预应力混凝土结构的基本概念及其材
第五章 预应力混凝土构件基本知识
1.1s con 0.85s con s con 0
荷载2 min 荷载2 min
③混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设
备之间温差 , 引起的损失 σl3 为了缩短先张法构件的生产周期，混凝土常采用蒸 汽养护办法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应 力筋与台座之间的温差△t使钢筋受热自由伸长，但两 端的台座是固定不动的，即距离保持不变，于是钢筋 就松了，钢筋的应力降低；降温时，预应力钢筋与混 凝土已黏结成整体，加上两者的温度线膨胀系数相近， 二者能够同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢筋伸长 的部分已不能回缩，因而产生了温差损失。仅先张法 构件有该项损失。
3、锚具
预应力混凝土构件对锚具的要求是： 具有足够的强度和刚度； 预应力损失小； 构造简单，便于制作和加工； 节省材料，降低成本
第四节 预应力的损失和张拉控制应力的概念
1、预应力损失 ⑴、定义: 由于张拉工艺和材料特性的原因，从构件的制作、运 输、安装、使用等各个过程中，使预应力钢筋的应力 不断降低，这降低的部分就叫预应力损失。
钢绞线
钢丝绳与钢绞线的区别：
在制作工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，
再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯
的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。
在性能上，钢丝绳的弹性模量小于钢绞线。
③热处理钢筋
将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质 热处理而成，达到提高抗拉强度（fPy =1040N/mm2）， 改善塑性性能。Φ HT表示。 这种筋具有强度高（节省钢材）低松弛的特点，其 Φ =6~10mm以盘园形式供给省去焊接，有利施工。
3、混凝土预应力的添加
4、预应力混凝土不能提高承载力 注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。 也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与
预应力混凝土结构的基本概念及其材料(第12章)
11
+ 12.2.1预加应力的主要方法 + 先张法、后张法
+ 12.2.2锚具
+ 锥形帽、墩头锚、钢筋螺纹锚、具夹片锚
具、固定端锚具、连接器 + 12.2.3千斤顶 + 12.2.4预加应力的其它设备
张拉台座
+ 制孔器、穿索机、灌孔水泥浆及压浆机、
12
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20
位，预先用某种方法对 混凝土施加一定的压应 力，使之建立一种人为的应力状态，这种应力 的大小和分布规律，能有利于 抵消使用荷载作 用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用 荷载作用下不致开裂，或推迟开裂或使裂缝宽 度减小。
+以简支梁为例，其基本原理如下图示。
2
3
+ 1）国外对配筋混凝土结构的分类
28
Apk — 第k根（束）预应力钢筋的 截面面积
Ep — 预应力钢筋与混凝土弹 性模量之比
已知T形截面梁如右图示， 共配有6束Φ5的消除应力 光面钢丝，每束面积 Apk=471mm2，预留孔 道直径50mm，中心至下 边缘的距离120mm， αEP=6.06，试列表求毛截 面、净截面、换算截面几 何特征。
或I 0 I i
A y
i
A y
i 2 i
2 i
( Ep 1) Apk y k y 0u Ai yi ( Ep 1) Apk y k
2 2
A ( y
i
( Ep 1) Apk y k A0 y 0u
i
2
y 0u ) 2 ( Ep 1) Apk ( y k y 0u ) 2
第十一章 预应力混凝土的基本概念及其材料
(二)后张法构件有效预应力沿构件长度的分布 后张法构件中,摩擦损失 在张拉端为零,然后逐渐增大,至锚固端达最大值;若为直线预应
一,先张法(pretentioning method): 如图.
1,概念: 先张法是先张拉钢筋,后浇筑构件混凝土的方法.先张法所用的预应力钢筋,一般可用高强钢 先张法 丝,直径较小的钢铰线和小直径的冷拉钢筋. 2,优点: 先张法生产工艺简单,工序少,效率高,质量容易保证,适宜工厂化大批量生产. 3,缺点: 需要专门的张拉台座,基建投资较大.先张法一般宜于生产直线配筋的中小型构件. <top> 二,后张法(posttensioning method): 如图
1,概念: 在浇筑的混凝土中,按预应力钢筋的设计位置预留管道.待混凝土达到设计强度后,将预应力 钢筋穿入孔道,并利用构件作为加力台座进行张拉钢筋,在张拉钢筋的同时,构件混凝土受压, 钢筋张拉完毕后,用锚具(anchorage device)将钢筋锚固在构件的两端.然后向预留管道内压注 水泥浆,使钢筋和混凝土粘结成整体以防止钢筋锈蚀,并可增加构件的刚度.后张法主要是靠锚 具传递和保持预加应力的. 2,优点: 后张法不用加力台座,张拉设备简单,便于现场施工,是生产大型预应力混凝土构件的主要方 法.预应力钢筋可按照设计要求,配合荷载的弯矩和剪力变化而布置成合理的曲线形.
(或者说弯矩)的大小有关,且与Ny 的作用位置(即偏心距e的大小)有关. 在现代预应力混凝土结构学中,通常把在使用荷载作用下,沿预应力筋方向的正截面始终不出 现拉应力的预应力混凝土,称为"全预应力混凝土 全预应力混凝土";把普通钢筋混凝土称为"非预应力混凝土 全预应力混凝土 非预应力混凝土 (non-prestressed structure)";把介于钢筋混凝土与全预应力混凝土之间,预应力程度不同的整个 区间的预应力混凝土,称为"部分预应力混凝土(partially prestressed concrete structure)". <top> 三,加筋混凝土结构的分类 国内通常把全预应力混凝土,部分预应力混凝土和钢筋混凝土结构总称为加筋混凝土结构 加筋混凝土结构系列. 加筋混凝土结构 (一)国将加筋混凝土按预加应力的大小划分为Ⅰ级,Ⅱ级,Ⅲ级,Ⅳ级分别为全预应力,有限 预应力,部分预应力,普通钢筋混凝土结构. (二)国内加筋混凝土结构的分类 我国按预应力度分成全预应力混凝土, 部分预应力混凝土和钢筋混凝土等三种结构的分类方法. 1.预应力度(degree of prestress)的定义 《公桥规》将预应力度定义为
《结构设计原理》复习资料
《结构设计原理》复习资料第二篇 预应力混凝土结构第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料一、学习重点预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料，减小截面尺寸，减轻了结构自重，从而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性，从本质上改善了钢筋混凝土结构，使混凝土结构得到广泛的应用。
施加预应力的方法主要有先张法和后张法。
施工工艺不同，建立预应力的方法也就不同。
先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的。
预应力混凝土结构中，预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力。
要能有效地建立预应力，则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土。
二、复习题（一）填空题1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 。
2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。
3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 。
4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的。
5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。
6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。
7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。
8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。
9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加载龄期 以及 构件尺寸 和 工作环境 等。
10、国内常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 。
（二）名词解释1、预应力混凝土────所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。
4.4 预应力混凝土结构的基本知识-城规
主要缺点是
1、 施工设备要求高， 2、 施工较复杂， 3、 设计计算较繁。
三、预应力混凝土结构的材料 与张拉机具
１．混凝土
预应力混凝土结构应采用高强度、低徐变、低收 缩的混凝土． 混凝土强度等级不低于C30；当预应力钢筋采 用钢绞线、钢丝和热处理钢筋时不低于C40．
２．预应力钢筋
ａ．国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223-95和《预应力混 凝土用钢绞线》GB/T5224-95 ｂ．预应力混凝土结构的预应力钢筋应采用高强度、低松弛的钢 筋 ｃ．一般宜采用钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋
( con lI ) Ap A0
pcI
N pI A0
（3） 完成第二批损失之后。 预应力总损失为σl=σlⅠ+σlⅡ。设此时 的混凝土压应力为σpcⅡ，非预应力钢筋应 力为σsⅡ=αesσpcⅡ，预应力钢筋应力为 σpⅡ=σcon-σl-αeσpcⅡ 即σpⅡ=σcon-σl-αeσpcⅡ 混凝土预压应力σpcⅡ仍利用截面平衡 条件求得（图 ）；
３．预应力混凝土的解释 ．
预应力混凝土的基本原理
所谓预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷
载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉区施加压应
力，造成一种人为的应力状态。
当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵 消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区 混凝土产生拉应力。因此，可推迟混凝土裂缝的出现 和开展，以满足使用要求。这种在结构构件承受荷载
４．预应力混凝土的效果 ．
预应力混凝土构件的优点
1.大幅度提高混凝土构件的抗裂能力，从根本 上解决了裂缝问题，改善结构的耐久性； 2.可以有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土， 有利于减轻结构自重； 3.提高混凝土构件的刚度，减小了变形，提高 了混凝土结构的跨越能力；
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
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
18
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
24
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
25
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
26
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。
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。
单元九_预应力结构的基本概念及材料
1. 钢筋
要求
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
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
第二节 部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土
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
第二节 部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土
一、部分预应力混凝土结构的基本概念
全预应力混凝土设计的基本准则：零应力、无拉应力
全预应力的优缺点
2）无粘结部分预应力混凝土梁受力性能 荷载-挠度曲线具有三直线的形状； 破坏形态与普通梁非常接近； 预应力筋的极限应力的量值较无粘结梁的要大得多； 承受三分点作用时，跨高比对应力增量无明显影响； 承受跨中作用时，跨高比对应力增量有一定影响。
第三节
预加应力的方法与设备
一、预加应力的方法
先张法：先张拉后浇筑 筋束靠黏结力自锚，不需要锚具 直线配筋的中小型构件 后张法：先浇筑后张拉 靠工具锚具来传递和保持预应力 曲线配筋大型构件
钢筋混凝土结构—不预加应力的混凝土结构，即λ＝0。
3、部分预应力混凝土构件的分类 为了设计的方便，《公路桥规》按照使用荷载作用下构 件正截面混凝土的应力状态，又将部分预应力混凝土构件分 为以下两类：
A类： 构件正截面混凝土的法向拉应力，不超过下列规定的限 值。对于受弯构件：荷载组合 I 时为0 . 8 R lb （ R lb 为混凝土抗拉 标准强度）； 荷载组合Ⅱ或组合III时为 0 . 9 R lb 。（拉受限） B类： 构件正截面混凝土的拉应力允许超过A类构件规定的限值。 但当出现裂缝 时，其裂 缝宽度不得超过允许限值。 （裂受 限）
第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料.
第二篇 预应力混凝土结构第12章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料12.1 概 述钢筋混凝土构件由于混凝土的抗拉强度低，而采用钢筋来代替混凝土承受拉力。
但是，混凝土的极限拉应变也很小，每米仅能伸长（0.10~0.15）mm ，若混凝土伸长值超过该极限值就要出现裂缝。
如果要求构件在使用时混凝土不开裂，则钢筋的拉应力只能达到（20~30）MPa ；即使允许开裂，为了保证构件的耐久性，常需将裂缝宽度限制在（0.2~0.25）mm 以内，此时钢筋拉应力也只能达到（150~250）MPa ，可见高强度钢筋是无法在钢筋混凝土结构中充分发挥其抗拉强度的。
由上可知，钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题：一是需要带裂缝工作，由于裂缝的存在，不仅使构件刚度下降，而且使得钢筋混凝土构件不能应用于不允许开裂的场合；二是无法充分利用高强材料。
当荷载增加时，靠增加钢筋混凝土构件的截面尺寸或增加钢筋用量的方法来控制构件的裂缝和变形是不经济的，因为这必然使构件自重（恒载）增加，特别是对于桥梁结构，随着跨度的增大，自重作用所占的比例也增大。
这使得钢筋混凝土结构在桥梁工程中的使用范围受到很大限制。
要使钢筋混凝土结构得到进一步的发展，就必须克服混凝土抗拉强度低这一缺点，于是人们在长期的工程实践及研究中，创造出了预应力混凝土结构。
12.1.1 预应力混凝土结构的基本原理所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。
例如，对混凝土或钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂，或者使裂缝宽度减小。
这种由配置预应力钢筋再通过张拉或其他方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。
现以图12-1所示的简支梁为例，进一步说明预应力混凝土结构的基本原理。
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三、配筋混凝土结构的分类
预应力混凝土结构
（1）预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外 荷载产生的弯矩Ms的比值。
M0 Ms
M0：消压弯矩，构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的 弯矩； Ms：按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。
三、配筋混凝土结构的分类
预应力混凝土结构
（2）分类：
全预应力砼构件：λ≥1 部分预应力砼构件：1＞ λ ＞0（分为A类和B类）
预应力混凝土结构
第12章 预应力混凝土结构的
结 构
设
基本概念及其材料
计 原
理
➢ 概述
➢ 预加应力的方法和设备
➢ 预应力混凝土结构的材料
➢ 预应力混凝土结构的三种概念
§12.1 概述
一、钢筋砼结构的缺点
预应力混凝土结构
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm， 作用均布活荷载标准值q =10 kN/m，均布恒荷载 g=5kN/m。采用C25混凝土
五、预应力原理在日常生活中的应用
预应力混凝土结构
➢ 从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，这一
叠书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。
五、预应力原理在日常生活中的应用
预应力混凝土结构
➢木锯是利用预拉力来抵抗压力预先拧紧另一侧的绳子 使锯条预先受拉，如预加拉力大于锯木时产生的压力， 锯条就始终处于受拉状态，不会产生压曲失稳。
A类：拉而有限 B类：裂而有限 钢筋砼构件：不施加预应力的砼构件，即λ＝0
使用荷载下不出现 拉应力或裂缝
全预应力混凝土构件
使用荷载下允许混凝土 受拉区产生宽度不大的裂缝
部分预应力混凝土构件
四、预应力混凝土结构优缺点
预应力混凝土结构
1、优点：
（１）提高了构件的抗裂度和刚度。 （２）节约材料，降低造价。 （３）结构质量安全可靠。
在预加力Ny和均布荷载q共同作用下，将该预 加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、下缘 的总应力为：
上缘：
s
=
hy
hs
=
6M bh2
+6bMh2
2
6M bh2
（压应力）
下缘：
x
=
hy hx 6M
bh2
6M bh2
0
M
+ Ny
=M
Ny
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
另一种方法是：在距截面下缘h/3处（即偏心
采用高强钢筋 5.2 200×450
20
5
10
10
300
580
2106
308
38.1
32.2
0.40
0.75
一、钢筋混凝土的缺点
预应力混凝土结构
★ 抗拉强度低 ，构件带裂缝工作。
★ 不能充分利用高强材料。
★ 自重大，构件跨径受到限制。
产生问题的主要原因 混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早
开裂，截面抗弯刚度显著降低。
（４）增强结构耐久性（durability）。
（５）能促进桥梁新体系的发展。
2、缺点： （１）工艺较复杂，对质量要求高。 （２）需要有一定的专门设备。 （３）预应力反拱不易控制。 （４）设计要求高。
五、预应力原理在日常生活中的应用
预应力混凝土结构
➢ 木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水 后，水压引起的拉应力小于预压应力时，桶就不会漏水。
预应力混凝土结构
1、定义 先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件
§12.2 预加应力的方法与设备
先张法
张拉钢筋先在 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
预应力混凝土结构
后张法
浇混凝土构件，并 在构件中预留孔道
在构件中预留孔道 中穿钢筋并张拉
锚固灌浆
一、先张法
预应力混凝土结构
1、定义 先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所
一般来说，钢筋混凝土梁的经济适用跨度为5-8m，材料 宜采用C20-C30级混凝土，HRP235、HRB335和 HRB400级钢筋。
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
矩形简支梁由均布荷载产生的跨中最大弯 矩为M=qL2/8，跨中截面应力为
q
x
h
e
b
上缘： 下缘：
hs hx
=
6M bh2
一、钢筋砼结构的缺点
预应力混凝土结构
L=L0
计算跨度L0(m) 5.2
截面尺寸
200×450
b×h(mm×mm)
恒荷载gk(kN/m) 5
活荷载qk(kN/m) 10
钢筋强度
300
(N/mm2)
配筋面积
603
As( mm2）
跨中挠度 f (mm) 16.47
裂缝宽度
0.27
ωmax(mm)
L=2L0 10.4 400×900
１、由于预先给混凝土梁施加了预压力Ｎｙ，使混凝土梁 在均布荷载ｑ作用下，下缘产生的拉应力完全或部分被预压 应力所抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝或推迟裂缝出现。
２、必须针对荷载作用下可能产生的应力状态来施加预应
力。所需施加的预压应力Ｎy，不仅与荷载（或者说弯矩Ｍ）
值的大小有关，而且也与Ｎy的作用位置（即偏心距ｅ 的大 小）有关。
在预加力Ny和均布荷载q共同作用下，将该预 加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、下缘 的总应力为：
上缘：
s = hys hs
6M 0 bh2
6M bh2
（压应力）
下缘：
x
= hyx hx
6M bh2
6M bh2
0
M
+
N y
=
M N
y
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
上面的算例说明了两个重要的问题：
距e=h/6)处，施加预应力，令Ny=3M/h。
Ny
Ny
x
e
h
b
产生的截面上、下缘应力为：
上缘： hys
Ny bh
Ny •e bh2 / 6Leabharlann 3M bh21 bh2
• 3M • h 0 h6
下缘：
hyx =
Ny bh
Ny •e bh2
6M bh2
6
（压应力）
6
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
（压应力） （拉应力）
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
为了使截面下缘不出现拉应力，采用预加应 力的方法来抵消下缘拉应力。
一种方法是：先在截面重心处施加预压力，
令Ny=6M/h.
Ny
Ny x
h
e
b
产生的截面应力为：
hy
Ny A
6M / h bh
6M
bh2
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直 径的冷拉钢筋。 2、特点
靠钢筋和混凝土之间的粘结力来传递和保持预应力。
3、优点： 先张法生产工艺简单、工序少，效率高、质量容易保证，
适宜工厂化大批量生产。
4、缺点： 需要专门的张拉台座，基建投资较大。先张法一般宜于生
产直线配筋的中小型构件。
二、后张法