第九章：预应力混凝土构件设计
混凝土结构设计复习重点
混凝土结构（中册）复习(河南工业大学)第九章预应力混凝土构件一、概述：1、何为预应力混凝土？何为预应力混凝土构件？答：结构构件受外荷载作用前，预先对由外荷载产生的混凝土受拉区施加压力，由此产生的预压应力可以减小或抵消外荷载所引起的混凝土拉应力。
预应力混凝土构件：用人工方法预先使构件截面中产生预压应力的混凝土构件。
2、预应力混凝土构件可以延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，高强度钢筋和高强度混凝土的应用，可取的节约钢筋、减轻构件自重的效果，克服了钢筋混凝土的主要缺点。
3、那些结构物宜优先采用预应力混凝土？答：下列结构物宜优先采用预应力混凝土：（1）要求裂缝控制等级较高的结构；（2）大跨度或受力很大、承受动荷载的构件；（3）对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。
4、与钢筋混凝土构件相比，预应力混凝土构件有何优缺点？答：与钢筋混凝土构件相比：优点：预应力构件可以采用高强混凝土和高强钢筋，强度高，刚度大，截面尺寸相对小自重轻，易于做建造大跨度和承受重型荷载的构件；预应力混凝土构件是在构件承载前，对混凝土受拉区施加预应力，提高构件的抗裂性能和刚度，扩大了钢筋混凝土构件的适用范围；缺点：如施工工序多，工艺和构造较复杂，要求高，需要张拉设备和场地，设计和计算也比普通钢筋混凝土复杂，此外预应力混凝土构件开裂荷载与破坏荷载比较接近，其延性较差。
5、预应力混凝土构件分为哪几类？答：根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同，预应力混凝土构件分为全预应力和部分预应力两类。
全预应力混凝土：在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件。
相当于裂缝控制等级为一级。
部分预应力混凝土：在使用荷载作用下，允许出现裂纹，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，大致相当于裂缝控制等级为三级。
6、张拉预应力钢筋的方法有哪些？各有何特点？答：有先张法和后张法。
（1）先张法：在浇灌混凝土前张拉钢筋的方法。
特点：生产工艺比较简单，质量较易保证，不需要永久性锚具；需要台座，第一次投资费用较大；适合工厂化成批生产中、小型预应力构件。
第九章结构设计原理
[例9-1] 24m屋架预应力混凝土下弦拉杆，截面构造如图9-1。
采用后张法一端施加预应力。
孔道直径50mm，预埋波纹管成孔。
每个孔道配置3根普通松弛钢绞线（A p=839.88，f ptk=1570），非预应力钢筋采用HRB335级钢筋412（A s=452）。
采用XM型锚具，张拉控制应力采用σcon=0.65f ptk，混凝土为C40级，施加预应力时f cu'=40。
要求计算预应力损失。
图9-1[解]（1）截面几何特征预应力钢绞线E p=1.95×105，非预应力钢筋E s=2.0×105，C40级混凝土E c=3.25×104，扣除孔道的净换算截面面积A n（2）预应力损失计算张拉控制应力σcon=0.65f ptk=0.65×1570=1020.5①锚具变形及钢筋内缩损失σ11：XM型锚具采用钢绞线内缩值a =5mm，构件长l=24m②孔道摩擦损失σ12：预埋波纹管成孔，κ=0.0015，直线配筋μθ=0第一批损失σ1Ⅰ= σ11+ σ12 = 77.34N/mm2③预应力筋应力松弛损失σ14：非超张拉ψ = 1.0，按(9-20)式，④混凝土收缩徐变损失σ15：张拉中止后混凝土的预压应力σpc第二批损失σ1II= σ14+ σ15 = 172.6全部预应力损失为σ1= σ1I I+ σ1II = 249.9。
[本例题完][例9-2] 3.6m先张预应力混凝土圆孔板截面如图9-2。
预应力筋采用8φ 5的1570级低松弛螺旋肋钢丝（A p=157），在4m长的钢模上张拉。
混凝土为C40级，达到75％强度时放张，张拉控制应力σcon=0.75f ptk。
要求计算预应力损失。
图9-2[解]（1）截面几何特征将圆孔板截面按截面面积、形心位置和惯性矩相等的条件换算为工形截面。
即将圆孔换算成b k×h k的矩形孔。
,解得b k=526.9mm，h k=72mm，故换算的工形截面b f'=860mm，h f'=（24+83/2）-72/2=29.5mm，b f=890mm，hf'=（18+83/2）-72/2=23.5mm，mm。
预应力混凝土构件计算混凝土结构设计原
特殊环境下的预应力混凝土结构设计还需要考虑结构的维护和检修，以确保结构的 安全性和稳定性。
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注意事项
在计算预应力混凝土构件的稳定性时，需要考虑构件的支撑情况、长细比和偏 心距等因素的影响。同时，还需要根据具体情况进行相应的稳定性分析和设计 。
03
CATALOGUE
混凝土结构设计的基本原则
结构设计的安全性原则
结构应能承受正常施工和正常使用时 可能出现的各种作用和环境影响，且 在偶然事件发生时和发生后仍能保持 必需的整体稳定性。
注意事项
在计算预应力混凝土受拉构件时，需要考虑混凝土的抗拉能 力、预应力筋的张拉和锚固情况，以及构件的稳定性等因素 。
预应力混凝土构件的稳定性计算
计算公式
预应力混凝土构件的稳定性计算公式为：$sigma = frac{M}{A_{s}}$，其中 $sigma$为压应力，$M$为弯矩，$A_{s}$为截面面积。
要点二
详细描述
由于预应力混凝土具有较高的承载能力和抗裂性能，因此 被广泛应用于各种建筑领域，如桥梁、高层建筑、工业厂 房等。在桥梁工程中，预应力混凝土能够提高梁的承载能 力和跨越能力；在高层建筑中，预应力混凝土能够提高建 筑的抗震性能和稳定性；在工业厂房中，预应力混凝土能 够提高厂房的承载能力和耐久性。
面有效高度，$f_{pk}$为预应力筋的抗拉强度，$W_{p}$为预应力筋的截面面积。
注意事项
在计算预应力混凝土受弯构件时，需要考虑混凝土的收缩和徐变的影响，以及预应力筋 的松弛和锚固损失等因素。
预应力混凝土受压构件的计算
计算公式
预应力混凝土受压构件的承载力计算公 式为：$N = frac{f_{ck} times A_{ck} + f_{pk} times A_{p}}{A_{ck}}$，其中$N$ 为轴向压力，$f_{ck}$为混凝土抗压强度 ，$A_{ck}$为混凝土截面面积，$f_{pk}$ 为预应力筋的抗拉强度，$A_{p}$为预应 力筋的截面面积。
预应力溷凝土构件设计
pc = pcI (压)
混凝土结构基本原理
第九章
由截面平衡条件： pe Ap = pcI Ac + s As
(con–lI –EpcI ) Ap = pcI Ac + EspcI As
式中：A0 = Ac +Es ·As + E ·Ap －换算截面面积。
Ncr ( c =ftk)
Nu(pe = fpy)
(a)施加轴力前
(b)消压状态
(c)开裂轴力
Nu
N0
N0
Ncr
Ncr
（+）
（－）
混凝土结构基本原理
第九章
加载至砼应力为零：
pc= 0
s= l5
pe= p0 = con – l
式中 N0 ––– 消压轴力，抵消截面上混凝土有效预压应力所需的轴向力。
d > 3m， l6 = 0
d 3m， 取l6 = 30N/mm2
混凝土结构基本原理
第九章
总损失： l = lI +lII
先张法： ls 100N/mm2
后张法： ls 80N/mm2
9.2.4 预应力损失值的组合
砼预压前 lI = l1 +l3 +l4
砼预压后 lII = l5
先张法构件：
用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 –––锚具
不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时所固定预应力筋不同，锚具则不同，回缩量也不同，尺寸外形对构件的影响也不同。
9.1.4预应力砼构件的锚、夹具
混凝土结构基本原理
第九章
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下一章
帮 助
(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具
预应力混凝土构件设计
预应力混凝土构件设计在现代建筑工程中，预应力混凝土构件凭借其独特的性能优势，得到了广泛的应用。
预应力混凝土构件设计是一项复杂而关键的工作，它需要综合考虑众多因素，以确保构件在使用过程中能够安全、可靠地发挥作用。
预应力混凝土，简单来说，就是在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力，从而使混凝土在受拉区预先产生压应力。
这样一来，在使用过程中，当构件承受外荷载产生拉应力时，首先要抵消预先施加的压应力，从而推迟裂缝的出现，提高构件的抗裂性能和刚度。
预应力混凝土构件的设计首先要明确设计要求。
这包括构件的使用功能、跨度、荷载条件、工作环境等。
例如，对于大跨度的桥梁构件，需要考虑车辆荷载、风荷载等；而对于工业厂房中的构件，则可能要承受较大的吊车荷载。
同时，工作环境的不同，如是否处于腐蚀性环境，也会对混凝土和预应力筋的材料选择产生影响。
材料的选择在预应力混凝土构件设计中至关重要。
混凝土应具有高强度、低收缩和徐变特性。
高强度的混凝土能够更好地与预应力筋协同工作，提高构件的承载能力。
常见的高强度混凝土等级有 C50、C60 等。
预应力筋通常采用高强度钢丝、钢绞线或螺纹钢筋。
这些材料具有较高的抗拉强度和良好的塑性性能。
预应力损失的计算是设计中的一个重要环节。
预应力损失主要包括锚具变形和钢筋内缩引起的损失、预应力筋与孔道壁之间的摩擦损失、蒸汽养护温差引起的损失、钢筋松弛引起的损失、混凝土收缩和徐变引起的损失等。
准确计算这些损失，对于确定预应力筋的张拉控制应力以及最终在构件中建立的有效预应力至关重要。
在设计预应力混凝土构件的截面时，需要综合考虑受力性能和经济性。
对于受弯构件，如梁，要根据弯矩分布合理确定截面的形状和尺寸。
通常，采用 T 形或箱形截面可以提高构件的抗弯能力。
对于受压构件，如柱，要保证截面具有足够的抗压能力。
构件的配筋设计也是关键的一步。
预应力筋的布置应根据构件的受力特点进行，既要满足承载能力的要求，又要保证施工的便利性。
第九章 预应力混凝土构件
裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般
Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承载力计算，Ms作用
下sss=(0.5~0.7)fy。对于HPB335级钢筋，fy
=300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。如采用RRB400级高强钢筋，fy=580MPa， 则sss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。 故钢筋混凝土结构限制了高强材料的应用，限制
无粘结预应力束
3.预应力螺纹钢筋 也称精轧螺纹钢筋，是用热轧、轧后余热 处理或热处理工艺制作成带有不连续无纵肋的 外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处均可 带有匹配的内螺纹的连接器或锚具进行连接或 锚固。直径为18~50mm，具有高强度、高韧性 等特点。
预应力钢筋
9.1.4施加预应力的方法
一、先张法
根据力的平衡条件
spcI
spcAc spAp ssAs scon sl aEspc Ap aES仍处 于受压状态，不会出现开裂；
s c s pc 0
受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混 凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；
0 s c s pc ftk
s c s pc ftk
受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强 度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混 凝土构件（Np =0）的开裂明显推迟， 裂缝宽度也显著减小。
' cu
9.3预应力混凝土轴心受拉构件的计算
预应力混凝土的计算分两部分 一、使用阶段计算 ⑴承载力计算。对于预应力轴心受拉构件，应进行正 截面受拉承载力计算；对于预应力受弯构件，应进行 正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。 ⑵裂缝控制验算。对于正常使用阶段不允许开裂的构 件，应进行抗裂验算；对于允许开裂的构件，则应进 行裂缝宽度验算。 ⑶变形验算。对预应力受弯构件，应进行挠度验算。 二、施工阶段验算 预应力混凝土构件在制作、运输和安装等施工过 程中，应对其承载力和抗裂性进行验算。
混凝土结构设计概念题(含答案)
绪论1．什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。
混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
3.混凝土结构有哪些优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，适应灾害环境能力强，；（6）可以就地取材。
缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差；浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。
4.简述混凝土结构设计方法的主要阶段。
答：四个阶段：材料力学的容许应力方法；按极限状态设计方法；概率论为基础的极限状态设计方法；性能化设计方法和理论。
第2章钢筋和混凝土的力学性能1．软钢和硬钢的区别是什么？设计时分别采用什么值作为依据？答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
软钢有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度fyf，一般用作钢筋的实际破坏强度。
作为钢筋的强度极限。
另一个强度指标是钢筋极限强度u设计中硬钢极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。
预应力混凝土构件
第十章 预应力混凝土
第二节 轴心受拉构件计算
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
主要内容： ▪ 预应力混凝土旳基本概念 ▪预应力损失与组合
▪预应力混凝土轴心受拉构件旳应力分布 ▪轴心受拉构件旳预应力设计
粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚 孔旳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
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
承压型锚具：利用螺帽、垫板等旳 承压作用将预应力钢筋锚固在端部
螺母
预应力筋
垫板
螺丝杆端
对焊接头
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
预应力混凝土构件
第十章 预应力混凝土
第一节 预应力混凝土原理
➢ 混凝土抗拉强度低，带裂缝工作; ➢ 在防渗、抗腐蚀时易出现问题; ➢ 为满足变形和裂缝要求，截面尺寸，自 重过大; ➢ 不能充分利用高强度钢筋。
第九章 正常使用
定 义：
❖ 在构件受荷之前，给混凝土旳受拉区预先 施加压应力旳构造称为“预应力混凝土构造”
已结硬和钢筋同步回缩，
此处旳应力为con < con
第十章 预应力混凝土
采用超张拉能够降低l4
提议旳张拉程序为
0
(1.05~1.1)con停
0
con
2~5分钟
在高应力下，本需1小时才干完毕旳 损失，在2～5分钟内就完毕了大部分
第十章 预应力混凝土
混凝土结构设计原理简答题部分答案
《混凝土结构设计原理》第1章概论1.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的原因是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层，混凝土的碱性环境使钢筋不易发生锈蚀，遇到火时不致因钢筋很快软化而导致结构破坏；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
混凝土结构的特点是什么？答：优点——取材容易、合理用材、整体性好、耐久性好、耐火性好可塑性好缺点——自重大、抗裂性差、施工复杂、施工周期长、施工受季节影响、结构隔热隔声性能差、修复加固困难。
第2章钢筋和混凝土的力学性能《规范》规定混凝土强度等级答：混凝土强度等级有C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 共十四个等级，其中C50以下的为普通混凝土，C50以上的为高强度等级混凝土2.什么叫混凝土徐变？引起徐变的原因有哪些？答：（1）混凝土结构或材料在不变的应力或荷载长期持续作用下，混凝土的变形或应变随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。
（2）内在因素：混凝土的组成成分是影响徐变的内在因素。
水泥用量越多，徐变越大。
水灰比越大，徐变越大。
集料的弹性模量越小徐变就越大。
构件尺寸越小，徐变越大。
环境因素：混凝土养护及使用时的温度是影响徐变的环境因素。
温度越高、湿度越低，徐变就越大。
若采用蒸汽养护则可以减少徐变量的20%-25%。
应力因素：施加初应力的大小和加荷时混凝土的龄期是影响徐变的应力因素。
加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小。
加荷龄期相同时，初应力越大，徐变也越大。
3.钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？答：（1）钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。
除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。
2024年电大混凝土结构设计原理考试题库答案
混凝土结构设计原理试题库及其参考答案第１章 钢筋和混凝土的力学性能1.混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。
(错)2．混凝土在三向压力作用下的强度能够提升。
(对)３.一般热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。
（对)4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提升。
（错) 5.冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。
（对）6.C20表示f cu ＝20N/ｍm 。
（错)7．混凝土受压破坏是因为内部微裂缝扩展的成果。
(对）8.混凝土抗拉强度伴随混凝土强度等级提升而增大。
（对）9.混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。
（错）10.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。
(对）11.线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比,而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增加与应力不成正比。
（对）12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（对)１3.混凝土收缩、徐变与时间有关，且相互影响。
（对）第3章 轴心受力构件承载力1．轴心受压构件纵向受压钢筋配备越多越好。
（ 错 )2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。
（ 对 )3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。
（ 对 ）4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。
( 错 )5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋轻易压曲，因此钢筋的抗压强度设计值最大取为。
（ 2/400mm N错 ）6.螺旋箍筋柱既能提升轴心受压构件的承载力,又能提升柱的稳定性。
（ 错 )第４章 受弯构件正截面承载力1．混凝土保护层厚度越大越好。
（ 错 )2．对于的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相称于宽度为的矩形截面梁，因此其配筋率应按'f h x ≤'f b 来计算。
（ 错 ）0'h b A f s =ρ3．板中的分布钢筋布置在受力钢筋的下面。
( 错 )4．在截面的受压区配备一定数量的钢筋对于改进梁截面的延性是有作用的。
（对 )5．双筋截面比单筋截面更经济合用。
（ 错 )6．截面复核中，假如,阐明梁发生破坏,承载力为0。
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混凝土结构设计原理
第9章
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(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具 锥塞式锚具
常 见 的 几 种 锚 具
(c) QM 锚具 式锚具 (d) QM 锚具 (a) JM12 锚具 QM (b) XM QM XM 锚具
目 录
助
混凝土结构设计原理
上一章 帮 助 主 页 目 录
混凝土结构设计原理 预应力混凝土的基本原理： 预应力混凝土的基本原理：
第9章
预应力：在混凝土结构承受使用荷载之前的制作 预应力：在混凝土结构承受使用荷载之前的制作 阶段预先对混凝土施加应力 预先对混凝土施加应力。 阶段预先对混凝土施加应力。
主 页 目 录
ep Np
σpc
指示的总张拉力除以预应力筋面积。 指示的总张拉力除以预应力筋面积。
上一章 帮 助
σcon的确定原则：与预应力的施加方式及钢 的确定原则：与预应力的施加方式及 的施加方式及钢
筋的强度标准值f 有关。 筋的强度标准值 ptk有关。
混凝土结构设计原理 确定σcon时考虑的因素
第9章
增加。产生的预应力大，抗裂性好。 σcon 增加。产生的预应力大，抗裂性好。 所以 σcon > 0.4 fptk。
主 页 目 录 上一章 帮 助
σcon 过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断， 过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断，
控制应力的大小必须适当。 所以 ，控制应力的大小必须适当。
σcon 过高，施工阶段可能引起构件某些部分 过高，
受拉开裂或局部受压破坏。 受拉开裂或局部受压破坏。
混凝土结构设计原理
第9章
张拉控制应力限值 张拉方法 钢筋种类 先张法 消除应力钢丝、 消除应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋 0.75 fptk 0.70 fptk 后张法
θ ––– 从张拉端至计算截面曲线孔道长度的夹
角，rad。 。 当（µθ + kx ）≤0.2时， σl2 = σcon(kx +µθ ) 时
帮 助
混凝土结构设计原理
第9章
3. 受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预 应力损失σl3 加热养护：此时混凝土未硬结，钢筋自由伸长，而台 加热养护：此时混凝土未硬结，钢筋自由伸长， 座不动。钢筋松了 产生温差损失。 座不动。钢筋松了––– 产生温差损失。
混凝土结构设计原理
第9章
9.1.2预应力混凝土的分类 预应力混凝土的分类
根据制作、设计和施工的特点， 根据制作、设计和施工的特点，预应力混凝土可以 制作 的特点 有不同的分类： 有不同的分类： 1.先张法和后张法 先张法和后张法 钢筋张拉先于混凝土浇筑——先张法 先张法 钢筋张拉先于混凝土浇筑 钢筋张拉后于混凝土浇筑——后张法 后张法 钢筋张拉后于混凝土浇筑 2.全预应力和部分预应力 全预应力和部分预应力 全截面受压——全预应力 全截面受压 全预应力 部分截面受压——部分预应力 部分截面受压 部分预应力 3.有粘结预应力和无粘结预应力 有粘结预应力和无粘结预应力 预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起 预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起——有粘结 有粘结
目 录 主 页
0.75fptk 0.65 fptk
上一章 帮 助
在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松 驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失 摩擦、 时，可以提高0.05fptk。 可以提高
混凝土结构设计原理
第9章
9.2.3 预应力损失σl
预应力筋张拉后，由于各种原因其张拉应力会下 预应力筋张拉后，由于各种原因其张拉应力会下 各种原因 降，这一现象称为预应力损失。引起预应力损失的原 这一现象称为预应力损失。 预应力损失 因有六大类。先分别找出这些损失出现的原因， 因有六大类。先分别找出这些损失出现的原因，再根 六大类 据先张法和后张法的施工特点， 据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失 的计算和组合。 的计算和组合。 最终有效预应力： 最终有效预应力：
σc
上一章 帮 助
全预应力混 凝土
有限预应力混凝土 部分预应力混凝土
混凝土结构设计原理
第9章
日常生活中有许多应用预应力的例子。 日常生活中有许多应用预应力的例子。
主 页 目 录 上一章 帮 助
混凝土结构设计原理
第9章
2.预应力混凝土构件的受力特征 预应力混凝土构件的受力特征 提高了构件的抗裂性； 提高了构件的抗裂性； 预应力的大小可根据需要调整。 预应力的大小可根据需要调整。 在使用荷载下， 在使用荷载下，预应力混凝土构件基本处于 弹性工作阶段(未裂 未裂)。 弹性工作阶段 未裂 。 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。
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①浇注混凝土
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②穿钢筋、张拉、锚固
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③灌浆
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达到强度， 浇混凝土， 浇混凝土，预留孔道 → 达到强度，穿筋 → 张拉钢 产生预应力→ 筋，锚固 → 产生预应力→ 孔道法、后张法有各自适用范围和优、缺点 先张法、后张法有各自适用范围和优、缺点。
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)
…9－3
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2. 预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的损失σl2
1 σ l 2 = σ con 1 − kx + µθ e
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x ––– 从张拉端至计算截面的孔道长度（m ）， 从张拉端至计算截面的孔道长度（ 可用投影长度； 可用投影长度；
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σpe = σcon–σl
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1. 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1 直线： 直线：
a σ l1 = ⋅ Es l
…9－1 …9－2
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µ x 曲线： 曲线： σ l 1 = 2σ con l f + k 1 − r lf c
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§9.1 预应力混凝土的基本知识 9.1.1 一般概念
1. 预应力混凝土的基本原理 普通混凝土的缺点： 普通混凝土的缺点： 在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、 在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、耐 刚度和抗疲劳性。 久、 刚度和抗疲劳性。 难以利用高强度钢筋。 难以利用高强度钢筋。与wmax对应的σs = 200N/mm2。 而高强钢丝强度可达1600N/mm2以上 。 而高强钢丝强度可达
第9章
9.1.5预应力混凝土构件的材料 预应力混凝土构件的材料
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混凝土：一般要求不应低于 混凝土：一般要求不应低于C30；采用钢丝，钢铰 ；采用钢丝， 线，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝 热处理钢筋作预应力钢筋时， 土强度等级不宜低于 C40。 。
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钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线， 钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线，也可采用 热处理钢筋；普通钢筋宜采用 热处理钢筋；普通钢筋宜采用HRB400级和 级和 HRB335 级钢筋，也可采用HPB235级钢筋。 级钢筋，也可采用 级钢筋。 级钢筋
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混凝土结构设计原理 2.施工阶段验算 施工阶段验算
第9章
指构件制作、运输、 指构件制作、运输、吊装等施工阶段承 载力、抗裂或裂缝宽度验算。 载力、抗裂或裂缝宽度验算。
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9.2.2 张拉控制应力σcon 张拉控制应力σ
σcon：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所 张拉钢筋时，
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混凝土结构设计原理 3.预应力混凝土的优、缺点 预应力混凝土的优、 预应力混凝土的优 优点： 优点： a. 提高构件的抗裂能力。 提高构件的抗裂能力。
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b. 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好， 提高抗剪承载力。 劳，提高抗剪承载力。 c. 充分利用高强度材料的性能。预应力筋 Nu → NPy 充分利用高强度材料的性能。 d. 扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度， 扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度， 提高适用能力。 提高适用能力。 缺点：成本高，材料质量要求高，工序复杂， 缺点：成本高，材料质量要求高，工序复杂，技术 水平要求高。 水平要求高。
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α ⋅ ∆t = ε st
通常α = 1.0 ×10 −5 / oC
…9－5
σ l 3 = ε st ⋅ Es = 2.0 ×105 ×1.0 ×10 −5 ∆t = 2∆t
小钢模生产的构件无此项损失。 小钢模生产的构件无此项损失。
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4. 预应力钢筋的应力松弛引起的损失σl4 应力松弛现象：指钢筋在高应力状态下， 应力松弛现象：指钢筋在高应力状态下，由于钢筋 的塑性变形而使应力随时间的增长 而降低的现象。 而降低的现象。 钢筋长度不变，应力随时间增长而降低。 钢筋长度不变，应力随时间增长而降低。 应力松弛损失的特点： 应力松弛损失的特点： 与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋种类不同， 与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋种类不同， 则损失大小不同； 则损失大小不同； 与张拉时间有关，先快后慢。 小时完成50%， 与张拉时间有关，先快后慢。第1小时完成 小时完成 ， 24小时完成 小时完成80%。 小时完成 。
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9.1.3预应力的建立方法 预应力的建立方法
1.先张法 先张法
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①张拉钢筋
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