预应力基本概念
预应力混凝土的定义
预应力混凝土的定义在现代建筑工程中，预应力混凝土是一种广泛应用且具有重要意义的材料和技术。
要理解预应力混凝土，首先得从它的基本概念入手。
简单来说，预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力，使混凝土在使用阶段能够更好地承受拉力。
这种预先施加的压力可以有效地抵消或减小使用阶段由荷载引起的混凝土拉应力，从而提高混凝土构件的抗裂性能和刚度。
想象一下一根普通的混凝土梁，在承受重物时，梁的底部会受到拉力。
由于混凝土的抗拉强度相对较低，很容易出现裂缝。
但如果我们在制作这根梁的时候，事先给它施加一个反向的拉力，使得梁在使用时底部的拉应力减小甚至消失，那么梁就不容易开裂，而且能够承受更大的荷载。
这就是预应力混凝土的基本原理。
预应力混凝土的实现方式有多种，常见的有先张法和后张法。
先张法是在浇筑混凝土之前，先将预应力筋张拉到设计的应力值，然后用夹具将其固定在台座或钢模上，接着浇筑混凝土。
待混凝土达到一定强度后，放松预应力筋，由于预应力筋的回缩，就会给混凝土施加预应力。
这种方法通常适用于预制构件厂生产中、小型构件，如楼板、屋面板等。
后张法则是先浇筑混凝土构件，并在构件中预留孔道。
待混凝土达到规定强度后，将预应力筋穿入预留孔道，然后在构件两端进行张拉，并用锚具将预应力筋锚固在构件上。
最后向预留孔道内压力灌浆，使预应力筋与混凝土粘结在一起，共同工作。
后张法适用于现场制作大型构件，如桥梁的箱梁、T 梁等。
预应力混凝土之所以能够在建筑领域发挥重要作用，是因为它具有许多显著的优点。
首先，它大大提高了混凝土构件的抗裂性能。
由于预先施加了压力，减少了使用阶段的拉应力，使得构件能够在更大的荷载作用下不开裂或延迟开裂，从而提高了结构的耐久性。
其次，预应力混凝土能够减小构件的截面尺寸，减轻结构自重。
在相同的承载能力下，预应力混凝土构件可以做得更加轻巧，这不仅节省了材料，还为建筑设计提供了更大的灵活性。
再者，预应力混凝土可以增加构件的刚度，减少变形。
预应力原理
预应力原理1. 引言预应力是一种应用力学原理，在工程结构中起到增强材料强度、提高结构性能的作用。
预应力原理广泛应用于建筑物、桥梁、管道、堆场、坝和航道等工程结构中，以增强结构的强度、刚度和稳定性。
本文将详细解释预应力原理的基本概念、原理、施工方法、应用领域以及相关规范和标准。
2. 预应力的概念与分类2.1 预应力的概念预应力是在结构体内施加一定大小和方向的预先作用力，使结构在正常使用荷载或预定的荷载下具有一定的剩余应力，从而改变结构体的内部力状态，增加结构的承载能力和变形能力。
2.2 预应力的分类根据预应力的来源和施加方式，预应力可分为内力型和外力型。
内力型预应力是通过在结构体内置钢束或钢筋，在混凝土凝固前施加拉力产生的。
主要有压应力型预应力和张应力型预应力两种。
压应力型预应力强调通过支撑或约束结构，施加水平预应力，如束筋、箍筋等。
张应力型预应力则是通过拉伸钢束或钢筋施加预应力的，常见的形式有预应力混凝土板、板梁、T梁和箱梁等。
外力型预应力是通过外部设备施加预应力，如张拉机、锚具等。
此类预应力的特点是施加力矩作用于预应力体系上，再通过锚具将力转移到结构中。
3. 预应力原理预应力原理的核心概念是通过施加预应力，改变结构的内力分布，使结构在整个使用阶段都能具有较好的内力状态。
3.1 预应力原理的基本假设预应力原理的基本假设包括以下几点：1.结构的材料具有线弹性和各向同性；2.结构的质量和几何形状均为准确的；3.结构在受到荷载作用时，内力的分布均匀。
3.2 预应力原理的作用效果预应力原理可产生以下几种作用效果：1.提高结构的抗弯承载能力；2.提高结构的抗拉承载能力；3.抑制结构的裂缝扩展；4.提高结构的刚度和稳定性；5.降低结构的挠度和变形。
3.3 预应力原理的关键技术预应力原理的关键技术包括以下几点：1.预应力计算：通过力学原理计算出预应力的大小和施加方式；2.预应力施加：通过张拉机、锚具等设备施加预应力；3.预应力锚固：通过锚具将预应力传递到结构中，保证预应力的长期稳定性。
预应力混凝土结构的基本概念及材料—预应力混凝土结构的三种概念
(—AF + —MI—c)
My —I—
(—AF -+ —MI—y)
A—F
—MI—c
(—AF - —MI—c)
预应力钢筋的重心与梁的重心重合时截面的应力分布
1. 第一种概念
a）
截面重心线
e cc
偏心预应力钢筋
b）
c）
d）
e）
(—AF -—FI—ec +—MI—c)
—FI—ey
—M—I y
(—AF -+—FI—ey +-—M— I y )
b）的内部抵抗力矩 a）钢筋混凝土梁的隔离体 b）预应力混凝土梁的隔离体
2. 第二种概念
根据两者的相似性，可以将预应力钢筋与普 通钢筋作等强代换，减少用钢量，这在很多情况 下是经济可行的。
该种概念是预应力混凝土的强度理论， 表明预应力可充分发挥高强钢材和高强混 凝土，但却不能超越材料自身强度的界限。
—AF
—FI—ec
—M—I c
(—AF + —FI—ec - —MI—c)
预应力钢筋偏离混凝土截面的重心时截面应力分布
1. 第一种概念
这种概念将预应力钢筋的作用看成是改变 混凝土性能的一种手段。通过施加预应力将混 凝土作为弹性材料，采用材料力学公式及叠加 原理计算混凝土的应力、应变和挠度、上拱， 计算十分方便。
a)
b)
具有弯折形预应力筋的预应力梁
3. 第三种概念
该种概念的作用将预加应力看成是 改善使用荷载作用下结构工作性能的有 效手段，指出了预加应力效应和荷载效 应之间的相互关系，为分析、设计复杂 的预应力结构提供简捷的方法。
《钢筋混凝土结构》
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构的 三种概念
预应力规范
预应力规范预应力规范（Pre-stressed Concrete Code）预应力是一种施加在混凝土元件上的预期压力，通过预先施加应力来提高混凝土的强度和耐久性。
为了确保预应力结构的安全和可靠性，预应力的设计、施工和质量控制需要遵循一定的规范和标准。
下面是一份关于预应力规范的大致内容，仅供参考。
一、预应力设计的一般原则1. 预应力设计应符合国家相关标准和规范的要求。
2. 预应力设计应根据工程结构的要求和使用条件，确定预应力度和预应力方案。
3. 预应力设计应考虑材料的特性和性能，合理选取预应力钢材和混凝土材料。
4. 预应力设计应充分考虑结构的可施工性和施工工艺。
二、预应力设计的基本要求1. 预应力设计应满足强度、刚度、稳定性和耐久性等方面的要求。
2. 预应力设计应确保结构在荷载作用下不发生失稳和破坏。
3. 预应力设计应满足结构的挠度、裂缝控制和变形的要求。
4. 预应力设计应满足结构的施工和使用要求，考虑施工过程中的各项限制条件。
三、预应力的材料和质量控制1. 预应力钢材应符合国家相关标准和规范的要求，具有良好的强度和耐腐蚀性能。
2. 预应力钢材的质量应经过合理检测和验收，确保其质量和性能符合要求。
3. 预应力混凝土应采用优质的水泥、细骨料和粗骨料，且符合国家相关标准和规范的要求。
4. 预应力混凝土的配合比应合理，保证混凝土的强度和耐久性。
5. 预应力混凝土的浇筑、养护和质量控制应符合国家相关标准和规范的要求。
四、预应力结构的施工和施工控制1. 施工过程中应采取正确的施工方法和工艺，确保预应力结构的质量和安全。
2. 施工过程中应严格控制预应力的施加和释放，确保预应力的控制精度和质量。
3. 施工过程中应采取合理的监测和调整措施，及时发现和处理施工过程中的问题和隐患。
4. 施工过程中应配备合格的施工人员和专业设备，确保施工的安全和质量。
五、预应力结构的检验和验收1. 预应力结构应按照设计要求进行各项检验和试验，确保结构的强度和稳定性。
预应力混凝土结构设计规范
预应力混凝土结构设计规范预应力混凝土结构是一类特殊的结构，它通过预先施加预应力力量，使混凝土结构在受力时具有更高的承载能力和更好的延性。
预应力混凝土结构广泛应用于高层建筑、桥梁、隧道等工程领域。
在实际设计过程中，我们需要依据相关规范制定设计方案，保证结构的稳定性、安全性和经济性。
本文就预应力混凝土结构的设计规范进行一些探讨。
1.预应力混凝土结构设计中的一些基本概念（1）预应力：在构件自重和荷载作用下，通过张拉钢筋或钢束施加的预先拉应力。
（2）受拉区：在预应力力量的作用下，混凝土结构中承受拉力的区域。
（3）受压区：在预应力力量的作用下，混凝土结构中承受压力的区域。
（4）预应力筋：实现预应力的主要材料，包括钢筋、钢束等。
（5）锚固系统：实现对预应力筋锚固的系统，包括锚头、锚板、锚具等。
2.预应力混凝土结构设计中的荷载和结构组合在进行预应力混凝土结构设计时，我们需要确定具体的荷载和结构组合。
根据设计要求，荷载分为标准值、临时值和稳定值三种。
标准值是指基本永久荷载和基本可变荷载，临时值是指汽车荷载、人员荷载等，稳定值是指水平荷载、永久地震荷载等。
在确定荷载组合时，我们需要考虑不同荷载的作用时间和频次。
3.预应力混凝土结构的构造和材料预应力混凝土结构的构造和材料是影响其承载能力和使用寿命的重要因素。
预应力混凝土结构一般采用预压预应力方法，施加预应力力量后方可浇筑混凝土。
预应力混凝土结构的材料包括混凝土和预应力筋。
混凝土的强度应符合相关标准要求，预应力筋的质量应符合相关标准的要求。
4.预应力混凝土结构设计过程中的一些注意事项（1）预应力筋的截面应确定在混凝土结构的受拉区。
（2）预应力筋施加的预应力力量应符合相关标准的要求。
（3）在设计预应力混凝土结构时，应合理确定受力模式，避免产生不良应力。
（4）预应力混凝土结构应采用符合相关标准的锚固系统。
5.预应力混凝土结构的检验和验收预应力混凝土结构的检验和验收应符合相关的标准和规范，包括定期检查和试验，保证结构的安全和可靠。
预应力施工技术培训
预应力施工技术培训在建筑工程领域，预应力施工技术是一项至关重要的技术手段，它能够显著提高结构的性能和耐久性。
为了让更多的施工人员掌握这一技术，我们组织了本次预应力施工技术培训。
一、预应力施工技术的基本概念预应力施工技术，简单来说，就是在结构承受荷载之前，预先对其施加一定的压力，以提高结构的承载能力、抗裂性能和刚度。
这种技术通常应用于混凝土结构，如桥梁、大型屋面板、预应力混凝土管桩等。
预应力的施加方式主要有先张法和后张法两种。
先张法是在混凝土浇筑之前，先将预应力筋张拉到设计应力，然后临时锚固在台座或钢模上，再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，放松预应力筋，从而使混凝土获得预应力。
后张法则是先浇筑混凝土构件，在构件中预留孔道，待混凝土达到规定强度后，将预应力筋穿入孔道，然后进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆。
二、预应力施工技术的优点1、提高结构的承载能力通过施加预应力，可以使结构在承受相同荷载的情况下，截面尺寸减小，从而节省材料，减轻结构自重，增加跨越能力。
2、增强结构的抗裂性能预应力能够有效地控制混凝土的裂缝开展，提高结构的耐久性，延长使用寿命。
3、改善结构的变形性能预应力可以减小结构在荷载作用下的变形，提高结构的刚度，使结构更加稳定。
三、预应力施工技术的材料与设备1、预应力筋常用的预应力筋有钢丝、钢绞线和精轧螺纹钢筋等。
预应力筋的质量直接影响到预应力施工的效果，因此在选择时必须严格按照设计要求和相关标准进行。
2、锚具锚具是将预应力筋固定在结构上的装置，常用的锚具有夹片式锚具、支承式锚具和锥塞式锚具等。
锚具的性能必须符合国家标准和设计要求，并且在使用前需要进行检验和验收。
3、张拉设备张拉设备包括千斤顶和油泵等。
千斤顶的类型和规格应根据预应力筋的类型和张拉力的大小进行选择，油泵则应与千斤顶配套使用，以保证张拉过程的平稳和安全。
四、先张法施工工艺1、台座准备先张法施工需要有足够强度和刚度的台座，以承受预应力筋的张拉应力。
ANSYS——预应力施加方法
ANSYS——预应力施加方法一、预应力的基本概念预应力是指在结构承受荷载之前，预先对其施加的压力或拉力。
通过施加预应力，可以提高结构的承载能力、抗裂性能和刚度，从而优化结构的性能。
在实际工程中，预应力结构广泛应用于桥梁、建筑、水利等领域。
例如，预应力混凝土桥梁通过在混凝土中预先施加拉力，有效地减小了混凝土在使用过程中的拉应力，提高了桥梁的跨越能力和耐久性。
二、ANSYS 中预应力施加方法的分类在 ANSYS 中，预应力的施加方法主要可以分为以下几类：1、初应变法初应变法是将预应力等效为初应变施加在结构上。
通过计算预应力筋的伸长量，并将其转换为初应变，然后在有限元模型中施加相应的初应变。
这种方法相对简单，但在处理复杂的预应力结构时可能不够精确。
2、降温法降温法基于热胀冷缩的原理。
假设预应力筋的拉伸变形是由于温度降低引起的收缩。
通过计算预应力筋的伸长量，根据材料的热膨胀系数和温度变化量，确定降温值，并在有限元模型中对预应力筋所在的单元施加相应的温度降低。
这种方法在实际应用中较为常见，尤其适用于线性分析。
3、等效荷载法等效荷载法将预应力转化为等效的节点荷载或单元荷载施加在结构上。
通过分析预应力筋的布置和张拉力，计算出等效的荷载值，并在模型中相应的位置施加。
这种方法在一些简单的预应力结构分析中较为方便，但对于复杂的结构可能会导致较大的误差。
4、生死单元法生死单元法是先建立预应力筋的模型，在施加预应力的过程中将其激活，从而实现预应力的施加。
这种方法适用于模拟预应力筋与混凝土之间的相互作用，但计算量较大，对计算机性能要求较高。
三、不同预应力施加方法的应用场景和优缺点1、初应变法应用场景：适用于简单的预应力结构，如单向预应力梁。
优点：计算简单，容易实现。
缺点：对于复杂的预应力分布和非线性问题，精度较低。
2、降温法应用场景：广泛应用于各类预应力结构的线性分析。
优点：计算精度较高，能够较好地模拟预应力的效果。
缺点：对于非线性材料和复杂的边界条件，可能需要结合其他方法进行修正。
预应力在桥梁工程的应用
预应力在桥梁工程的应用桥梁作为交通运输的重要枢纽，其建设质量和性能直接关系到交通安全和通行效率。
预应力技术的出现和应用，为桥梁工程的发展带来了巨大的变革。
本文将详细探讨预应力在桥梁工程中的应用。
一、预应力技术的基本原理预应力技术是指在结构构件承受外荷载之前，预先对其施加压力，从而在构件内部产生预压应力。
这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，提高构件的承载能力、抗裂性能和耐久性。
简单来说，预应力就像是给桥梁构件提前穿上了一层“抗压铠甲”。
当桥梁承受车辆等荷载时，预先施加的压力能够有效地抵抗拉伸变形，减少裂缝的产生，延长桥梁的使用寿命。
二、预应力在桥梁工程中的主要应用形式1、先张法预应力先张法是在台座上先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，放松预应力钢筋，使钢筋的回缩力通过钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土，从而在混凝土中产生预压应力。
这种方法通常适用于预制构件厂生产中小型预应力混凝土构件，如空心板、T 梁等。
2、后张法预应力后张法是先浇筑混凝土构件，在构件中预留孔道，待混凝土达到一定强度后，将预应力钢筋穿过孔道，然后在两端进行张拉，并利用锚具将预应力钢筋锚固在构件上，最后进行孔道压浆。
后张法适用于大型桥梁结构，如箱梁、连续梁等。
三、预应力在桥梁结构中的作用1、提高桥梁的承载能力通过施加预应力，可以使桥梁构件在承受荷载时，混凝土的抗压性能得到充分发挥，同时减少钢筋的用量，从而提高桥梁的整体承载能力。
2、增强桥梁的抗裂性能预应力能够有效地控制混凝土的裂缝开展，提高桥梁的耐久性。
在正常使用状态下，预应力可以抵消一部分拉应力，使混凝土构件处于受压状态，减少裂缝的产生和扩展。
3、改善桥梁的变形性能预应力可以减小桥梁在荷载作用下的挠度和变形，提高桥梁的刚度和稳定性，保证车辆行驶的舒适性和安全性。
4、增加桥梁的跨越能力由于预应力技术能够提高桥梁的承载能力和抗裂性能，使得桥梁可以设计得更加轻巧和经济，从而增加桥梁的跨越能力，实现更大跨度的桥梁建设。
预应力混凝土结构的基本原理
2.2 预应力混凝土结构的优点
1．变被动设计为主动设计; 2．在使用荷载作用下不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展，提高 结构的耐久性。 3．可以合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土，从而节省材 料，减轻结构自重。 4．可以提高结构或构件的刚度，使混凝土结构的应用范围进一 步扩大。 5．施加预应力相当于对结构或构件作了一次检验，有利于保证 质量。 6．由于在正常使用阶段钢筋和混凝土的应力变化幅度较小，重 复荷载下的抗疲劳性能较好。 7．具有良好的裂缝闭合性能。 8．提高抗剪性能。
l tr
pe ltr ' d 二．预应力筋的锚固长度 f
tk
la a
f py ft
d
7.2 局部受压承载力计算
一．局部受压面积验算 Fl≤1.35βcβlfcAln
l
Ab Al
二．局部受压承载力验算 Fl 0.9( c l f c 2v cor f y ) Aln
一．预应力钢筋与孔道壁之间的摩 擦引起的预应力损失
l2
l 2 con (1
1 e
x
)
——考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦 系数，按表 14-3取用； x——张拉端至计算截面的距离（m）， 并不应大于； l 2 (x ) con 当 x+≤0.2时，l2可按下列近似公式计算： 为了减少摩擦损失，可采用两端张拉或超张
0.7 f ptk con 0.8 f ptk
热处理钢筋 一次张拉 超张拉
l 4 0.2( con / f ptk 0.575) con
l 4 0.05 con
l 4 0.035 con
第11章 预应力混凝土构件(新)
1、冷拉低合金钢筋
◆ 通常将Ⅳ级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可
达580MPa。
◆ 为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向
肋的精制螺纹，可用套筒直接连接。
◆ 但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力
筋的应用已很少。
11.2 预应力混凝土的材料及锚夹具
第11章 预应力混凝土构件设计
11.1 预应力混凝土的概念
第11章 预应力混凝土构件设计
部分预应力混凝土 定义：在使用荷载作用下受拉区允许出现拉 应力或裂缝。 优点：克服全预应力构件的不足，可合理控 制裂缝
11.1 预应力混凝土的概念
第11章 预应力混凝土构件设计
（2）按照预应力筋与混凝土之间的粘结状态 分 有粘结: 预应力筋沿全长与周围混凝土粘 结 无粘结：预应力筋沿全长与混凝土不粘结、 发生相对滑动
◆ 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一 定的塑性。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋 焊接、镦粗的加工要求。 ◆ 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的 粘结性能，通常采用‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝 土粘结强度。
11.2 预应力混凝土的材料及锚夹具
第11章 预应力混凝土构件设计
★有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫 板的尺寸；
★强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高 台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用
一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高 强钢丝时不低于C40。
11.2 预应力混凝土的材料及锚夹具
第11章 预应力混凝土构件设计
11.3 张拉控制应力和预应力损失
11.1 预应力混凝土的概念
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石家庄铁路职业技术学院 路桥教研室
一、预应力混凝土的概念
预 应 力 基 本 概 念 预应力混凝土结构 就是构件在承受外 荷载之前，人为地 预先通过张拉钢筋 对结构使用阶段产 生拉应力的混凝土 区域施加压力，构 件承受外荷载后， 此项预压应力将抵 消一部分或全部由 外荷载所引起的拉 应力；从而推迟裂 缝的出现和限制裂 缝的开展。 预 应 力 混 凝 土 结 构 受 力 示 意 图
桥 梁 工 程
二、预应力混凝土的分类
预 应 力 基 本 概 念 （二）按照施加预应力的方法分为先张法和后张法 1、先张法 先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件浇筑成型的方法。先 张法预应力混凝土构件中，预应力是靠钢筋和混凝土之间 的粘结力传递。但是这种力的传递过程，需要经过一段传 递长度才能完成。 适用于：构件厂生产中、小型构件， 如：板梁，轨枕等 2、后张法 后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋的施工方法。后 张法构件中，预应力主要靠钢筋端部的锚具来传递。
桥 梁 工 程
预 应 力 基 本 概 念
The End
桥 梁 工 程
桥 梁 工 程
一、预应力混凝土的概念
预 施加预应力的目的： 应 ①提高结构或构件的抗裂度； 力 ②提高结构或构件的刚度； 基 本 ③充分发挥高强钢材的作用； 概 ④把散件拼成整体。 念
桥 梁 工 程
二、预应力混凝土的分类
预 应 力 基 本 概 念 （一）按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预 应力混凝土结构构件可分为三种：
1、全预应力混凝土 全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面上 均不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。 2、有限预应力混凝土 有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝 土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土 不得受拉的要求设计。 3、部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现 裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。
桥 梁 工 程
二、预应力混凝土的分类
预 应 力 基 本 概 念 （一）按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同，预 应力混凝土结构构件可分为三种：
全预应力混凝土构件具有抗裂性和抗疲劳性好、刚度大等 优点，但也存在构件反拱值过大，延性差，预应力钢筋配 筋量大，施加预应力工艺பைடு நூலகம்杂、费用高等主要缺点。因此 适当降低预应力，做成有限或部分预应力混凝土构件，即 克服了上述全预应力的缺点，同时又可以用预应力改善钢 筋混凝土构件的受力性能。 有限或部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋混凝 土之间，有很大的选择范围，设计者可根据结构的功能要 求和环境条件，选用不同的预应力值以控制构件在使用条 件下的变形和裂缝，并在破坏前具有必要的延性，因而是 当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势。