同济大学-混凝土基本原理顾祥林课件-第十章 预应力混凝土结构的受力性能
同济大学顾祥林 混凝土结构课后答案
思考题
2-1 钢筋可以如何分类？ 答：1.根据钢筋中的化学成分，可将钢筋分为碳素钢及普通合金钢两大类 2.按加工方法，钢筋可分成热轧钢筋、冷拉钢筋和热处理钢筋三大类；钢丝可分为碳素 钢丝、刻痕钢丝、钢绞线和冷拔低碳钢丝四大类。 2-2 软钢和硬钢的应力——应变关系曲线有何不同？他们的屈服强度是如何取值的？ 答：
3
Ec
105 N / mm2 34.7 2.2 f cu
2-10 什么是混凝土的疲劳强度？重复荷载下混凝土应力——应变关系曲线有何特点？ 答：对混凝土棱柱体试件，当加载应力小于混凝土疲劳强度 f
f c
时，如图中的加载应力σ1
或更大的加载应力σ2，经过多次重复加载试验后，应力——应变关系曲线与图 2-30（a）的 情况类似，只是随着荷载重复次数的增多，加载和卸载过程形成的环状曲线趋于闭合，但即 使荷载重复次数达到数百万次也不会发生疲劳破坏。如果加载应力高于混凝土疲劳强度
2-9 如何确定混凝土的变形模量和弹性模量？ 答：变形模量是应力与应变之比。由于轴心受压混凝土应力——应变关系是一条曲线，在不 同的应力阶段变形模量是一个变数。混凝土的变形模量有三种表示方法，及原点弹性模量、 割线模量、切线模量。混凝土的弹性模量通常是指原点弹性模量，其值可用 Ec 表示。我们 GB50010 规范给出的混凝土弹性模量值是这样得到的：对棱柱体试件，加载至 c 0.5f c ， 然后卸载至零，这样重复加载卸载 5~10 次后，卸载曲线接近直线且其斜率趋于稳定，将该 直线的斜率定为混凝土的弹性模量。 根据实验结果进行统计分析， 可将混凝土的弹性模量与 立方体抗压强度的关系表示为：
授课教师：熊学玉
思考题
1-1 钢筋和混凝土共同工作的基础是什么？ 答： （1）混凝土和钢筋之间有良好的粘结性能，二者能够可靠地结合在一起，共同受力， 共同变形。 （2）混凝土和钢筋两种材料的温度线膨胀系数很接近，避免温度变化时产生较大的温 度应力破坏二者之间的粘结力 （3）混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于过早的腐蚀或高温软化 1-2 与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁有哪些优势？ 答：钢筋不但提高了梁的承载能力，而且还提高了梁的变形能力，使得梁在破坏前能给人以 明显的预告。 1-3 与钢筋混凝土梁相比，预应力混凝土梁有哪些优势？ 答： 预应力钢筋在梁底部产生的预压应力会抵消外部荷载 P 产生的拉应力， 使得梁底部不产 生拉应力或仅产生很小的拉应力，提高梁的抗裂行能。 1-4 与其他结构相比，混凝土结构有哪些特点？ 答：1.混凝土结构的优点： 1）良好的耐久性 2）良好的耐火性 3）良好的整体性 4）良好的可模性 5）可就地取材 6）节约钢材 2.混凝土结构的缺点： 混凝土结构的自重大且易开裂， 一般混凝土结构使用时往往带裂缝工作， 对裂缝有严格 要求的结构构件需采取特殊措施； 现浇混凝土结构需耗费大量的模板； 施工季节性的影响较 大；隔热隔声性能较差等。
建筑混凝土结构设计（顾祥林同济大学）
建筑混凝⼟结构设计（顾祥林同济⼤学）44:37顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（1、2）-1上传者：朵朵200805121.6万次播放46:12顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（1、2）-2上传者：朵朵200805128,842次播放44:50顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（3、4）-1上传者：朵朵200805126,666次播放43:41顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（3、4）-2上传者：朵朵200805125,476次播放44:20顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（5、6）-1上传者：朵朵200805125,820次播放43:57顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（5、6）-2上传者：朵朵200805124,476次播放44:53顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（7、8）-1上传者：朵朵200805124,592次播放44:50顾祥林-建筑混凝⼟结构设计（7、8）-2上传者：朵朵200805123,904次播放44:50顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(9、10)-1上传者：朵朵200805123,941次播放45:00顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(9、10)-2上传者：朵朵200805123,501次播放45:02顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(11、12)-1上传者：朵朵200805124,385次播放45:04顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(11、12)-2上传者：朵朵200805123,390次播放44:44顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(13、14)-1上传者：朵朵200805122,827次播放42:12顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(13、14)-2上传者：朵朵200805122,544次播放44:32顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(15、16)-1上传者：朵朵200805122,708次播放45:02顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(15、16)-2上传者：朵朵200805122,603次播放41:45顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(17、18)-1上传者：朵朵200805122,671次播放42:30顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(17、18)-2上传者：朵朵200805122,387次播放44:35顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(19、20)-1上传者：朵朵200805122,473次播放44:26顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(19、20)-2上传者：朵朵200805122,130次播放43:17顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(21、22)-1上传者：朵朵200805122,452次播放41:21顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(21、22)-2上传者：朵朵200805122,099次播放44:55顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(23、24)-1上传者：朵朵200805122,199次播放44:07顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(23、24)-2上传者：朵朵200805121,940次播放44:51顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(25、26)-1上传者：朵朵200805122,231次播放44:02顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(25、26)-2上传者：朵朵200805122,031次播放44:54顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(27、28)-1上传者：朵朵200805121,964次播放44:59顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(27、28)-2上传者：朵朵200805121,615次播放44:46顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(29、30)-1上传者：朵朵200805121,636次播放44:33顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(29、30)-2上传者：朵朵200805121,636次播放44:55顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(31、32)-1上传者：朵朵200805121,788次播放43:47顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(31、32)-2上传者：朵朵200805121,727次播放44:28顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(33、34)-1上传者：朵朵200805122,191次播放43:31顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(33、34)-2上传者：朵朵200805122,274次播放44:48顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(35、36)-1上传者：朵朵200805122,532次播放43:06顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(35、36)-2上传者：朵朵200805122,006次播放44:51顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(37、38)-1上传者：朵朵200805121,846次播放43:00顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(37、38)-2上传者：朵朵200805121,852次播放45:01顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(39、40)-1上传者：朵朵200805122,017次播放43:37顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(39、40)-2上传者：朵朵200805121,674次播放44:43顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(41、42)-1上传者：朵朵200805121,857次播放44:29顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(41、42)-2上传者：朵朵200805121,705次播放44:32顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(43、44)-1上传者：朵朵200805121,658次播放44:17顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(43、44)-2上传者：朵朵200805121,487次播放44:29顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(45、46)-1上传者：朵朵200805121,615次播放05:57顾祥林-建筑混凝⼟结构设计(45、46)-2上传者：朵朵200805121,863次播放。
预应力混凝土ppt教学课件
定义
预应力混凝土是一种在混凝土浇筑前或浇筑过程中，通过张拉钢筋 或钢束对混凝土预先施加压力，以改善其受力性能的结构形式。
特点
具有较高的抗裂性、刚度和耐久性，能有效控制裂缝的开展和宽度， 提高结构的承载能力和使用寿命。
预应力原理及作用机制
原理
通过在混凝土中引入预压应力，使混 凝土在承受外荷载之前已经处于受压 状态，从而提高其抗裂性和承载能力。
应用领域
预应力混凝土广泛应用于桥梁、高层建筑、水利工程、海洋工程等需要承受大 荷载和严酷环境的结构中。
国内外发展现状与趋势
发展现状
预应力混凝土技术在国内外得到了广泛应用和深入研究，形成了完善的理论体系和 施工工艺。
发展趋势
随着新材料、新工艺和计算机技术的发展，预应力混凝土技术将朝着更高强度、更 轻量化、更耐久性和更环保的方向发展。同时，智能化施工和监测技术也将得到更 广泛的应用。
80%
安全管理
建立结构安全管理制度，对结构进 行安全评估，确保结构在使用过程 中的安全性。
损伤诊断技术应用
无损检测技术
应用无损检测技术对预应力混 凝土结构进行检测，如超声检 测、射线检测等，确定结构的 损伤位置和程度。
结构健康监测技术
通过安装传感器等监测设备， 实时监测结构的变形、应力等 参数，评估结构的健康状况。
预应力混凝土ppt教学课件
目
CONTENCT
录
• 预应力混凝土基本概念与原理 • 预应力混凝土材料与性能要求 • 预应力混凝土设计方法与步骤 • 预应力混凝土施工工艺流程与技术
要点 • 预应力混凝土质量检测与验收标准 • 预应力混凝土结构维护与加固方法
01
预应力混凝土基本概念与原理
第一章 绪论--混凝土结构基本原理课件(同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林)
只有粗骨料，无细骨料 只有粗骨料，
•FRP筋的应用
用FRP筋代替钢筋
二、混凝土结构的发展
3.结构方面的发展
•预应力混凝土结构的应用
P
P
在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝 在混凝土的受拉区施加预应力， 土结构的抗裂度，减轻构件的自重 土结构的抗裂度，
P
P
•结构体系的丰富
不同用途、不同结构功能具有相应的结构 不同用途、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 FRP混凝土及预应力混凝土结构等
1.目的 是土木工程专业的一门主要专业基础课
•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法
•混凝土结构构件的设计方法
•现有混凝土结构构件的性能评估
四、本课程的目的和学习方法
2.学习方法
•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同 注意本课程与相关课程尤其是“材料力学” 结构力学”
点，正确运用已有的力学知识解决实际问题
•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论 混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，
体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 学习和应用时要注意思维方式的转变
•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安 结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，
全可靠
•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益 注意理论联系实际，积累一定的感性认识，
一、混凝土结构的概念和特点
3. 预应力混凝土结构的一般概念
同济大学《混凝土结构基本原理》第十章_预应力混凝土结构的受力性能
Apcon Apcon
Apcon
前期损失或第 一批损失
后期损失或第 二批损失
预应力损失值不宜笼统地估算，应予 分项计算，然后相加确定总的损失值
但各项预应力损失值又不是截然无关 的。试图求得各项预应力损失的“净 值”是很困难的。
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
后张法中，张拉钢筋时，
钢筋在孔道中滑动，就
少l2
建议的张拉程序为
1.1con con 张拉端 0.85con
0
1.1con停2分钟
0.85con停2分钟
锚固端
锚固端
con
五、预应力损失值
3. 锚具变形和钢筋回缩损失l1
由于锚具、垫块本身的变形， 其间裂缝的压紧及钢筋在锚具 中的滑移引起的损失
l1
a l
Ep
张拉端锚具的变形 和钢筋的内缩值， 见教材表10-2
第十章 预应力混凝土结构的性能与计算
一、基本概念
1. 预应力混凝土的特点
*提高刚度和抗裂度
*减轻结构自重
*提高梁的抗扭和抗剪承载力，
加载
加载
但不提高抗弯承载力
*提高梁的抗疲劳承载力保护钢 筋免受大气腐蚀
一、基本概念
2. 先张法和后张法
张拉钢筋并在 台座上固定
浇注混凝土构件
混凝土强度达设计 强度的70%以上时 剪断钢筋
2. 锚具和夹具
粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混凝土锚固预应
力钢筋
3铅丝线圈
8箍筋
6~ 8螺旋筋
灌浆口（灌浆锚固）
预应力筋
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
承压型锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端
030036《混凝土结构基本原理》同济大学教学大纲(含教学内容,使用课本等)
《混凝土结构基本原理》课程教学大纲课程编号： 030036 学分：3 总学时：51大纲执笔人：朱军大纲审核人：屈文俊一、课程性质与目的本课程主要面向工程力学专业，是针对该专业修读专业方向二（现代工程结构方向）课群组的学生开设的专业特色课程内的限定选修课（F2），教学目的是使学生掌握由钢筋及混凝土这两种材料所组成的结构构件的基本力学性能及计算方法，从而为后继课程——《建筑混凝土结构设计》的学习打下基础。
二、课程基本要求(一) 绪论了解钢筋混凝土结构的一般概念与特点，了解其工程应用及发展概况。
(二)混凝土结构材料的物理力学性能熟悉钢筋混凝土材料的特点，掌握钢筋和混凝土的强度及应力应变关系，熟悉混凝土的收缩和徐变特性，熟悉混凝土与钢筋的粘结。
(三) 按近似概率理论的极限状态设计法熟悉极限状态的概念，了解按近似概率的极限状态设计法，掌握实用设计表达式。
(四) 受弯构件的正截面受弯承载力熟悉主要试验结果，熟练掌握单筋、双筋及Ｔ形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算方法，熟悉受弯构件的一般构造。
(五) 受弯构件的斜截面承载力熟悉主要试验结果，熟练掌握梁的斜截面受剪承载力的计算方法，熟悉保证斜截面受弯承载力的构造措施。
(六) 受压构件的截面承载力熟悉主要试验结果，熟练掌握轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算方法，熟练掌握偏心受压构件对称及不对称配筋正截面受压承载力计算方法，了解偏心受压构件斜截面受剪承载力计算，熟悉受压构件一般构造。
(七) 受拉构件的截面承载力熟悉主要试验结果，熟悉轴心受拉及偏心受拉构件正截面受拉承载力计算方法，了解偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算(八) 受扭构件的扭曲截面承载力熟悉主要试验结果，熟练掌握纯扭构件及弯、剪、扭构件的扭曲截面承载力计算方法，熟悉受扭构件一般构造。
(九) 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性熟悉变形及裂缝控制计算的理论和方法，了解混凝土结构耐久性的基本概念。
《预应力混凝土结构》全套课件
某地铁站预应力混凝土楼板设计。该案例分析了地铁站楼板在承受重载和动载作用下的受 力特点，通过采用预应力混凝土技术，有效提高了楼板的承载能力和抗裂性能。
问题剖析与解决方案探讨
01
问题一
预应力筋张拉控制不精确。解决方案包括采用先进的张拉设备和精确的
测量技术，确保预应力筋的张拉力和伸长值满足设计要求。
优点与局限性
01
局限性
02
03
04
需要专业的设计和施工队伍， 技术难度较大；
对材料性能要求较高，需严格 控制材料质量；
在某些特定条件下（如高温、 腐蚀环境等），预应力效果可
能受到影响。
应用领域及前景
应用领域
预应力混凝土结构广泛应用于桥梁、高层建筑、大跨度公共建筑、海洋工程、 核电站等领域。
前景
随着科技的不断进步和新型材料的不断涌现，预应力混凝土结构的应用前景将 更加广阔。未来，预应力混凝土结构将继续向更高性能、更智能化、更环保的 方向发展，为现代建筑提供更多可能性。
《预应力混凝土结构 》全套课件
REPORTING
• 预应力混凝土结构概述 • 材料与性能 • 设计与施工方法 • 结构分析与计算 • 耐久性评估与维护管理 • 工程案例分析与讨论
目录
PART 01
预应力混凝土结构概述
REPORTING
定义与发展历程
定义
预应力混凝土结构是在混凝土结构中 引入预压应力，以改善结构性能的一 种结构形式。
施工流程与注意事项
施工准备
熟悉图纸、准备材料、检查设备 等。
钢筋加工与安装
按照图纸要求加工钢筋，并准确 安装到位。
模板制作与安装
根据结构形状和尺寸制作模板， 并安装到指定位置。
预应力混凝土结构的受力性能课件
03 预应力混凝土结构的优势 与局限性
预应力混凝土结构的优势
高承载力
预应力混凝土结构由于预先施 加了压力，使得结构在承受外 部荷载时具有更高的承载能力。
抗裂性好
预应力能够有效地控制混凝土 结构的裂缝出现，提高结构的 整体性和耐久性。
节省材料
预应力混凝土结构可以减小截 面尺寸和构件的厚度，从而节 省建筑材料。
特点
具有高强度、高刚度、良好的耐 久性和抗震性能，能够满足各种 复杂结构和大型结构的需要。
预应力混凝土的制造过程
01
02
03
预应力筋的制备
选用高强度钢丝或钢绞线 作为预应力筋，经过矫直、 除锈、涂裹防腐材料等加 工制成成品。
混凝土制备
根据设计要求，选择适当 的骨料、水泥、水等原材 料，经过搅拌、运输、浇 筑等工序制成混凝土。
智能预应力混凝土结构
将传感器、执行器等智能元件嵌入预应力混凝土中，实现结构的自 感知、自适应和自调节功能。
预应力混凝土结构的智能化监测与维护
智能化监测系统
建立预应力混凝土结构的智能化 监测系统，实时监测结构的受力
状态、变形和损伤情况。
健康诊断与预警
通过智能化监测系统对预应力混凝 土结构进行健康诊断，及时发现潜 在问题和风险，进行预警。
与木结构比较
预应力混凝土结构具有更高的承载力和耐久性，但环保性能较差。
04 预应力混凝土结构的工程 实例
大跨度预应力混凝土桥梁
大跨度预应力混凝土桥梁是预应力混凝土结构的重要应用之一，能够满 足长跨度、大荷载的桥梁建设需求。
预应力技术能够提高桥梁的承载能力和跨越能力，减少结构自重，降低 材料消耗，从而降低桥梁的造价。
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钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%， 24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛
采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0
l 4 a (
con
f pt
b) con
常数参见规范的相关内容
五、预应力损失值
5. 应力松弛损失l4
垫板
螺丝杆端
对焊接头
三、预应力混凝土所用的材料
1. 钢筋
要求 钢筋
强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的加 工性能和一定的塑性
冷拉钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、 钢绞线、冷拔低碳钢丝
处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜采用 热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等作 为预应力钢筋
注意
对直接承受动荷载的预应力混凝土构件，不得采 用有焊接接头的冷拉钢筋
2. 锚具和夹具
墩头锚具
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混凝土锚固预应
力钢筋
3铅丝线圈
8箍筋
6~ 8螺旋筋
灌浆口（灌浆锚固）
预应力筋
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
承压型锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端
部
螺母 预应力筋
三、预应力混凝土所用的材料
2. 混凝土
一般预应力混凝土构件
C30
采用热处理钢筋、碳素钢丝、 刻痕钢丝、钢绞线的预应力 混凝土构件
C40
四、张拉控制应力con的确定
1. con对结构的影响
Apcon Apcon
Apcon
Apcon
con越大，混凝土
中的预压应力越 大，但过大会产 生如下问题
六、预应力筋锚固区受力性能
1. 先张法预应力筋预应力传递长度
当采用骤然放松预应力钢筋的施 工工艺时，起点应从距构件末端 0.25ltr处开始计算
ltr
pe
ltr ltr
ltr
pe
ft
pc
d
六、预应力筋锚固区受力性能
2. 后张法锚固区的局部承压
2a
A
A 2b
七、轴心受拉构件的分析
1. 受力特征
开裂前，荷载-位移关系为线 性的，预应力钢筋的应力增 长较少 开裂后，预应力钢筋的应力 急增，进入非线性阶段
P 预应力混凝土构件 （使用荷载下不带裂缝）
P
预应力钢筋
P 普通混凝土构件 （使用荷载下常带裂缝）
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----张拉钢筋
r
d
r P'
Px-dP2 Px
d
dP P' Px d 2
Px dP2
dP1
dx
Px-dPx d Px
Px-dP1
dx
dP2+dP1
Pxd
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
P
d
预应力筋轴线
dP dP dP kPx dx Px d x 1 2
张拉端
f cu l5 C D
A B
pc
高湿环境中可降低50% 干燥环境中应增加20~30%
受拉区或受压区各自预应力钢筋和非 预应力钢筋的配筋率
系数A、B、C、D参见教材中的相关规定
五、预应力损失值
6. 钢筋挤压混凝土损失l6
采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋 对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失
当d3m时
l 6 30Mpa
五、预应力损失值
7. 预应力损失的组合
预应力损失的组 合 第一批损失lI 第二批损失lII 先张法构件 后张法构件
l1+l2+l3+l4 l5
l1+l2 l4+l5+l6
预应力总损失 的下限值
先张法构件： l100N/mm2 后张法构件： l80N/mm2
五、预应力损失值
1. 预应力损失的种类
Apcon Apcon Apcon
Apcon
前期损失或第 一批损失
发生在预应力传 到混凝土之前
如锚具变形、管道摩擦、台 座与钢筋的温差、钢筋松弛 损失等
后期损失或第 二批损失
发生在预应力传 到混凝土之后
如混凝土收缩徐变、局部挤 压损失等
五、预应力损失值
张拉端锚具的变形 和钢筋的内缩值， 见教材表10-2
a l1 E p l
预应力钢筋的弹 性模量 张拉端至锚固端 之间的距离
五、预应力损失值
3. 锚具变形和钢筋回缩损失l1
应注意的几个问题
*由块体拼装的结构，尚应考虑填逢
间的预压变形。当采用混凝土或砂 浆为填逢材料时，每条缝的预压变 形值为1mm
l1
锚固前的应力图
con
摩擦力 l1/ 2
（0）
lf
锚固后的应力图
五、预应力损失值
4. 温差应力损失l3
混凝土蒸汽养护时,预应力 钢筋与台座之间温差引起 的损失
钢筋的线膨胀系数
温度为t0时的应力为con
温度升到t1时由于混凝土 未结硬此处的应力为con
l 3 0.00001 tE p
pcII
混凝土应力： pcII
( con lI lII ) Ap A0
混凝土中的有效预压应力
A0 A ( E 1) Ap
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
d 预应力筋轴线
后张法中，张拉钢筋时， 钢筋在孔道中滑动，就 会产生摩擦力
主要由两部分组成
P 张拉端 Px Px-dPx x dx 锚固端
*孔道偏 差等因素 引起的
*曲线型 孔道而引 起的
Px
r
d
r dP1 Px-dP1 dx Px dP2
d P
Px-dP2 dx
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
施工阶段----放松钢筋
E Es E
c
钢筋应力： p con lI E pcI
pcI ( A Ap ) ( con lI E pcI ) Ap
pcI
混凝土应力： cpI
( con lI ) Ap A0
A0 A ( E 1) Ap
第十章 预应力混凝土结构的性能与计算
同济大学土木工程学院建筑工程系 顾祥林
一、基本概念
1. 预应力混凝土的特点
*提高刚度和抗裂度
*减轻结构自重
*提高梁的抗扭和抗剪承载力，
加载
加载
但不提高抗弯承载力
*提高梁的抗疲劳承载力保护钢
筋免受大气腐蚀
一、基本概念
2. 先张法和后张法
张拉钢筋并在 台座上固定 浇混凝土构件，并 在构件中预留孔道
采用超张拉可以减 少l4
建议的张拉程序为
0
(1.05~1.1)con 停2~5分钟
0
con
在高应力下，本需1小时才能完成的 损失，在2~5分钟内就完成了大部分
五、预应力损失值
6. 混凝土收缩徐变损失l5
收缩和徐变两者相互有关，很难精确计算，为了简化两项 损失可合并考虑
受拉区或受压区预应力钢筋在各自合 力作用点处混凝土的法向压应力
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----完成第二批损失
E Es E
c
钢筋应力： p con lI lII E pcII
pcII ( A Ap ) ( con lI lII E pcII ) Ap
二、施加预应力的方法
1. 张拉预应力筋的方法
*直接张拉法：用千斤顶等机械工具
直接张拉预应力钢筋
*电热法：低电压强电流通过钢筋使
其发热伸长，达设计要求时断电
*连续配筋法：用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池
壁上
*自张法：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土
中的钢筋一起伸长，在混凝土中产生压力
浇注混凝土构件
在构件中预留孔道 中穿钢筋并张拉
混凝土强度达设计 强度的70%以上时 剪断钢筋
锚固灌浆
一、基本概念
3. 有粘结和无粘结预应力混凝土
有粘结预应力混凝土
先张法生产的预应力混凝土构件以及后 张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的 预应力混凝土构件
特点
受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小
一、基本概念
a l1 E p l
*先张法构件，当台座长度超过100m时，可忽略l1
*后张法构件，l1只考虑张拉端，因锚固端锚具在张拉过程
中已被压紧
五、预应力损失值
3. 锚具变形和钢筋回缩损失l1
应注意的几个问题
a l1 E p l
*此式不适用于曲线配筋
的后张法构件（具体算 法可参考相关文献）
3. 有粘结和无粘结预应力混凝土
无粘结预应力混凝土
后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生 产的预应力混凝土构件
特点
造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢 筋
一、基本概念
4. 全预应力和部分预应力
使用荷载下不出现 拉应力或裂缝
使用荷载下允许混凝土 受拉区产生宽度不大的裂缝
全预应力混凝土构件
部分预应力混凝土构件
使构件出现脆性破坏 预应力筋过早进入流幅，降 低其塑性 增加钢筋的松弛损失
四、张拉控制应力con的确定
2. con的取值
Apcon Apcon