10预应力混凝土结构的基本概念及其材料(答案)
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。
(完整版)预应力课后答案
第十二章12-1何谓预应力混凝土？为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土的主要优点是什么？其基本原理是什么？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，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件产生的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。
预压应力用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范围，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1、提高了构件的抗裂度和刚度2、可以节约材料和减轻结构的自重3、减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力4、结构质量安全可靠5、可以提高结构的耐疲劳性能6、预加应力的方法更有利于装配式混凝土结构的推广，亦可作为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。
在承受外荷载前，预先引入永久内应力（预加应力）以降低荷载应力或改善工作性能的配筋混凝土。
预加应力的大小和分布规律，与外荷载产生的应力大小和分布规律相反，使之可以抵消由于外荷载产生的全部或部分拉应力。
这样有预应力与外荷载产的应力叠加后，根据事先预加应力的大小，可使结构在使用状态下不出现拉应力、或推迟裂缝的出现，或将裂缝宽度控制在一定的限度内，这就是预应力的基本原理。
12-2什么是预应力度？对预应力混凝土构件如何分类？公路桥规将受弯构件的预应力度入定义为由预加应力大小确定的消压弯矩Mo与外荷载产生的弯矩Ms的比值。
第I类：全预应力混凝土结构入》=1第II类：部分预应力混凝土结构 0《入《1第III类：钢筋混凝土结构入=012-3预应力混凝土结构有什么优缺点？优点：1提高了构件的抗裂度和刚度。
2可以节省材料，减少自重。
3可以减少混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。
4结构质量安全可靠。
5预应力可作为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。
此外，预应力还可以提高结构的耐疲劳性能。
缺点：1工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。
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、
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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
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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。
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
预应力混凝土简答题复习材料
1、预应力混凝土结构的基本原理是什么？答：预先对混凝土或钢筋混凝土构件的受拉区施加压应力，使之处于一种人为的应力状态。
这种应力的大小和分布可能部分抵消或全部抵消使用荷载作用下产生的拉应力，从而使结构或构件在使用荷载不至于开裂、推迟开裂，或减小裂缝开展的宽度，并提高构件的抗裂度和刚度，有效利用了混凝土抗压强度高这一特点来间接提高混凝土的抗拉强度。
2、叙述预应力混凝土的三种不同的概念及其主要内容；并解析预应力混凝土构件的弹性设计、塑性设计、以及平衡设计方法与三种预应力混凝土概念的关系？答：（1）预应力使混凝土成为弹性材料的概念。
将预应力混凝土构件看作混凝土经过预压后从原先抗拉弱抗压强的脆性材料变为一种既能抗拉又能抗压的弹性材料。
（2）对混凝土构件施加预应力是为了使高强钢材与混凝土能协同工作的概念。
是讲预应力混凝土构件看作是高强钢材与混凝土两种材料的一种结合，它也与钢筋混凝土一样，用钢筋承受拉力及混凝土承受的压力形成一抵抗歪理弯矩的力偶，在预应力砼结构中采用的是高强钢筋。
（3）施加预应力是实现部分荷载平衡的概念。
将施加预应力看作是试图平衡构件上的部分或全部的工作荷载。
关系：预加应力使混凝土成为弹性材料的概念可看成是全预应力混凝土弹性分析的依据；对混凝土构件施加预应力是为了使高强钢材与混凝土是同工作的概念则看成是强度理论，它指出预应力混凝土也不能超越其材料自身强度的界限；施加预应力是实现部分荷载平衡的概念则为复杂的预应力混凝土超静定梁的设计与分析提供了简捷的方法。
这三种不同的概念恰恰为预应力砼结构的弹性理论设计，塑性设计以及平衡设计提供了理论依据。
3、什么是预应力度？什么是预应力混凝土受弯构件的小雅弯矩、开裂弯矩和极限弯矩、最小配筋率？答：预应力度：4、预应力混凝土的施工工艺有几种？有什么不同？各自有何不同的适用范围？答：先张法和后张法先张法即先张拉预应力钢筋后浇筑构件混凝土的施工方法。
其预应力混凝土的预应力是通过预应力钢筋与混凝土的粘结传递的。
预应力混凝土结构的基本原理
2.2 预应力混凝土结构的优点
1．变被动设计为主动设计; 2．在使用荷载作用下不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展，提高 结构的耐久性。 3．可以合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土，从而节省材 料，减轻结构自重。 4．可以提高结构或构件的刚度，使混凝土结构的应用范围进一 步扩大。 5．施加预应力相当于对结构或构件作了一次检验，有利于保证 质量。 6．由于在正常使用阶段钢筋和混凝土的应力变化幅度较小，重 复荷载下的抗疲劳性能较好。 7．具有良好的裂缝闭合性能。 8．提高抗剪性能。
l tr
pe ltr ' d 二．预应力筋的锚固长度 f
tk
la a
f py ft
d
7.2 局部受压承载力计算
一．局部受压面积验算 Fl≤1.35βcβlfcAln
l
Ab Al
二．局部受压承载力验算 Fl 0.9( c l f c 2v cor f y ) Aln
一．预应力钢筋与孔道壁之间的摩 擦引起的预应力损失
l2
l 2 con (1
1 e
x
)
——考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦 系数，按表 14-3取用； x——张拉端至计算截面的距离（m）， 并不应大于； l 2 (x ) con 当 x+≤0.2时，l2可按下列近似公式计算： 为了减少摩擦损失，可采用两端张拉或超张
0.7 f ptk con 0.8 f ptk
热处理钢筋 一次张拉 超张拉
l 4 0.2( con / f ptk 0.575) con
l 4 0.05 con
l 4 0.035 con
预应力混凝土结构的一般知识
为了分析和计算方便起见，规范将预应力构件在 各阶段的预应力损失值按表8.4的规定组合。发生在混 凝土预压以前的预应力损失称为第一批预应力损失， 用σLⅠ表示；发生在混凝土预压以后的称为第二批预 应力损失，用σLⅡ表示。
规范同时还规定，当按上述规定计算求得的预应 力总损失值小于下列数值时，则按下列数值取用：
（4） 对预应力钢筋进行超张拉，以减少钢筋松 弛所引起的预应力损失；
（5） 采用合适的施工工艺，如对预应力筋进行 两端张拉，加热养护采用“两阶段升温养护”，即 先在较低温度下养护，使混凝土达到一定强度后， 再升温至规定的温度下进行养护，从而可减少由温 差和摩擦引起的预应力损失。
8.4 预应力混凝土轴心受拉构件
l
5
fcu
1 15
对先张法构件
Ap As , Ap As
A0
A0
对后张法构件
Ap As , Ap As
An
An
6. 用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由 于混凝土的局部挤压引起的预应力损失
此处不作详细介绍。
表8.2 锚具变形和钢筋内缩值a(mm)
项次
锚具类别
a
1 每块后加垫板的缝隙
其主要缺点是施工设备要求高，施工较复杂，设 计计算较繁。
8.2 预应力混凝土结构的材料
一、混凝土
预应力混凝土结构构件所用的混凝土，应满足 下列要求：
（1） 强度高。 （2） 收缩、徐变小。 （3） 快硬、早强。 选择混凝土强度等级时，应考虑施工方法（先 张或后张）、构件跨度、使用情况（如有无振动荷 载）以及钢筋种类等因素。
规范规定，摩擦损失1 σl2按下列公式计算：
l2 con (1 ekxl )
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）
预应力混凝土结构基本构件习题答案#(优选.)
第10章 预应力混凝土构件10.1选择题1．《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于（ B ）。
A. C20 ；B. C30 ；C. C35 ；D. C40 ； 2．预应力混凝土先张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失I l σ应为（ C ）。
A. 21l l σσ+； B. 321l l l σσσ++ ； C. 4321l l l l σσσσ+++ ； D. 54321l l l l l σσσσσ++++；3．下列哪种方法可以减少预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1l σ（ C ）。
A. 两次升温法；B. 采用超张拉；C. 增加台座长度；D. 采用两端张拉；4．对于钢筋应力松弛引起的预应力的损失，下面说法错误的是：（ C ）。
A. 应力松弛与时间有关系；B. 应力松弛与钢筋品种有关系；C. 应力松弛与张拉控制应力的大小有关，张拉控制应力越大，松弛越小；D. 进行超张拉可以减少，应力松弛引起的预应力损失； 5．其他条件相同时，预应力混凝土构件的延性比普通混凝土构件的延性（ C ）。
A. 相同；B. 大些；C. 小些；D. 大很多；6．全预应力混凝土构件在使用条件下，构件截面混凝土（ A ）。
A. 不出现拉应力；B. 允许出现拉应力；C. 不出现压应力；D. 允许出现压应力； 7．《混凝土结构设计规范》规定，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋做预应力钢筋时，混凝土强度等级不应低于（ D ）。
A. C20 ；B. C30 ；C. C35 ；D. C40 ； 8．《规范》规定，预应力钢筋的张拉控制应力不宜超过规定的张拉控制应力限值，且不应小于（ B ）。
A ．ptk f 3.0； B ．ptk f 4.0； C ．ptk f 5.0； D ．ptk f 6.0；9．预应力混凝土后张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失I l σ应为（ A ）。
A. 21l l σσ+； B. 321l l l σσσ++ ； C. 4321l l l l σσσσ+++ ； D. 54321l l l l l σσσσσ++++；10．先张法预应力混凝土构件，预应力总损失值不应小于（ 2/100mm N ）。
预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土的应用
预应力混凝土结构成功使用的历史，至今不到100年，但由于它具有许多优点， 广泛地用于桥梁 房屋建设 水工结构 轨枕 电杆 压力管道 储存罐 水塔 岩土工程 能源工程 海洋工程等，尤其是在大跨径或重荷载结构，以及不允许开裂的结构 中应用更为普遍。 预应力混凝土结构在我国桥梁建设中引用也得到了迅速发展。预应力混凝土空 心板 槽型梁 T型梁等早已被普遍应用。 随着我国高速铁路的建设，也基本都采用了预应力结构，如郑西—西安的客运 专线采用32m预应力简支箱梁作为本铁路线路的标准跨径梁。
预应力混凝土的优点提高了构建的抗裂度和刚度可以节省材料和减轻结构的自重可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力结构安全质量可靠提高了构建的耐疲劳性能预应力混凝土的缺点施工工艺比较复杂对施工过程的监控和施工质量要求比较高因而需要配备一支技术较熟练的专业对伍
预应力混凝土的基本概念
普通混凝图结构特点
混凝土是一种抗压强度高，抗拉强度低的材料，它的抗拉强度不仅很低，只有 抗压强度的1/18~1/9，而且还很不可靠，它的抗拉变形能力也很小，每米仅能 伸长0.10~0.15mm,在伸长就要出现裂缝，如果要其不开裂，则钢筋的拉力只能 达到20~30MPa；即使允许开裂，为保证构件的耐久性，需将裂缝宽度限制在 0.15~0.20mm以内，此时钢筋拉应力也只能达到150~250MPa。 预应力混凝土结构就是克服钢筋混凝土结构的缺点，经人们长期实践而 创造出来的一种具有广泛发展潜力，性能优良的结构。
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被聪明的人类所运用。 木桶就是预加应力抵抗压应力的一个典型的例子。
所谓预应力混凝土，就是能将使用荷载产生的应力抵 消到一个合适程度的混凝土。
预应力混凝土结构的基本概念及其材料
预应力混凝土结构的基本概念及其材料前言预应力混凝土结构是一种常见的建筑结构形式，它以钢筋或钢缆为预应力材料，通过预应力作用将混凝土构件产生压力，增大了抗弯能力和承载能力。
本文将介绍预应力混凝土结构的基本概念和常见的材料。
预应力混凝土结构的基本概念预应力混凝土结构是指采用预应力技术将混凝土构件在施工过程中施加与自重相抵消的预应力，以提高混凝土的各项力学性能。
预应力混凝土构件由混凝土和预应力钢条或钢缆构成。
一般情况下，在混凝土浇筑前，预先在混凝土构件中设置钢筋或钢缆，并通过张紧等方式预先施加预应力，这种预先施加的钢筋或钢缆即预应力材料。
预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比，具有更优秀的抗弯承载能力、变形性能、耐久性能以及更好的抗震性能。
预应力材料预应力钢筋预应力钢筋是一种高强度钢材，其强度等级一般为1870MPa、1770MPa、1570MPa、1270MPa等。
预应力钢筋的主要作用是在混凝土结构中施加张力，通过预应力的作用进行混凝土结构的强化。
预应力钢筋一般采用直径为12mm、16mm、20mm、25mm、32mm等规格。
预应力钢缆预应力钢缆是一种高强度预应力材料，它是由许多根小细钢束扭绞成为一束，然后分别涂上脱脂剂、涂层和防锈剂。
预应力钢缆的结构比预应力钢筋更为复杂。
预应力钢缆的强度等级一般为1860MPa、1770MPa、1570MPa、1370MPa等。
预应力钢缆一般采用直径为5mm、7mm、9mm、12mm等规格。
预应力混凝土结构的优点预应力混凝土结构相比于普通混凝土结构，具有许多优点：1.抗弯承载能力更强，能够承受更大的荷载；2.变形性能更好，大幅度降低了混凝土结构的裂缝产生；3.耐久性能更高，延长了混凝土结构使用寿命；4.抗震能力更强，能够有效地减少地震对建筑物的破坏。
预应力混凝土结构是一种具有高强度、高韧性、高耐久性和高抗震性的新型建筑结构形式，预应力钢筋和预应力钢缆是其主要的预应力材料。
预应力 混凝土结构的基本概念及材料
缺点：
1．工艺较复杂，对施工质量要求高,需要配备 技术较熟练的专业队伍; 2．需要有一定的专门设备; 3．预应力反拱度不易控制;
4.预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨 径小、构件数量少的工程，成本较高。
子学习情境二 预应力混凝土结构的材料
一、混凝土 混凝土强度等级不应低于C40，高强混凝土 。 预应力钢筋混凝土结构构件对混凝上的要求比
四、语言区角活动中教师指导策略 （一）在观察的基础上解读并指导幼儿语言行为 （1）观察幼儿接触所投放材料的频率和活动方 式 （2）观察幼儿的兴趣 （3）观察幼儿活动参与情况 （二）有效介入幼儿语言区角活动 （1）以教师的身份自然介入 （2）以“游戏者”的身份自然介入游戏 （三）教师应成为幼儿语言的“全预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面不出
1 现拉应力，即
部分预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面出
现拉应力或出现不超过规定
宽度的裂缝，即 1 0
钢筋混凝土
：不施加预应力的混凝土结构，
即 0
部分预应力混凝土构件分为以下两类：
Ａ类：构件控制截面混凝土的拉应力，不超过规定 的限值。
二、有粘结预应力与无粘结预应力混凝土结构
1、有粘结预应力混凝土结构 按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后次序分
为： 先张法
后张法
（1）先张法预应力混凝土结构
（一）先张法：
a、定义： 先张拉钢筋，后浇筑混凝土，靠粘结力传力。 b、适用范围 直线配筋的中小型构件 c、所需设备：
千斤顶、台座 d、施工工序
③预应力钢材要有足够的塑性和良好的加工性 能。
④应力松弛损失要低。
（2）常用预应力钢筋的种类
预应力钢筋通常采用；高强钢丝，钢绞线，精 轧螺纹钢筋。
《结构设计原理》_第12章_预应力混凝土结构基本概念及其材料
12.1 概述——预应力砼结构优点
a. 节省材料，减轻自重，增加跨越能力。 b. 提高构件的抗裂性、增加截面刚度。 c. 可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。 d. 预加力还可以作为结构构件的连接手段，促进了桥梁 结构新体系与施工方法的发展。
l 3、快硬、早强。可尽早施加预应力，加快台座、锚具、 夹具的周转率。
l 混凝土的配制要求与措施：严格控制水灰比；注意选用 高标号水泥并宜控制水泥用量；选用优质活性掺合料；d. 加强振捣与养护。
l 预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C40。
12.3 预应力砼结构材料——钢材
强度高 具有一定的塑性 良好的加工性能 （1）对钢材的要求： 与混凝土之间有较好的粘结强度 低松弛 耐腐蚀
3. 钢筋混凝土：不施加预应力的混凝土结构，即 0
12.2 预应力张拉方法——先张法
先张法
张拉钢筋并在座上固定
依靠粘结 力来传递 并保持预 加应力
浇注混凝土构件
混凝土强度达设计强度的 75%以上时剪断钢筋
张拉台座
a）
预应力筋
混凝土 b）
c）
伸长
Np 临时锚固
压缩
压缩
图 12-2 先张法工艺流程示意图 a)预应力钢筋就位，准备张拉 b)张拉并锚固，浇筑构件混凝土
12.2 预应力锚具——墩头锚具
2、承压形锚具——墩头锚具 镦头锚具：利用钢丝的镦粗头来锚固预应力钢丝的一种支 承式锚具 用途：主要用于锚固钢丝束，锚固5mm和7mm。 组成：(1)锚杯 (2)锚圈 (3)冷镦头 工作原理：借镦头直接承压将钢丝锚固于锚杯上。 优点：(1)可靠（不滑丝） (2)预应力损失小 (3)工序简单 缺点: (1)如张拉吨位过大，钢丝数很多，施工麻烦； (2)对钢丝的下料长度要求很精确，
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第十章预应力混凝土结构的基本概念及其材料
一、填空题
1、《桥规JTG D62》根据预应力大小的程度（严格定义为预应力度），将预应力混凝土划分为（）和（）两大类。
2、部分预应力混凝土分为（）和（）两种情况。
3、对混凝土施加预应力。
从施工工艺上有（）和（）之分。
（）、4、目前预应力混凝土结构中所用的锚、夹具种类很多，但从原理上分只有三种：即（）、
（）。
二、选择题
1、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预应力混凝土，称为( )
A、全预应力混凝土；
B、部分预应力混凝土
2、预应力度λ的变化范围是从λ≥１变化到λ=0,当1＞λ＞0时的构件,称为( )
A、全预应力混凝土；、部分预应力混凝土；C、钢筋混凝土
3、构件在作用（或荷载）短期效应组合下控制截面受拉边缘允许出现拉应力：当对拉应力加以限制时，为( )
A、部分预应力混凝土A类构件；
B、为部分预应力混凝土B类构件。
4、适用于多跨、连续的整体现浇结构中的结构( )
A、无粘结预应力混凝土结构；
B、有粘结预应力混凝土结构
5、我国预应力混凝土结构采用混凝土,强度等级不应低于( )
A、C40；
B、C60；
C、C50
三、名词解释
1、全预应力混凝土；
2、部分预应力混凝土A类构件；
3、部分预应力混凝土B类构件；
4、先张法；
5、后张法；
四、问答题
1、何谓预应力混凝土？与普通钢筋混凝土构件相比．预应力混凝土构件有何优缺点．
2、为什么预应力混凝土构件必须采用高强钢材，且应尽可能采用高强度等级的混凝土？
3、在设计、制造或选择锚、夹具时应注意满足什么要求？
4、什么是预应力度？我国的工程中的按预应力度的概念对加筋混凝土是如何分类的？
5、什么是无粘结预应力混凝土？无粘结预应力混凝土结构有哪些优点？
6、孔道压浆的目的是什么？孔道压浆时应该注意哪些问题？
答案
一、填空题
1、全预应力混凝土；部分预应力混凝土；
2、A类构件；B类构件
3、先张法；后张法
4、摩阻锚固；承压锚固；粘着锚固
二、选择题
1、A；
2、B；
3、B；
4、A；
5、A
三、名词解释
1、在作用（或荷载）短期效应下，控制截面受拉边缘不允许出现拉应力。
2、部分预应力混凝土A 类构件——在作用（或荷载）短期效应下，控制截面受拉边缘允许出现拉应力，但应控制拉应力不得超过某个允许值。
（对于这种情况，国际上习惯称为有限预应力混凝土）。
3、部分预应力混凝土B 类构件——在作用（或荷载）短期效应下，允许出现裂缝，但对最大裂缝宽度加以限制。
4、先张法即先张拉钢筋后浇筑构件混凝土的施工方法。
5、后张法即先浇筑构件混凝土,等养护结硬并达到一定的强度后，再在构件上用张拉机具张拉预应力钢筋的方法。
四、问答题
1、所谓预应力混凝土结构，是指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，限制裂缝的展开，提高结构的刚度。
2、预应力混凝土结构虽然和钢筋混凝土一样，都是由混凝土和钢筋构筑而成，但不同之处是预应力混凝土必须采用高强度的钢筋和混凝土。
如果采用强度不高的预应力筋，所产生的预加应力就会由于各种原因而有全部消失的可能。
只有采用高强度钢筋来预加应力，才能建立相当大的预应力，使得经过预应力损失后，还能剩余足够大的有效预应力（永存预应力）。
同样，只有采用高强度混凝土，才能承受得了这么大的预压应力，充分发挥高强度钢筋的作用，有效地减小构件截面尺寸和减轻结构自重。
3、锚、夹具是保证预应力混凝土安全施工和结构可靠工作的关键设备，因此，在设计、制造或选择锚、夹具时应注意满足下列要求。
（1）锚具零部件一般选用45号优质碳素结构钢制作，除了强度要求外，尚应满足规定的硬度要求，加工精度高，工作安全可靠，预应力损失小；
（2）构造简单，制作方便，用钢量少；
（3）张拉锚固方便，设备简单，使用安全。
4、将预应力度定义为
st pc σσλ=
pc σ——扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的预压应力；st σ——由作用（或荷载）短期效应组合产生的构件抗裂边缘的法向拉应力，预应力度λ
的变化范围是从λ≥１变化到λ=0，因此由预应力度λ值可将配筋混凝土结构系列分成全预应力、部分预应力和钢筋混凝土结构三类。
5、无粘结预应力混凝土结构，是指预应力钢筋伸缩、滑动自由，不与周围混凝土粘结的预应力混凝土结构。
一般是在预应力钢筋外面涂防腐油脂外包塑料套管防止钢筋与混凝土粘结、按后张法制作的预应力混凝土结构。
施工时，无粘结预应力钢筋可如同非预应力钢筋一样，按设计要求铺放在模板内，然后浇灌混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，再张拉、锚固。
此时，无粘结预应力钢筋与混凝土不直接接触，而成为无粘结状态。
在外荷载作用下，结构中预应力钢筋束与混凝土在横截面内存在线性变形协调关系，但在纵向可以相对周围混凝土发生纵向滑移。
无粘结预应力混凝土的设计理论与有粘结预应力混凝土相似，一般需增设普通受力钢筋以改善结构的性能，避免构件在极限状态下发生集中裂缝。
无粘结部分预应力混凝土是继有粘结预应力混凝土和部分预应力混凝土之后又一种新的预应力形式。
由于无粘结预应力混凝土结构在施工时不需要事先预留孔道、穿筋和张拉后灌浆等，极大地简化了常规后张法预应力混凝土结构的施工工艺。
尤其适用于多跨、连续的整体现浇结构中。
6、压浆的目的是：防止预应力钢筋锈蚀；使预应力筋与梁体混凝土粘结成整体；填充孔道的空间以防积水
和冰冻。
灰浆的质量也应有严格的要求，应该密实均质、有较高的抗压强度和粘度，并且应该快硬和具有较好的抗冻性。
为了减少灰浆结硬时的收缩，保证孔道内密实，可在水泥浆中加入少量膨胀剂，以往多采用铝粉作膨胀剂，后发现铝粉同水泥起化学作用将释放出氢，可能引起钢筋氢脆，因此目前国际上多采用能产生氮的化学膨胀剂。
加入膨胀剂的水泥浆，应控制其膨胀率在5～10％之内，以免引起孔道破裂。
水泥浆的水灰比宜在0.4～0.45，如加入适量的减水剂（如加入占水泥重量0.25％的木质素磺酸钙等），则水灰比可降低10%-15%；所用水泥不应低于425号，建议采用硅酸盐水泥或普通水泥；水泥浆强度不应低于构件混凝土的80%，亦不低于30号；水泥浆的沁水率最大不得超过3%，稠度宜控制在14～18s之间。