预应力混凝土的定义
预应力混凝土
第一讲预应力定义：预应力混凝土是根据需要人为引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。
狭义定义:在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力,就成为预应力混凝土结构广义定义:预应力混凝土是其中已建立有内应力的混凝土，内应力的大小和分布能够抵消给定的外加荷载所引起的应力至预期的程度。
基本概念：应力概念（预计开裂程度）：预应力混凝土是由于预加应力而使混凝土从一种脆性材料转变成为一种弹性材料。
这种概念：“以无拉应力设计准则”为基础的。
特点：1主要设计阶段为正常使用极限状态；2计算方法采用材料力学方法，符合胡克定律和叠加原理。
强度概念（抵抗破坏安全性）：预加应力是为了使高强钢筋能够和混凝土结合，它是钢筋混凝土的扩大和改进。
特点：主要表现在提高了构件的抗裂和刚度性能，同时也提高了承载力，充分发挥了张拉对承载力的贡献。
荷载平衡概念（计算挠度）：预加应力是为了实现预期的荷载平衡。
特点：使得预应力概念更深入了，给设计计算带来了大大的简化。
早期预应力实践存在的问题：使用的混凝土和钢筋材料的强度较低，对预应力损失的认识不够。
钢筋混凝土与预应力混凝土之间的主要区别钢筋混凝土是将钢筋和混凝土简单地结合在一起，并且任由它们自行地共同工作，而预应力混凝土则不然，它是将高强混凝土和高强钢材“能动”地结合在一起，这种结合是靠张紧钢材并将其锚固于混凝土，从而使混凝土受压来实现。
钢材是延性材料，现在用预加应力的办法使其能在高拉力下工作，混凝土在抗拉能力上是脆性材料，现在由于受到预压而有所改善，同时抗压能力并未真正受到损害。
因此预应力混凝土仍是两种现代高强度材料的一种理想结合。
为什么预应力混凝土能发挥高强钢筋的作用呢？原因在于钢材的弹性模量一般相差不大，而在正常使用状态时，普通钢筋混凝土拉应变不大，因此不能使用高强钢筋，即受到限制。
预应力混凝土是先将钢筋张拉一段应变，即先增加了应力，然后在外加荷载下还能增加一段应变，这样高强钢筋就能使用了。
什么是预应力混凝土预应力混凝土的优缺点
什么是预应力混凝土预应力混凝土的优缺点在建筑领域中，预应力混凝土是一种非常重要的结构材料，它具有独特的性能和特点。
那么，究竟什么是预应力混凝土呢？简单来说，预应力混凝土是在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力，从而在构件内部产生一定的预压应力。
预应力混凝土的出现，为建筑工程带来了许多变革和进步。
要理解预应力混凝土，我们可以先从普通混凝土的一些局限性说起。
普通混凝土在承受拉力时，其性能相对较弱，容易出现裂缝，从而影响结构的耐久性和安全性。
而预应力混凝土通过预先施加压力，有效地改善了混凝土在受拉时的性能，提高了其抗裂能力和承载能力。
在预应力混凝土中，通常采用高强度的钢材（如钢丝、钢绞线等）作为预应力筋。
这些预应力筋在混凝土浇筑之前就被拉紧，并通过锚具固定在混凝土构件的两端。
当混凝土凝固并达到一定强度后，预应力筋的拉力就会传递到混凝土中，使混凝土产生预压应力。
接下来，让我们详细探讨一下预应力混凝土的优点。
首先，预应力混凝土具有良好的抗裂性能。
由于预先施加了压力，在使用过程中，当构件受到外部荷载产生拉应力时，预压应力可以抵消一部分或全部拉应力，从而大大减少甚至避免裂缝的产生。
这对于保证结构的耐久性和正常使用非常重要，特别是在一些对裂缝控制要求较高的结构中，如桥梁、水坝等。
其次，预应力混凝土能够提高构件的承载能力。
通过施加预应力，可以使混凝土更加充分地发挥其抗压性能，从而提高构件的抗弯、抗剪等承载能力。
这意味着可以在相同的截面尺寸下，承受更大的荷载，或者在相同的荷载条件下，减小构件的截面尺寸，节省材料和成本。
再者，预应力混凝土可以增加结构的刚度。
刚度是衡量结构抵抗变形能力的指标，预应力混凝土构件由于内部存在预压应力，能够有效地减少变形，提高结构的稳定性和可靠性。
此外，预应力混凝土还具有良好的经济性。
虽然在预应力施工过程中可能会增加一些成本，但是由于其能够减小构件的截面尺寸、减少钢筋用量、提高结构的耐久性等，从整个工程的生命周期来看，往往能够降低总造价。
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。
《预应力混凝土》ppt课件
随着交通基础设施建设的不断推进和桥梁设计理论的不断完善，大跨度桥梁的建设需求将不断增加。预应力混凝 土作为一种高性能材料，将在未来大跨度桥梁建设中发挥更大的作用，如超大跨度桥梁的建设、新型桥梁结构形 式的探索等。
海洋工程结构中应用现状及前景
现状
海洋工程结构长期处于恶劣的海洋环境中，对结构的耐久性和安全性要求极高。预应力混凝土在海洋 工程结构中具有广泛的应用前景，如海上风力发电基础、海洋石油平台、跨海大桥等。
发展历程
预应力混凝土技术起源于法国，20世 纪初开始应用于桥梁建设，后逐渐扩 展到建筑、水利等领域，成为现代土 木工程的重要分支。
预应力原理及作用机制
原理
通过在混凝土受拉区预先施加压应力，使得混凝土在使用阶段产生拉应力时， 能够抵消或部分抵消外荷载产生的拉应力，从而提高结构的承载能力和变形性 能。
未来发展趋势预测和展望
发展趋势预测
数字化与智能化技术的应用：探讨数字化与智能化技术 在预应力混凝土工程设计、施工及运维中的应用及发展 趋势。
提高工程质量和效率：提出通过改进设计方法、优化施 工工艺等措施，进一步提高预应力混凝土工程的质量和 效率。
新型材料的研发与应用：预测未来新型预应力混凝土材 料的研发方向及其在工程中的应用前景。
补偿方法
为减小预应力损失对结构性能的影响，可以采取以下补偿措 施：增加张拉控制应力、采用低松弛钢绞线、加强锚固措施 、采用后张法施工等。同时，在设计和施工过程中，应对预 应力损失进行充分估计和合理控制。
02
材料与构件特性分析
高性能混凝土材料特性
高强度
高性能混凝土具有较高的抗压 、抗拉和抗折强度，能够满足 大跨度、重载等复杂结构的需
验收程序
预应力混凝土
引言概述：预应力混凝土是一种应用预先施加的应力在混凝土内部进行抵抗外部荷载的结构材料，具有很高的强度和耐久性。
本文将详细介绍预应力混凝土的概念、优势、施工原理、设计方法和应用领域。
正文内容：一、预应力混凝土的概念和原理1.预应力混凝土的定义2.预应力混凝土的原理a.预应力的概念和作用原理b.预应力混凝土的应力来源和传递途径二、预应力混凝土的优势1.强度和耐久性a.预应力混凝土的高强度b.预应力混凝土的抗裂性能c.预应力混凝土的耐久性2.施工效率和经济性a.预应力混凝土的施工工艺b.预应力混凝土的施工速度c.预应力混凝土的经济性三、预应力混凝土的施工原理1.预应力钢筋的布置和固定a.预应力钢筋的种类和性能要求b.预应力钢筋的布置原则和方法c.预应力钢筋的固定方式和要求2.预应力配筋的施工a.预应力配筋的材料和配筋要求b.预应力配筋的安装和固定工艺c.预应力配筋的质量控制四、预应力混凝土的设计方法1.预应力混凝土的设计原则a.预应力混凝土的设计目标和要求b.预应力混凝土的设计参数和计算方法2.预应力混凝土的设计步骤a.预应力混凝土的受力分析和设计荷载b.预应力混凝土的截面选择和计算c.预应力混凝土的配筋设计和构造安排五、预应力混凝土的应用领域1.预应力混凝土在桥梁工程中的应用a.预应力桥梁的结构形式和特点b.预应力桥梁的施工和设计技术2.预应力混凝土在大型建筑中的应用a.预应力混凝土结构的优势和适用性b.预应力混凝土结构的设计和施工要点3.预应力混凝土在水利工程中的应用a.预应力混凝土在堤坝工程中的应用b.预应力混凝土在水闸工程中的应用总结：预应力混凝土作为一种具有强度高、耐久性好等优点的结构材料，在桥梁、建筑和水利工程等领域有着广泛的应用。
通过合理的设计和施工，可以充分发挥预应力混凝土的优势，提高工程的安全性和经济性。
随着科技的进步和经验的积累，预应力混凝土的应用前景将会更加广阔。
预应力混凝土分类
预应力混凝土分类
预应力混凝土是一种特殊的混凝土，它通过在混凝土中引入预应力（张拉力或压缩力），以增强混凝土的强度和耐久性。
根据预应力的来源和引入方式，预应力混凝土可以分为以下几类：
1. 预应力张拉混凝土：通过张拉钢筋或钢束来引入预应力。
2. 预应力压缩混凝土：通过压缩混凝土来引入预应力。
3. 预应力预制混凝土构件：在混凝土构件制造过程中，通过张
拉或压缩的方式引入预应力，以增强构件的强度和稳定性。
4. 预应力钢筋混凝土桩：在钢筋混凝土桩的制造过程中，通过
张拉钢筋的方式引入预应力，以提高桩的承载能力。
5. 预应力预应力混凝土板：在混凝土板的制造过程中，通过张
拉或压缩的方式引入预应力，以增强板的强度和刚度。
预应力混凝土在工程领域中应用广泛，如建筑、桥梁、隧道、水利工程等。
不同类型的预应力混凝土根据工程需要和应力形式的不同，应选择合适的类型和应用方式。
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预应力混凝土是什么意思
预应力混凝土是什么意思预应力混凝土是什么意思一、引言预应力混凝土是一种特殊的混凝土结构材料，通过施加预先设计的预应力来提高混凝土的承载能力和耐久性。
它在建筑和结构工程中被广泛使用，具有较高的抗弯、抗剪、抗压性能，以及良好的耐久性和变形性能。
本文将详细介绍预应力混凝土的定义、组成、施工方法、优点和应用领域。
二、定义预应力混凝土是指在混凝土浇筑之前，通过施加预先设计的压应力，将钢筋或钢束（也称为预应力筋或预应力钢）紧密嵌入混凝土中的一种结构材料。
预应力混凝土能够抵抗外部荷载的作用，从而减小混凝土的应力和变形，提高混凝土结构的承载能力和耐久性。
三、组成预应力混凝土由混凝土和预应力钢组成。
混凝土是由水泥、砂、骨料和适量的掺合材料按一定比例混合而成的胶凝材料。
预应力钢一般采用高强度钢材，在混凝土浇筑之前通过张拉或预应力设备施加预应力。
四、施工方法（一）预应力钢的张拉1. 预应力钢在混凝土浇筑之前通过张拉设备施加预应力。
2. 预应力钢的张拉应根据设计要求施加预定的张拉力，并进行相应的调整和锚固。
（二）混凝土浇筑1. 预应力钢张拉完成后，进行混凝土的浇筑。
2. 混凝土浇筑要均匀、充实，确保预应力钢紧密嵌入混凝土中。
（三）养护1. 混凝土浇筑完成后要进行养护，以提高混凝土的强度和耐久性。
2. 养护时间根据混凝土强度等因素进行设计，一般为28天。
五、优点（一）提高承载能力预应力混凝土通过施加预应力，能够有效抵抗混凝土的应力和变形，从而提高混凝土结构的承载能力。
（二）延长使用寿命预应力混凝土具有较好的耐久性，能够抵抗氯离子渗透、碳化、冻融损伤等，延长混凝土结构的使用寿命。
（三）降低变形预应力混凝土能够减小混凝土的应力和变形，降低混凝土结构的沉降和裂缝的发生。
（四）提高施工效率预应力混凝土的施工过程相对简单，能够提高施工效率，缩短工期。
六、应用领域预应力混凝土广泛应用于大跨度桥梁、高层建筑、水利工程、核电站等重要工程中。
预应力混凝土的定义
预应力混凝土的定义预应力混凝土的定义预应力混凝土是指在混凝土中通过施加预先设定的预应力，以提高其抗弯、抗剪及耐久性能的一种建筑材料。
预应力混凝土由预应力钢筋和混凝土组成，通过将预应力钢筋施加张力，使其产生预先设定的预应力，从而达到提高混凝土的承载能力和使用性能的目的。
1. 钢筋和混凝土的选择预应力混凝土中使用的预应力钢筋应具有良好的抗拉强度和弹性模量，常用的材料包括预应力钢丝、钢股、钢束等。
混凝土的强度、水胶比、骨料的选择以及配合比的合理性都对预应力混凝土的性能产生重要影响。
2. 预应力的施加方法预应力可以通过两种主要的施加方法来实现：预应力张拉法和压力预应力法。
预应力张拉法的步骤包括钢筋的张拉、锚固以及张拉后的混凝土灌注。
压力预应力法则是在混凝土浇注前将钢筋置于预应力状态，然后进行浇注。
3. 预应力混凝土的优点预应力混凝土相比传统钢筋混凝土具有许多优点。
首先，预应力混凝土的承载能力更高，可以减小结构跨度，提高设计灵活性。
其次，预应力混凝土的抗裂性能更好，可以有效减少裂缝的产生和扩展。
此外，预应力混凝土的耐久性能更佳，可以延长结构的使用寿命。
4. 预应力混凝土的应用领域预应力混凝土广泛应用于桥梁、楼板、水坝、塔楼等各类工程中。
在大跨度桥梁中，预应力混凝土可以有效减轻结构自重，提高结构的稳定性和抗震性能。
在高层建筑中，预应力混凝土可以增大楼板的跨度，减少柱子数量，提高空间的利用率。
5. 相关附件本涉及的附件如下：- 图纸：包括施工图、结构图等相关图纸。
- 技术规范：包括预应力混凝土施工技术规范、验收标准等。
6. 法律名词及注释-《建筑法》：指中华人民共和国《中华人民共和国房地产法》。
-《结构设计规范》：指中华人民共和国建设部颁布的《建筑结构工程设计规范》。
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预应力混凝土的定义：根据需要人为地引入某一数值与分布的应力，用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。
为了更好的了解的这一概念，而后改为：根据需要人为地引入某一数值反向荷载，用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土。
预应力混凝土的提出：由于混凝土的抗拉性能很差,使钢筋混凝土存在两个无法解决的问题:一是在使用荷载作用下,钢筋混凝土受拉,受弯等构件通常是带裂缝工作的.二是从保证结构耐久性出发,必须限制裂缝宽度.为了要满足变形和裂缝控制的要求,则需增大构件的截面尺寸和用钢量,这将导致自重过大,使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济. 理论上讲,提高材料强度可以提高构件的承载力,从而达到节省材料和减轻构件自重的目的.但在普通钢筋混凝土构件中,提高钢筋强度却难以收到预期的效果.这是因为,对配置高强度钢筋的钢筋混凝土构件而言,承载力可能已不是控制条件,起控制作用的因素可能是裂缝宽度或构件的挠度.当钢筋应力达到500~1000N/mm2时,裂缝宽度将很大,无法满足使用要求.因而,钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能充分发挥其作用的.而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂缝宽度的作用也极其有限.
混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低.其抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/18,极限拉应变仅为0.0001～0.00015,即每米只
能拉长0.1~0.15mm,超过后就会出现裂缝.而钢筋达到屈服强度时的应变却要大得多,约为0.0005～0.0015,如HPB235级钢筋就达1×10 -3.对使用上不允开裂的构件,受拉钢筋的应力只能用到20~30N/mm2,不能充分利用其强度.对于允开裂的构件,当受拉钢筋应力达到250N/mm2时,裂缝宽度已达0.2~0.3mm.. 预应力混凝土的基本原理：为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,可以设法在结构构件承受使用荷载前,预先对受拉区的混凝土施加压力,使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而将结构构件的拉应力控制在较小围,甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展,从而提高构件的抗裂性能和刚度
预应力混凝土的特点：(1) 对混凝土构件施加预应力可以提高构件的抗裂性。
因为施加了预应力后，使得构件在使用荷载下，产生拉应力的混凝土首先要抵消该预应力，使得构件的拉应力减小，从而提高了构件的抗裂性和耐久性。
(2) 改善和提高了结构构件的受力性能。
由于预应力的存在，控制了构件裂缝的出现及裂缝开展宽度，提高了构件的刚度，从而减小了受力构件承受荷载后弯曲的程度。
(3) 提高构件的抗剪能力，由于纵向预应力钢筋具有锚栓作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋合力的竖向分力将部分地抵消剪力，因而提高了构件的抗剪能力。
(4) 提高构件的抗疲劳强度，有利于结构承受动荷载。
(5) 提高构件的受压稳定性。
当受压构件长细比很大时，在其受到一定的压力后，便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。
如果对钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋拉得很紧，不但预应力钢筋本身不易压弯，而且可以帮助围的混凝土提高抗压弯能力，从而提高构件的稳定性。
(6) 可以充分利用高强材料节约钢材、减轻结构自重，克服了钢筋混凝土的重要缺点。
(7) 在使用荷载作用下，预应力混凝土构件基本上处于弹性工作阶段。
但预应力混凝土同时也存在着一些缺点：如生产工艺较复杂、对施工质量要求高、施工期长、需要有如拉机具、灌浆设备和锚固装置等专用设备、预应力混凝土结构的开工费用较大，对于构件数量较少的工程成本较高，且不能提高构件的承载力。
混凝土的优点：1、使用便，支护模板和钢筋的配合使用，使其有良好的可可塑性。
2、价格较低，原材料丰富，大中城市已经商品化。
3、高强耐久，具有良好的耐久性，对比砖混结构，框架混凝土结构稳定，抗震性能好，房屋分隔自有多变。
4、性能易调，便满足各种结构工程的需要。
5环保，混凝土可以利用矿渣、粉煤灰等工业废料。
缺点：1、自重太大。
2、容易产生裂缝。
3、养护期长。
4、寒冷地区工期长。
5、欠发达地区还未普及耐久性
凝预应力混土结构的优点：1）提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。
因此适用于对裂缝要求格的结构；2）由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；3）提高了构件的刚度，减少构件的变型，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；4）提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。
缺点：需要增设施加预应力的设备，制作技术要求高和需要需要专门的团队，施工期较长，开工费昂贵
预应力混凝土结构的三种概念
1.预加应力的目的，是将混凝土变成弹性材料。
预加应力的目的，只是为了改变混凝土的性能，变脆性材料为弹性材料
2.预加应力的目的，是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作
3.预加应力的目的，是实现荷载平衡
预应力损失：钢筋的拉控制应力，从开始拉至构件使用，由于拉工艺和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失。
预应力损失包括以下六项：1）锚具变形和钢筋缩引起的预应力损失σl1 ；2）预应力钢筋与道壁之间摩擦引起的预应力损失σl2 ；3）混凝土加热养护时，受拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失σl3 ；4）钢筋应力松弛的引起
的预应力损失σl4 ；5）混凝土的收缩变引起的预应力损失σl5 ；6）环形构件预应力钢筋钢筋挤压混凝土引起的预应力损失σl6
减少各项预应力的损失值的措施：1减少垫板数量，选择变形和钢筋缩小的夹具或锚具
2，可以采用一端拉另一端补拉，两端拉或超拉
3，可采用两阶段升温养护来减少温差损失
4，可采用超拉，选择低松弛的钢材
5，所有能够减少混凝土的收缩和变的措施，如选择级配较好的骨料，强度较高的混凝土，高标号水泥，降低水泥用量，减少水灰比，加强养护，减少混凝土的收缩
预应力损失值
上述6种预应力损失产生情况比较复杂，在施工时要逐个分析逐个计算。
为确保安全,规要求预应力的总损失计算值不得小于下列数值：先法构件100MPa;后法构件80MPa
施加预应力的法
1，先法：在浇筑混凝土之前拉预应力钢筋的法称为先法
施工工艺
2，后法：在结硬后的混凝土构件上拉钢筋的法称为后法
施工工艺
先法优点和适用围
优点：生产工序少，工艺简单，可成批生产，质量有保证。
围：中小型机构，如楼板，屋面板
后法优点和适用围
优点：不需要台座，便于现场制作大型构件，避免大构件运输
的麻烦围：型构件
1
二、预应力的基本概念。