工程结构设计课件-预应力结构的基本概念
预应力混凝土结构
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二、后张法： 1、适用：大跨度和曲线配筋 2、工序：浇筑混凝土→穿钢丝束→张拉钢筋 →获得预压应力→锚固→压浆（预留孔道） 3、机理：靠锚具来传递和保持预应力（施工 复杂）
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制作构件，预留孔道
穿入预应力钢筋，安装千斤顶 并张拉钢筋
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2.分类：
注： M 0 M
s
M0——消压弯矩； Ms——作用短期效应组合计算的弯矩
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全预应力混凝土
：沿预应力方向的正截面不出 现拉应力，即 1
有限预应力混凝土 ：在全部荷载最不利组合作用下，
正截面上混凝土允许出现拉应力， 但不超过其抗拉强度；在长期持 续荷载组合作用下，混凝土不出 现拉应力。 部分预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面出 现拉应力或出现不超过规定 宽度的裂缝，即 1 0
B类：当构件控制截面受拉边缘拉应力超过限 值或出现不超过宽度限值的裂缝时，为B类预 应力混凝土构件。
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12.1.3 预应力混凝土结构的优缺点
优点： 1、提高抗裂度和刚度，耐久性； 2、节省材料，减少自重：（高强材料）； 3、曲线布筋，可以减小梁的竖向剪力和主拉 应力； 4、结构质量安全可靠,施加预应力时承受了一 次强度检验； 5、可以作为结构的连接手段。
锚固钢筋，拆除千斤顶、孔道压力灌浆
图12-11 后张法工艺流程示意图
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后张法动画演示
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预应力混凝土结构设计基本原理
预应力混凝土结构设计基本原理范本一：预应力混凝土结构设计基本原理一、引言预应力混凝土结构是一种使用预先施加的压应力来抵消混凝土的弯曲和剪切应力的结构体系。
本章将介绍预应力混凝土结构设计的基本原理。
二、预应力混凝土基本概念1. 预应力混凝土的定义2. 预应力混凝土的分类3. 预应力混凝土的优点和应用领域三、预应力混凝土的应力分析1. 应力分析方法1.1 弯矩平衡法1.2 应变等效剪切力法1.3 弹性力法2. 预应力损失2.1 初始应力损失2.2 次序应力损失2.3 长期应力损失四、预应力混凝土结构的设计步骤1. 结构抗力计算1.1 预应力体系的选择1.2 荷载计算1.3 预应力设计的基本原理2. 预应力损失计算2.1 初始应力损失计算2.2 次序应力损失计算2.3 长期应力损失计算3. 锚固长度计算4. 变截面结构的预应力设计5. 预应力混凝土构件的详细设计五、结构施工与监测1. 预应力混凝土的施工工艺1.1 预应力钢筋的加工和安装1.2 预应力混凝土的浇筑与养护2. 结构监测与维护附件：1. 相关计算表格和图纸法律名词及注释：1. 预应力混凝土结构设计规范- 注释1：该规范是我国对预应力混凝土结构设计的法律规定文件。
2. 建筑法- 注释2：建筑法是我国对建筑行业的法律法规，包括建筑设计、施工、验收等方面的规定。
范本二：预应力混凝土结构设计基本原理一、前言预应力混凝土结构设计是一门重要的工程学科。
本文档将详细介绍预应力混凝土结构设计的基本原理与相关内容。
二、预应力混凝土的概念及分类1. 预应力混凝土的定义2. 预应力混凝土的分类2.1 按施加预应力的方式分类2.2 按预应力的工作特性分类2.3 按构件形状分类三、预应力混凝土结构设计的应力分析方法1. 预应力混凝土结构的应力平衡理论1.1 弯矩平衡法1.2 剪力平衡法1.3 应变平衡法2. 梁的应力分析方法2.1 材料的力学特性2.2 杆件的应力计算方法四、预应力损失与设计步骤1. 初始应力损失1.1 钢束的初始应力损失1.2 混凝土的初始应力损失2. 次序应力损失2.1 钢束预应力损失2.2 混凝土弯矩次序应力损失3. 长期应力损失3.1 混凝土的收缩和蠕变3.2 温度变形引起的长期应力损失4. 设计步骤4.1 结构抗力计算4.2 预应力损失计算4.3 锚固长度计算4.4 施工工序设计五、预应力混凝土结构的施工与监测1. 施工过程的要点1.1 钢束的张拉与锚固1.2 混凝土的浇筑与养护2. 结构的监测与维护附件：1. 相关设计计算表格和图纸法律名词及注释：1. 预应力混凝土结构设计规范- 注释1：该规范是国家对预应力混凝土结构设计进行法律约束的文件。
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。
预应力砼结构的基本知识
后张法：通过锚具传递预压应力工艺较复杂，慢，需要 在构件上安装永久性的工作锚具，成本高。
适于：现场浇筑、就地张拉、吊装的大型建筑中的特大 构件。
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第三节 预应力砼的材料
一． 预应力钢筋
（一）对钢筋性能要求：
⑴.强度高 ——使混凝土获得较高的预压应力； ⑵.良好的塑性——以保证在较高应力下不会发生拉断
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3．充分利用高强度材料 前已分析
4．扩大了构件的应用范围 因改善了抗裂性能，可用于防水、抗渗性及抗腐
蚀要求的环境。
采用高强度材料，结构轻巧，刚度大、变形小，可 用于大跨度、重荷载及承受反复荷载的结构。
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预应力混凝土结构的缺点
施工麻烦，工艺复杂，需要锚具，精度要求较 高，施工周期较长，造价高，且不能提高构件 的承载力。
直径不大于3m的圆筒形结构（如水管等）采 用环形配筋时，因钢筋在圆筒上作螺旋式张拉 时，砼受到局部挤压而产生压陷，引起预应力 损失，约占总损失的15% 左右。
减少各项预应力损失的措施有很多，有兴趣同学 可看书。
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注意：
一般情况下，预应力损失总值大约可达200 ~ 250 N / mm2 之多，
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时效硬化——冷拔后，若停留相当时间或高温
作用后再张拉，曲线将沿0’kk’变化，转折 点提高到k’点。
工程应用：一方面提高钢筋的屈服强度，同时钢 筋的长度也延长了，从而达到节约钢材的目的。
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2．钢筋的冷拔
将直径为6~8mm的钢筋在常温下通过比自身 直径小0.5~1mm的钨金拔丝模冷拔而成。
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
预应力混凝土工程教学PPT课件
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施工过程质量监控要点
模板安装
确保模板安装牢固、平整，控制 其尺寸偏差在允许范围内。
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混凝土浇筑与振捣
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控制混凝土浇筑速度、振捣方式 和时间，确保混凝土密实度。
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钢筋加工与安装
控制钢筋的加工精度和安装位置 ，确保符合设计要求。
预应力张拉与锚固
控制张拉应力、张拉顺序和张拉 时间，确保预应力效果。
程和关键技术措施。
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案例二
某预应力混凝土楼板设计。分析楼 板的荷载条件、边界条件等，展示 内力计算和截面设计过程，探讨施 工中的注意事项。
案例三
某预应力混凝土框架结构设计。阐 述框架结构的布置原则、内力计算 和截面设计方法，讨论结构抗震性 能和优化措施。
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05
质量控制与验收标准
Chapter
案例三
某大跨度拱桥，采用预应力混凝 土箱形截面拱肋，通过合理的预 应力设计和施工，实现了桥梁的 大跨度跨越和优良的受力性能。
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高层建筑框架结构案例
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案例一
某高层住宅楼，采用预应力混凝土框架结构，通 过预应力技术减小了结构截面尺寸，提高了空间 利用率和建筑的经济性。
案例二
某超高层办公楼，核心筒采用预应力混凝土结构 ，通过精确的预应力张拉，提高了结构的承载力 和抗震性能。
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构件尺寸要求
根据工程需求和设计规范 ，确定构件的截面尺寸和 配筋要求。
构件的预应力损失
分析预应力损失的原因和 计算方法，提出减小损失 的措施。
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03
施工方法与设备介绍
结构设计原理课件第12章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料
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12.2 预加应力的方法与设备
2）后张法——先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张 拉预应力钢筋并锚固的方法。
在混凝土结硬后通过张拉预 应力筋并锚固而建立预加应力 的构件称为后张法预应力混凝 a） 土构件。
施工工艺不同，建立预应力 b) 的方法也不同，后张法是靠工 作锚具来传递和保持预加应力 的；先张法则是靠粘结力来传 c) 递并保持预加应力的。
钢丝镦头
预留孔道
锚杯
垫板 锚圈（螺帽） 锚杯 接千斤顶
锚圈（螺帽） 固定端
穿束方向 孔道长度L
钢丝镦头 压浆孔 预留孔道扩口
张拉端
图12-5 镦头锚锚具工作示意图
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预Байду номын сангаас应力的方法与设备 墩头锚具
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预加应力的方法与设备 冷铸镦头锚-HiAm锚（抗疲劳性能好，多用于斜拉索中）
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预加应力的方法与设备
（4）夹片锚具
夹片锚具体系主要作为锚固钢绞线之用。
①钢绞线夹片锚（1～55根Φs15.2mm， Φs12.7mm ）
工作锚夹板
铸铁喇叭管
锚板锥孔
螺旋筋
铸铁喇叭管
工作锚接片
钢绞线
Np
N con
波纹管
图12-7 夹片锚具配套示意图
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预加应力的方法与设备
（3）钢筋螺纹锚具
当采用高强粗钢筋（精轧螺纹钢筋Φ25mm，Φ32mm ）作 为预应力钢筋时，可采用螺纹锚具固定。
PKPM预应力教程 PPT课件
一、预应力结构设计基本概念介绍
一、预应力结构设计基本概念介绍
1、预应力混凝土三种不同概念的理解 2、预应力等效荷载相关概念的理解 3、预应力次内力概念的理解 4、预应力结构设计的内容
1、关于理解预应力的三种概念
①、等效荷载概念
预应力筋对混凝土结构的作用力可以将其分解和简化后视为外荷载 考虑。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平分力可由预应力筋的 曲率和倾角计算确定。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平分力 一起使混凝土结构保持静力平衡，是自平衡的力系。 将预应力筋的作用力视为外荷载作用在结构上进行分析的方法通常 成为等效荷载法。它的概念明确易懂，是目前最常用的概念。
2004 • 上海市标准《预应力混凝土结构设计规程》
DBJ08—69—97
用PREC软件做预应力结构设计的流程
预应力混凝土结构 分析软件(三维)总体流程
平面网格输入
结构构件定义
结构模型建立 结构平面布置 荷载效应计算
结构荷载输入 施工荷载输入
结构组装 预应力板设计
预应力构件定 义
生成二维数据
预应力定义和布置
1、二维预应力结构设计
• 二维预应力计算提供了二维预应力框架和连续梁计算，可接续画出预 应力梁的施工图。
• 程序在PMCAD建模，并生成各榀框架和连续梁的预应力计算分析数据文 件。
• 程序可读取PK的数据文件，再补充输入预应力计算信息，或用交互方 式直接输入一榀框架后，生成PREC可计算的数据文件。
• a．预应力梁正截面抗裂验算 • b．预应力梁斜截面抗裂验算 • c．抗弯承载力验算 • d．挠度验算 • e．抗剪承载力验算 • f．施工阶段抗裂验算
4)．局部承压验算
选择合适的锚具，确定锚固区的构造配筋， 进行局部承压验算。
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(c)预压力与外荷载共同作用
问题：钢筋混凝土结构不能充分利用高强钢筋！
（3）预加应力的目的是荷载平衡
20预20/先11/施8 加与使用相反的工程荷结载构设，计原抵理消部分或全部外荷载
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (3/16) 一、预应力混凝土的基本概念 （2/5）
3、预加应力的效果 （1）预应力混凝土梁与钢筋混凝土梁的比较 裂缝及变形：裂缝迟、裂宽小；刚度大，反拱，挠度很小。 钢筋应力变化（工作机理） 相同处：弯矩由钢筋和混凝土合力组成的力矩平衡 不同处：RC梁主要靠钢筋应力的增加,内力臂的变化不大
工程结构设计原理
第71讲：预应力混凝土结构的原理 (2) 上一讲的内容
1、预应力的概念和作用 2、预应力混凝土构件和非预应力混凝土构件的异同处
照施工方法分、按照应力程度分、按照粘结状态分
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工程结构设计原理
第71讲：预应力混凝土结构的原理 (8/16) 三、张拉控制应力和预应力损失 （1/5）
1 张拉控制应力con （1）定义：张拉设备控制的总张拉力除以预应力钢筋面积 （2）要求 不宜过低：使混凝土获得较高的预压应力 不宜过高：构件开裂时的荷载与破获时的荷载接近
施工时(一束中)可能个别钢筋屈服或断裂 规定：最小值：不宜小于0.4fptk
最大值：与材料和施工方法有关
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工程结构设计原理
PC梁主要靠内力臂增加，预应力筋处于高应力 裂缝闭合：超载时可能开裂，但卸载后裂缝会闭合 预应力被克服后：没有本质的不同，承载力与RC相同 材料：预应力构件能较充分地利用高强材料
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工程结构设计原理
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (4/16) 一、预应力混凝土的基本概念 （3/5）
特点：先、后张法均有，与位置有关，瞬时完成
计算模式
l2
con (1
1 ex
)
减少措施：两端张拉，超张拉 加热养护时预应力筋与承拉设备间温差引起的预应力损失 原因：T砼未成型,钢筋伸长(变松)，T共同变形 特点：先张法有，与升温时砼结硬程度有关 计算方法： l3 Est 2t 减少措施：两次升温，在钢模上张拉（共同升温）
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (7/16) 二、 预应力混凝土材料及锚夹具（1/1）
1 预应力混凝土材料 （1）混凝土：高强度 、低徐变 、低收缩 （2）预应力筋：高强度、低松驰、具有一定的塑性 （3）灌浆材料（一般采用纯水泥浆）：强度、 流动性 2、预应力混凝土结构的锚夹具 （1）锚具和夹具 夹具：能够重复使用的 锚具：留在构件上不再取下的 （2）几种预应力筋常用的锚具
（2）预应力混凝土结构的优点 不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展，提高结构的耐久性 合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土 提高结构或构件的刚度，使混凝土结构的应用范围扩大 施加预应力是对结构作了一次检验，有利于保证质量 重复荷载下的抗疲劳性能较好。 具有良好的裂缝闭合性能。 提高抗剪性能
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工程结构设计原理
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (5/16) 一、预应力混凝土的基本概念 （4/5）
4、预加应力的方法 （1）先张法 方法：在混凝土浇筑前张拉预应力筋 主要工序：张拉钢筋并临时锚固；制作构件；放松钢筋 预应力传递：通过预应力筋与混凝土之间的粘结力 （2）后张法 方法：直接在成型的构件上张拉预应力筋 主要工序：
特点：先、后张法均有，张拉端有锚固端无，瞬时完成
计算模式：（对直线钢筋）： l1
a l
Es
减少措施：减少垫片数量，增加台座的长度
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工程结构设计原理
第71讲：预应力混凝土结构的原理 (10/16) 三、张拉控制应力和预应力损失 （3/5）
钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失
原因：预应力钢筋与孔道壁（转向装置）之间的摩擦作用
第71讲：预应力混凝土结构的原理 (9/16) 三、张拉控制应力和预应力损失 （2/5）
2、预应力损失
（1）定义及影响
定义：由于工艺和材料等原因，初始预应力在将不断降低
影响：会降低预应力的效果
（2）损失原因、特点、影响因素、计算方法和减少措施
锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失
原因：锚具变形、缝隙压缩和钢筋在锚具中内缩滑移等
1、预应力的概念
（1）预应力：受荷载前预先对混凝土施加（压）应力
（2）工作原理：预压力可减少甚至抵消荷载产生的拉力
2 施加预应力的目的 （1）将混凝土变成弹性材料
(a)预压力作用下
预应力是改变混凝土性能的手段
无裂缝混凝土可用材料力学方法
(b)外荷载作用下
（2）利于使用高强钢材
极限状态：承载力、裂缝、挠度
制作构件并预留孔道；直接在构件上张拉；用锚具锚固 预应力传递：锚具等
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锚具
凹槽
工程结构设计原理
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (6/16) 一、预应力混凝土的基本概念 （5/5）
5、预应力混凝土分类 （1）按照预应力程度分 全预应力混凝土 定义：在使用荷载作用下受拉区不出现拉应力 优点：抗裂性好、刚度大和抗疲劳性能好 缺点：费钢材；反拱大；预拉区开裂；延性差；施工费高 部分预应力混凝土 定义：在使用荷载作用下受拉区已出现拉应力或裂缝的 优点：克服全预应力构件的不足，可合理控制裂缝 （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202粘0/1结1/8：预应力筋沿全长工程与结构混设凝计原土理 不粘结、发生相对滑动
结构设计原理
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工程结构设计原理
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (1/16) 内容提要（1/1）
一、预应力混凝土的基本概念 二、预应力混凝土材料及锚夹具 三、张拉控制应力和预应力损失 四、预应力的传递和局部承压 五、本章要点
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工程结构设计原理
第70讲:预应力混凝土结构的原理 (2/16) 一、预应力混凝土的基本概念 （1/5）
群锚锚具 JM型锚具 螺丝端杆锚具 镦头锚具 弗式锚具
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工程结构设计原理
第70讲:预应力混凝土结构的原理 （1） 下一讲的主要内容
1、预应力的损失 2、局部承压的验算
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工程结构设计原理
东南大学远程教育
结构设计原理
第 七十一 讲 主讲教师： 曹双寅 舒赣平
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