钢筋混凝土结构——预应力混凝土结构讲解
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预应力混凝土结构
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。
由中国土木工程学会等编写的《部分预应力混凝土结构设计 建议》（以下简称《建议》）中提出将预应力度分成全预应力、 部分预应力和钢筋混凝土三类。 预应力定义为： =M0/M——受弯构件 =N0/N ——轴心受拉构件 式中 M0—消压弯矩，即使构件控制载面受拉边缘应力抵消到零 时的弯矩； M—使用荷载（不包括预加力）标准组合作用下控制截面的弯矩 N0—消压轴向力，即使构件截面应力抵消到零时的轴向力； N—使用荷载（不包括预加力）标准组合作用下截面上的轴向拉 力。 当≥1，为全预应力混凝土； 当0＜＜1，为部分预应力混凝土； 当=0，为钢筋混凝土。 可见，部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋混凝土两者 之间。
• （5）锥形螺杆锚具。锥形螺杆锚具是由锥形 螺杆、套筒、螺母和垫板组成。该锚具适用 于14～28根碳素钢丝的锚固。
• （6）JM－12型锚具。JM－12锚具由锚环和夹 片组成。多用于钢绞线束的锚固。JM－12锚具 有良好的锚固性能，预应力筋滑移量比较小，施 工方便，但是加工量大且成本高。
• （7）多孔夹片锚具。它也称群锚，由多孔的锚 板与夹片组成。在每个锥形孔内装一副夹片，夹 持一根钢绞线。这种锚具的优点是每束钢绞线的 根数不受限制；任何一根钢绞线锚固失效，都不 会引起整束锚固失效。
• 1.常用锚具 • (1)螺纹端杆锚 具。螺纹端杆锚 具它由螺纹端杆、 螺母和垫板组成， 如图所示，是单 根预应力粗钢筋 张拉端常用的锚 具。
• (2)帮条锚具。帮条锚具由帮条和衬板组成。帮条 筋采用与预应力筋同级钢筋，而衬板则可用普通 低碳钢钢板，焊条应选用E5003。焊接帮条时， 三根帮条与衬板相接触面应在同一垂直平面上， 防止受力后产生扭曲。
由中国土木工程学会等编写的《部分预应力混凝土结构设计 建议》（以下简称《建议》）中提出将预应力度分成全预应力、 部分预应力和钢筋混凝土三类。 预应力定义为： =M0/M——受弯构件 =N0/N ——轴心受拉构件 式中 M0—消压弯矩，即使构件控制载面受拉边缘应力抵消到零 时的弯矩； M—使用荷载（不包括预加力）标准组合作用下控制截面的弯矩 N0—消压轴向力，即使构件截面应力抵消到零时的轴向力； N—使用荷载（不包括预加力）标准组合作用下截面上的轴向拉 力。 当≥1，为全预应力混凝土； 当0＜＜1，为部分预应力混凝土； 当=0，为钢筋混凝土。 可见，部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和钢筋混凝土两者 之间。
• （5）锥形螺杆锚具。锥形螺杆锚具是由锥形 螺杆、套筒、螺母和垫板组成。该锚具适用 于14～28根碳素钢丝的锚固。
• （6）JM－12型锚具。JM－12锚具由锚环和夹 片组成。多用于钢绞线束的锚固。JM－12锚具 有良好的锚固性能，预应力筋滑移量比较小，施 工方便，但是加工量大且成本高。
• （7）多孔夹片锚具。它也称群锚，由多孔的锚 板与夹片组成。在每个锥形孔内装一副夹片，夹 持一根钢绞线。这种锚具的优点是每束钢绞线的 根数不受限制；任何一根钢绞线锚固失效，都不 会引起整束锚固失效。
• 1.常用锚具 • (1)螺纹端杆锚 具。螺纹端杆锚 具它由螺纹端杆、 螺母和垫板组成， 如图所示，是单 根预应力粗钢筋 张拉端常用的锚 具。
• (2)帮条锚具。帮条锚具由帮条和衬板组成。帮条 筋采用与预应力筋同级钢筋，而衬板则可用普通 低碳钢钢板，焊条应选用E5003。焊接帮条时， 三根帮条与衬板相接触面应在同一垂直平面上， 防止受力后产生扭曲。
预应力钢筋混凝土结构
技术要求高
预应力结构需要精确的设计和施工控制，对技术和工人的要求较 高，否则可能会出现预应力损失、裂缝等问题。
成本较高
预应力混凝土结构需要特殊的材料和设备，因此相对于普通混凝土 结构，其成本较高。
维护与修复困难
预应力混凝土结构的维护和修复比较困难，需要专业的技术和设备。
预应力钢筋混凝土结构的未来发展
按使用功能分类
根据使用功能的不同，预应力钢筋混凝土结构可分为预应力 梁、板、柱、墙等多种形式，分别适用于不同的建筑结构和 工程需求。
02
预应力钢筋混凝土结构 的材料与特性
预应力钢筋
01
02
03
种类
高强钢丝、钢绞线、热处 理钢筋等。
特性
具有较高的抗拉强度和弹 性模量，能够承受较大的 预应力。
用途
作为预应力混凝土结构中 的主要受力元件，用于传 递和承载预应力。
等。
在交通工程中，预应力技术应用 于高速公路的桥梁、涵洞和隧道
等结构物。
在核电站、油罐、大型储液池等 领域，预应力Байду номын сангаас凝土结构也得到
了广泛应用。
05
预应力钢筋混凝土结构 的优缺点与未来发展
预应力钢筋混凝土结构的优点
高承载力
改善结构性能
预应力技术可以显著提高钢筋混凝土结构 的承载能力，使其能够承受更大的重量和 压力。
智能化制造
随着智能制造技术的发展，预应力钢筋混凝土结构的制造将更加精 确和高效。
新材料的应用
未来将有更多新型材料应用于预应力钢筋混凝土结构中，如碳纤维 复合材料、智能材料等，以提高结构的性能和耐久性。
数字化与智能化设计
借助数字化和智能化技术，可以更加精确地模拟和预测预应力结构的 性能，优化设计，提高结构的可靠性和安全性。
预应力结构需要精确的设计和施工控制，对技术和工人的要求较 高，否则可能会出现预应力损失、裂缝等问题。
成本较高
预应力混凝土结构需要特殊的材料和设备，因此相对于普通混凝土 结构，其成本较高。
维护与修复困难
预应力混凝土结构的维护和修复比较困难，需要专业的技术和设备。
预应力钢筋混凝土结构的未来发展
按使用功能分类
根据使用功能的不同，预应力钢筋混凝土结构可分为预应力 梁、板、柱、墙等多种形式，分别适用于不同的建筑结构和 工程需求。
02
预应力钢筋混凝土结构 的材料与特性
预应力钢筋
01
02
03
种类
高强钢丝、钢绞线、热处 理钢筋等。
特性
具有较高的抗拉强度和弹 性模量，能够承受较大的 预应力。
用途
作为预应力混凝土结构中 的主要受力元件，用于传 递和承载预应力。
等。
在交通工程中，预应力技术应用 于高速公路的桥梁、涵洞和隧道
等结构物。
在核电站、油罐、大型储液池等 领域，预应力Байду номын сангаас凝土结构也得到
了广泛应用。
05
预应力钢筋混凝土结构 的优缺点与未来发展
预应力钢筋混凝土结构的优点
高承载力
改善结构性能
预应力技术可以显著提高钢筋混凝土结构 的承载能力，使其能够承受更大的重量和 压力。
智能化制造
随着智能制造技术的发展，预应力钢筋混凝土结构的制造将更加精 确和高效。
新材料的应用
未来将有更多新型材料应用于预应力钢筋混凝土结构中，如碳纤维 复合材料、智能材料等，以提高结构的性能和耐久性。
数字化与智能化设计
借助数字化和智能化技术，可以更加精确地模拟和预测预应力结构的 性能，优化设计，提高结构的可靠性和安全性。
预应力砼结构的基本知识
适于：在预制厂制造标准预应力构件，如楼板或过梁等。
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。
2021
30
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
2021
16
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。
2021
17
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。
2021
53
注意：
一般情况下，预应力损失总值大约可达200 ~ 250 N / mm2 之多，
2021
37
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。
2021
38
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。
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
2021
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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。
2021
53
注意：
一般情况下，预应力损失总值大约可达200 ~ 250 N / mm2 之多，
2021
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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
第九 章 预应力混凝土结构
16
承压型锚具（螺丝端杆锚具）：利用螺帽、垫板等承压 作用将预应力钢筋锚固在端部
螺母 预应力筋
板垫
螺丝杆端
对焊接头
17
摩擦型锚具（锥形锚具）
18
墩头锚具
19
JM12型锚具
20
QM型锚具及配件
XM型锚具
21
OVM型锚具
夹片式扁锚体系
22
23
24
25
五、预应力混凝土所用的材料
1.混凝土：要求高强、早强、收缩徐变小。预应力混凝土结 构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。 2.钢筋： 要求： 1）高强、高屈服点。2）良好的塑性性能。3）良好的加工性。 4）与混凝土有良好的粘结力。 选用： 1）钢绞线。2）中强度预应力钢丝。3）消除应力钢丝。4） 预应力螺纹钢筋。
2.预应力混凝土 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，这个压应力称为 预应力。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。
M h N pe p h pc c I 2 A I 2 b c pc
按《部分预应力混凝土 结构设计建议》： M 预应力度： 0 Mk M 0 : 消压弯矩。受拉边缘混 凝土应力为零时的弯矩 。 1全预应力混凝土。 0 1部分预应力混凝土。 0钢筋混凝土。
8
2.有粘结与无粘结 无粘结预应力混凝土指的是采用无粘结预应力筋（经涂抹防 锈油脂，以减小摩擦力防止锈蚀，用聚乙烯材料包裹制成的 专预用应力筋）的预应力混凝土。施工时，无粘结预应力筋 可如同非预应力筋一样，按设臵要求铺放在模板内，然后浇 筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，再张拉锚固。此 时，无粘结预应力筋与混凝土不直接接触，而成无粘结状态。 (1)结构自重轻。由于不需预留孔道，可减少构件截面尺寸， 减轻自重。 (2)施工简便，速度快。它无需预留孔道、穿筋、灌浆等复 杂工序，简化了施工工艺，加快了施工进度。特别适合用于 构造复杂的曲线布筋构件或结构。 无粘结预应力混凝土用于多层和高层建筑中的单向板、以及 井字梁、悬臂梁、框架梁、扁梁等。无粘结预应力混凝土也 适用于桥梁结构中的简支板（梁）、连续梁、预应力拱桥、 桥梁下部结构、灌注桩的桥墩等，也可以应用于旧桥加固工 9 程中。
预应力混凝土结构
※提高构件的抗剪承载力：施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成， 使受剪承载力得到提高。
※卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复：由于预应力的作用，使 用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。
※提高构件的疲劳承载力：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增 加钢筋的疲劳强度。
※提高受压构件的稳定性。
◆预应力混凝土结构的缺点是：需要增设施加预应力的设备，制 作技术要求较高，施工周期较长。
第二节 预应力混凝土概述
九江大桥
九江大桥主跨 160m，是目前 国内跨度最大的 预应力砼连续梁 桥
一、预应力混凝土的概念
1、概述
钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度 及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是 带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充 分利用受拉钢筋的强度。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。
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。
二、 施加预应力的方法
施加预应力的方法分为两类——先张法和后张法
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。大致相当于裂缝控 制等级为一级的构件。
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。相当于裂缝控制等级为二级的构件。
※卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复：由于预应力的作用，使 用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。
※提高构件的疲劳承载力：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增 加钢筋的疲劳强度。
※提高受压构件的稳定性。
◆预应力混凝土结构的缺点是：需要增设施加预应力的设备，制 作技术要求较高，施工周期较长。
第二节 预应力混凝土概述
九江大桥
九江大桥主跨 160m，是目前 国内跨度最大的 预应力砼连续梁 桥
一、预应力混凝土的概念
1、概述
钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度 及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是 带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充 分利用受拉钢筋的强度。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。
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。
二、 施加预应力的方法
施加预应力的方法分为两类——先张法和后张法
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。大致相当于裂缝控 制等级为一级的构件。
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。相当于裂缝控制等级为二级的构件。
建筑结构44预应力混凝土结构
锚、夹具：构件制作完后，能取下重复使用–––夹具
用于固定
钢筋
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 时固定预应力筋不同。锚具不同则回缩量不同， 尺寸外形对构件的影响不同。
4.1.4 张拉控制应力 σcon
张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大 应力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力除以预应 力钢筋面积得到的应力值。
4.1.2 施加预应力的方法
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，预应力是靠钢筋与混凝土 之间的粘结力来传递的。
先张法
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。
后张法
4.1.3 预应力混凝土使用的机具
预应力混凝土结构受力示意图
预应力混凝土的优缺点： 优点：a. 提高构件的抗裂能力
b. 增大了构件的刚度。f预 << f普，耐久性好， 耐疲劳，提高抗剪承载力。
c. 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，提高适用能力。
缺点：成本高，材料质量要求高。工序复杂， 技术水平要求高。
后张法构件收缩徐变损失比先张法构件小，原因是 后张法构件在施加预应力时，混凝土的收缩已完成一部 分。以上公式适用于一般相对湿度环境，高湿度环境下， σl5，σl5′应降低，反之则增加。
减少此项损失的措施有：
①采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比； ②采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实 性； ③加强养护，以减少混凝土的收缩， ④控制混凝土应力σpc，要求 pc 0.5 fcu,以防止发生非 线性徐变。
预应力混凝土
预应力混凝土的基本原理
• 预应力是预加应力的简称，其基本原理在很早以前 就已被聪明人类所运用。木桶是预加应力抵抗拉应 力的一个典型的例子。
中国古代的工匠早就运用预应 力的原理来制作木桶。木桶的 环向预压应力通过套紧竹箍的 方法产生。只要水对桶壁产生 的环向拉应力不超过环向预压 应力，则桶壁木板之间将始终 保持受压的紧密状态，预压应 力通过两端锚具传给构件混凝 土。木桶就不会开裂和漏水。
与普通混凝土结构相比,其主要优 点是：
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严格的结构； 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，减少构件的变形，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。
何谓预应力混凝土？
• 为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件 使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力， 即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将 钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受 拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当 构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区 混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝 土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使 裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。
预土 应构 力件 预的 应施 力工 混方 凝法
先张法
后张法
•
在混凝土灌筑之前，先将由钢丝钢绞线 或钢筋组成的预应力筋张拉到某一规定应 力，并用锚具锚于台座两端支墩上,接着安 装模板、构造钢筋和零件,然后灌筑混凝土 并进行养护。当混凝土达到规定强度后， 放松两端支墩的预应力筋，通过粘结力将 预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预 压应力。先张法以采用长的台座较为有利， 最长有用到一百多米的，因此有时也称作 长线法。
预应力混凝土总结
预应力混凝土总结1. 何谓预应力混凝土结构？为何施加预应力？依人为需要，施加某一数值和分布的压应力，用以部分或全部抵消外荷载产生应力的钢筋混凝土结构。
为了避免钢筋混凝土结构过早出现裂缝，并充分利用高强钢筋和高强混凝土的强度，采用预应力混凝土结构。
2. 预应力混凝土结构有哪些特点？预应力混凝土结构的主要优点：1 提高构件的抗裂能力延缓开裂，减小裂缝宽度，甚至避免开裂。
2 构件刚度增大，变形减小裂缝宽度小，甚至不开裂，构件的刚度大，挠度减小3 减小构件截面尺寸，减轻自重，节约材料混凝土有预应力，且使用高强钢筋和高强混凝土，可减轻自重，节约材料 4 扩大了混凝土结构的应用范围可用于防水，防渗，防腐蚀等要求的环境。
预应力混凝土结构的缺点：1 构造、施工和计算复杂，制作技术较高，施工周期较长；2 需要增设施加预应力的设备，投入增加，少量使用不经济；3 构件延性相对较差。
3. 施加预应力的方法有哪两种？两种方法的区别有哪些？先张法：在浇注混凝土之前，张拉预应力钢筋的方法。
后张法：在结硬后的砼构件上张拉预应力钢筋的方法。
4. 预应力混凝土的分类。
按预应力的施加方式分类先张法后张法按钢筋和混凝土之间是否有粘结作用分类有粘结预应力构件无粘结预应力构件按预应力施加的程度分类全预应力砼部分预应力砼5. 预应力混凝土结构中钢筋的种类有哪些？选用预应力钢筋的原则是什么？预应力钢筋的选用原则：⑴ 强度高；⑵ 与砼之间有良好的粘结性能；⑶ 良好的加工性能；⑷ 具有一定的塑性。
★ 预应力钢材的种类：⑴ 中强度预应力钢丝（光面、螺旋肋）⑶ 消除应力钢丝（光面、螺旋肋）⑵ 预应力螺纹钢筋（螺纹）⑷ 钢绞线由直径5~6mm的高强度钢丝捻成的。
分成1×3和1×7两种。
6. 《规范》对于预应力混凝土结构中混凝土强度的要求是什么？★ 预应力混凝土结构对混凝土的要求：⑴ 强度高。
① 承受的预应力高（局部受压）；② 砼与钢筋之间的粘结力高；③ 比较经济的截面；⑵ 收缩、徐变小。
后张法预应力混凝土结构名词解释
一、预应力混凝土结构的定义预应力混凝土结构是一种利用预先施加的预应力钢筋或钢缆来提高混凝土结构抗弯、抗剪能力的建筑结构。
通过在混凝土施工前就施加预应力，可以有效地减轻混凝土在受力状态下的应力，提高结构的承载能力和延性，从而使结构更加安全可靠。
二、预应力混凝土结构的主要特点1. 高抗弯、抗剪能力：预应力混凝土结构通过预先施加预应力，可以在不增加截面尺寸的情况下，大幅提高结构的抗弯和抗剪能力，使得结构更加轻盈高效。
2. 较小的裂缝和变形：在预应力混凝土结构中，预应力钢筋或钢缆的作用可以有效地控制混凝土的裂缝和变形，使得结构在使用过程中能够保持较好的整体性和稳定性。
3. 长寿命和耐久性好：预应力混凝土结构在设计和施工上具有严格的要求，能够保证结构的长寿命和良好的耐久性，降低了结构的维护和修复成本。
4. 可实现大跨度和大空间：受益于预应力混凝土结构的高承载能力和稳定性，可以实现跨度较大、空间利用效率高的建筑设计和施工。
三、预应力混凝土结构的应用领域在实际工程中，预应力混凝土结构被广泛应用于以下领域：1. 桥梁工程：预应力混凝土结构在桥梁工程中得到了广泛的应用，能够实现大跨度、大跨径的桥梁设计和建设，提高了桥梁的承载能力和安全性。
2. 高层建筑：在高层建筑中，预应力混凝土结构能够实现结构的轻量化和稳定性，减小结构的变形和裂缝，确保建筑物的安全性和舒适性。
3. 储存结构：预应力混凝土结构的抗裂性和耐久性优势，使其成为储存结构如水库、污水处理厂等的理想选择。
4. 工业厂房：预应力混凝土结构能够满足工业厂房对结构承载能力和空间利用效率的要求，被广泛应用于工业厂房建设中。
四、总结预应力混凝土结构以其高强、高耐久、高可靠的特点，在工程建设中得到了广泛的应用。
在未来，随着建筑结构设计和施工技术的不断发展和创新，预应力混凝土结构将会进一步发展壮大，为各类工程项目提供更加安全可靠的建筑结构解决方案。
五、预应力混凝土结构的设计原则1. 合理确定预应力布设方案：在设计预应力混凝土结构时，需要根据实际工程情况和结构承载要求，合理确定预应力钢筋或钢缆的布设方案，以保证结构的整体性和稳定性。
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施加预应力的方法
先张法
四、预应力的施加方法
2.后张法
先浇混凝土，留钢筋孔道 混凝土到达设计强度时张拉钢筋 张拉过程即是施加预应力的过程 再灌浆 锚具一次性使用，工作锚具有端部局部承压问题
后张法
后张法
3.区别
• 先张法
1. 需要台座 2. 张拉完，砼才受压缩 3. 靠粘结力传递预应力
造成构件的刚度较小，变形较大，使用性能不够理想。
qk=10kN/m
L0
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均 布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。
L0 b×h 自重 gk
M fy As
Ms
[f]= L0 300
ss [wmax]=0.3
5.2m 200×450
桶（一个加箍，一个未加箍）都装满水，若在桶 体完好的情况下，一个桶将漏水，而一个不漏。
3、实例
3、实例
预应力坝
二、分类
全预应力混凝土构件 部分预应力混凝土构件
有粘结预应力混凝土 无粘结预应力混凝土
三、预应力混凝土的特点
1. 优点 a. 提高构件的抗裂性、耐久性，增加构件的刚度 b. 节约材料、减轻自重、降低造价 c. 构件标准化、工厂化生产程度高
远远超过容许限值。
预应力混凝土：在构件承受荷载之前预先对受拉区砼 施加压力，使构件产生压缩变形和预 压应力，当荷载作用使构件产生拉应 力时，首先要抵消砼截面的预压应力， 随着荷载增加逐渐使砼受拉并使进而 出现裂缝，这就推迟了裂缝的出现也 相应地减小了裂缝宽度。
2、基本原理
3、实例
➢上箍——箍受拉，木片和木片之间产生了预压力 ➢盛物（水，沙等）——水压使木桶产生的环向拉力 ➢优点：预应力的施加增大了抗裂度—将同样体积的两个
5kN 67.6kN.m
Ⅱ级 310
603mm2 50.7kN.m 16.4= L0
317 232MPa
0.25
跨度增加一倍 10.4m
400×900 20kN
513.96kN.m
Ⅱ级 310
2106mm2 405.6kN.m 38.1= L0
273
跨度增加两倍 20.8m
800×1900 80kN
◆ 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。
1、冷拉低合金钢筋
◆ 通常将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
5948.8kN.m
Ⅱ级 310
12650mm2 4867.2kN.m 88.8= L0
234
采用高强钢筋 5.2m
200×450 5kN
67.6kN.m
冷拉Ⅳ级 580
308mm2 50.7kN.m 32.2= L0
161.5 453MPa
0.75
★ 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺 寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。
采用高强混凝土，抗压强度有Байду номын сангаас增大，但抗拉强度提 高很少。 采用提高混凝土强度等级的方法来改善其抗裂性 收效甚微。
一、基本概念 1.普通混凝土的缺点
c.结构自重大，刚度小
普通混凝土结构：钢筋等级大都为III级或III级以下 混凝土砼等级一般为C30左右
所以构件截面尺寸通常较大，致使构件自重偏大。 又由于钢筋混凝土构件在正常使用时是带裂缝工作，
若采用碳素钢筋钢丝≥C40
2、钢筋
要求：强度高具有一定塑性、良好的加工性能、 较好的粘 结强度
材料：冷拉低合金钢筋 热处理钢筋 高强钢丝
(一)预应力钢筋
◆ 预应力钢筋的强度越高越好。 ◆ 而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的
张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力， 也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。
★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪 费。
★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度 基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。
★ 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下ss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy =300MPa，ss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。 如采用高强钢筋，fy=580MPa，则ss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已
2. 缺点 构件制作复杂、施工工序多，对材料的质量和制 作技术水平要求高，需要有复杂的张拉和锚固设 备，构件制作周期长，计算复杂等。
四、预应力的施加方法 1. 先张法
❖先在台座上或钢模内张拉钢筋 ❖然后浇筑混凝土 ❖待混凝土结硬（达75%的设计强度）放松 ❖锚具只是临时固定，可重复使用 ❖混凝土的预应力是回缩钢筋通过粘结力逐步
钢筋混凝土结构
预应力混凝土结构
一、基本概念
1. 普通混凝土的缺点
a.抗裂性差 由于砼的抗拉极限强度低，受拉极限应变很小，只约
为（1~1.5）×10-4，此时
钢筋拉应力＝？
钢筋混凝土构件一般都是带裂缝工作的。
一、基本概念
1.普通混凝土的缺点
b.高强度钢筋和高强混凝土不能充分发挥作用
在钢筋砼构件中，采用高强钢筋虽然能提高构件的承 载力，但高强钢筋拉应力变大，致使裂缝宽度。 要满足正常使用极限状态验算要求，高强钢筋就无法 充分作用。
• 后张法
1. 不需要台座 2. 钢筋和砼同时受压缩 3. 靠锚固保持预应力
五、夹具和锚具
• 锚具——锚具作用 与构件连成一体，不能取下重复使用（一次性）
• 夹具——夹的作用 能够取下重复使用（多次重复）
螺丝端杆锚具
夹片式锚具
六、预应力混凝土的材料
1、混凝土
要求：a. 强度高 b. 收缩，徐变小 c. 快硬，早强 材料：强度等级≥C30
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。
2、中高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为800~1200MPa， 高强钢丝的强度为1470~1860MPa。 钢丝直径为3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’，也 可制成螺旋肋。
施加预应力的方法
先张法
四、预应力的施加方法
2.后张法
先浇混凝土，留钢筋孔道 混凝土到达设计强度时张拉钢筋 张拉过程即是施加预应力的过程 再灌浆 锚具一次性使用，工作锚具有端部局部承压问题
后张法
后张法
3.区别
• 先张法
1. 需要台座 2. 张拉完，砼才受压缩 3. 靠粘结力传递预应力
造成构件的刚度较小，变形较大，使用性能不够理想。
qk=10kN/m
L0
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均 布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。
L0 b×h 自重 gk
M fy As
Ms
[f]= L0 300
ss [wmax]=0.3
5.2m 200×450
桶（一个加箍，一个未加箍）都装满水，若在桶 体完好的情况下，一个桶将漏水，而一个不漏。
3、实例
3、实例
预应力坝
二、分类
全预应力混凝土构件 部分预应力混凝土构件
有粘结预应力混凝土 无粘结预应力混凝土
三、预应力混凝土的特点
1. 优点 a. 提高构件的抗裂性、耐久性，增加构件的刚度 b. 节约材料、减轻自重、降低造价 c. 构件标准化、工厂化生产程度高
远远超过容许限值。
预应力混凝土：在构件承受荷载之前预先对受拉区砼 施加压力，使构件产生压缩变形和预 压应力，当荷载作用使构件产生拉应 力时，首先要抵消砼截面的预压应力， 随着荷载增加逐渐使砼受拉并使进而 出现裂缝，这就推迟了裂缝的出现也 相应地减小了裂缝宽度。
2、基本原理
3、实例
➢上箍——箍受拉，木片和木片之间产生了预压力 ➢盛物（水，沙等）——水压使木桶产生的环向拉力 ➢优点：预应力的施加增大了抗裂度—将同样体积的两个
5kN 67.6kN.m
Ⅱ级 310
603mm2 50.7kN.m 16.4= L0
317 232MPa
0.25
跨度增加一倍 10.4m
400×900 20kN
513.96kN.m
Ⅱ级 310
2106mm2 405.6kN.m 38.1= L0
273
跨度增加两倍 20.8m
800×1900 80kN
◆ 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。
1、冷拉低合金钢筋
◆ 通常将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
5948.8kN.m
Ⅱ级 310
12650mm2 4867.2kN.m 88.8= L0
234
采用高强钢筋 5.2m
200×450 5kN
67.6kN.m
冷拉Ⅳ级 580
308mm2 50.7kN.m 32.2= L0
161.5 453MPa
0.75
★ 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺 寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。
采用高强混凝土，抗压强度有Байду номын сангаас增大，但抗拉强度提 高很少。 采用提高混凝土强度等级的方法来改善其抗裂性 收效甚微。
一、基本概念 1.普通混凝土的缺点
c.结构自重大，刚度小
普通混凝土结构：钢筋等级大都为III级或III级以下 混凝土砼等级一般为C30左右
所以构件截面尺寸通常较大，致使构件自重偏大。 又由于钢筋混凝土构件在正常使用时是带裂缝工作，
若采用碳素钢筋钢丝≥C40
2、钢筋
要求：强度高具有一定塑性、良好的加工性能、 较好的粘 结强度
材料：冷拉低合金钢筋 热处理钢筋 高强钢丝
(一)预应力钢筋
◆ 预应力钢筋的强度越高越好。 ◆ 而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的
张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力， 也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。
★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪 费。
★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度 基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。
★ 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下ss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy =300MPa，ss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。 如采用高强钢筋，fy=580MPa，则ss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已
2. 缺点 构件制作复杂、施工工序多，对材料的质量和制 作技术水平要求高，需要有复杂的张拉和锚固设 备，构件制作周期长，计算复杂等。
四、预应力的施加方法 1. 先张法
❖先在台座上或钢模内张拉钢筋 ❖然后浇筑混凝土 ❖待混凝土结硬（达75%的设计强度）放松 ❖锚具只是临时固定，可重复使用 ❖混凝土的预应力是回缩钢筋通过粘结力逐步
钢筋混凝土结构
预应力混凝土结构
一、基本概念
1. 普通混凝土的缺点
a.抗裂性差 由于砼的抗拉极限强度低，受拉极限应变很小，只约
为（1~1.5）×10-4，此时
钢筋拉应力＝？
钢筋混凝土构件一般都是带裂缝工作的。
一、基本概念
1.普通混凝土的缺点
b.高强度钢筋和高强混凝土不能充分发挥作用
在钢筋砼构件中，采用高强钢筋虽然能提高构件的承 载力，但高强钢筋拉应力变大，致使裂缝宽度。 要满足正常使用极限状态验算要求，高强钢筋就无法 充分作用。
• 后张法
1. 不需要台座 2. 钢筋和砼同时受压缩 3. 靠锚固保持预应力
五、夹具和锚具
• 锚具——锚具作用 与构件连成一体，不能取下重复使用（一次性）
• 夹具——夹的作用 能够取下重复使用（多次重复）
螺丝端杆锚具
夹片式锚具
六、预应力混凝土的材料
1、混凝土
要求：a. 强度高 b. 收缩，徐变小 c. 快硬，早强 材料：强度等级≥C30
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。
2、中高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为800~1200MPa， 高强钢丝的强度为1470~1860MPa。 钢丝直径为3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’，也 可制成螺旋肋。