第五章 预应力混凝土结构
第五章 预应力混凝土结构
第一节 预应力混凝土的基本原理 所谓预应力混凝土，指在混凝土结构承受外荷载前预先引入内部应力，并使其应力大小和分布能抵消使用荷载产生的应力至期望程度的混凝土。
现以图5-1所示的预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理。 该梁在荷载作用之前，通过张拉高强度钢筋的方法，预先在梁的受拉区施加偏心压力
p N ，使梁的下边缘产生预压应力1c σ，上边缘产生预拉应力1t σ（如图5-1（a ）
），当荷载q （包括梁自重）作用时，在梁跨中截面下边缘将产生拉应力2t σ，梁上边缘产生压应力2c σ（如图5-1（b ））。这样，在预压力p N 和荷载q 共同作用下，梁下边缘拉应力将减至12c t σσ-，梁上边缘一般为压应力，但也可能为有限的拉应力（如图5-1（c ））。由此可见，由于预先给混凝土梁施加了预压力p N ，使混凝土梁在荷载q 作用下，其下边缘产生的拉应力被预压应力完全或大部分抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝（或将裂缝宽度控制在容许范围之内），这就改善了钢筋混凝土梁的抗裂性能，并能充分发挥高强度材料的作用。 (拉)
(压)
σ(压)
(拉)
σσ(压或拉)
σσ-(拉)
σσ-
σ
图5-1 预应力的作用
第二节 预加应力的方法与设备
5.2.1 预加应力的方法
常用的预加应力方法主要有先张法和后张法两类。
1、先张法
即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土。工序如图5-2所示。先在台座上按设计规定的拉力张拉钢筋，并用锚具临时固定；再浇筑构件混凝土；待混凝土达到规定强度后，放松钢筋，
混凝土构件借助钢筋的弹性恢复获得预压应力。先张法预应力混凝土构件是通过预应力筋和混凝土之间的粘结力来保持和传递预应力。
先张法通常适用在长线台座 (50～200m)上成批生产直线预应力布筋的中小型构件，如屋面板、空心板梁、桩等。先张法的主要优点是生产效率高、施工工艺简单、锚夹具可多次重复使用。
临时固定钢筋
伸长
台座固定端
横梁张拉
图5-2 先张法工序示意
（a ）钢筋就位；（b ）张拉钢筋：（c ）临时固定钢筋，浇筑梁体混凝土
并进行混凝土养护；（d ）放松钢筋，钢筋回缩，混凝土受预压而上拱。
2、后张法
后张法即先浇筑构件混凝土，后张拉预应力钢筋的方法。工序如图5-3所示。先浇筑构件混凝土，并在混凝土构件中预留孔道；待混凝土达到规定强度后，将钢筋穿过预留孔道；以混凝土构件本身作为支承件，通过张拉钢筋使混凝土构件获得预应力；然后用专用锚具将钢筋锚固于构件端面上；在预留孔内压注水泥浆，以使预应力钢筋与梁体粘结为整体；最后浇筑封端混凝土以保护锚具不致锈蚀。
灌浆灌浆
钢筋伸长混凝土压缩
图5-3 后张法工序示意
（a ）制作构件，预留孔道，穿入预应力钢筋；
（b ）安装千斤顶；（c ）张拉钢筋；
（d ）锚住钢筋，拆除千斤顶，孔道压力灌浆。
后张法预应力混凝土构件主要通过锚具来保持和传递预压应力。
后张法不需要专门台座，适用于在现场制作大型结构构件，可配置直线或曲线预应力钢筋，但施工工艺较复杂，锚具消耗量较大，成本较高。
5.2.2 预加应力的设备
1、锚具 （1）对锚具的要求
无论是先张法所用的临时锚具，还是后张法所用的永久性工作锚具，都是保证预应力混凝土施工安全、结构可靠的技术关键性设备。因此，在设计、制造或选择锚具时，应注意满足下列要求：
受力安全可靠；刚度大，预应力损失小；构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少；张拉锚固方便迅速，设备简单。
（2）锚具的分类及类型
锚具的形式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为：
ａ、依靠摩阻力锚固的锚具。如楔形锚、锥形锚和用于锚固钢绞线的JM 锚与夹片式群锚等，都是借张拉筋束的回缩或千斤顶的顶压，带动锥销或夹片将筋束楔紧于锥孔中而锚固的。
ｂ、依靠承压锚固的锚具。如墩头锚、钢筋螺纹锚等，是利用钢丝的墩粗头或钢筋螺纹承压达到锚固的。
ｃ、依靠粘结力锚固的锚具。如先张法的筋束锚固，以及后张法固定端的钢绞线压花锚具等，都是利用筋束与混凝土之间的粘结力进行锚固的。 对于不同形式的锚具，往往需要有专门的张拉设备配套使用。因此，在设计施工中，锚具与张拉设备的选择，应同时考虑。
目前国内在桥梁结构中几种常用的锚具有：锥形锚、墩头锚、高强精轧螺纹钢筋锚具、夹片锚具等等。
2、千斤顶
各种锚具都必须配置相应的张拉设备，才能顺利地进行张拉、锚固。与夹片锚具配套的张拉设备，是一种大直径的穿心千斤顶（如图5-4）,它常与夹片锚具配套研制。其他各种锚具也都具有各自适用的千斤顶。因此在设计施工需要时，应详细查阅各生产厂家的产品目录配套购置。
工具锚夹片
喇叭管工具锚夹片
限位板
活塞油缸工具锚锚板
工具锚夹片
钢绞线
图5-4 夹片锚张拉千斤顶安装示意图
3、其他设备
按照施工工艺的要求，预加应力尚需有以下一些设备或配件。
ａ、制孔器
预制后张法构件时，需预留筋束穿入的孔道。目前，国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种：波纹管和抽拔橡胶管。
ｂ、穿索机
当采用后张法时，一般都采用后穿法穿束。但当构件的筋束很长时，人工穿束十分困难，故采用穿索（束）机。穿索（束）机有两种类型：一是液压式；二是电动式。
ｃ、灌孔水泥浆及压浆机
在后张法预应力混凝土构件中，筋束张拉锚固后必须给预留孔压注水泥浆，以免钢筋锈蚀，并使筋束与梁体混凝土结合为一整体。应严格控制水灰比并保证孔道内水泥浆密实。
压浆机是孔道灌浆的主要设备，它主要由灰浆搅拌桶、存浆桶和压送灰浆的灰浆泵以及供水系统组成。
ｄ、张拉台座
采用先张法生产预应力混凝土构件时，需设置用作张拉和临时锚固筋束的张拉台座。张拉台座将承受张拉筋束巨大的回缩力，设计时应保证具有足够的强度、刚度和稳定性。
第三节 预应力损失与有效预应力
5.3.1 张拉控制应力
张拉控制应力con σ是指张拉预应力钢筋锚固前，张拉千斤顶所指示的总拉力除以被张拉预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。对于钢制锥形锚具等有锚圈口摩阻力的锚具，con σ应为扣除锚圈口损失的锚下拉应力值，故04年规范第6.1.3条特别指出，con σ对后张法构件为梁体内锚下应力，应符合下列规定：
1、钢丝、钢绞线的张拉控制应力值：
pk con f 75.0≤σ （5.3-1）
2、精轧螺纹钢筋的张拉控制应力值：
pk con f 90.0≤σ （5.3-2）
当对构件进行超张拉或计入锚圈口摩擦损失时，钢筋中最大控制应力（千斤顶油泵上显示的值）对钢丝和钢绞线不应超过pk f 80.0；对精轧螺纹钢筋不应超过pk f 95.0。
为充分发挥预应力的效果，预应力钢筋张拉控制应力宜取得高一些，以便混凝土获得较高的预压应力，从而提高构件的抗裂性和刚度。但张拉控制应力过高可能引起如下问题： ①在施工阶段会使构件的某些部位受到较大的拉应力导致开裂；
②可能造成后张法构件端部混凝土局部承压破坏；
③使构件的开裂荷载与破坏荷载很接近，从而破坏前无明显的预兆，构件的延性较差； ④可能使个别预应力钢筋应力过高，产生较大的塑性变形甚至拉断。
5.3.2 预应力损失
在施工和使用过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因，构件中预应力钢筋的应力将出现降低，这种现象称作预应力损失。了解产生预应力损失的原因，正确计算预应力损失值以及采用有效的措施减少这些损失，是预应力混凝土结构设计与施工的重要内容。下面分别讨论各种预应力损失。
1、后张法构件张拉时，预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失1l σ
θ
2/θθ/2-
2
σ
σ
θ
图5-5 预应力钢筋的筋摩擦损失
（a ）直线筋摩擦损失；（b ）曲线筋摩擦损失
按现行规范第6.2.2条规定，1l σ的计算公式为：
()[]kx con l e +--=μθσσ11 （5.3-3）
式中：k 为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；μ为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数；θ为从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和（rad ）（如图5-6）；k 、μ按规范表
6.2.2取值。
所
求
截
面
图5-6
减少1l σ损失的措施有： ①采用两端张拉，如图5-7(b)所示；
②采用超张拉工艺，如图5-7(c)所示，其超张拉工艺为：
并锚固持续两分钟con con σσ???→?→05.10
张拉端张拉端σ锚固端σ
锚固端张拉端1.05σ锚固端
图5-7 一端张拉、两端张拉及超张拉时曲线预应力钢筋的摩擦损失
（a ）一端张拉；（b ）两端张拉；（c ）超张拉
当采用一端张拉、两端张拉、超张拉时，预应力钢筋的摩擦损失和相应的有效预应力分布（阴影部分）如图5-7所示。
2、由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失2l σ
对直线预应力钢筋，该项预应力损失按下式计算：
p l E l
l ∑?=2σ （5.3-4） 式中：l ?为张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值（mm ），按规范表6.2.3采用；l 为张拉端至锚固端之间的距离（mm ）。
对曲线或折线预应力钢筋的后张法构件，当将预应力钢筋张拉至con σ并锚固在构件端部时，由于受到预应力钢筋与管道壁间反向摩擦的影响，2l σ只在一定长度f l 内发生，该长度称为反向摩擦影响长度。计算时需考虑这种反向摩擦的影响。具体计算可按照规范第6.2.3条和规范附录D 进行。
2l σ只考虑发生在张拉端，至于锚固端因在张拉过程中锚具变形和钢筋回缩已经完成，故不应考虑。
减小2l σ损失的措施有：
①选择锚具变形和钢筋回缩值较小的锚具，并尽量少用垫板；
②对先张法，宜增大台座长度。
3、先张法预应力混凝土构件，当采用加热方法养护时，由钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失3l σ
设张拉钢筋与台座之间的温差为()12t t -（℃），钢筋的线膨胀系数/00001.0=α℃，则《公桥规》（JTG D62－2004）第6.2.4条规定
()()()12125123210200001.0t t t t t t E s l -=-??=-=ασ （5.3-5）
减小3l σ损失的措施有：
①采用分阶段养护措施，例如第一阶段用低温养护，温差控制在20℃左右，然后恒温养护，待混凝土达到一定强度预应力钢筋与混凝土结成整体时，再进行第二阶段的升温养护。此时3l σ仅计入第一阶温差引起的预应力损失。
②采用钢模生产预应力构件，钢模与构件一起整体入池养护。
4、由混凝土弹性压缩引起的预应力损失4l σ
①后张法预应力混凝土构件当采用分批张拉时，先张拉的钢筋由后批张拉钢筋的混凝土弹性压缩所引起的预应力损失，计算公式为：
pc EP l σασ∑?=4 （5.3-6）
式中：pc σ?为在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉各批钢筋产生的混凝土法向应力；EP α为预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。
②先张法预应力混凝土构件，放松钢筋时由混凝土弹性压缩引起的预应力损失，计算公
式为：
pc EP l σασ=4 （5.3-7）
式中：pc σ为在计算截面重心处，由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力。
5、预应力钢筋由于钢筋松弛引起的预应力损失终极值5l σ
钢筋在持续荷载下，其应变不变，应力随时间增长而降低的现象称作钢筋的应力松弛。 钢筋的应力松弛与下列因素有关：
①应力松弛先快后慢直至稳定，张拉后第一小时可完成全部应力松弛损失值的50%左右，24小时可达约80%，1000小时趋于稳定；
②初始应力越高，松弛损失越大；
③热处理钢筋的应力松弛较小，钢丝、钢绞线应力松弛较大，但低松弛钢绞线应力松弛明显小于普通钢绞线。
现行规范第6.2.6条规定，预应力钢筋由于应力松弛引起的预应力损失终极值5l σ计算公式为：
①预应力钢丝、钢绞线
pe pk pe l f σσζψσ???
? ??-?=26.052.05 （5.3-8） 式中：ψ为张拉系数，一次张拉时，0.1=ψ；超张拉时，9.0=ψ；ζ为钢筋松弛系数，I 级松弛（普通松弛），0.1=ζ；II 级松弛（低松弛），3.0=ζ；pe σ为传力锚固时的钢筋应力，对后张拉构件，421l l l con pe σσσσσ---=；对先张拉构件，2l con pe σσσ-=。
②精轧螺纹钢筋
一次张拉
con l σσ05.05= （5.3-9） 超张拉 con l σσ035.05= （5.3-10） 通过超张拉可减小钢筋应力松弛引起的预应力损失。因为钢筋在高应力短时间所产生的松弛损失可达到较低应力下需经过较长时间才能完成的应力松弛值。
6、由混凝土收缩、徐变引起预应力钢筋的预应力损失6l σ、'6l σ
混凝土具有收缩和徐变的特性。
收缩：混凝土在凝结硬化过程中产生体积缩小的现象。
徐变：混凝土在持续应力作用下，应变随时间而增大的现象。若加载龄期越小，应力水平越高，荷载持续时间越长，则混凝土的徐变越大；另外，水灰比和水泥用量越大，骨料品质和施工及养护质量越差，混凝土的徐变和收缩也越大。
混凝土的收缩和徐变都会导致预应力混凝土构件长度的缩短，预应力钢筋随之回缩从而引起预应力损失。
现行规范第6.2.7条规定，由混凝土收缩、徐变引起的构件受拉区和受压区预应力钢筋
的预应力损失6l σ、'6l σ，计算公式为：
()()()[]ps pc EP cs P l t t t t E t ρρφσαεσ151,,9.0006++=
（5.3-11） ()()()[]'
'0'0'
151,,9.06ps l t t t t E t pc EP cs P ρρφσαεσ++= （5.3-12）
式中，pc σ、'
pc σ为构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由预应力产生的混凝土法
向压应力（MPa ）；p E 为预应力钢筋的弹性模量；EP α为预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；'
ρρ、为构件受拉区、受压区全部纵向钢筋配筋率；()0,t t cs ε为预应力钢筋传力锚固龄期为0t ，计算考虑的龄期为t 时的混凝土收缩应变；()0,t t φ为加载龄期为0t ，计算考虑的龄期为t 时的徐变系数。
5.3.3 有效预应力
上述6种预应力损失，有的只发生在先张法构件中（如3l σ），有的只发生在后张法构件中（如1l σ），有的两种构件均有（如2l σ、5l σ和6l σ），而且是在不同时间产生的。
有效预应力为控制应力扣除相应阶段已发生的预应力损失后剩余的预应力。
永存预应力为控制应力扣除全部预应力损失后剩余的预应力。
为了便于分析计算，规范将预应力损失分为两个阶段：第一阶段指在传力锚固时的损失，称为第一批损失，以lI σ表示；第二阶段指在传力锚固以后的损失，称为第二批损失，以lII σ表示。各阶段预应力损失值的组见表5.3-1。
表5.3-1 各阶段预应力损失值的组合
传力锚固时的损失
(第一批)σ(第一批)σ传力锚固时的损失
ⅡⅠ
σ0.5σ50.53σ+σ2+4σ++65σ预应力损失的组合
现张法构件6
σ5σσ1σ+++σ24后张法构件
所以相应阶段预应力钢筋的有效预应力l con pe σσσ-=及'''l co n p e σσσ-=。
第四节 受弯构件的应力分析
预应力混凝土受弯构件在持久状况和短暂状况的应力分析均采用应力叠加方法。预加力作用下：按材料力学中的偏心受压应力公式计算应力；竖向荷载作用下：按材料力学中的弯矩及剪力作用下的应力公式计算应力；只是不同阶段的预加力应扣除其相应阶段已发生的预
应力损失，取用相应阶段竖向荷载产生的弯矩及剪力，并注意采用相应阶段的截面特性。
一、短暂状况（施工阶段）
1、预加应力阶段
此阶段是指从预加应力开始，至预加应力结束（即传力锚固）为止。所承受的荷载主要是偏心预压力p N 和梁的自身恒载1g （简支梁受力如图5-8（a ））。
s s 或s s 或
s s s s
图5-8
2、运输、安装阶段 此阶段混凝土梁所承受的荷载，仍是预加力p N 和梁的自身恒载1g 。但由于引起预应力损失的因素相继增加，使p N 要比预加应力阶段小；同时梁的自身恒载应根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）的规定乘以动力系数1.2或0.85，并可视构件具体情况作适当增减。构件在运输中的支点或安装时的吊点位置与正常支承点不同，故应按梁起吊时自身恒载作用下的计算图式进行验算，特别需注意验算构件支点或吊点处上缘混凝土的拉应力（简支梁受力如图5-8（b ））。
二、持久状况（使用阶段）
该阶段是指桥梁建成通车后的整个使用阶段。此时构件除承受偏心预压力p N 和梁的自身恒载1g 外，还要承受桥面铺装、人行道、栏杆等后加二期恒载2g 和车辆、人群等活荷载
0P ，梁截面产生的正应力为偏心预压力p N 和以上各项荷载所产生的应力之和（如图5-9）。
s s s s s s s s
图5-9
本阶段各项预应力损失将相继发生，直至部完成，为了保证构件在各个状况的工作安全可靠，必须对其应力情况进行计算，并予以控制，此时，预加力应作为荷载计算其效应。 应力计算的内容包括混凝土法向应力、剪应力与主应力，以及钢筋的应力计算。
5.4.1 预加力产生的混凝土法向应力
1、先张法构件
对于受弯构件，预加偏心压力和偏心距按下式计算（图5-10a)：
''66''
000s l s l p p p p p A A A A N σσσσ--+= （5.4-1）
66000p s s l s s l p p p p p p p N e = （5.4-2） σσ
＇
＇＇＇＇
＇σσ＇＇σσσσ＇
＇＇＇
a ）先张法构件
b ）后张法构件
图5-10 预应力钢筋和普通钢筋合力及其偏心距
1-换算截面重心轴；2-净截面重心轴 由预加力产生的混凝土法向压应力pc σ和拉应力pt σ
000000 或y I e N A N p p p pt pc ±=
σσ （5.4-3） 预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力
40l l con p σσσσ+-= （5.4-4）
'4'''0l l
co n p σσσσ+-= （5.4-5） 相应阶段预应力钢筋的有效预应力
l con pe σσσ-= （5.4-6）
'''l
co n p e σσσ-= （5.4-7） 图5-10 a) 中0p N 为压力。由于预应力钢筋p A 、'p A 的不均匀布置，压力0p N 对换算截
面重心轴有偏心距0p e 。式（5.4-3）即为偏心压力0p N 作用在构件换算截面（00I A ）上的混凝土法向应力计算公式。
对于先张法预应力混凝土受弯构件，在施工阶段完成第二批损失后，混凝土法向压应力
pc σ和拉应力pt σ相当于将消压状态预应力钢筋（p A 、'p
A ）和非预应力钢筋（s A 、's A ）的合力0p N 视为外力，即为偏心压力作用在构件换算截面（00I A ）上的法向应力。
式（5.4-1）～（5.4-7）亦适用于第一批预应力损失后的情况，但式中的l σ应为lI σ，6l σ应为零。
2、后张法构件
对于受弯构件，预加偏心压力和偏心距按下式计算（图5.4-3b)：
''66''
s l s l p pe p pe p A A A A N σσσσ--+= （5.4-8）
p sn
s l sn s l pn p pe pn p pe pn N e 66= （5.4-9）
由预加力产生的混凝土法向压应力pc σ和拉应力pt σ
n n p n n pn p n p pt pc y I M y I e N A N 2 或±±=
σσ （5.4-10） 预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力
pc EP l con p σασσσ+-=0 （5.4-11）
''''0pc EP l
co n p σασσσ+-= （5.4-12） 相应阶段预应力钢筋的有效预应力
l con pe σσσ-= （5.4-13）
'''l
co n p e σσσ-= （5.4-14） 图 5.4-3b) 中p N 为压力。由于预应力钢筋p A 、'p A 的不均匀布置，压力p N 对净截面
重心轴有偏心距pn e 。式（5.4-10）即为偏心压力p N 作用在构件换算截面（n n I A ）上的混凝土法向应力计算公式。
5.4.2 持久状况下的混凝土法向应力和预应力钢筋的应力
现行规范第7.1.3条规定，持久状况下，全预应力混凝土和A 类部分预应力混凝土受弯构件，由作用（或荷载）标准值产生的混凝土法向应力和预应力钢筋应力的计算公式为：
1）混凝土法向压应力kc σ和拉应力kt σ
00
y I M k kt kc =
σσ或 （5.4-15） 2）预应力钢筋 kt EP p σασ= （5.4-16）
式中：k M 为按作用（或荷载）标准值组合计算的弯距值；0I 为构件换算截面惯性矩；0y 为构件换算截面重心轴至受压区或受拉区计算纤维处的距离。
计算预应力钢筋的应力p σ时，公式（5.4-16）中的kt σ应为最外层预应力钢筋重心处的混凝土拉应力。
5.4.3混凝土的压应力和预应力钢筋的拉应力验算
1、受压区混凝土的最大压应力
ck cc pt kc 0.5f σ 裂构构允σσ′≤??
???+件许开未开裂构件 （5.4-17）
2、受拉区预应力钢筋的最大拉应力 1）钢绞线、钢丝
pk f p pe 65.0p p0 允 ′≥??
???++σσσσ许开裂构件未开裂构件 （5.4-18） 2）精轧螺纹钢筋
pk p pe f 8.0 开裂构件允 ′p p0≤??
???++σσσσ件许未开裂构件 （5.4-19） 预应力混凝土受弯构件受拉区的普通钢筋，其使用阶段的应力很小，可不必验算。
5.4.4混凝土主拉应力tp σ和主压应力cp σ的验算
预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）长期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力tp σ和主压应力cp σ的计算公式为：
2222τσσσσσσ+???
? ??-+=cy cx cy cx cp tp （5.4-20） 0
0I y M k pc cx +=σσ （5.4-21） v
pv
pe cy bs A n '
6.0σσ= （5.4-22） n
n p pb pe k bI s A bI S V ?∑-=θστsin ''00 （5.4-23） 为保证受弯构件的斜截面抗裂性和防止构件腹板在预加应力和使用阶段被压坏，规范规定混凝土主压应力cp σ应符合下列规定
ck cp f 6.0≤σ （5.4-24）
根据计算所得的混凝土主拉应力，按下列规定配置箍筋： 1）在tk tp f 5.0≤σ的区段，箍筋可仅按构造要求设置；
2）在tk tp f 5.0>σ的区段，箍筋间距v S 按以下公式计算：
b
A f S tp sv sk v σ= （5.4-25） 当按上式计算的箍筋用量少于按斜截面抗剪承载力计算的箍筋用量时，按后者配置箍筋。
5.4.5 短暂状况预应力混凝土构件的应力验算
《公桥规》规定，预应力混凝土受弯构件在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面
边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：
1、压应力 '7.0ck
t cc f ≤σ （5.4-26） 以此避免预应力混凝土受弯构件出现过大上拱度和可能出现沿构件纵向的裂缝，
2、拉应力
1）当'70.0tk
t ct f ≤σ时，预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋。此条件下，预拉区一般不会出现裂缝，但由于混凝土抗拉强度离散性较大，仍应配置一定数量的纵向钢筋，以分布可能发生的裂缝。
2）当'15.1tk
t ct f =σ时，如预应力不准确、或混凝土拉应变离散性过大等，出现裂缝的可能性很大，预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋。
3）当''15.170.0tk
t ct tk f f <<σ时，预拉区应配置的纵向钢筋配筋率按以上两者直线内插取用。 上述配筋率为A A A p
s ''+，先张法构件计入'p A ，后张法构件不计'p A ，'p A 为预拉区预应
力钢筋截面面积；'s A 为预拉区普通钢筋截面面积；A 为构件毛截面面积。预拉区配置的纵向钢筋，其直径宜小，数量宜多，有利于将裂缝均匀分布。
5.4.6 抗裂验算
1、正截面抗裂
构件正截面混凝土的拉应力验算：
ａ）全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件
085.0≤-pc st σσ （5.4-27）
分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件 080.0≤-pc st σσ （5.4-28） ｂ）A 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
tk pc st f 70.0≤-σσ （5.4-29）
但在荷载长期效应组合下
0≤-pc lt σσ （5.4-30） 2、斜截面抗裂 构件斜截面混凝土的主拉应力tp σ验算：
ａ）全预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件 tk tp f 6.0≤σ （5.4-31）
现场浇筑（包括预制拼装）构件 tk tp f 4.0≤σ （5.4-32） ｂ）A 类和B 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下
预制构件 tk tp f 7.0≤σ （5.4-33）
现场浇筑（包括预制拼装）构件 tk tp f 5.0≤σ （5.4-34） 其中对于预应力混凝土连续梁和连续刚构的主拉应力计算，除了考虑直接施加于桥梁的荷载如恒载、汽车荷载外，还应考虑间接作用如日照温差、混凝土收缩和徐变等影响。
5.4.7挠度验算
预应力混凝土受弯构件的挠度由两部分组成：一部分为使用荷载产生的挠度1f ；另一部分为预应力产生的反拱2f 。因此构件最终挠度为
21f f f -= （5.4-35）
1、预应力产生的反拱2f
在使用状态预应力混凝土受弯构件在预应力作用下产生的反拱2f ，可根据预应力作用或等效荷载，用结构力学的方法按刚度0I E c 计算，并考虑预压应力长期作用的影响（将计算求得的预加应力反拱值乘以增大系数2）。在计算中预应力钢筋的应力采用永存预应力。
2、使用荷载产生的挠度1f
根据构件刚度按结构力学方法计算。对使用状态下不允许开裂的全预应力混凝土构件和A 类预应力混凝土构件，抗弯刚度0095.0I E B c =。
将计算所得的弹性挠度值再乘以θη（θη参见本书4.3.2节），以此考虑荷载长期效应的影响。
第五节 受弯构件的强度计算
5.5.1 正截面抗弯承载力
预应力主要是为了提高截面的抗裂能力，并可利用高强钢筋以减小截面尺寸和自重，条件完全相同的钢筋混凝土和预应力混凝土，其破坏荷载是相同的，可以说，预应力本身对正截面承载能力没有影响。预应力混凝土受弯构件正截面受弯的破坏特征与普通钢筋混凝土受弯构件相同，其正截面抗弯承载力计算的基本假定、计算图式和计算公式与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同。明显不同的是，设于受压区的预应力钢筋在构件破坏时并未达到相应的条件流限。此处不再赘述。
5.5.2 斜截面抗剪承载力计算
与普通钢筋混凝土受弯构件相比，由于预应力钢筋产生的预压应力抑制了斜裂缝的出现和发展，增加了剪压区混凝土高度和斜裂缝面上的骨料咬合作用，从而提高了斜截面的抗剪承载力，故预应力混凝土受弯构件具有更大的抗剪承载力。现行规范中普通钢筋混凝土和预
应力混凝土受弯构件采用同一斜截面抗剪承载力计算公式，仅以预应力提高系数2α予以区别：对钢筋混凝土受弯构件，0.12=α；对预应力混凝土受弯构件，25.12=α，但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同时，或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件，取0.12=α；
预应力混凝土受弯构件的受剪截面限制条件和最小配箍率与钢筋混凝土受弯构件相同。
第六节 局部承压计算
1、端部锚固区的受力分析
在布置预应力锚具的局部区域，巨大的预加压力1P 将通过锚具及其下面不大的垫板面积传递给混凝土（如图5-11）。要将这个集中预加力均匀地传递到梁体的整个截面，需要一个过渡区段才能完成。试验和理论研究表明，这个过渡区段的长度约等于构件的高度h 。因此又常把构件端部h 范围内的这一过渡区段称为端块。端块的受力复杂，混凝土实际处于复杂的三向应力状态，存在不均匀的纵向应力x σ ，剪应力τ和由力矩引起的的横向拉、压应力y σ。近垫板处y σ为压应力，距端部较远处为拉应力，在局部应力作用下，混凝土强度或变形能力不足时，构件端部将出现纵向裂缝，导致局部受压破坏。因此，后张法预应力混凝土构件，需验算锚下的局部承压强度和抗裂性，并配置足够的局部增强钢筋，以防止在横向拉应力的作用下出现裂缝。
拉区σ
σ
压区
图5-11 构件端部混凝土局部受压时的内力分布
2、梁端锚固区段的构造要求
梁端锚固区的应力状态比较复杂，设计时应采取加强措施：
①在锚下应设置厚度不小于16mm 的钢垫板或采用喇叭管的锚具垫板。梁端平面尺寸由锚具尺寸、锚具间距以及张拉千斤顶的要求等布置而定。
②在锚下梁体内，尚须设置间接钢筋（钢筋网或螺旋箍筋），其体积配筋率v ρ不应小于0.5%，其布置深度不应小于局部承压面积的最大边长。
③当预应力钢筋需要在构件中间锚固时，其锚固点宜设置在截面重心轴附近或外荷载作用下的受拉区。如因锚固而削弱梁截面，应用普通钢筋补强。当箱形截面梁的顶、底板内的预应力钢筋引出板外时，应在专设的齿板上锚固，此时，预应力钢筋宜采用较大弯曲半径，并按规范要求设置箍筋。
另外，在预加应力施加完毕后，埋封于梁体内的锚具其周围应设置构造钢筋与梁体连接，然后浇筑混凝土封锚。封锚混凝土强度等级不应低于构件本身混凝土强度等级的80%，且不低于C30。
第七节 预应力混凝土受弯构件设计概要
5.7.1设计计算步骤
预应力混凝土梁的设计计算步骤，和钢筋混凝土梁相类似。现以后张法简支梁为例，其设计计算步骤如下：
1.根据设计要求，参照已有设计的图纸与资料，选定构件的截面型式与相应尺寸；或者直接对弯矩最大截面，根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸。
2.根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力。
3.根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的数量，并进行合理地布置。估算时应遵循以下原则：（1）按承载能力极限状态进行估算；（2）按施工和使用阶段构件上、下缘混凝土应力的限值进行估算。
4.计算主梁截面几何特性。
5.确定预应力钢筋的张拉控制应力，估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力。
6.进行施工和使用阶段的应力验算。
7.进行正截面与斜截面的强度验算。
8.主梁的变形验算。 9.锚端局部承压计算与锚固区设计。
如果验算没有通过，表明预估的截面尺寸不符合要求，则须再作必要的修改，直到验算通过为止。
5.7.2常用截面型式
(先张法8～16m)a)
(后张法16～30m)
d)b)预制梁
e)f)
现浇混凝土
c)
图5-12
1、预应力混凝土空心板（图5-12a ））。其芯模可采用圆形、圆端形等形式，跨径较大的后张法空心板则向薄壁箱形截面靠拢，施工方法一般采用场制直线配筋的先张法（多用长线法生产），适于跨径8～20m 的桥梁。近年，空心板跨径有加大的趋势；方法也由先张法扩展到后张法；预应力筋束由有粘结的扩展到使用无粘结预应力筋；板宽由过去的1m 扩展到1.4m 等，目前最大跨径已到30m ，简支板的高跨比h/l 一般为1/15～1/20。
2、预应力混凝土T 形梁（图5-12b ））。这是我国最常用的预应力混凝土简支梁截面型式。标准设计跨径为25～40m ，在梁的下缘，为了布置筋束和承受强大预压力的需要，常将腹板下缘加厚成“马蹄”形。T 梁的腹板主要是承受剪应力和主应力，一般做得较薄；但构造上要求应能满足预留孔道的需要，一般最小为14～16cm ，而梁端锚固区段（即约等于梁高的范围）内，应满足布置锚具和局部承压的需要，故常将其做成与“马蹄”同宽。其上翼缘宽度，一般为1.6～2.5m ，随跨径增大而增加。预应力混凝土简支T 形梁的高跨比一般为1/15～1/25。
3、预制预应力混凝土I 形梁现浇整体化截面梁（图5-12c ））。它是在预制I 字梁安装定位后，再现浇横梁和桥面（包括部分翼缘宽度）混凝土使截面整体化的。其部分翼缘为现浇，故其起吊重量相对较轻，对斜梁桥或曲率半径较大的弯梁桥，在平面布置时较易处理。但预制I 形梁侧弯刚度小，易出现侧向弯曲。
4、预应力混凝土槽形截面梁（图5-12d ））。槽形梁属于组合式截面梁，一般采用标准设计，工厂预制，用先张法施工，适用于跨径为16～25m 的中小跨径桥梁。高跨比h/l 约为1/16～1/20。
5、预应力混凝土I 字梁（图5-12e ））。为了减轻吊装重量，而采用预应力混凝土I 字梁加预制微弯板（或钢筋混凝土板）形成的组合式梁。现有标准设计图纸的跨径为16～20m ，高跨比h/l 为1/16～1/18。此种截面型式，因梁肋受力条件不利，故不如整体式T 形梁用料经济。施工中应注意加强结合面处的连接，以保证肋与板能共同工作。
6、预应力混凝土箱形截面梁（图5-12f ））。箱形截面为闭口截面，其抗扭刚度比一般开口截面（如T 形截面梁）大得多，可使梁的荷载分布比较均匀，箱壁一般做得较薄，材
料利用合理，自重较轻，跨越能力大，只有少数大跨度预应力混凝土简支梁采用。箱形截面梁更多的是用于连续梁、T 型刚构、连续刚构、斜梁桥等。
5.7.2 抗弯效率指标ρ
预应力混凝土梁是由基本不变的预加力p N （或混凝土预压应力的合力），与随外弯矩变化而变化的内力偶臂Z 的乘积来抵抗荷载弯矩，其内力偶臂Z 所能变化的范围越大，则在预加力p N 相同的条件下，所能抵抗外弯矩的能力也就越大，即抗弯效率越高。在保证上、下缘混凝土不产生拉应力的条件下，内力偶臂Z 可能变化的最大范围只能是上核心距s K 和
下核心距x K 之间，因此，截面抗弯效率可用参数h
K K x s +=ρ（h 为梁的全截面高）来表示， ρ称为截面抗弯效率指标。ρ称为截面抗弯效率指标。ρ值越高，表示所设计的预应力混凝土梁截面经济效率越高，例如，矩形截面的ρ值为1/3，而空心板则随挖空率而变化，一般为0.4～0.55，T 形截面梁亦可达到0.55左右。
5.7.3预应力钢筋的布置
1、束界
合理地确定预加力作用点的位置是非常重要的，所以根据全预应力混凝土构件要求：不使其上、下缘混凝土出现拉应力的原则，可以按照在最小外荷载（即构件恒载g 1）作用下，和最不利荷载（即梁恒载g 1、后加恒载g 2和活载p ）作用下的两种情况，分别确定N y 在各个截面上偏心距的极限值。由此可以绘出如图5-13所示的两条e y 的限值线E 1和E 2。只要N y 作用点（即近似为预应力钢筋的截面重心）的位置，落在由E 1及E 2所围成的区域内，就能保证构件在最小外荷载和最不利荷载作用下，其上、下缘混凝土均不会出现拉应力。因此，我们把由E 1和E 2两条曲线所围成的布置钢束时的钢束重心界限，称为束界（或索界）。
a N y M g 1+M g 2+M p K x N y M g 1A-A C'E2
E1K s C
G
C'
E1A E2C G A
E1C'
E2
C G
图5-13
2、预应力钢筋的布置原则
a ）预应力钢筋的布置
布置预应力钢筋时，应使其重心线不超过束界范围，大部分预应力钢筋在靠近支点时，均须逐步弯起。预应力钢筋在构件端部逐步弯起主要考虑：A 、适应构件弯矩变化的需要；
B 、抵消部分外荷载剪力；
C 、有利于构件端部分散布锚。
3、预应力钢筋弯起点的确定
预应力钢筋的弯起点，应兼顾剪力与弯矩两方面的受力要求。
a）从受剪考虑，一般是根据经验，在跨径的三分点到四分点之间开始弯起；
b）从受弯考虑，应注意预应力钢筋弯起后的正截面抗弯强度的要求；
c）预应力钢筋的弯起点尚应考虑满足斜截面抗弯强度的要求。
4、预应力钢筋弯起角度θ
从减小曲线形预应力钢筋预拉时摩阻应力损失出发，弯起角度θ不宜大于200，一般在梁端锚固时都不会达到此值，而对于弯出梁顶锚固的预应力钢筋，则往往超过200，θ常在250～300之间。θ角较大的钢束，应注意采取减小摩擦系数值的措施，以减小由此引起的摩擦应力损失。
曲线形预应力钢筋的曲线半径规定：
a）钢丝束、钢绞线束的钢丝直径等于或小于5mm时，曲线半径不宜小于4m；钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m；
b）精轧螺纹钢筋的直径等于或小于25mm时，曲线半径不宜小于12m；钢筋直径大于25mm时，不宜小于15m；
5.7.4非预应力钢筋的布置
①箍筋
箍筋与弯起钢束同为预应力混凝土梁的腹筋，与混凝土一起共同承担着荷载剪力，故因按抗剪要求来确定箍筋数量。在剪力较小的梁段，按计算要求的箍筋数量很少，但为了防止混凝土受剪时的意外脆性破坏，仍要求按下列规定配置构造箍筋：
预应力混凝土T形、I形截面梁和箱形截面梁腹板内应分别设置直径不小于10mm和12mm的箍筋，且应采用带肋钢筋，间距不应大于250mm；自支座中心起长度不小于一倍梁高范围，应采用闭合式箍筋，间距不应大于100mm。
在T形、I形截面梁下部的马蹄内，应另设直径不小于8mm的闭合式箍筋，间距不应大于200mm。此外，马蹄内尚应设直径不小于12mm的定位钢筋。
②水平纵向辅助钢筋
T形截面预应力混凝土梁，上有翼缘、下有“马蹄”，它们在梁横向的尺寸，都比腹板厚度大，在混凝土硬化或温度骤降时，腹板将受到翼缘与“马蹄”的钳制作用（因翼缘和“马蹄”部分尺寸较大，温度下降引起的混凝土收缩较慢），而不能自由地收缩变形，因而有可能产生裂缝，经验指出，对于未设水平纵向辅助钢筋的薄腹板梁，其下缘因有密布的纵向钢筋，出现的裂缝细而密，而过下缘（即“马蹄”）与腹板的交界处进入腹板后，
其裂缝就常显得粗而稀。梁的截面越高，这种现象越明显。例如采用蒸汽养护的预应力混凝土T形梁，有的因出坑温度较高，出坑后温度骤降而在三分点处出现这种裂缝，且裂缝宽度较大。为了缩小裂缝间距，防止腹板裂缝较宽，一般需要在腹板两侧设置水平纵向辅助钢筋，通常称为防裂钢筋。对于预应力混凝土梁，这种钢筋宜采用小直径的钢筋网，紧贴箍筋布置于腹板的两侧，以增加与混凝土的粘结力，使裂缝的间距和宽度均减小。从这个意义上讲，将这种构造钢筋称为裂缝分散钢筋似更为合适。
③局部加强钢筋
对于局部受力较大的部位，应设置加强箍筋，例“马蹄”中的闭合式箍筋，和梁端锚固区的加强箍筋等，除此之外，梁底支座处亦设置钢筋网加强。
④架立钢筋与定位钢筋
架立钢筋是用于支撑箍筋的，一般采用直径d=（12～20）mm的圆钢筋；定位钢筋系指用于固定预留孔道制孔器位置的钢筋，常做成网格式。
预应力混凝土连续梁桥
一预应力混凝土连续梁桥 1.力学特点及适用范围 连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。 由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。 2.立面布置 预应力混凝土连续梁桥的立面布置包括体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题，可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式（图1）。结构形式的选择要考虑结构受力合理性，同时还与施工方法密切相关。 a b a.不等跨不等截面连续梁 b. 等跨等截面连续梁 图1 连续梁立面布置 1．桥跨布置 根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的连续梁桥时，为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.5～0.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设置拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。 桥跨布置还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁，多采用等跨布置，这样做结构简单，统一模式。等跨布置的跨径大小
预应力混凝土先张法施工工艺标准
预应力混凝土先张法施工工艺标准 （QB-CNCEC J020113-2004） 1 适用范围 本工艺标准适用于一般工业与民用建筑先张法预应力砼结构工程的施工。 2 施工准备 2.1 材料 2.1.1 预应力筋：预应力筋常用的有冷扎带肋钢筋、刻痕钢丝、钢铰线、冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级粗钢筋等，其规格品种、数量应符合设计要求和有关国家标准，有产品合格证，出厂检验报告，并应按现行国家标准《预应力混凝土用钢铰线》GB/T5224等的规定抽取试件的力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。 2.1.2 预应力筋用夹具、连接器：常用的有锥销式锚具、夹片式锚具、螺丝端杆锚具等，其品种质量应符合设计及技术规程要求。并按规定进行外观质量、硬度检验。应有出厂质量证明书和进场复试报告。 2.1.3 砼用水泥应对其品种、级别、出厂日期等进行检查，并对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验。其质量必须符合国家标准的规定。 2.2 主要机具： 电动螺杆张拉机、张拉千斤顶、高压油泵、压力表、钢丝应力测力仪、卷扬机、钢板尺等。 2.3 作业条件 2.3.1 熟悉图纸，认真进行技术交底。 2.3.2 原材料已经过复试合格，台座表面已清理干净。 2.3.3 施加预应力的拉伸机已经过配 套校验并有记录。压力表已经过校验 并在校验周期内使用。张拉前试车检 查张拉机具与设备是否正常、可靠。 2.3.4 张拉的两端应有安全防护措施。 2.3.5 将预应力筋的张拉吨位与相应的压力表指针读数、钢筋计算伸长值写在牌上，并挂在明显位置处，以便操作时观察掌握。 2.3.6 砼配合比已经试验确定。 2.4 作业人员 钢筋工、木工、水泥工、架子工、测量工和机械工等，其中机械工、焊工应持证上岗，且合格证应在有效期限内。 预应力筋制作 张拉机具标定 放张和切断预应力筋 养护、拆模 支模，安设预埋件 制作试块 铺放预应力筋 张拉预应力筋 刷隔离剂 清理台座 浇注混凝土 试块试压脱模出槽试块试压 起吊堆放 非预应力筋制绑
第五章《预应力混凝土工程》练习题
第五章《预应力混凝土工程》练习题 一、单项选择题 1. 预应力混凝土是在结构或构件的（ B ）预先施加压应力而成。 A 受压区 B 受拉区 C 中心线处 D 中性轴处 2. 预应力混凝土无论是先张法的放张或是后张法的拉张， 其混凝土的强度不得低于设计强度标准 值的（ C ） 的组并 9. 先张法施工时，当混凝土强度至少达到设计强度标准值的（ B ）时，方可放张预应力钢筋 A50% B75% C85% D100% 10. 后张法施工较先张法的优点是（ A ） A. 不需要台座、不受地点限制 B. 工序少 C. 工艺简单 D. 锚具可重复利用 11. 无粘结预应力的特点是（ C ） A.需留孔道和灌浆 B.张拉时摩擦阻力大 C.易用于多跨连续梁板 D.预应力筋沿长度方向受力不 均 12. 无粘结预应力筋应（ C ）铺设 . A. 在非预应力筋安装前 B. 与非预应力筋安装同时 C 在非预应力筋安装完成后 D 按照标 高位置从上向下 13. 曲线铺设的预应力筋应（ D ） A 一端张拉 B 两端分别张拉 C. 一端张拉后另一端补强 D 两端同时张拉 14. 无粘结预应力筋张拉时，滑脱或断裂的数量不应超过结构同一截面预应力筋总量的（ B ） A.1% B.2% C.3% D.5% 15. 不属于单根预应力粗钢筋制作工序的是（ B ） A. 配料 B. 冷拔 C. 对焊 D. 冷拉 16. C25混凝土在30C 时从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续最长时间应是（ B ） A.120min B.90min C.60min D.45min 17. 不属于后张法预应力筋张拉设备的是 （ B ） A. 液压千斤顶 B. 卷扬机 C. 高压油泵 D. 压力表 18. 具有双作用的千斤顶是 （ B ） A. 液压千斤顶 B. 穿心式千斤顶 C. 截锚式千斤顶 D. 前卡式千斤顶 19. 预应力混凝土的强度等级不得低于 （ D ） 。 A.30% B.50% C.75% 3. 台座的主要承力结构为 （ B ） A. 台面 B. 台墩 4. 对台座的台面进行验算是 （ C ） A. 强度验算 B. 抗倾覆演算 5. 在钢筋混凝土预制构件的生产工艺方案中 A 台座法 B 传送带法 6. 二次升温养护是为了减少 （ D ） A. 混凝土的收缩 B. 混凝土的徐变； 7. 预应力筋张拉的变形是（ A ）。 A .弹性变形 B .塑性变形 8. 预应力先张法施工适用于（ C ） D.100% 钢横梁 承载力验算 D. D. C. , 宜于生产定型的中小型构件的是 D C 挤压法 引起的预应力损失。 钢筋的松弛 C. D. 都是 挠度验算 D ）. P196 机组流水法 温差； ．弹塑变形 ．都不是 A 现场大跨度结构施工 B 构件厂生产大跨度构件 C 构件厂生产中、 小型构件 D 现在构件
预应力混凝土简支梁桥的毕业设计(25m跨径)
目录 《桥梁工程》课程设计任务书---------------------------------------------2 桥梁设计说明------------------------------------------------------------------3 计算书---------------------------------------------------------------------------4 参考文献------------------------------------------------------------------------24 桥梁总体布置图---------------------------------------------------------------25 主梁纵、横截面布置图-----------------------------------------------------26 桥面构造横截面图-----------------------------------------------------------27
《桥梁工程》课程设计任务书 一、课程设计题目(10人以下为一组) 1、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为25米，计算跨径为24.5米，预制梁长 为24.96米，桥面净空：净—8.5+2×1.00米） 二、设计基本资料 1、设计荷载：公路—Ⅱ级，人群3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按4.5 KN/m计 2、河床地面线为（从左到右）：0/0，－3/5，－4/12，－3/17，－2/22， －2/27，0/35（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）；地质假定为微风化花岗岩。 3、材料容重：水泥砼23 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3 4、桥梁纵坡为0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为2.00米 三、设计内容 1、主梁的设计计算 2、行车道板的设计计算 3、横隔梁设计计算 4、桥面铺装设计 5、桥台设计 四、要求完成的设计图及计算书 1、桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（CAD出图） 2、桥面构造横截面图（CAD出图） 3、荷载横向分布系数计算书 4、主梁内力计算书 5、行车道板内力计算书 6、横隔梁内力计算书 五、参考文献 1、《桥梁工程》，姚玲森，2005，人民交通出版社. 2、《梁桥》（公路设计手册），2005，人民交通出版社. 3、《桥梁计算示例集》（砼简支梁（板）桥），2002，人民交通出版社. 4、中华人民共和国行业标准．公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京:人民交通出版社,2004 5、中华人民共和国行业标准．公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,2004 6、中华人民共和国行业标准．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明 六、课程设计学时 2周
先张法预应力混凝土实心方桩63014
先张法预应力混凝土实心方桩 1 范围 本标准规定了先张法预应力混凝土实心方桩（以下简称实心方桩）的产品代号与标记、规格、型号、尺寸、原材料及构造、成品质量要求、检验方法、检验规则、标志、产品合格证、堆放、吊装和运输。 本标准适用于工业与民用建筑、铁道、公路、港口、水利等工程使用的实心方桩。 2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 700 碳素结构钢 GB/T 701 低碳钢热轧圆盘条 GB/T 5223.3 预应力混凝土用钢棒 GB 8076 混凝土外加剂 GB/T 14684 建设用砂 GB/T 14685 建设用卵石、碎石 GB/T 18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 GB/T 18736 高强高性能混凝土用矿物外加剂 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法标准 GB 50164 混凝土质量控制标准 GBJ 107 混凝土强度检验评定标准 JC/T 540 混凝土制品用冷拔低碳钢丝 JC 934 预制钢筋混凝土方桩 JC/T 950 预应力高强混凝土管桩用硅砂粉 JG 197 预应力混凝土空心方桩 JGJ 63 混凝土用水标准 JGJ/T 283 自密实混凝土应用技术规程 JGJ 94 建筑桩基技术规范 JGJ 106 建筑基桩检测技术规范 DB42/269 建筑地基基础检测技术规范 3 产品代号与标记、规格、型号、尺寸 3.1 代号
预应力混凝土桥梁现状与发展
预应力混凝土桥梁现状与发展 Present situation and development of prestressed concrete bridge 【摘要】本文按预应力混凝土桥梁常用的结构型式来说明预应力混凝土结构在桥梁上的应用与发展；分析了这些结构型式的优缺点以及发展趋势；同时还分析了影响其运用和发展的相关因素，以促进预应力混凝土桥梁的更进一步发展。【关键词】预应力混凝土桥梁型式运用与发展结构 【Abstract】The main body of the writing is that according to the prestressed concrete bridge common structure to explain the application and development on Prestressed concrete structure in bridge ;and analyzed advantages and disadvantages of these structure types and the development trend.At the same time,the article also analyzed the effect of the use and development of the related factors to promote the further development of prestressed concrete bridge. 【Key Words】Prestressed concrete Bridge type Application and development Structure 【正文】 一、前言 预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。半个多世纪以来,从理论、材料、工艺到土建工程中的应用,都取得了巨大的发展。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢、砖、石、木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力混凝土桥梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。下面从以下几个方面探讨预应力混凝土结构在桥梁上的应用与发展。 二、公路板式桥
混凝土及预应力混凝土桥梁
混凝土及预应力混凝土桥梁 随着我国基础建设的快速发展，大体积混凝土施工日益增多(如预应力梁、承台及基础、高层建筑的箱型基础或筏型基础)，而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，这是因为混凝土体积大，聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生，最终为工程结构埋下严重质量隐患。因此，大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展，以保证工程质量。 摘要 本人结合一年实习参与公路桥梁现场施工工作实践,对部分桥梁在建设过程中常见的一些裂缝类型进行归类总结,通过查找原因分析问题,才能让我们真正地了解各种裂缝的引发成因,进而制订防范措施,达到预防布控之目的。关键词：桥梁工程；结构裂缝；裂缝类型；诱发原因；处理；技术措 施 在桥梁工程中混凝土桥梁缝的种类，就基其产生的原因，主要可划分如下几种 荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有：①设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结
构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。②施工阶段，不加限制地堆放施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强充验算等。③使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：①在设计外荷载作用下，由于结构物的、实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。②桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。温度变化引起的裂缝①年温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。我国年温差一般以一月和七月平均温度的作为变化幅度。考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。②日照。桥面板、
第五章《预应力混凝土工程》练习题
第五章《预应力混凝土工程》练习题 一、单项选择题 1. 预应力混凝土是在结构或构件的（ B ）预先施加压应力而成。 A受压区B受拉区C中心线处D中性轴处 2. 预应力混凝土无论是先张法的放张或是后张法的拉张，其混凝土的强度不得低于设计强度标准值的（ C ） A.30% B.50% C.75% D.100% 3. 台座的主要承力结构为( B ) A.台面 B.台墩 C .钢横梁 D.都是 4.对台座的台面进行验算是( C ) A.强度验算 B.抗倾覆演算 C.承载力验算 D.挠度验算 5.在钢筋混凝土预制构件的生产工艺方案中,宜于生产定型的中小型构件的是( D ). P196 A台座法B传送带法C挤压法D机组流水法 6.二次升温养护是为了减少( D )引起的预应力损失。 A.混凝土的收缩 B.混凝土的徐变； C.钢筋的松弛 D.温差； 7.预应力筋张拉的变形是（A ）。 A．弹性变形B．塑性变形C．弹塑变形D．都不是 8.预应力先张法施工适用于（ C ） A现场大跨度结构施工B构件厂生产大跨度构件C构件厂生产中、小型构件D现在构件的组并 9.先张法施工时，当混凝土强度至少达到设计强度标准值的（B ）时，方可放张预应力钢筋. A50% B75% C85% D100% 10.后张法施工较先张法的优点是（ A ） A.不需要台座、不受地点限制 B.工序少 C.工艺简单 D.锚具可重复利用 11.无粘结预应力的特点是（ C ） A.需留孔道和灌浆 B.张拉时摩擦阻力大 C.易用于多跨连续梁板 D.预应力筋沿长度方向受力不均 12.无粘结预应力筋应（ C ）铺设. A.在非预应力筋安装前 B.与非预应力筋安装同时C在非预应力筋安装完成后D按照标高位置从上向下 13.曲线铺设的预应力筋应（ D ） A一端张拉B两端分别张拉 C.一端张拉后另一端补强D两端同时张拉 14.无粘结预应力筋张拉时，滑脱或断裂的数量不应超过结构同一截面预应力筋总量的（ B ） A.1% B.2% C.3% D.5% 15.不属于单根预应力粗钢筋制作工序的是（ B ） A.配料 B.冷拔 C.对焊 D.冷拉 16.C25混凝土在30℃时从搅拌机卸出后到浇筑完毕的延续最长时间应是（ B ） A.120min B.90min C.60min D.45min 17.不属于后张法预应力筋张拉设备的是( B ) A.液压千斤顶 B.卷扬机 C.高压油泵 D.压力表 18.具有双作用的千斤顶是( B ) A.液压千斤顶 B.穿心式千斤顶 C.截锚式千斤顶 D.前卡式千斤顶 19. 预应力混凝土的强度等级不得低于( D )。 A C15 B C20 C C25 D C30
先张法预应力和后张法预应力的区别
首先，你应该明白先张法与后张法的施工工艺。 先张法 1．先张拉钢筋，后浇灌混凝土构件。 2．先张法施工的3个阶段： a、张拉钢筋； b、浇灌混凝土和养护； c、放松钢筋建立预应力。 后张法 1．先浇灌混凝土构件，后张拉钢筋 2．后张法施工的3个阶段： a、构件制作和养护； b、张拉钢筋建立预应力； c、灌浆和锚头处理。 3．有粘结、无粘结 4．直线预应力筋、曲线预应力筋 5．纵向张拉、横向张拉 先张法与后张法只是在施工手段上有区别，而力学性质并无明显区别。传递预应力的方式:先张法是粘结力和握裹力；后张法是通过锚具夹持。 中、小型预应力构件一般采用先张法，大型预应力构件一般采用后张法。唯一区别是先张法是将张拉后的预应力钢筋直接浇筑在混凝
土内，依靠预应力钢筋与周围混凝土之间的粘结力来传递预应力。而后张无粘结预应力混凝土的预应力钢筋完全依靠端头锚具来传递预压力。 是否容易产生裂缝只与预应力度有关即与预应力施加的大小有关，而与制作方法无关，但你要明白一点，一般来说，施加同样的张拉应力时，先张法要比后张法预应力损失大，因为先张法中混凝土有弹性回缩。 先张法与后张法的一个重要区别在于钢筋是否放张，另外锚具的重复使用与否。 (1)先张法 即先张拉钢筋后浇注混凝土.其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋.其传力途径是依靠钢筋与混 凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力 先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适 用于中小型构件工厂化生产. (2)后张法 有粘结预应力混凝土 先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).
预应力混凝土空心板先张法
预应力混凝土空心板先张法 （钢绞线）张拉施工监理要点 预应力混凝土空心板先张法 （钢绞线）理论伸长值计算 一、计算依据 1．根据 2．《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、《公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004。 二、计算过程 1．计算控制应力K con 和张拉力P P 已知：直径15.24mm钢绞线公称截面面积A P =140mm2 直径15.24mm钢绞线公称抗拉强度R Y =1860N/ mm2则得 控制应力K con =1860N/ mm2×0.72=1399 N/ mm2 控制拉力P P =140mm2×1399 N/ mm2=187.46KN 2.计算理论伸长值△L 已知：钢绞线弹性模量E P =1.95×105 钢绞线下料长度L=92米
则得 △L=(P P L)/ A P E P =(187.46×103×92×103)/ (140×1.95×105)=631.7mm 三、张拉程序： 1．计算油表读数 1根据“预应力千斤顶油泵标定试验报告”，编号L X 200604-03-1，油泵型号YB2×1.5-63A型，千斤顶编号7070，油压表编号4191，标定油压表读数与千斤顶力值读数关系方程式为Y（KN） =4.68345X(MPa)-1.43434，将P P =187.46 KN代入上式得: K con =40.33 Mpa 2根据“预应力千斤顶油泵标定试验报告”，编号L X 200604-03-2，油泵型号YBZ2×1.5-63A型，千斤顶编号70701，油压表编号4192，标定油压表读数与千斤顶力值读数关系方程式为Y（KN） =4.738646X(MPa)+4.11111，将P P =187.46 KN代入上式得: K con =38.69 Mpa 3根据“预应力千斤顶油泵标定试验报告”，编号L X 200604-06-1，油泵型号YBZ2×1.5-63型，千斤顶编号0，油压表编号37893，标定油压表读数与千斤顶力值读数关系方程式为Y（KN） =4.46340X(MPa)+1.49495，将P P =187.46 KN代入上式得: K con =41.66 Mpa 4根据“预应力千斤顶油泵标定试验报告”，编号L X 200604-06-2，油泵型号YBZ2×1.5-63型，千斤顶编号22，油压表编号37895，标定油压表读数与千斤顶力值读数关系方程式为Y（KN） =4.48205X(MPa)+3.55556，将P P =187.46 KN代入上式得: K con =41.03 Mpa 2．张拉程序及顺序 1张拉程序 对于使用具有自锚性能的锚具和低松弛钢绞线规范规定的张拉程序是：0→初应力→K con （持荷2分钟
预应力混凝土桥梁发展概况
预应力混凝土桥梁发展概况 同济大学混凝土桥梁研究室 事○○三年十月
一、引言 预应力混凝土桥梁自出现以来的每次重大技术収展，都和材料、结极体系和施工工艺等 创新密切联系在一起，它们相互促进不断収展： 1. 预应力材料 ?高强、高性能及轻质混凝土技术収展，使混凝土受力性能改善、耐久性提高、浇筑更方便，也使预应 力混凝土桥梁结极自重荷载下降 ?高强、低松弛预应力钢材収展，使预应力混凝土的效率大大提高，也促进了预应力器具和设备収展
一、引言 1. 预应力材料 ?纤维增强聚合物预应力筋技术収展，使预应力筋兼轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳、非磁性等优点于一 体，一些钢材难以兊服的弱点消除，将预应力混凝 土桥梁带入了一个崭新的収展领域 ?利用现代传感和通讯等技术的智能化预应力混凝土材料，不间断监视结极的工作状态、生命轨迹，将 对预应力混凝土桥梁健康、安全运行提供有利保障
一、引言 2. 预应力桥梁结极体系 ?部分预应力混凝土结极，兼有预应力和钢筋混凝土结极的优点，兊服了全预应力混凝土结极的缺点?无粘结体内预应力混凝土结极，消除了后张预应力筋管道的压浆，降低了预应力摩阻损失 ?双向预应力、预弯预应力体系是预应力概念的新収展，它们使结极的高跨比显著减小，满足了一些特 殊的使用要求
一、引言 2. 预应力桥梁结极体系 ?体外预应力混凝土结极，极造简化、补索方便、施工简单，维护方便、总体经济性优越，逐步成为在 经济、施工质量和安全性方面最有竞争力的方案?钢—混凝土组合式预应力桥梁，利用钢腹、预应力混凝土顶板与底板在受力、极造及施工等方面的优 点，成为预应力桥梁一种新的収展方向
第五章 预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程 1.预应力混凝土结构的优点 (1)改善使用阶段的性能。受拉和受弯构件中采用预应力，可延缓裂缝出现并降低较高荷载水平时的裂缝开展宽度；采用预应力，也能降低甚至消除使用荷载下的挠度，因此，可跨越大的空间，建造大跨结构。 (2)提高受剪承载力。纵向预应力的施加可延缓混凝土构件中斜裂缝的形成，提高其受剪承载力。 (3)改善卸载后的恢复能力。混凝土构件上的荷载一旦卸去，预应力就会使裂缝完全闭合，大大改善结构构件的弹性恢复能力。 (4)提高耐疲劳强度。预应力作用可降低钢筋中应力循环幅度，而混凝土结构的疲劳破坏一般是由钢筋的疲劳(而不是由混凝土的疲劳)所控制的。 (5)能充分利用高强度钢材，减轻结构自重。在普通钢筋混凝土结构中，由于裂缝和挠度问题，如使用高强度钢材，不可能充分发挥其强度。例如，1860Mpa级的高强钢绞线，如用于普通钢筋混凝土结构中，钢材强度发挥不到20％，其结构性能早己满足不了使用要求，裂缝宽，挠度大；而采用预应力技术，不仅可控制结构使用阶段性能，而且能充分利用高强度钢材的潜能。这样，采用预应力，可大大节约钢材用量，并减小截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益。 (6)可调整结构内力。将预应力筋对混凝土结构的作用作为平衡全部和部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和变形的手段。因此，现代预应力混凝土是解决建造大(大跨度、大空间建筑一工艺上和使用上要求的)、高(高层建筑、高耸结构)、重(重荷载、重型结构、转换层结构)、特(特种结构一水池、电视塔、安全壳)等类建筑结构和工程结构物的不可缺少的、重要的结构材料和技术。 2.预应力混凝土构件中的非预应力钢筋有何作用 预应力混凝土构件中的非预应力钢筋主要有：架立钢筋-起骨架作用；主筋-与预应力钢筋共同受力，在预应力失效时提供缓冲作用；箍筋-增加梁体抗剪强度，通过环箍来提高混凝土的强度；梁肋钢筋-在预应力梁体预制养生过程中起防裂作用；锚后钢筋网-防止预应力对锚后混凝土产生应力集中而开裂；锚后螺旋箍筋-提高锚后混凝土强度，共同抵抗强大的预应力。以上是个人见解也请大家指教！ 3. 先张法和后张法的区别？这样分？ 先张法与后张法的一个重要区别在于钢筋是否放张 (1)先张法 即先张拉钢筋后浇注混凝土.其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋.其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力 先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适用于中小型构件工厂化生产 (2)后张法 ①有粘结预应力混凝土 先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆(防止钢筋生锈).其传力途径是依
先张法预应力混凝土实心方桩
Q 先张法预应力混凝土实心方桩 湖南 建华管桩有限公司 发布 Q14
前言 本标准参照GB 50007《建筑地基基础设计规范》、GB 50010《混凝土结构设计规范》、JGJ 94《建筑桩基技术规范》、JGJ/T 283《自密实混凝土应用技术规程》编制。 本标准的编写符合GB/T 《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》。 本标准由湖南建华管桩有限公司提出 本标准由湖南建华管桩有限公司起草，江苏省管桩制备工程技术研究中心、建筑材料行业混凝土管桩重点实验室、江苏省企业知识产权战略推进计划参与编制。 本标准主要起草人：陈芳斌、赵伟华、杨牧、油妍利、陈巧。 本标准发布于2014年8月20日。
先张法预应力混凝土实心方桩 1 范围 本标准规定了先张法预应力混凝土实心方桩（以下简称实心方桩）的产品分类、原材料及生产要求、要求、检验方法、检验规则、标志、产品合格证、堆放、吊装和运输。 本标准适用于工业与民用建筑、铁道、公路、港口、水利等工程使用的实心方桩。 2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 700 碳素结构钢 GB/T 701 低碳钢热轧圆盘条 GB/T 预应力混凝土用钢棒 GB 8076 混凝土外加剂 GB/T 14684 建设用砂 GB/T 14685 建设用卵石、碎石 GB/T 18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 GB/T 18736 高强高性能混凝土用矿物外加剂 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法标准 GB 50164 混凝土质量控制标准 GBJ 107 混凝土强度检验评定标准 JC/T 540 混凝土制品用冷拔低碳钢丝
第五章 预应力混凝土
第五章预应力混凝土 一、名词解释： 1、预应力混凝土——预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件 使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加 力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这 种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土 中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓 或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。 2、先张法——先张法是为了提高钢筋混凝土构件的抗裂性能以及避免钢筋混凝土构 件过早出现裂缝，而在混凝土构件预制过程中对其预先施加应力以提高构件性能的 一种方法。 3、后张法——后张法，指的是先浇筑混凝土，待达到设计强度的75%以上后再张 拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法。 二、问答题： 1、试述先张法和后张法的主要区别？ 答：(1)先张法： 特点：先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力钢筋，并用夹具将张拉完毕的预应力钢筋临时固定在台座的横梁上或钢模上，然后浇筑混凝土。待混凝土达到规定强度，保证预应力筋与混凝土有足够的黏结力时，放张或切断预应力筋，借助与混凝土与预应力筋间的黏结，对混凝土产生预压应力。 适用范围：适用于生产中小型预应力混凝土构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。 (2)后张法： 特点：后张法是先制作构件，在构件中数值后，预先留出相应的孔道，待构件混凝土达到设定规定的，在孔道内穿入预应力筋，用张拉机具进行张拉，并用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部，最后进行孔道灌浆。 适用范围：适用于在现场施工大型预应力混凝土构件。 2、试述先张法的施工工艺？ 答：先张法施工工艺：张拉预应力钢筋，并临时锚固于加力台座上→浇筑混凝土→待混凝土结硬后，解除预应力钢筋与加力台座之间的联系，传力于混凝土。 3、试述后张法的施工工艺？ 答：后张法施工工艺：浇筑梁身混凝土，并预埋套管，形成管道→穿进预应力钢筋，待混凝土结硬后，进行张拉→锚固钢筋，传力于混凝土，压注水泥浆，填塞管道。 4、为什么先张法的张拉控制应力＞后张法的控制应力，但最终效果一致？ 答：因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，预应力钢筋中建立的拉应力就是控制应力。放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失；而后张法是在混凝土
先张法预应力和后张法预应力的区别
一、你应该明白先张法与后张法的施工工艺。 先张法 1．先张拉钢筋，后浇灌混凝土构件。 2．先张法施工的 3个阶段： a、张拉钢筋； b、浇灌混凝土和养护； c、放松钢筋建立预应力。 后张法 1．先浇灌混凝土构件，后张拉钢筋 2．后张法施工的3个阶段：a、构件制作和养护；b、张拉钢筋建立预应力；c、灌浆和锚头处理。 3．有粘结、无粘结 4．直线预应力筋、曲线预应力筋 5．纵向张拉、横向张拉 二、先张法与后张法只是在施工手段上有区别，而力学性质并无明显区别。 中、小型预应力构件一般采用先张法，大型预应力构件一般采用后张法。唯一区别是先张法是将张拉后的预应力钢筋直接浇筑在混凝土内，依靠预应力钢筋与周围混凝土之间的粘结力来传递预应力。而后张无粘结预应力混凝土的预应力钢筋完全依靠端头锚具来传递预压力。如果忽略摩擦的影响，后张无粘结预应力混凝土中预应力钢筋的应力沿全长是相等的，在单一截面上与混凝土不存在应变协调关系，当截面混凝土开裂时对混凝土没有约束作用，裂缝疏而宽，
挠度较大，需设置一定数量的非预应力钢筋以改善构件的受力性能。
是否容易产生裂缝只与预应力度有关即与预应力施加的大小有关，而与制作方法无关，但你要明白一点，一般来说，施加同样的张拉应力时，先张法要比后张法预应力损失大，因为先张法中混凝土有弹性回缩。 三、先张法与后张法的一个重要区别在于钢筋是否放张。 (1)先张法 即先张拉钢筋后浇注混凝土.其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋.其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。 6.1.2 预加应力的方法先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适用于中小型构件工厂化生产. (2)后张法 ①有粘结预应力混凝土。 先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆(防止钢筋生锈).其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力,如图6.2所示.这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土.
预应力混凝土连续梁桥
预应力混凝土连续梁桥． 一预应力混凝土连续梁桥 1.力学特点及适用范围 连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等
会使桥梁结构产生次内力。 由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径 的桥梁。 2.立面布置 预应力混凝土连续梁桥的立面布置包括体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题， 可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式（图1）。结构形式的选 择要考虑结构受力合理性，同时还与施工方法密切相关。 a b
a.不等跨不等截面连续梁 b. 等跨等截面连续梁 图1 连续梁立面布置 1．桥跨布置 根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的连续梁桥时， 为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.5～0.8倍。对于 预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设置拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。 桥跨布置还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁，多采用等跨布置，这样做结构简单，统一模式。等跨布置的跨径． 大小主要取决于经济分跨和 施工的设备条件。 连续梁跨数以三跨连续梁用得最为广泛，连续梁桥连续超过五跨时的内力情况虽然与五跨时相差不大，但连续过长会造成梁端伸缩量很大，需设置大位移量的伸缩缝，因此，连续跨数一般不超过五跨。 2．梁高选择
第五章 预应力混凝土工程
第五章预应力混凝土工程 一填空题 1．预应力混凝土构件受拉区预加压力的方法，一般采用张拉预应力筋并通一般采用张拉预应力筋并通过或将预应力筋弹性收缩力传递到混凝土构件上。2．先张法预应力钢筋张拉程序可采用或两种，其目的使为 了，持荷2分钟是为了。 3．先张法预应力筋放松应注意。 4．夹具自锁条件是自锚条件是在条件下，夹具自锚性能愈好。 5．锥销式夹具本身必须具备自锁和自锚能力，自锁是指，自锚是 指。 6．后张法制作预应力混凝土构件的主要施工过程为和。7. 后张法预应力构件预留孔道可采用（）、（）、（）等方法。其中（）不适于留设曲线孔。 二选择题 5-1、用钢丝来作为预应力钢筋，其张拉端所用锚具可用__________。 A、锥形螺焊锚具； B、镦头锚具； C、“703”型可锻铸铁锚具； D、螺丝端焊锚具。 5-2、与拉杆式预应力千斤顶配合使用的后张法锚具有__________。 A、螺丝端杆； B、锚杯式镦头锚具； C、JM-12锚具； D、钢质锥锚。 5-3、预应力钢筋混凝土后张法施工，适于__________。 A、在预制厂生产中、小型构件； B、在现场生产大、中型构件； C、在预制构件厂生产大、中型构件； D、建筑物整体张拉。 5-4、用钢丝束来作为预应力钢筋，其张拉端所用锚具可用__________。 A、锥形螺杆锚具； B、钢丝束镦头锚具；
C 、“703”型可锻铸铁锚具； D 、螺丝端焊锚具。 5-5、预应力混凝土施工工艺中，其最大张拉控制应力值，_________。 A 、先张法大于后张法； B 、后张法大于先张法； C 、先张法等于后张法； D 、与张拉工艺无关。 5-6、预应力钢筋混凝土后张法施工，适于_________。 A 、在预制厂生产中、小型构件； B 、在现场生产大、中型构件； C 、在预制构件厂生产大、中型构件； D 、建筑物整体张拉。 5 -7 锥锚式千斤顶主要适用于____________。 A 、螺丝端杆锚具； B 、钢质锥型锚具； C 、JM 型锚具； D 、QM 型锚具。 5-8 先张法预应力混凝土构件须待混凝土强度达____________的设计强度后方可放松预应力钢筋。 A 、70% B 、75% C 、80% D 、85% 5-9、后张法预应力混凝土构件当 _______情况时应采取两端张拉： A 、曲线预应力筋 B 、抽芯成孔构件 长度>24m C 、预埋波纹管构件 长度>30m D 、直线预应力筋 长度< 24m 5-10、后张法预应力混凝土构件当采用两批张拉时，先批张拉的钢筋应按_________式计算先批张拉控制应力。 A 、l E E h g con con +=σσ1 B. h h g con con E E σσσ+ =1 C 、 l E E A h g g con con +=*1 σσ D. con con σσ=1
第五章预应力混凝土
预应力砼工程： 1、预应力混凝土构件，先张法是通过砼与预应力筋之间的粘结力产生预压应力的。 2、预应力混凝土构件，后张法是通过构件端部的锚具传递给砼产生预压应力的。 3、在后张法预应力砼施工中，胶皮管抽芯法的抽管顺序一般是先上后下、先曲后直。 4、后张法生产预应力混凝土构件，长度在24m以下的直线预应力筋可采用一端张拉，长度大于24m的直线预应力筋可采用两端张拉。 5、先张法预应力混凝土构件的养护方法有自然养护和湿热养护。 6、先张法生产预应力砼的三大生产过程是：预应力筋张拉、砼浇筑与养护和放张预应力筋。 7、胶皮管抽芯留孔与钢管相比，弹性好，便于弯曲，因此不仅可以留设直线孔道，也能方便地留设曲线孔道。 8、先张法预应力钢丝使用的夹具有锚固夹具、张拉夹具两类。 9、若要在现场制作预应力混凝土屋架，一般应采用的施工方法是后张法。 10、后张法施工中，若采用钢管抽芯法预留孔道，抽管的时间一般应在混凝土初凝后终凝前。 11、先张法放张预应力钢筋时，构件砼强度不宜低于设计强度的75% 。 12、先张法施工预应力钢筋的放张时，对于偏心受压构件，应先同时放松预应力较小区域的预应力钢筋。 1、在后张法施工中，若预应力混凝土构件孔道留设采用钢管抽芯法，则抽管顺序宜按（ A ）进行。 A. 先上后下 B. 先下后上 C. A或B 2、后张法施工中，采用胶管抽芯法预留孔道，抽管顺序为（D ）。
A. 先下后上，先曲后直 B. 先下后上，先直后曲 C.先上后下，先直后曲 D.先上后下，先曲后直 3、下面哪个不是后张法预应力施工的设备？（ D ） A.波纹管 B.锚具 C.千斤顶 D.台座 4、后张法生产预应力混凝土构件，若留设曲线孔道，宜选用（A ）。 A.胶管抽芯法 B. 钢管抽芯法 C.A或B 5、先张法适用于生产（A ）预应力混凝土构件。 A.中小型 B. 大型 C.重型 6、对轴心受压的预应力混凝土构件，应当采取（B ）放松预应力钢筋的施工方法。 A.逐根 B. 同时 C.A或B 7、在预应力砼结构中，砼强度不宜低于（B ）标号。 A.C20 B. C30 C.C40 8、采用先张法施工的预应力混凝土构件，预应力筋的放张应尽量（D ）。 A.单根放张 B. 配筋较多时单根放张 C.配筋较少时同时放张 D.同时放所用的预应力筋 9、30米跨的预应力砼屋架，采用后张法施工，预应力筋为钢筋束，锚具应采用（C ）。 A.帮条锚具 B.墩头锚具 C.JM-12型锚具 D.螺丝端杆锚具 10、采用二次升温法养护预应力混凝土构件，其目的是（C ）。 A. 提高砼强度 B.消除初始塑性变形 C. 减少预应力损失 D.减少砼 徐变 11、平卧重叠生产后张法预应力砼构件时，钢筋的张拉力应（A ）。 A. 从上至下逐层加大 B.从上至下逐层减少 C. 各层均一样 D.中间层最大，顶层