预应力混凝土结构定义
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。
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构在现代建筑领域中，预应力混凝土结构是一种被广泛应用且具有重要地位的结构形式。
它以其独特的性能和优势，为各种大型、复杂的建筑和基础设施项目提供了可靠的支撑和保障。
那么，什么是预应力混凝土结构呢？简单来说，预应力混凝土结构就是在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力，从而在构件内部产生一定的预压应力。
这样，在后续承受外荷载时，混凝土能够更好地发挥其抗压性能，提高构件的承载能力和抗裂性能。
预应力混凝土结构的优点众多。
首先，它能够显著提高结构的承载能力。
通过施加预应力，可以使混凝土在承受荷载时更加有效地工作，从而能够承受更大的重量和压力。
这对于建造大型桥梁、高层建筑等需要承受巨大荷载的结构来说，是至关重要的。
其次，预应力混凝土结构具有良好的抗裂性能。
由于在构件内部预先存在压应力，当外荷载产生的拉应力小于预压应力时，混凝土就不会开裂。
这不仅能够延长结构的使用寿命，还能提高结构的耐久性和安全性。
比如，在一些经常受到动荷载作用的桥梁结构中，预应力的应用可以有效地减少裂缝的产生和扩展，保证桥梁的正常运行。
再者，预应力混凝土结构可以减小构件的截面尺寸，从而节省材料和降低造价。
由于预应力的作用，构件能够在较小的截面尺寸下承受相同的荷载，这意味着可以减少混凝土和钢筋的用量，降低建筑成本。
预应力混凝土结构的施工方法主要有先张法和后张法两种。
先张法是在台座上先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，放松预应力钢筋，使钢筋的回缩力通过钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土，从而在混凝土中产生预压应力。
这种方法通常适用于生产预制构件，如预应力空心板、预应力梁等。
后张法则是先浇筑混凝土构件，在构件中预留孔道，待混凝土达到规定强度后，将预应力钢筋穿入孔道，然后在构件两端进行张拉，并利用锚具将预应力钢筋锚固在构件上，最后进行孔道灌浆。
后张法适用于现场施工的大型构件，如桥梁的箱梁、T 梁等。
在设计预应力混凝土结构时，需要考虑众多因素。
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。
预应力混凝土结构
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。
什么是预应力混凝土结构？
什么是预应力混凝土结构？
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，且其值和分布，能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适的程度的混凝土。
这就是说，它是预先对混凝土或钢筋混凝土构件施加压应力，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，或者减小裂缝开展的宽度。
这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。
由于预先给混凝土梁施加了预压力，使混凝土梁，在荷载作用下，其下边缘产生的拉应力完全被预压应力所抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝，混凝土梁始终以全截面参加工作。
这就相当于改善了混凝土的抗拉性能，且可达到充分利用高强材料性能的目的。
上述概念就是预应力混凝土结构的基本原理。
在现代预应力混凝土结构中，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”；把普通钢筋混凝土，称为“非预应力混凝土”；而把从钢筋混凝土到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”。
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。
预应力混凝土结构概述(修正)
部分预应力混凝土结构：这种结构中的部分混凝土构件承受预应力，其他构件则为普通混凝土构件
复合预应力混凝土结构：这种结构由两种或两种以上的预应力混凝土构件组成
Part 3
预应力混凝土结构的优点
预应力混凝土结构的优点
预应力混凝土结构的优点主要包括以下几点
提高承载能力：由于预应力钢筋对混凝土的拉伸作用，使得混凝土的承载能力得到提高。这种提高可以通过预先对钢筋进行拉伸计算得出，因此可以精确控制
设计灵活性：预应力混凝土结构的设计灵活性较大，可以根据实际需要进行灵活的设计和施工。例如，可以在结构的不同部位采用不同的预应力度和不同的材料等
Part 4
预应力混凝Leabharlann 结构的缺点预应力混凝土结构的缺点
然而，预应力混凝土结构也存在一些缺点，主要包括以下几点
施工难度大：预应力混凝土结构的施工需要使用高强度钢筋和特殊工艺，如张拉和锚固等，因此施工难度较大，需要专业的技术人员进行指导和操作
建造成本高：由于预应力混凝土结构的施工难度大，需要使用更多的高强度钢筋和特殊工艺，因此其建造成本相对较高
预应力混凝土结构的缺点
维护和修复困难：由于预应力混凝土结构的材料用量减少，使得结构的自重减轻，同时也降低了结构的刚度。因此，在结构出现损伤或裂缝时，维护和修复工作相对较为困难
对环境影响大：预应力混凝土结构的施工需要使用大量的水泥和砂石等材料，这些材料的生产和使用会对环境产生较大的影响。同时，在结构的拆除和废弃过程中也会产生大量的建筑垃圾
体育场馆
在体育场馆建设中，预应力混凝土结构被广泛应用于看台和舞台等部位。由于其具有高强度和延展性的特点，能够承受大量观众的载荷以及各种激烈运动的冲击作用
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预应力混凝土结构的含义与特征
预应力混凝土结构的含义与特征
含义：
预应力混凝土结构是在结构构件受外力荷载作用前，先人为地对它施加压力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。
以预应力混凝土制成的结构，因以张拉钢筋的方法来达到预压应力，所以也称预应力钢筋混凝土结构。
特征：
与钢筋混凝土相比，预应力混凝土的优点：由于采用了高强度钢材和高强度混凝土，预应力混凝土构件具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的特点，对节约钢材(可节约钢材40%～50%、混凝土20%～40%)、减小结构截面尺寸、降低结构自重、防止开裂和减少挠度都十分有效，可以使结构设计得更为经济、轻巧与美观。
预应力混凝土缺点：预应力混凝土构件的生产工艺比钢筋混凝土构件复杂，技术要求高，需要有专门的张拉设备、灌浆机械和生产台座等以及专业的技术操作人员；预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。
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5. 通过学习，掌握钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、砖
石结构和钢结构在各种受力状态下的工作性能、破坏形态、 计算原理、设计和构造要求等问题 。
二、 本课程的特点： 1. 本课程为专业过渡课程，由基础课过渡到专业课，研究方法 既有继承，又要注意其中本质的区别。 材料力学：研究单一、匀质、连续的弹性材料，侧重于构 件的应力分析和变形计算，它们中问题的解答是唯一的。
结构设计原理
王爱兰 山东交通职业学院公路系
2013年9月
绪论
Introduction
土木工程的三大飞跃： 人类早期：利用土、石、木等天然材料从事 营造活动。
第一次飞跃：公元前 113 世纪，发明了砖、 瓦以承压为主的人工材料，即木、砖（石） 结构兴起的年代，例如：万里长城、金字
塔、阿房宫；
1. 2. 3. 4.
选择截面形式；
拟定截面尺寸；
配筋设计计算； 进行各项验算（强度条件、刚度、稳定性、抗裂性）
四、本课程的学习方法：
1. 2. 3.
认真学好课堂内容，把握内容体系的内在联系和细微差别； 注意理论联系实际，重视试验、经验和规范的规定； 深入掌握材料性能。因为结构的许多特性都是由材料性能决 定的。
的出现。钢铁和水泥产生后，直至本世纪初，
总论
《结构设计原理》主要讨论土木基础设施
工程中各种工程结构的基本构件受力性能、 计算方法和构造设计原理。 包括： 混凝土结构（Concrete Structures ） 钢结构（Steel Structures） 圬工砌体结构（Masonry Structures ） 木结构（Timber Structures ） 学习和掌握桥梁工程和其它道路人工构造 物设计的基础
用范围和应用条件
3.设计具有多方案性
结构设计是一个综合性的问题，需要遵循“安全、适用、 经济、合理”的原则。当给定荷载时，同一构件的设计答 案往往不是唯一的，需进行综合分析 破坏形态→ 计算原理 → 设计构造
受力、变形→ 应用公式→ 适用范围、限制条件
2、预应力混凝土结构：
定义：预先人为地给混凝土引入一个应力，以改善混凝土在
使用期间的应力状态；
适用范围：跨径＞50m的桥梁； 优缺点: 优点 缺点
使用高强材料； 重量轻； 跨越能力大； 抗裂性能好。
工艺复杂、
需要设备多（设计、计算、 施工难度大）。
3、砌体结构
定义：将砖石等块材按照一定砌筑规则建筑而成的结构。
对于桥梁结构，根据主要承重结构受力的 不同，可将桥梁结构分为：
梁式桥（受弯为主）
拱式桥（受压为主） 刚架桥（梁柱组合） 悬索桥（受拉为主） 斜拉桥（组合受力）
梁式桥
连续梁桥
虎门大桥辅航道270m连续刚构
刚架桥
重庆大桥复线
拱式桥
万县长江大桥
悬索桥
润杨长江大桥
斜拉桥
sutong 大 桥
本课程的特点与学习本课程的指导意见 一、本课程的主要任务 1. 学习钢筋混凝土、预应力混凝土结构的基本概念、基本理 论
2.学习各种工程材料设计计算原则；
3.学习钢筋混凝土结构的受力特点、破坏形态、计算方法和 连接部位的设计； 4.学习预应力混凝土结构受力特点、破坏形态、计算方法和 连接部位的设计；
南京长江三桥
南京长江二桥
1.钢筋混凝土结构：
定义:由钢筋、混凝土两种性能不同的材料组成，能发 挥各自优越性的一种建筑材料。
适用范围： 中小跨径梁、板，墩台，拱，塔;工业或民
业建筑、烟囱、水塔等特种结构。
优缺点 优点 缺点 自重大； 抗裂性能差； 施工受季节影响大。
就地取材，节约钢筋； 耐久性、耐火性好； 可模性强。
适用范围：以受压为主的构件（墩台、护坡）；房屋结构
中的竖向承重结构（墙、柱等）
优缺点:
优点
材料来源广； 抗压能力大； 耐久； 施工简便。
缺点
自重大； 费工费时。
4、钢结构： 优点
缺点
自重轻； 易建特大跨径桥梁； 轻钢住宅等材质均匀； 弹性模量大，是理想的弹性材料； 施工方便，速度快。
造价高； 需经常维修； 耐火性差（钢材在 500℃～ 600℃软化）。
5. 学会运用规范 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
（JTG D6－2004) 《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ 022 －85) 《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》（JTJ025-86） 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
三、本课程要解决的问题
选择结构的材料类型；
第二次飞跃： 17世纪的生铁、 19世纪的熟铁、 19世 纪中叶优质钢材（人工制造的耐拉、压材料）的出 现，即钢结构兴起的年代，例如，高 300m的埃菲尔
铁塔、主跨512m的福斯海峡等钢结构；
第三次飞跃： 19 ～ 20 世纪，钢筋混凝土结构 解决了钢筋混凝土结构计算理论以及预应力 混凝土结构的应力损失、锚固，配筋混凝土 结构有了蓬勃发展，并在土木工程中占据了 统治地位。
4.
结构设计方案的多样性特点，没有绝对的唯一的答案，只有 合理的合适的结果；
§0.1 基本概念 一、构件：承受荷载而起骨架作用的部分
按其受力特点分：受弯构件（梁和板）、受压构件、
受拉构件、和受扭构件等典型的基本构件
二、结构：在工程中，由建筑材料制作的若干
构件连接而成的承受作用的空间或平面体系。
（构造物的承重骨架部分）
例如：桥梁的桥跨、墩（台）及基础组成
了桥的承重体系，它们就被称为桥梁结构。
配筋混凝土结构：研究两种材料组成、非匀质、非连续的
弹塑性材料，它不同于《材料力学》研究的范畴，不仅研究
强度和变形的计算问题，更主要是结构构件的设计，包括方
案、截面形式及材料的选择，配筋构造等。
2.钢筋混凝土构件的设计方法是建立在试验基础上的 钢筋混凝土构件的设计方法对试验的
依赖性很强，应注意各理论分析的适