條件下使用時,必 | |||||||
| 須先試驗以決定可否使用為宜。 | |||||||
| 表R14.2.2 環氧樹脂系列粘接劑(橋梁用)之品質規格標準(註) | |||||||
| 品 質 項 目 單 位 品質規定 試驗溫度 養護條件 | |||||||
| 不可含有害雜質,且 | |||||||
| 外觀 - | |||||||
| 不產生材料分離 | |||||||
| 春秋季:20±2°C | |||||||
| 未硬化之 cp 1×104~10×104 | |||||||
| 粘度 (MPa.s) 夏季:30±2°C - | |||||||
| 粘接劑 (1×104~10×104) | |||||||
| 可施工時間 小時 2 以上 冬季:10±2°C | |||||||
| 塗敷最小厚度 mm 0.3 以上 | |||||||
| 比重 - 1.1~1.7 | |||||||
| 抗拉強度 Mpa 12.5 以上 | |||||||
| 硬化後之 20±2°C | |||||||
| 抗壓強度 Mpa 50 以上 20±2°C | |||||||
| 粘接劑 七天 | |||||||
| 剪力強度 Mpa 12.5 以上 | |||||||
| 粘接強度 MPa 6 以上 |
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第十四章 預力混凝土
14-9
14.2.10材料之儲藏
(1)預力鋼材宜貯放於倉庫內,放於室外時應加覆蓋,均應作適當之支承與地面隔離,不得
直接放於地面上。並防止有害油脂、鹽分或灰塵之附著,避免銹蝕、損傷及變形之發
生。
(2)錨定器、續接器應儲藏於倉庫內,以防止螺紋之生銹,與混凝土接觸部份不得附著油脂
、灰塵及浮銹等。
(3)套管、裹襯宜放在倉庫內,放於室外時應妥切用防水布覆蓋以防止銹蝕,並不得附著有
害之油脂、鹽分、灰塵等或損傷及變形等。
(4)粘接劑之儲藏應防止材料之析離、變質、雜物之混入。儲藏期間過久者,於使用前應作
試驗以確認其品質無異狀時方可使用。
解說:
預力鋼材不得直接放在地面上、宜儲藏在倉庫內或要覆蓋之規定係為避免受濕氣或風雨引起生銹腐
蝕。避免鋼材附著油脂、浮銹、灰塵等而減低鋼材之握裹力。有腐蝕損傷或變形者將影響其強度,因此
應注意儲藏。不得在豎立之盤圓鋼材上再堆壓儲藏其他鋼材,以防變形。鬆捆後之鋼材應具有良好之伸
直性。預力鋼材受300°C以上之溫度時,會使鋼材之品質劣化,故應防止受高溫影響。
錨定器及續接器因受力甚大,為預力構材之重要部位應保持良好品質,因此要儲存在倉庫內且不得
受潮生銹及附著有害物質。
套管雖體積較大,若儲存期間較長時,最好放在倉庫內。如存放於室外時應與地面隔離平放,並用
防水布覆蓋之,以免受潮生銹及受污染。並應防止受壓變形。
環氧樹脂系列之粘接劑若曝露於30°C以上高溫或經炎熱天候,會有變質之慮,故宜保存於陰涼處;
為防止雜物之混入,應保持原裝封蓋至使用前方可開罐。通常製造後經六個月以上,材料易析離,應控
制儲存期間儘早使用。
14.3模板與支撐
現場澆置預力構材之模板與支撐除遵照第四章之規定外,並應符合下列規定:
14.3.1模板與支撐不得阻礙構材施預力時所引起之彈性短縮與變形。
解說:
模板若阻礙構材施預力時所引起之彈性短縮與變形,會發生局部拘束作用,將對構材產生預期外之
應力。
14.3.2模板與支撐應具足夠之剛度,以防止鋼腱之變位超過第14.4節之容許差。
解說:
澆置混凝土時,若模板與支撐有過大之變形,將影響構材之尺寸及鋼腱之變位等重要因素。為確保
模板承受混凝土重量所引起之變形不致造成鋼腱之變位超過第14.4節之規定,模板及其支撐系統應有足
夠的剛度。
14.3.3構材未施加足夠預力以承受靜載重及預計之施工載重前,不得拆除底模與其支撐。
解說:
預力構材施加預力前無法承受各種載重,因此其底模與支撐不得拆除。構材所施加之預力是否足以
承受靜載重及預計之施工載重,由施預力後構材是否與底模分離可供判斷。預力施加後底模與其支撐之
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14-10
拆除應經監造者同意。
14.3.4雙向施加預力結構物之模板與支撐應能支承施加預力過程中載重之再分配。
解說:
結構體採兩方向或多方向施加預力時,在單向施加預力過程中,可能對尚未施加預力之方向產生額
外載重效應。因此,此種結構體之模板設計除了考慮結構體之靜載重及施工載重外,並應有足夠之強度
以支承施加預力過程中應力再分配之載重。
14.3.5模板與支撐之設計,應考慮由於混凝土澆置或施預力所引起支點反力變化之影響。
解說:
構材未施預力時,其載重分佈於模板底下支撐,當施預力後由於拱度作用,載重會集中於少數之支
點上,故必須考慮支點反力之變化及支點處之支承強度。
14.4預力鋼腱與套管之組裝及保護
14.4.1預力鋼腱之組裝及配置
(1)預力鋼腱應依設計圖說所示之形狀、高程、位置確實組裝。粘裹鋼腱不得沾染油脂、
雜物與浮銹;有嚴重折曲或受高溫影響者不得使用。
解說:
預力鋼腱應依設計圖說所示之位置、形狀與尺寸配置與組裝。承包商應先繪製配置施工圖送請監造
者核可後,據以組裝。鋼腱應紮緊於鋼筋上,以防止澆置混凝土時發生移動。鋼腱配置位置之容許差如
表14.4.1所示。
鋼腱已嚴重折曲或受高溫、電弧焊接火花、急速冷卻者會使材質受損不可使用。
施預力後露出錨端之鋼腱,原則上應採機械式裁斷,若不得已要用加熱裁斷時,應先經試驗確認不
影響錨定效果,方可實施。
(2)用先拉法施工之預力鋼腱,於組裝之前,應確實清除有損粘裹作用之浮銹、油脂及其他
有害物質。
解說:先拉法預力結構之錨定效用,端賴鋼腱與混凝土間之粘裹力,有礙粘裹力之因素,於組裝前應予
以排除。
(3)組裝於套管內之預力鋼腱,其各元件應保持平行避免亙纏,平順穿入套管內,必要時應
用間隔器固定,以維持平行性。
解說:
鋼腱穿入套管內時,各元件(線)應梳整維持平行,以減低施預力時之摩擦阻力,並可避免各線在管
內扭轉動產生二次應力。為維持各元件之平行,組裝時宜於每隔4~5公尺,使用間隔器固定。
14.4.2無粘裹鋼腱須潔淨且無損傷,並須按規定作永久性之防護處理。
解說:
無粘裹鋼腱於施加預力並完成錨定以後,很難對鋼腱表面再作防護工作,因此在施工作業前須按規
定進行防護處理,以達到預期之目標。
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第十四章 預力混凝土
14-11
14.4.3鋼腱及套管配置之許可差
鋼腱及套管應妥予固定,以免澆置混凝土時產生過大位移,其排置之許可差如表14.4.1所
示。
表14.4.1 鋼腱、套管、錨定器排置之許可差
解說:
由於鋼腱、套管及錨定器之位置均影響預力鋼腱之偏心距及預力之摩擦損失量。因此其許可差必須
加以限制,表中所列之容許差依構材斷面之大小而定。
14.4.4套管之配置
(1)套管配置時不得損傷管體,應按施工圖所示鋼腱之形狀、高程及位置配置,並固定於鋼
筋,以防澆置混凝土時移動變位。套管之續接應緊密,以免水泥漿滲入。
解說:
一般套管均在彎紮鋼筋時就一起綁紮,鋼腱則視施工情況,可在澆置混凝土前或其後再穿入套管內
,因此套管之位置決定了鋼腱之位置,故必須確實。套管若不緊密,水泥漿易於滲入管內而影響施預力
作業。
(2)粘裹鋼腱之套管及灌漿配件應妥為保護,以防止塌陷、移位及其他損壞。澆置混凝土之
前應檢修套管及灌漿配件之孔洞。若灌漿前安置之鋼腱有銹蝕之虞時,應作臨時防蝕
措施。
解說:
由於粘裹鋼腱需要保持鋼腱與灌漿漿體間之粘裹強度,因此鋼腱表面均未作任何防銹處理; 而工地
中潮濕之環境容易造成嚴重腐蝕,因此有銹蝕之虞時,如超過28天後才施灌漿之情形者,必需作臨時防
蝕措施。但須選用灌漿前容易清除之防蝕物,以達到預期之粘裹強度。
14.5錨定器與續接器之組裝及安裝
14.5.1錨定器與續接器應固定於設計圖或施工圖所示位置,並按圖示之位置及形狀組裝。
14.5.2安裝之錨定器承壓面應與鋼腱垂直
14.5.3用續接器續接鋼腱時,不得在施預力時鬆脫或滑動。續接器應有保護套筒,在施預力時
續接器在套管筒內應留有充分自由移動之空間。
14.5.4錨定器及續接器之套筒與套管相接處,應緊密不得脫落與漏漿,安裝完成後須再檢查以
確保其完整性。
解說:
錨定器與續接器均要承受巨大之力量,安裝應依照設計圖或施工圖所示位置固定。承包商應依設計
圖繪製施工圖送監工者核可後依據施工。
| 方向 | 梁 | 版 |
|---|---|---|
| 垂直 | h > 60 cm ±12 mm h < 60 cm ±9 mm | ±6 mm |
| 水平 | h > 60 cm ±12 mm h < 60 cm ±9 mm | ±12 mm |
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14-12
安裝時若錨定器之承壓面與鋼腱不垂直,易使混凝土承受不均勻壓力,或固定鋼腱之楔子受不平衡
之應力,引起楔子無法固定鋼腱而滑脫,有時會使鋼腱斷裂。
鋼腱續接器之續接處尺寸較鋼腱為大,為使施預力時不阻礙續接器之移動,須保留續接器之移動空
間,移動量應預先計算。為維持續接器力量之傳遞,續接器兩側之鋼腱應各保持一段直線。
14.5.5端部錨定器應以混凝土保護之。在覆蓋混凝土前,應去除錨定器之浮銹,且不得沾染油
脂等雜物。
解說:
端部錨定器於施加預力過程中,容易沾上油脂而隔離減弱錨定器與混凝土間之粘裹力。錨定器常暴
露於潮溼的大氣中,因此混凝土保護層的厚度與混凝土的透水性均需考慮。保護端錨之混凝土最好為無
收縮者,若含氯離子成分,易造成端部的腐蝕而導致保護層剝落,應加注意。
14.6施預力作業
14.6.1施預力作業之注意事項
(1)預力鋼材應依設計圖規定之初始預力均勻施加之。
解說:
擬將數條或數十條預力鋼材作成一股(束)鋼腱同時施拉時,為期得以均勻施拉力於各鋼材,應預先
調整各鋼材之固定位置間長度,以防參差不齊。若用楔子型固定裝置,在施拉作業時難免會產生滑移,
宜在各鋼材上打設記號,以觀察有無滑移。
先拉法中,若預先將多數之預力鋼材固定於鋼板,然後移動該鋼板以同時施予拉力於所有鋼材者,
為消除各鋼材鬆垂之長度差異,宜於兩端固定板間裝設數處間隔器以調整鋼材之鬆垂度,或於固定前預
先施予某適當之拉力。
後拉法一般係以數條或數十條鋼材作成股(束)同時施拉者居多,類此情況亦應將擬施拉各鋼材長度
先整理整齊。
為防多條鋼材糾纏導致長度差,鋼材裝入套管內時於適當的距離用間隔器固定鋼材亦頗為有效。伸
長量測定時,為防鋼腱鬆垂或續接器鬆弛所生之長度被計入而失真,宜預先施予某些適當之拉力後再設
置量伸長量之基準點。
除上述者外,施預力作業前應有充分之準備工作,其項目包括下述各項:
(1) 瞭解設計圖上所規定事項。
(2) 核對混凝土試體強度,是否達到設計圖上所規定者。
(3) 核查預力鋼腱試驗之物理性質,如 fpu、fpy、Es等。
(4) 規定施預力順序,假設μ 值與k 值並計算鋼腱之伸長量及油壓錶讀值。
(5) 計算預力梁之彈性縮短量及撓度。
(6) 預估鋼腱之錨定滑動量及影響長度。
(7) 檢查預力梁之混凝土有無破損、裂紋等。
(8) 檢查預力梁之模板是否會阻礙施預力時之變形。
(9) 支承位置之底模可否承載施預力後之梁重。
(10) 校正千斤頂、油壓機或其他施預力機具。
(11) 裝設施預力時之各種安全設施。
(12) 安排合適之作業人員。
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第十四章 預力混凝土
14-13
(2)先拉法預力鋼腱之施預力,應考量固定裝置錨定時之滑移及高溫養護時溫度劇烈變化之
影響,並適當調整其拉力。轉移預力時,應先緩慢放鬆各鋼腱使混凝土能漸漸承受平
均應力。
解說:
使用楔子逐條固定預力鋼材者,於固定時會產生某些回縮量。若施拉台之長度較長,由回縮量所減
少之拉應力較低,在某些程度內得以忽略不計; 惟若施拉台長度較短或回縮量較大之情況時,此種回縮
量之損失不可忽視。
以折線狀配置鋼腱者施預力之方法有:
先以直線狀配置鋼腱後,再於折曲點抬昇或拉下鋼腱之方
式施拉力之方法;
將鋼腱預先以所定折線狀配置後,自鋼腱端部施拉之方法。由於這些鋼腱之配置及
施拉順序之不同,在支承裝置處與鋼腱間之摩擦損失於施預力過程中會發生變化,故必須預先就鋼腱配
置之順序與摩擦損失之大小作詳細調查。上述原因所導致之預力損失,應先以計算或實測其損失量,以
利調整所須施加之拉力。
預力轉移於混凝土時,若急速的放鬆鋼腱之固定裝置,可能衝擊混凝土,導致損傷鋼腱與混凝土間
之握裹力,故固定裝置之放鬆應徐徐進行。若各鋼材之拉力未能同時均勻放鬆,可能產生預期外之偏心
力,導致對於構件或固定裝置有害之影響。
鋼腱以折曲狀配置並將折曲點之垂直力以支承裝置固定於製作台者,一般多先放鬆折曲點之支承裝
置後才鬆弛兩端固定裝置。當折曲點之垂直力較構件之重量為大時,若先放鬆支承裝置也會對混凝土產
生有害之影響,應詳予檢討。
當施予混凝土快速養治者,如預力轉移前忽然冷卻,有導致構材間露出部份鋼腱斷裂之虞,故應於
溫度未下降前轉移預力。
(3)後拉法鋼腱之拉力應考量摩擦損失、混凝土彈性變形損失、錨定器之變形及滑動量損失
等,以獲所需之初始預力。鋼腱之施拉順序不得使混凝土產生有害應力。
(4)在同一套管中組成鋼腱之數條鋼絞線或鋼線應同時施加預力。
解說:
施予後拉法鋼腱之拉力應考量摩擦損失、混凝土彈性縮短損失、錨定器之變形及滑動量損失,以獲
得所需初始預力;前述各項損失係於施加預力及錨定時立即發生,故稱為瞬時損失。初始預力後,受混
凝土之潛變乾縮及鋼腱之鬆弛,預力會繼續減少,此類損失在錨定後逐漸產生,可能持續數十年,故稱
為緩慢損失。施工者應依初始預力,加瞬時損失量施拉力,而緩慢損失,應由設計者提供。
由於設計時假定之摩擦損失量與施工時之實際量測值無法一致者居多,故施工時應實際測定摩擦損
失之大小,依此以決定施拉端之拉力。若由於摩擦過大而導致施拉端所需拉力過大時,可增加鋼腱數量
以減少應力,或用減摩劑塗刷於鋼腱或灌注於套管內以減少摩擦。使用減摩劑時不得影響楔子之錨固作
用,且灌漿前應先將此減摩劑自套管內洗淨。
鋼腱錨定器應訂定容許回縮量,錨定時如回縮量過大而影響到所考慮斷面之應力時,應重新施預力
或增加端部之預力。
配置有多股鋼腱之預力構材彈性縮短引起之應力損失,先施預力者較後施預力者大,若為求每股鋼
腱之應力相同時,先施預力者應加上受後施預力者減少之預力損失。
以逐股施加預力並予錨定時,於拉力過程中,對施加預力之鋼腱,位置可能有偏心距時,會使構件
產生扭曲或側向彎曲之虞;又如靜不定結構則可能由於靜不定力使構件之一部分產生有害應力;因此,
於各施工階段必須考量這些影響,不得使混凝土產生有害之應力,故應慎重訂定施拉鋼腱之順序、方法
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14-14
及拉力之大小。
後拉法之施預力,通常須量測鋼腱之相對伸長量,減除混凝土之彈性縮短量以求鋼腱之真正伸長量
。惟若將全部鋼腱同時一次施拉,混凝土之彈性縮短量不可忽略不計。若將全部鋼腱分組施拉時,由於
各組施拉時之混凝土彈性縮短量大致與分組數目成反比。故施拉分組數目較大者,可以伸出量(上述之相
對伸長量)做為伸長量。但是,由於後施拉鋼腱所誘發之混凝土彈性變形,將使先施拉鋼腱之原施加拉力
減少,因此,宜求算此等鋼腱之平均拉力減少量,並依順序調整施加於各組之拉力。
求鋼腱伸出量所用之彈性模數,應由現場量測求得之鋼腱外視彈性模數(apparent elastic modulus)計
算。
所量得之鋼腱伸出量應與施預力機具之油壓錶讀值相對應。若兩者不相對應時應查明其原因並排除
不相對應之因素。施預力過程中,所要求者為確實之預力,油壓錶所示之預力,與鋼腱伸長量所示者以
後者較確實。
同一套管內由多條鋼材(鋼線或鋼絞線)組成之鋼腱,若分條施預力時,後施預力之鋼材可能受先施
預力鋼材之纏結壓迫,以致無法全線達到所需之預力,故不得各別施加預力。
(5)施預力作業中應特別留意安全。
解說:
由於施加預力作業,在高拉力狀態下之鋼腱蓄有很大的能量,萬一鋼腱斷裂時,由於此巨大能量之
急劇釋放,斷裂之鋼腱、錨定器或施拉裝置可能傷及鄰近工作人員。為防止作業員受到危害,於施預力
作業中,包括直接從事於預力作業之作業人員及附近之其他工作人員,絕對禁止進入施拉裝置或固定裝
置之後方,另於施拉裝置後方亦應設防護板等措施。
最有效的危害預防方法,為施預力作業應由具經驗工程師督導與由熟練技術人員負責施作,且加強
宣導注意安全。
14.6.2施預力機具之校正
(1)施預力機具於使用前或使用中曾受衝擊時,均應辦理校正,並將其結果記錄之。
(2)對於特定之預力工法備有專屬之施預力機具者應使用該機具。若無專屬施預力機具及荷
重計者,應使用能正確施加預力之方式及足夠容量之施拉裝置。
(3)現場應備置校核用之標準壓力錶或荷重計。
解說:
由於預力千斤頂內部摩擦或鋼腱與錨定裝置間之摩擦等,使壓力錶之讀值未能指示賦予鋼腱的真正
拉力,故應事先辦理校正以求知這些摩擦損失。
一般配設於千斤頂之壓力錶容易產生誤差,使用中應定期辦理校核以確認其機能與準確度。
由於壓力錶型式及容量之不同,其精度亦不相同,故應選用容量及精度符合要求之壓力錶。
千斤頂校正為施預力作業中最基本及重要之要求事項,故應養成建立隨時施予校正之習慣。千斤頂
之校正,以在試驗室或用荷重計直接顯示拉力之方法為最好,惟此類試驗一般較為價昂,可於施工現場
備置雙針式之標準壓力錶即可。惟標準壓力錶之校正,僅能顯示配於千斤頂壓力錶之壓力是否正確,無
法查知由千斤頂機械性故障所產生內部摩擦增大等情況,應予注意。
若係小規模工程,擬用之千斤頂在使用前六個月內曾辦理校正,備有文件並經監造者核可,可免辦
校正。
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第十四章 預力混凝土
14-15
14.6.3初施預力時之混凝土強度
(1)初施預力時之混凝土強度不得低於設計圖所示之fci_。先拉法之預力轉移於混凝土時之強
度亦不得低於300 kgf/cm2
(2)施預力時錨定區附近之混凝土,其強度應達足以抵抗由錨定產生之承壓應力以上。
解說:
預力轉移後,混凝土之最大壓應力應保持某一程度之安全度,此最大壓應力,會由於鋼腱之鬆弛、
混凝土潛變、乾縮、永久荷重之作用等,一般將隨時間增長趨於減少,故此時之安全度,較受設計荷重
下之安全度略為減低。但相對於施預力時之混凝土抗壓強度,若瞬間施予之預力偏大,可能導致混凝土
的過量潛變而有害,因此乃規定初施預力時之混凝土強度fci_,結構混凝土設計規範第11.5.1節規定最大
壓應力為0.6fci_,相當於安全度為1.67(按日本土木學會混凝土規範施工篇之規定為1.7)。惟對於自重所佔
比例較大的構件,因支承條件不同,致可能會產生較計算所考慮之應力為大之虞,故對此情況應略微提
高其安全度。
若設計係依照規範規定之潛變係數進行,且未採用高溫促進之特殊養治方法者,可賦予全部預力之
時間,除依混凝土之抗壓強度判斷外,尚須注意對應於設計所採用之潛變係數之材齡。當設計時已依規
範考慮潛變係數者,應以滿足設計之條件訂定可施預力之時間。
先拉法中將施預力時之混凝土抗壓強度定為300 kgf/cm2,除考慮對產生於混凝土的最大壓應力保持
安全度外,更考慮了鋼腱與混凝土間必須保有充分的粘裹強度。至於較短之構件,端部附近受較大彎矩
或剪力者,預力轉移時,混凝土抗壓強度宜訂為350 kgf/cm2以上。
本節混凝土抗壓強度係指與結構物相同條件養治,與初施預力同齡期之圓柱試體之抗壓強度。
錨定器周圍混凝土之承壓應力,應參考設計之承壓強度檢討其安全性。鑑於錨定器與錨定方法隨工
法(系統)不同,故於預力轉移時之錨定器附近混凝土強度,宜就各種錨定器或錨定方法,預先依試驗確
認之。如各工法有自訂規定者可依其規定。
14.6.4預力之管理
施預力須加管理以確保構材所施加之預力符合要求,並防止意外缺陷之產生。
(1)預力管理應考量影響預力各種因素之差異性,為確保所施予各鋼腱之拉力不致低於規定
值,應對鋼腱逐股所施加之預力妥善管理。
解說:
施預力須加管理之目的在於確保構材是否被導入所需要之預力,判別施工是否正常,並防止意外缺
陷之產生。正確的將設計圖說所規定之預力(初施預力)妥善施加為預力混凝土之基本要求。本條規定之
目的係針對主要鋼腱施預力作業之管理加以規定。橫向預力亦比照本管理辦理。
預力之管理可利用油壓錶測定預力量及量測鋼腱伸長量做為依據。
若鋼腱股數多時,可用下述依外視摩擦係數μ&之管理方法。雖然鋼腱已測定摩擦係數及外視彈性模數
,但此僅表示在該時點鋼腱之平均狀態而已;仍不足代表各鋼腱之實際狀況。實際上各個鋼腱難免仍具有
相當的差異性,因而施預力時,應考量這些差異性,逐股決定所應施加之拉力,以減少鋼腱之拉力低於設
計預估值之可能。為此,所施之拉力應用比設計所考量之拉力高出2~3%為管理目標,以策安全。
外視摩擦係數μ&就是,基於波浪影響k係由於無數之微彎曲之累計所形成者,因而K值與彎曲摩擦係
數μ之間應有某些函數關係,只要結構體、材料、環境、工作、習性相同,兩者間比例
•
μ=
/
K
應保持
穩定值之觀點,依以往之經驗、統計設定•為定數,見表R14.6.1,所得μ&之謂,並非真正之摩擦係數。
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14-16
而將兩個因數K、μ 歸納、簡化為單一因數μ&,以實施施預力管理之手法稱為外視摩擦係數管理法。μ&值
在沒有試驗前可參考表R14.6.1之關係值或依設計圖規定之數值計算。
表R14.6.1
* 預力鋼材之實際彈性模數應依製造廠商之實驗結果定之。
對於配置有數股以上鋼腱之單一構件,其預力管理可用下示方法,訂定鋼腱止拉點頗為簡便。
根據相當數量鋼腱之外視彈性模數測定結果,可得使用之平均外視彈性模數
E&值,再以任意之二
組以上外視摩擦係數μ&計算為施予預定拉力所需之各油壓錶讀值與伸出量,設為A、B 兩點。當外視彈
性模數值如正確時,A、B 連線則為對應摩擦係數之理論止拉線,詳圖R14.6.1。
油
讀
值
伸長量
止
拉
線
A
μ = μB
圖R14.6.1 施預力管理圖
此種方式應將實際之油壓錶讀值與伸出量之關係點繪於圖上,以對應於與A、B連結線交點之摩擦係
數μ&值,得收斂於依試驗求得之摩擦係數為基準的容許誤差內為目標進行管理。偶有對應於與A、B連結
線交點之μ&值顯示負值之情況,但這並非表示實際之摩擦係數為負值,可能係由於外視彈性模數之差異
性所導致者。
(2)施預力之計算
○1 油壓錶讀值:依設計圖說所示初始預力Psi算出千斤頂之拉力Pj,並換算為油壓錶讀
值。
○2 伸長量:應依鋼腱配置曲度算出兩錨定器間之鋼腱長度,另加兩錨定器與千斤頂固
定鋼腱間距離,以計算伸長量。
解說:
(1)千斤頂依型式、構造之不同,表示拉力之油壓錶讀值亦不同,一般應使用一整組之千斤頂與油壓錶,
而油壓錶讀值之計算如下式:
A
a
p
_
| 鋼腱種類 | E * p (kgf/cm2) | μ | K (m-1) | K •= μ (m-1) |
|---|---|---|---|---|
| 鋼 線 | 2.0×106 | 0.3 | 0.004 | 0.013 |
| 七線絞線 | 1.9×106 | 0.3 | 0.005 | 0.016 |
| 鋼 棒 | 2.05×106 | 0.25 | 0.004 | 0.016 |
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第十四章 預力混凝土
14-17
式中 p:油壓錶讀值
Pj:千斤頂拉力
A:千斤頂活塞之斷面積
a_:視千斤頂與油壓錶組合之機具內部摩擦係數,由千斤頂校正獲得,(一般約為0.98~0.96)。
(2) 伸長量:鋼腱伸長量應由鋼腱各段之長度與應力算出。計算後拉法預力梁之鋼腱伸長量,應量測鋼腱
錨定器間之曲線長度(L__),加上兩端錨定器面至千斤頂固定鋼腱點之距離(2•),惟為計算方便,鋼腱
曲線長度L__可取梁長L_。• 長度依千斤頂構造而定,一般為30~50 cm。
千斤頂
標記
千斤頂固
定鋼腱點
標記
千斤頂
梁長L_
•
•
計算伸長量之長度L
鋼腱曲線長度L"
千斤頂固
定鋼腱點
CL
圖R14.6.2
實際上在工地所量出之伸長量,一般係以梁之混凝土端面為基準所量出者,並非真正的伸長量,而
係外視伸長量亦就是所謂之伸出量。
惟,應注意無論伸長量或伸出量,其原始長度(L),並非梁長(L_),而應為鋼腱配置之曲線長度L__加
兩端錨定器面至千斤頂固定鋼腱點之距離•,亦就是
計算伸長量之長度 L = L" + 2• ≅ L' + 2•
對稱一邊之長度
•
•
+
_
≅
+
__
=
2
L
2
L
2
L
鋼腱之全伸出量若梁對稱時
ds
E
A
P
I
E
e
P
2
ds
E
f
2
c
c
c
c
2
p
2
L
0
2
L
0
p
si
p
)
(
/
/
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
=
Δ
∫
∫
_
•
上式中第一項為預力混凝土鋼腱本身之伸長量,第二項為混凝土之彈性縮短量。
第一項之fsi為可依μ與α之變化區間分割、辦理數字積分求得即:
()
(
)
[
]
n
1
n
si
n
si
p
p
si
2
L
0
f
f
E
2
1
ds
E
f
•
Δ
⋅
+
⋅
≅
⋅
∑
∫
+
/
亦就是圖R14.6.3之影線部份
fsi
fs
Δ•n
fsi(n)
fsi(n+1)
伸張量
•
CL
圖R14.6.3 鋼腱之應力分佈
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14-18
第二項雖亦得以數值積分求算,惟如係簡支梁且鋼腱配置近於拋物線,則得近似性的以下式求得
ds
E
A
P
I
E
e
P
2
c
c
c
c
2
p
2
L
0
)
(
/
⋅
+
⋅
⋅
∫
_
)
(
c
2
p
c
A
1
I
e
L
E
P
15
8
+
⋅_
⋅
⋅
=
但初施預力P,斷面性質I、Ac為各區間之平均值。
當有多股鋼腱,而依序施預力者,得以忽視第二項,第一項得近似性的以下式計算
)
(
)
(
•
•
•
•
⋅
+
+
⋅
+
+
⋅
⋅
=
Δ
•
α
μ
•
α
μ
1
2
E
2
f
P
si
p
實施預力管理時,配合使用外視楊氏,伸出量之計算得簡化,近似性的以下式計算
雙向施拉時之一端伸出量
)
(
)
(
2
2
L
E
f
2
2
L
E
f
p
si
p
si
•
&
•
&
•
+
_
×
≅
+
__
×
=
Δ
單向施拉時之伸出量
)
(
l
L
E
f
p
si
+
__
×
=
Δ
&
•
式中•
Δ:鋼腱伸長量
si
f
:施預力時鋼腱平均拉應力
p
E&:鋼腱外視彈性模數
(3) 鋼材容許拉應力與有效預力
預力鋼腱在施預力作業中及作業後,在各關鍵斷面之應力須符合設計規範之規定。
解說:
後拉法預力構件由於各種損失之影響,在施預力中及施預力後,在構件各斷面之預力均不同,鋼腱
之最高應力點亦不同。對各鋼鍵斷面之預力必須核算,以符合設計要求。
至於預力鋼材之容許應力依結構用途之不同,設計規範之規定亦有差異,依「結構混凝土設計規
範」第11.6.1節及AASHTO 1996年版公路橋樑設計規範及ACI 318-95版規範,對預力鋼腱之拉應力規定
不得超過如下值:
(1)預力鋼腱於施預力時,在千斤頂處.............................................0.94fpy
但不大於0.8fpu,亦不大於鋼腱或端錨製造者建議之最大值。
(2)預力傳遞後之瞬間..................................................................0.82fpy
但不大於0.74fpu。
(3)預力鋼腱在錨定器處,於錨定後之瞬間........................................0.70fpu
(4)在服務階段之容許應力,所有預力損失後在使用載重時之應力.........0.80fpy
惟先拉法在預力未傳遞至混凝土前之應力低鬆弛鋼絞線不得超過..................0.75fs_。
依日本土木學會混凝土標準規範之規定為:
施拉作業中.................................................................................0.8fpu或0.95fpy
施拉作業完成後之瞬間..................................................................0.7fpu或0.85fpy
上述施拉作業中與作業完成頃刻所指之應力點應如圖示(圖R14.6.4)。
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第十四章 預力混凝土
14-19
標示點
千斤頂固定鋼腱點
錨定器
規定值(0.8fpu或0.94fpy以下)
規定值(0.74fpu 或0.82fpy以下)
滑動損失
施預力中之應力(初始預力)
錨固後之應力
有效預力
潛變、乾縮
、鬆弛損失
直線段鋼腱
曲線段鋼腱及其應力
直線段鋼腱
鋼腱通過錨定
器之磨擦損失
錨定器內之鋼
腱及其應力
千斤頂與錨
定器間之鋼
腱及其應力
鋼腱配置示意圖
鋼腱應力示意圖
鋼腱與混凝土
間之磨擦損失
及彈性縮短損
失
及其應力
及其應力
α
0.7fpu
CL
fsj
fsi
fso
圖R14.6.4 預力鋼腱在施預力作業中、作業後之應力分布
(4)施預力作業中應隨時記錄油壓錶讀值與鋼腱伸長量,以確認兩者成直線關係。若油壓錶
讀值與鋼腱之伸長量未能成直線關係時,應重新辦理施預力。當重新辦理施預力後仍
顯示有異常時,應停止作業並探究其原因。
解說:
油壓錶之讀值與鋼腱伸長量關係之未能成直線(繪入R14.6.1施預力管理圖)之可能原因有:伸長量之
量測錯誤、油壓錶異常或另有其他異常現象等。因此,遇此情況時,伸長量之補正值易產生偏大誤差外
,施預力之管理上將會受不良影響。為此,當油壓錶讀值與鋼腱伸長量未能成直線時,必須中止作業,
並重新施預力。
(5)配置有多股鋼腱之構件施預力時,除逐股管理外,並應以數股為一組,分組管理。
解說:
對鋼腱之逐股施預力依第14.6.4
節管理,會有相當量之差異度,因而僅以逐股管理,可能有偏大
的誤差但卻難於及時發覺,其結果將導致未能對鋼腱施予所需預力之後果。為此宜將鋼腱分為數組取其
平均值,以期減少由於偶然誤差分散之影響,以發現異常現象之原因。
鋼腱分組辦理施預力管理時,宜依下述方式辦理:
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14-20
將逐股管理之油壓錶之讀值與鋼腱伸長量關係描繪於圖上(R14.6.1),以求在A、B止拉線之交點,將
此交點之外視摩擦係數μ&就各組統計之,逐組求其平均,此平均值與實測μ&值之誤差,應在表R14.5.1
所示之容許誤差範圍內。
表R14.6.2 外視摩擦係數之容許誤差
此容許誤差係由多數現場施預力管理之資料為基礎,依標準偏差法
n
2σ,當假設σ =0.2時算得。雖在
正常管理下,施預力時由油壓錶讀值推算鋼腱之拉力與伸長量再推測,同一斷面之拉力常有5%之偏差,
因此在正常狀況下,可以95%之信賴度訂定容許誤差,以換算μ&值,訂定容許界限。在此狀況下仍然約
有以每20次發生1次之比例超出容許誤差之可能性。
當製造很多預力混凝土構件時,宜以該製造現場之實績為基本,求其標準偏差,據以決定容許誤差
之界限。
以組為單元之施預力管理,並非只要不超出容許界限就認為已達所需預力,而係提示若繼續以超出
容許界限之狀態進行施預力作業,無法賦予設計所需預力之可能性會趨高之意,係供為判斷賦予預力之
狀況是否維持在良好狀態之指標者。
(6)若構件內採用股數較少之集中鋼腱,於施預力時之預力管理,應特別處理。
解說:
以多數鋼線或鋼絞線組成較大股以少數集中鋼腱配置於構件內者,施預力時若發生偶然誤差,將會
直接造成預力之誤差,而影響構件之安全性,因此必須儘可能採取減少偶然誤差之方法與措施如下:
儘量降低摩擦損失,如使用減摩劑或採減摩措施。
逐次測定摩擦係數與外視彈性模數,繼續至穩定為止,據以辦理施預力之管理。
在施預力作業中反覆實施施拉作業,至鋼腱之伸出量與油壓錶讀值之關係趨於一致後,始予以錨定。
若為甚長之鋼腱,可在中間設置觀測窗,以確認中間點之鋼腱移動量。
(7)摩擦係數及鋼腱之外視彈性模數,原則上於現場依試驗測定之。
解說:
施預力機具與錨定器之摩擦係數應以試驗測定之,但若以往曾廣泛被採用之工法,並具有充分試驗
資料者得免做試驗,可直接使用其實績值。
至於鋼腱與套管間之摩擦係數對於實際施加之預力影響甚大。即使在同一現場、時段及作業情況相
同亦會有相當程度之變化,因此施工前與施工中均應隨時加以測定。
施預力作業上必要的鋼腱之彈性模數係為供量測鋼腱之拉出量及計算拉力之用。鋼腱之拉出量不只
與彈性伸長量有關,尚受構件之彈性縮短及配置在套管內鋼腱之垂直方向移動有關。至於施預力時,由
鋼腱拉出量算得之外視彈性模數(
p
E&),一般均低於該鋼腱之由材料試驗所得之彈性模數(
p
E )。因此施預
力時必須使用由拉出量求得之外視彈性模數。
| 之界限。 狀況是否維持在良好狀態之指標者。 解說: | 組內之鋼腱股數 | μ&之容許誤差 | 2σ,當假設σ =0.2時算得。雖在 |
|---|---|---|---|
| 之界限。 狀況是否維持在良好狀態之指標者。 解說: | 1 4 6 10以上 | ± 0.4 ± 0.2 ± 0.16 ± 0.13 | 2σ,當假設σ =0.2時算得。雖在 |
| 此容許誤差係由多數現場施預力管理之資料為基礎,依標準偏差法 2σ,當假設σ =0.2時算得。雖在 | |||
| n | |||
| 正常管理下,施預力時由油壓錶讀值推算鋼腱之拉力與伸長量再推測,同一斷面之拉力常有5%之偏差, | |||
| 因此在正常狀況下,可以95%之信賴度訂定容許誤差,以換算μ&值,訂定容許界限。在此狀況下仍然約 | |||
| 有以每20次發生1次之比例超出容許誤差之可能性。 | |||
| 當製造很多預力混凝土構件時,宜以該製造現場之實績為基本,求其標準偏差,據以決定容許誤差 | |||
| 之界限。 | |||
| 以組為單元之施預力管理,並非只要不超出容許界限就認為已達所需預力,而係提示若繼續以超出 | |||
| 容許界限之狀態進行施預力作業,無法賦予設計所需預力之可能性會趨高之意,係供為判斷賦予預力之 | |||
| 狀況是否維持在良好狀態之指標者。 | |||
| (6)若構件內採用股數較少之集中鋼腱,於施預力時之預力管理,應特別處理。 | |||
| 解說: | |||
| 以多數鋼線或鋼絞線組成較大股以少數集中鋼腱配置於構件內者,施預力時若發生偶然誤差,將會 | |||
| 直接造成預力之誤差,而影響構件之安全性,因此必須儘可能採取減少偶然誤差之方法與措施如下: | |||
| 儘量降低摩擦損失,如使用減摩劑或採減摩措施。 | |||
| 逐次測定摩擦係數與外視彈性模數,繼續至穩定為止,據以辦理施預力之管理。 | |||
| 在施預力作業中反覆實施施拉作業,至鋼腱之伸出量與油壓錶讀值之關係趨於一致後,始予以錨定。 | |||
| 若為甚長之鋼腱,可在中間設置觀測窗,以確認中間點之鋼腱移動量。 | |||
| (7)摩擦係數及鋼腱之外視彈性模數,原則上於現場依試驗測定之。 | |||
| n | |||
| 正常管理下,施預力時由油壓錶讀值推算鋼腱之拉力與伸長量再推測,同一斷面之拉力常有5%之偏差, | |||
| 因此在正常狀況下,可以95%之信賴度訂定容許誤差,以換算μ&值,訂定容許界限。在此狀況下仍然約 | |||
| 有以每20次發生1次之比例超出容許誤差之可能性。 | |||
| 當製造很多預力混凝土構件時,宜以該製造現場之實績為基本,求其標準偏差,據以決定容許誤差 | |||
| 之界限。 | |||
| 以組為單元之施預力管理,並非只要不超出容許界限就認為已達所需預力,而係提示若繼續以超出 | |||
| 容許界限之狀態進行施預力作業,無法賦予設計所需預力之可能性會趨高之意,係供為判斷賦予預力之 | |||
| 狀況是否維持在良好狀態之指標者。 | |||
| (6)若構件內採用股數較少之集中鋼腱,於施預力時之預力管理,應特別處理。 | |||
| 解說: | |||
| 以多數鋼線或鋼絞線組成較大股以少數集中鋼腱配置於構件內者,施預力時若發生偶然誤差,將會 | |||
| 直接造成預力之誤差,而影響構件之安全性,因此必須儘可能採取減少偶然誤差之方法與措施如下: | |||
| 儘量降低摩擦損失,如使用減摩劑或採減摩措施。 | |||
| 逐次測定摩擦係數與外視彈性模數,繼續至穩定為止,據以辦理施預力之管理。 | |||
| 在施預力作業中反覆實施施拉作業,至鋼腱之伸出量與油壓錶讀值之關係趨於一致後,始予以錨定。 | |||
| 若為甚長之鋼腱,可在中間設置觀測窗,以確認中間點之鋼腱移動量。 | |||
| (7)摩擦係數及鋼腱之外視彈性模數,原則上於現場依試驗測定之。 | |||
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第十四章 預力混凝土
14-21
由於外視彈性模數會隨現場情況、鋼腱之配置狀態而變動,故在現場必需就各種不同配置之鋼腱測
定。一般由預力元件之鋼線材料試驗求得之彈性模數約為2×106 kgf/cm2,但一般外視彈性模數大致為
1.85~1.96 ×106 kgf/cm2間。
當以一般常用預力鋼材製造少數構材時,可以1.95×106 kgf/cm2為外視彈性模數,免辦測試。惟應於
施預力管理時確認其正確性。
國內在實務上,於施預力作業時,甚少實施施預力管理,亦甚少實施摩擦係數及外視彈性模數之測試
;惟為確保導入所需要之預力,以確保結構之安全,施預力作業宜依本節之規定,加強施預力之管理。
14.6.5單邊施預力與雙邊施預力
採單邊或雙邊施預力應遵照設計圖說所示,惟若欲採單邊施預力時,不得影響關鍵斷面之
有效預力,並須徵得監造者之認可。
解說:
後拉法之施預力,除續接鋼腱、空間不足或一端為固定錨(dead anchor)等情況須(僅能)採單邊施拉外
,一般構材多採雙邊施拉。但由於工程需要須單邊施預力時,施預力之順序應盡量保持對稱以避免產生
有害之偏心,自構材兩端以對稱錯開方式施加預力。施拉方式之改變應核算各關鍵斷面之應力徵得監造
者核可。
14.6.6採用特殊工法施加預力時應經監造者核可。
解說:
由於施加預力之工法甚多,其對結構行為有時會產生相當大之差異,如未符合本規範中所規定者,
應先核對符合一切要求後才得使用。若無實績者,除經監工者查核符合本規範之規定者外,宜少使用。
14.7灌漿作業
14.7.1灌漿作業應於施預力後盡速進行,以防止預力鋼腱之生銹或滑脫。
解說:
灌漿之目的為使鋼腱與混凝土結合為一體,施預力後之鋼腱,若未立刻予以灌漿,萬一錨定裝置發生
異狀,會使鋼腱滑脫產生事故,或受水氣、雨水之浸入使鋼腱生銹,故務必於施預力後盡速灌漿。
14.7.2漿液應以拌漿機拌和之,拌漿機應具有在5分鐘內將漿液拌合均勻之能力,在灌漿過程中
並應使用有攪拌葉片設施者以持續攪拌漿液。
解說:
拌漿機應具有拌和、攪拌及注入之功能。拌和是把水、水泥與添加物拌和成均勻之漿液。放入材料
之順序應配合拌合機之功能,拌合時應避免形成水泥漿塊與氣泡,所添加之鋁粉亦須擾拌均勻使其融入
漿液中,以獲得所需之膨脹率。長時間激烈之攪拌將使漿液溫度上升,致減少流動性。在拌漿機內之漿
液若不持續攪拌時,將使材料沈澱、分離及降低流動性。
14.7.3由拌漿機拌合之漿液,經濾篩進入具迴漿功能之灌漿設備後,應立即開始灌漿,且須於
漿液仍具適當稠度時完成。漿液有部份凝結時不得使用。
解說:
漿液須經濾篩濾除大顆粒或雜物,以防止套管被阻塞。漿液拌好後應立即開始灌漿,以免因時間增
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長使部份漿液凝結,導致灌漿發生困難。
14.7.4灌漿
(1)灌漿前套管內應先用高壓水沖洗乾淨並盡量排除後,並用空壓機將水吹乾。
解說:
用水清洗套管內部係為確保漿體與鋼腱及套管間有良好粘裹力,並用空壓機將水吹乾。通水時如發
現套管阻塞時,應以其他有效方法將阻塞排除。
(2)漿液應充分注入鋼腱、套管及錨定器間之所有空隙。灌漿應持續灌注,直至從排氣孔流
出之漿液稠度與拌漿機內之漿液稠度相同,且排氣孔已無氣泡排出後,順漿液流向將
排氣孔、出漿口及迴漿孔依序封閉,並應再繼續灌注,使壓力達5 kgf/cm2以上始可將灌
漿口封閉。
解說:
為使鋼腱、套管及錨座完全密接,漿液應充分注入其間所有之空隙。空隙是否已經完全填滿,可根
據排氣孔、出漿口流出漿體之稠度判斷之。若流出與灌入之漿體稠度已相同,表示漿液已充分注入所有
空隙,否則就表示尚有浮水存在於空隙間。排氣孔、出漿口及迴漿孔須在無氣泡排出狀況下才可封閉。
為使漿液確實充滿,灌漿作業應繼續至壓力達5 kgf/cm2以上,所用灌漿管應足以承受此壓力。
(3)灌漿中途因故停頓時,應以清水將套管中已注入之漿液沖洗乾淨。
解說:
灌漿作業應持續進行,中途不得停頓,因故停頓時,必需以清水將套管中已注入之漿體沖洗乾淨,
其主要目的乃在確保不致因殘留硬化漿體阻塞灌漿管道,影響重新灌漿之效果。
(4)漿液於拌和及灌入期間之溫度不得高於32°C,或低於7°C。
解說:
漿液進入拌和機及灌入期間之溫度上限定為32°C,係為防止漿體因溫度過高而急速硬化造成阻塞,
影響灌漿效果,並防止漿體受高溫降低品質。
最低溫度保持7°C以上,係為使水泥之水化作用良好,讓漿液達到要求強度。
14.8預鑄構件之製造與組合
14.8.1製作台應能確保預鑄構件之形狀、尺寸,並能因應由於施預力時構件之變形及支點反力
之變化。
解說:
製作台需反覆多次使用於製作預鑄構件或節塊,因此製作台應堅固不易變形,並須放在堅實地盤上
,不得受養治水等浸濕產生沈陷,亦不得因載重發生有害之沈陷及變形。
梁底模板不得阻礙施預力時混凝土之彈性縮短。
預鑄節塊之製作台應能反應架設中施預力與梁重變形,並調整其拱勢。
14.8.2預鑄構件應妥善施工,以獲得形狀、尺寸及孔洞位置之準確性。節塊之接合面應能密接
。
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第十四章 預力混凝土
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解說:
預鑄構件之形狀、尺寸及孔洞位置應妥善施工,以減少構件單元組合後之間隙,使容易安裝並達美
觀之要求。
用預鑄節塊接合成構體者,接合面應設有剪力榫及接合導槽,使接合面密接、套管之位置確實,以
利組合後鋼腱容易穿通,黏接劑容易接合。
為使接合面確實密接,製作節塊時可用已完成之節塊面當作端模,再澆鑄第二節塊。
14.8.3預鑄構件之吊裝及搬運方式應經監造者核可。
解說:
預鑄構件之不當吊裝及搬運過程中,可能使構件承受設計時未考慮之作用力而受損,故吊裝及搬運
方式應經監造者認可。
14.8.4預鑄構件之存放,須於規定位置加以支撐,以防止由於地震或其他外力而受損。套管之
兩端應加保護以防止雨水滲入。
解說:
預鑄構件之存放必須於規定位置支撐乃為避免構件承受設計時未考慮之作用力。施工過程中,預鑄
梁若未支撐穩固,易受地震或其他意外荷重而受損傷,工程上有不少實例,值得注意。預鑄節塊存放時
間長時,為免雨水浸入使套管生銹,應作防雨水或水氣侵入之防護措施。
14.8.5構件之組合應安置於正確部位。
14.8.6組合時之臨時支撐應具有足夠之強度及勁度,以承受組合作業時之荷重,且不產生過量
之變位。
解說:
預鑄構件之組合常需利用臨時支撐將其位置固定,再進行單元間之接合作業。為便利組合作業之進
行,臨時支撐應有足夠之強度及勁度以承擔在組合過程中之載重。否則由於支撐產生過度之變形,不但
使組合作業困難,亦可能發生危險。臨時支撐所需之強度與勁度應按結構原理核算之。
14.9預力結構之架設
14.9.1架設時應充分瞭解結構特性,擬定詳細架設計劃送請監造者核可,並小心施工。
解說:
預力混凝土之施工技術發展甚快,預力結構之架設技術亦富有多樣性。隨著不同之設計、地形,承
包商之設備,可採不同之架設法。如全支架工法、推進工法、活動支架模(先進支撐)工法、場鑄或預鑄
節塊懸臂式工法、預鑄節塊在桁架上組裝工法、斜張橋懸臂式工法等。各種工法均有其特性,架設時應
就結構之性質從安全性、速度、確實性、施工性各層面探討,作詳細之架設計劃。
14.9.2依設計圖說架設時,應核算架設過程中構件之應力及變形以確保安全。
解說:
施工時雖依設計進行架設,但在架設中,預力與靜載重之組合應力不一定與設計應力完全符合,若
施工時之預力配置不當,可能會使結構構件產生裂紋,故規定要核算架設中之應力及變形。
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14.9.3不依設計圖說架設時,應先核算擬使用工法對構件產生之應力及變形是否與設計符合,
並將有關資料送請監造者核可。
解說:
採用與設計所考慮之不同架設法,在施工中構件斷面之應力可能與設計值不同,因此應力之核算不
只須考慮施工各階段,完成後之應力亦應符合設計要求。
14.10施工圖
預力混凝土之施工,應依設計圖說繪製施工圖送請監造者核可。施工圖除按本規範各章節有
關之規定外,尚應包括下列各項:
14.10.1鋼腱全長之詳細位置。
解說:
預力鋼腱在構材各斷面之位置影響了預力構材之強度與性能,故施工中應特別注意鋼腱之配置,施
工圖中應明確表示鋼腱全長之詳細位置,以便遵照施工,確保施加預力之正確性。
14.10.2 鋼腱配件之尺寸、位置、材料及預力大小。
解說:
鋼腱配件之尺寸、位置、材料及每股預力大小均必需註明於施工圖中。
14.10.3 預力工法及相應之千斤頂工作空間、施預力方法、拉線順序、施加之預力量、油壓錶
讀值及鋼腱伸長量等。
解說:
預力構材之安全取決於妥善正確施加所需預力,要能妥善正確地施加預力則須有良好之錨定裝置、
足夠之千斤頂工作空間與正確之施預力方法,包括拉線之順序、施加之預力量、壓力錶讀值、鋼腱伸長
量及錨定系統之滑動量等,均應標示於施工圖上。
14.10.4本章第14.2.2
節要求之材料資料。
解說:
將第14.2.2
節之要求標示於施工圖中之目的,係為確保施工者所使用之材料符合設計要求。
14.11施工紀錄
14.11.1一般紀錄
施工進程、施工方法、施預力方法、混凝土養護方法、天候、氣溫、進行之試驗以及其他
必要事項等,應詳予記錄並保存之。
解說:
將工程之施工紀錄有系統的整理並保存,非但可使構造物之維護管理者正確掌握其施工時之情況,
為構造物維護、保養與整修或改建上極為重要的參考資料,亦可提供做為同種或類似工程之參考,更可
做為設計、施工方法的研究與改良之基本資料,對技術之提升極為重要。
施預力紀錄應包括預力工法、施預力機具之油壓錶壓力、鋼腱之伸長量、預力梁縮短量及預力對梁
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第十四章 預力混凝土
14-25
產生之拱度大小等。因而,應儘可能正確詳細的記錄並妥為保存,尤以預力混凝土構造不同於其他工程
,在施工過程中必須經所謂「施預力」之人為工作,故其各種紀錄顯得更為重要。
14.11.2管理紀錄
混凝土之品管、施預力之管理及預力灌漿之管理等均應製成紀錄並保存之。
解說:
施工管理紀錄係對於完成構造物施工品質信賴性之重要資料。其後,如構造物發生異常現象,有採
對策之必要時,可提供判斷之資料,故建立施工管理紀錄為甚重要之事。
本條雖僅對預力混凝土構造上較為重要之混凝土、施預力、灌漿等作業之管理明示要求製存紀錄,
但有關之鋼筋、模板及套管等亦應製存紀錄。
參考文獻
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[2] 中國土木水利工程學會, “混凝土工程設計規範與解說(土木401-86a)”
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工法設計施工指針”, 1996.
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Mar. Pr. 1985, P. 22-39.
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