现代预应力结构设计-1ppt
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预应力混凝土结构设计原理PPT
特点
预应力混凝土具有高强度、高刚度、 良好的耐久性和稳定性等特点，广泛 应用于桥梁、高层建筑、大跨度结构 等工程领域。
发展历程与现状
发展历程
预应力混凝土技术自20世纪初开始 发展，经历了早期的张拉工艺、现代 的锚固技术等阶段，技术不断完善。
现状
预应力混凝土已成为现代混凝土结构 中的重要组成部分，不断有新的预应 力混凝土技术涌现，如体外预应力混 凝土、智能预应力混凝土等。
预应力混凝土的受力原理主要基于钢筋的预应力作用，通过 在混凝土结构中施加预应力，使结构在承受外部荷载之前就 具有一定的压应力。这种预压应力可以抵消外部荷载产生的 拉应力，从而提高结构的承载能力和抗裂性能。
预应力混凝土结构的设计思路是在普通混凝土结构的基础上 ，通过施加预应力来改善结构的受力性能，提高结构的承载 力和延性。预应力混凝土结构在桥梁、高层建筑、大跨度结 构等领域得到广泛应用。
耐久性
结构应具有足够的耐久性，以 应对自然环境和使用环境的影
响。
结构分析方法
静力分析
通过平衡条件求解结构的内力和变形。 适用于大多数结构在静力作用下的分 析。
动力分析
考虑结构在动力作用下的响应，如地 震、风载等。适用于需要分析结构动 力特性的情况。
稳定性分析
研究结构在各种外力作用下保持平衡 状态的能力。对于大跨度结构和高层 建筑尤为重要。
03
锚具和连接器
锚具和连接器是预应力混凝土结构中用于固定预应力筋的关键部件，应
具有足够的承载能力和可靠性。其质量应符合相关标准，并经过严格的
质量检测和认证。
04
预应力混凝土结构形式与构造要求
预应力混凝土结构的常见形式
预应力梁
预应力平板
采用预应力筋对梁进行预压， 以提高梁的承载力和抗裂性， 常用于楼板、屋面等跨度较 大的结构。
预应力混凝土具有高强度、高刚度、 良好的耐久性和稳定性等特点，广泛 应用于桥梁、高层建筑、大跨度结构 等工程领域。
发展历程与现状
发展历程
预应力混凝土技术自20世纪初开始 发展，经历了早期的张拉工艺、现代 的锚固技术等阶段，技术不断完善。
现状
预应力混凝土已成为现代混凝土结构 中的重要组成部分，不断有新的预应 力混凝土技术涌现，如体外预应力混 凝土、智能预应力混凝土等。
预应力混凝土的受力原理主要基于钢筋的预应力作用，通过 在混凝土结构中施加预应力，使结构在承受外部荷载之前就 具有一定的压应力。这种预压应力可以抵消外部荷载产生的 拉应力，从而提高结构的承载能力和抗裂性能。
预应力混凝土结构的设计思路是在普通混凝土结构的基础上 ，通过施加预应力来改善结构的受力性能，提高结构的承载 力和延性。预应力混凝土结构在桥梁、高层建筑、大跨度结 构等领域得到广泛应用。
耐久性
结构应具有足够的耐久性，以 应对自然环境和使用环境的影
响。
结构分析方法
静力分析
通过平衡条件求解结构的内力和变形。 适用于大多数结构在静力作用下的分 析。
动力分析
考虑结构在动力作用下的响应，如地 震、风载等。适用于需要分析结构动 力特性的情况。
稳定性分析
研究结构在各种外力作用下保持平衡 状态的能力。对于大跨度结构和高层 建筑尤为重要。
03
锚具和连接器
锚具和连接器是预应力混凝土结构中用于固定预应力筋的关键部件，应
具有足够的承载能力和可靠性。其质量应符合相关标准，并经过严格的
质量检测和认证。
04
预应力混凝土结构形式与构造要求
预应力混凝土结构的常见形式
预应力梁
预应力平板
采用预应力筋对梁进行预压， 以提高梁的承载力和抗裂性， 常用于楼板、屋面等跨度较 大的结构。
预应力工程图片 PPT课件
JXM型先张夹具
JXS型先张夹具
JXL型先张夹具
29
LB型整体对接式连接器 验
LB型连接器静载试
钢绞线束 的接长
L型周边悬挂式连接器 30
VLM型单孔连接器 器
M2L15-1单孔连接
VLM15(13)BL型 扁锚连接器
31
钢横梁 台座 预应力筋
线杆连接器
墩式台座近景
墩式台座构造示意图
2
活动横梁
高压油泵 台座式千斤顶 墩式台座 预应力筋
工具锚
固定横梁
3
钢绞线张拉时，一般采用张拉力控制、伸长值校核。
张拉时预应力筋的实际 活动横梁
伸长值与理论伸长值的
工具
允许偏差为±6%。
锚
张拉力控制的校核方 量千斤顶行程
法与钢丝相同。
而突然断裂，易使构件端部开裂。
生 产
预
应
长线台座上放松后预应力筋的
力
切断顺序，一般由放松端开始,逐
空 心
次切向另一端。
板
5
预应力筋为钢筋时，对热处理钢筋及冷拉IV级钢筋不得 用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时， 也应同时放松。多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压 千斤顶放张、砂箱放张、楔块放张等方法。
(适用于后张法施工中的预应力砼构件，岩土锚固等结构之中) 灌浆孔 工作锚板
波纹管
工作夹片
预应力筋
锚垫板
螺旋筋
18
VLM单孔夹片式锚具
工具锚、工作夹片
锚具与千斤顶安装示意图 张拉端锚具构造图
19
扁形张拉端锚具
扁形张拉端锚具由扁形工作锚板、工 作夹片、扁形锚垫板、扁形螺旋筋组成。 扁锚的张拉端口扁小，钢铰线可逐根张 拉亦可整体张拉。适用于楼板、低高度 箱梁及桥面横向预应力张拉。
JXS型先张夹具
JXL型先张夹具
29
LB型整体对接式连接器 验
LB型连接器静载试
钢绞线束 的接长
L型周边悬挂式连接器 30
VLM型单孔连接器 器
M2L15-1单孔连接
VLM15(13)BL型 扁锚连接器
31
钢横梁 台座 预应力筋
线杆连接器
墩式台座近景
墩式台座构造示意图
2
活动横梁
高压油泵 台座式千斤顶 墩式台座 预应力筋
工具锚
固定横梁
3
钢绞线张拉时，一般采用张拉力控制、伸长值校核。
张拉时预应力筋的实际 活动横梁
伸长值与理论伸长值的
工具
允许偏差为±6%。
锚
张拉力控制的校核方 量千斤顶行程
法与钢丝相同。
而突然断裂，易使构件端部开裂。
生 产
预
应
长线台座上放松后预应力筋的
力
切断顺序，一般由放松端开始,逐
空 心
次切向另一端。
板
5
预应力筋为钢筋时，对热处理钢筋及冷拉IV级钢筋不得 用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。数量较多时， 也应同时放松。多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压 千斤顶放张、砂箱放张、楔块放张等方法。
(适用于后张法施工中的预应力砼构件，岩土锚固等结构之中) 灌浆孔 工作锚板
波纹管
工作夹片
预应力筋
锚垫板
螺旋筋
18
VLM单孔夹片式锚具
工具锚、工作夹片
锚具与千斤顶安装示意图 张拉端锚具构造图
19
扁形张拉端锚具
扁形张拉端锚具由扁形工作锚板、工 作夹片、扁形锚垫板、扁形螺旋筋组成。 扁锚的张拉端口扁小，钢铰线可逐根张 拉亦可整体张拉。适用于楼板、低高度 箱梁及桥面横向预应力张拉。
现代预应力结构
1.2.1 加筋混凝土的分类
预应力混凝土与普通钢筋混凝土可统一称为： “加筋混凝土” • 国际上对加筋混凝土的分类 • 我国对加筋混凝土的分类
1.2.1 加筋混凝土的分类
国际上对加筋混凝土的分类 1970年国际预应力协会（FIP）、欧洲混凝土委员会(CEB) Ⅰ级：全预应力—在全部荷载最不利组合下，混凝土不出现拉 应力； Ⅱ级：有限预应力—在全部荷载最不利组合作用下，混凝土允 许出现拉应力，但不超过其弯拉强度； 在长期持续荷载作用下，混凝土不出现拉应力； Ⅲ级：部分预应力—在全部荷载最不利组合作用下，混凝土允 许出现裂缝，但裂缝宽度不超过规定值； Ⅳ级：普通钢筋混凝土
按预应力度 大小划分：
全预应力： 部分预应力：
1
1 0
钢筋混凝土：
0
1.2.2 预应力度
• 以材料强度表达的预应力度
PPR
AP f PY
AP f PY As fY
⑴当配 AP和 AS时，1>PPR>0
部分预应力混凝土
⑵当仅配 AP 时，PPR=1 ⑶当仅配 As 时，PPR=0
注：⑴应根据结构功能要求、环境条件合理选择，以求得最佳方案。 ⑵上述划分不是质量等级的划分。
• 我国对加筋混凝土的分类
现行《混凝土结构设计规范GB50010-2010》《公路钢筋 混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2004》以裂 缝控制等级划分： 一级—严格要求不出现裂缝的构件
在荷载效应的标准组合下： ck pc 0 二级—一般要求不出现裂缝的构件
1.3.3 预应力应用领域
土木工程各个领域广泛应用: 房屋结构，道路交通，地下结构，港口码头 海洋工程，压力容器，水工结构，高耸结构 边坡工程，机场跑道，反应堆安全壳
预应力混凝土与普通钢筋混凝土可统一称为： “加筋混凝土” • 国际上对加筋混凝土的分类 • 我国对加筋混凝土的分类
1.2.1 加筋混凝土的分类
国际上对加筋混凝土的分类 1970年国际预应力协会（FIP）、欧洲混凝土委员会(CEB) Ⅰ级：全预应力—在全部荷载最不利组合下，混凝土不出现拉 应力； Ⅱ级：有限预应力—在全部荷载最不利组合作用下，混凝土允 许出现拉应力，但不超过其弯拉强度； 在长期持续荷载作用下，混凝土不出现拉应力； Ⅲ级：部分预应力—在全部荷载最不利组合作用下，混凝土允 许出现裂缝，但裂缝宽度不超过规定值； Ⅳ级：普通钢筋混凝土
按预应力度 大小划分：
全预应力： 部分预应力：
1
1 0
钢筋混凝土：
0
1.2.2 预应力度
• 以材料强度表达的预应力度
PPR
AP f PY
AP f PY As fY
⑴当配 AP和 AS时，1>PPR>0
部分预应力混凝土
⑵当仅配 AP 时，PPR=1 ⑶当仅配 As 时，PPR=0
注：⑴应根据结构功能要求、环境条件合理选择，以求得最佳方案。 ⑵上述划分不是质量等级的划分。
• 我国对加筋混凝土的分类
现行《混凝土结构设计规范GB50010-2010》《公路钢筋 混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2004》以裂 缝控制等级划分： 一级—严格要求不出现裂缝的构件
在荷载效应的标准组合下： ck pc 0 二级—一般要求不出现裂缝的构件
1.3.3 预应力应用领域
土木工程各个领域广泛应用: 房屋结构，道路交通，地下结构，港口码头 海洋工程，压力容器，水工结构，高耸结构 边坡工程，机场跑道，反应堆安全壳
预应力混凝土结构PPT课件
17
1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起 的预应力损失
产生原因：由于经过张拉的预应力钢筋被锚固在台 座或构件上以后，锚具、垫板与构件之间的缝隙被压 紧，以及预应力钢筋在锚具中的滑动，造成预应力钢 筋回缩而产生的预应力损失。 产生范围：先张法构件、后张法构件。 减小措施：
（1）选择变形小或预应力筋滑动小的锚具、夹具，并尽量减 少垫板的数量；
产生原因：由于混凝土的收缩和徐变使构件长 度缩短，被张紧的钢筋回缩而产生的预应力损 失。此项预应力损失是各项损失中最大的一项， 在直线预应力配筋构件中约占总损失的50％， 在曲线预应力配筋构件中约占30％左右。 产生范围：先张法构件、后张法构件。
5. 混凝土收缩和徐变引起的预 应力损失
减少措施： (1)设计时尽量使混凝土压应力不要过高； (2)采用高强度等级水泥，以减少水泥用量，
预应力混凝土的一般原理
荷载平衡
预加应力可以认为是对混凝土构件预先施 加与使用荷载相反方向的荷载，以抵消（或 称平衡）部分或全部工作荷载 ，该荷载称 反荷载或等效荷载 。
反Байду номын сангаас载或等效荷载的概念
P e
P
Psin
Psin
Pcos
Pcos P q
对于二次抛物线预应力筋 ，平衡均布荷载 产生 的弯矩
M4P(e Lx)x/L2
q8Pe/l2
P
P
Pe
P
e
Psin
P
Psin
Pcos
Pcos
g
2Psin
P
Psin
Pcos
P
Pe P
P
Psin Pcos
Pe P
P
P
Psin
1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起 的预应力损失
产生原因：由于经过张拉的预应力钢筋被锚固在台 座或构件上以后，锚具、垫板与构件之间的缝隙被压 紧，以及预应力钢筋在锚具中的滑动，造成预应力钢 筋回缩而产生的预应力损失。 产生范围：先张法构件、后张法构件。 减小措施：
（1）选择变形小或预应力筋滑动小的锚具、夹具，并尽量减 少垫板的数量；
产生原因：由于混凝土的收缩和徐变使构件长 度缩短，被张紧的钢筋回缩而产生的预应力损 失。此项预应力损失是各项损失中最大的一项， 在直线预应力配筋构件中约占总损失的50％， 在曲线预应力配筋构件中约占30％左右。 产生范围：先张法构件、后张法构件。
5. 混凝土收缩和徐变引起的预 应力损失
减少措施： (1)设计时尽量使混凝土压应力不要过高； (2)采用高强度等级水泥，以减少水泥用量，
预应力混凝土的一般原理
荷载平衡
预加应力可以认为是对混凝土构件预先施 加与使用荷载相反方向的荷载，以抵消（或 称平衡）部分或全部工作荷载 ，该荷载称 反荷载或等效荷载 。
反Байду номын сангаас载或等效荷载的概念
P e
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Psin
Pcos
Pcos P q
对于二次抛物线预应力筋 ，平衡均布荷载 产生 的弯矩
M4P(e Lx)x/L2
q8Pe/l2
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Psin
预应力混凝土结构ppt教案(2024)
2024/1/29
12
荷载效应组合及内力计算
荷载效应组合
根据荷载规范，将永久荷载、可变荷载等按照不同的组合方式进行效应组合，以 考虑最不利荷载情况。
内力计算
采用力学分析方法，如弹性力学、塑性力学等，对结构进行内力计算，得到截面 上的弯矩、剪力、轴力等内力值。
2024/1/29
13
截面设计与配筋方法
2024/1/29
25
绿色环保理念在预应力混凝土结构中推广
绿色材料
使用可再生、可循环利用的材料，如再生骨料、工业废弃物等，降 低预应力混凝土结构的环境负荷。
节能减排
通过优化设计方案、采用高效节能的施工设备和技术，降低预应力 混凝土结构建设和使用过程中的能耗和排放。
建筑垃圾处理
对施工过程中产生的建筑垃圾进行合理分类和处理，实现资源的有效 利用和环境的保护。
某地铁站预应力混凝土站台板设计。该案例介绍了预应力混凝土在地铁
工程中的应用，包括站台板的结构形式、预应力筋的布置和张拉等。
20
成功经验总结与启示
1 2
成功经验一
合理选择预应力筋材料和类型，根据工程需求和 结构特点选用高强度钢绞线、钢丝束等不同类型 的预应力筋。
成功经验二
精确计算预应力损失，充分考虑施工过程中的各 种因素，如张拉顺序、张拉应力、锚具变形等， 确保预应力的有效传递。
预应力混凝土结构ppt 教案
2024/1/29
1
目 录
2024/1/29
• 预应力混凝土结构基本概念与原理 • 材料性能与选用 • 设计方法与步骤 • 施工技术与质量控制 • 工程实例分析 • 未来发展趋势与展望
2
预应力混凝土结构
01
《预应力混凝土结构》全套课件
案例三
某地铁站预应力混凝土楼板设计。该案例分析了地铁站楼板在承受重载和动载作用下的受 力特点，通过采用预应力混凝土技术，有效提高了楼板的承载能力和抗裂性能。
问题剖析与解决方案探讨
01
问题一
预应力筋张拉控制不精确。解决方案包括采用先进的张拉设备和精确的
测量技术，确保预应力筋的张拉力和伸长值满足设计要求。
优点与局限性
01
局限性
02
03
04
需要专业的设计和施工队伍， 技术难度较大；
对材料性能要求较高，需严格 控制材料质量；
在某些特定条件下（如高温、 腐蚀环境等），预应力效果可
能受到影响。
应用领域及前景
应用领域
预应力混凝土结构广泛应用于桥梁、高层建筑、大跨度公共建筑、海洋工程、 核电站等领域。
前景
随着科技的不断进步和新型材料的不断涌现，预应力混凝土结构的应用前景将 更加广阔。未来，预应力混凝土结构将继续向更高性能、更智能化、更环保的 方向发展，为现代建筑提供更多可能性。
《预应力混凝土结构 》全套课件
REPORTING
• 预应力混凝土结构概述 • 材料与性能 • 设计与施工方法 • 结构分析与计算 • 耐久性评估与维护管理 • 工程案例分析与讨论
目录
PART 01
预应力混凝土结构概述
REPORTING
定义与发展历程
定义
预应力混凝土结构是在混凝土结构中 引入预压应力，以改善结构性能的一 种结构形式。
施工流程与注意事项
施工准备
熟悉图纸、准备材料、检查设备 等。
钢筋加工与安装
按照图纸要求加工钢筋，并准确 安装到位。
模板制作与安装
根据结构形状和尺寸制作模板， 并安装到指定位置。
某地铁站预应力混凝土楼板设计。该案例分析了地铁站楼板在承受重载和动载作用下的受 力特点，通过采用预应力混凝土技术，有效提高了楼板的承载能力和抗裂性能。
问题剖析与解决方案探讨
01
问题一
预应力筋张拉控制不精确。解决方案包括采用先进的张拉设备和精确的
测量技术，确保预应力筋的张拉力和伸长值满足设计要求。
优点与局限性
01
局限性
02
03
04
需要专业的设计和施工队伍， 技术难度较大；
对材料性能要求较高，需严格 控制材料质量；
在某些特定条件下（如高温、 腐蚀环境等），预应力效果可
能受到影响。
应用领域及前景
应用领域
预应力混凝土结构广泛应用于桥梁、高层建筑、大跨度公共建筑、海洋工程、 核电站等领域。
前景
随着科技的不断进步和新型材料的不断涌现，预应力混凝土结构的应用前景将 更加广阔。未来，预应力混凝土结构将继续向更高性能、更智能化、更环保的 方向发展，为现代建筑提供更多可能性。
《预应力混凝土结构 》全套课件
REPORTING
• 预应力混凝土结构概述 • 材料与性能 • 设计与施工方法 • 结构分析与计算 • 耐久性评估与维护管理 • 工程案例分析与讨论
目录
PART 01
预应力混凝土结构概述
REPORTING
定义与发展历程
定义
预应力混凝土结构是在混凝土结构中 引入预压应力，以改善结构性能的一 种结构形式。
施工流程与注意事项
施工准备
熟悉图纸、准备材料、检查设备 等。
钢筋加工与安装
按照图纸要求加工钢筋，并准确 安装到位。
模板制作与安装
根据结构形状和尺寸制作模板， 并安装到指定位置。
[工学]预应力混凝土设计原理幻灯片PPT
![[工学]预应力混凝土设计原理幻灯片PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/ffe754e6bb68a98270fefa0d.png)
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
L0 b×h 自重 gk
M
fy As
Ms
[f]= L0 300
ss
[wmax]=0.3
5.2m 200×450
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
10.2 施加预应力的方法
先张法 Pretensio
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定 实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定 实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
后张法
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
后张法 Post-tension
实用文档
预 应 力 钢 筋 强 度 标 准 值 和 设 计 值 （ N /m m 2）
种类
f ptk
fpy
f y
消除应力钢丝 螺旋肋钢丝
4~ 9
1470
1250
1570 1670
1180 1110
400
1770
1040
刻痕钢丝
5、 7
1470 1570
二 股 d = 1 0 .0 d = 1 2 .0
1720
p cNAp
Npep I
y
M
c I y
M
c pc I
y (Np Npep y) AI
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
二、截面受力特点
受荷以前
受荷以后
NpaCaM
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
L0 b×h 自重 gk
M
fy As
Ms
[f]= L0 300
ss
[wmax]=0.3
5.2m 200×450
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
10.2 施加预应力的方法
先张法 Pretensio
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定 实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定 实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
后张法
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
后张法 Post-tension
实用文档
预 应 力 钢 筋 强 度 标 准 值 和 设 计 值 （ N /m m 2）
种类
f ptk
fpy
f y
消除应力钢丝 螺旋肋钢丝
4~ 9
1470
1250
1570 1670
1180 1110
400
1770
1040
刻痕钢丝
5、 7
1470 1570
二 股 d = 1 0 .0 d = 1 2 .0
1720
p cNAp
Npep I
y
M
c I y
M
c pc I
y (Np Npep y) AI
实用文档
第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定
二、截面受力特点
受荷以前
受荷以后
NpaCaM
预应力结构课程概念-PPT精选文档21页
现代预应力设计
土木09-1班 林俊全 制作
预应力结构的应用
预应力结构的应用
西班牙卢纳桥
（跨度440米）
预应力结构的应用
铜陵长江大桥
预应力结构的应用
哈尔滨松浦大桥
普通混凝土缺陷
• 大跨度梁 解决办法（无效） 1、加大截面尺寸 2、提高材料强度
• 裂缝处理
终极解决办法： 预应力技术
定义预应力混凝土
• 在外荷载作用前，预先建立起有内应力的 混凝土，其内应力的大小与分布应能抵消 或减少给定外荷载所产生的应力。
预应力混凝土施工施工方法
先张法 后张法——有粘结和无粘结预应力施工
一、先张法 （a）穿钢筋
（b）张拉钢筋
（c)浇筑混凝土 （d）切断钢筋，钢筋
回缩混凝土受压
先张法
二、后张法 （a）浇砼，预 留孔道，穿筋
（b）安装千斤顶 （c）张拉钢筋
（d）锚固、灌浆
后张法
预应力混凝土材料及锚夹具
一、预应力混凝土材料
混凝土
高强度 收缩、徐变小 快硬、早强
预应力钢筋
高强度 较好的塑性 良好的加工性能 应力松弛损失低
较好的粘结性能
预应力混凝土材料及锚夹具 预应力钢绞线
预应力混凝土材料及锚夹具 锚 具
预应力混凝土施工
预应力钢筋曲线布置
预应力 筋 孔道
预应力混凝土施工
预应力混凝土施工
灌浆孔和泌 水孔
定义预应力混凝土
千搅拌机 制浆
预应力混凝土施工
从一端灌 浆孔灌入
左侧张拉千斤顶
预应力混凝土施工 右侧张拉千斤顶
桥梁箱梁对称张拉
现代预应力设计
谢谢！
土木09-1班 林俊全 制作
预应力结构的应用
预应力结构的应用
西班牙卢纳桥
（跨度440米）
预应力结构的应用
铜陵长江大桥
预应力结构的应用
哈尔滨松浦大桥
普通混凝土缺陷
• 大跨度梁 解决办法（无效） 1、加大截面尺寸 2、提高材料强度
• 裂缝处理
终极解决办法： 预应力技术
定义预应力混凝土
• 在外荷载作用前，预先建立起有内应力的 混凝土，其内应力的大小与分布应能抵消 或减少给定外荷载所产生的应力。
预应力混凝土施工施工方法
先张法 后张法——有粘结和无粘结预应力施工
一、先张法 （a）穿钢筋
（b）张拉钢筋
（c)浇筑混凝土 （d）切断钢筋，钢筋
回缩混凝土受压
先张法
二、后张法 （a）浇砼，预 留孔道，穿筋
（b）安装千斤顶 （c）张拉钢筋
（d）锚固、灌浆
后张法
预应力混凝土材料及锚夹具
一、预应力混凝土材料
混凝土
高强度 收缩、徐变小 快硬、早强
预应力钢筋
高强度 较好的塑性 良好的加工性能 应力松弛损失低
较好的粘结性能
预应力混凝土材料及锚夹具 预应力钢绞线
预应力混凝土材料及锚夹具 锚 具
预应力混凝土施工
预应力钢筋曲线布置
预应力 筋 孔道
预应力混凝土施工
预应力混凝土施工
灌浆孔和泌 水孔
定义预应力混凝土
千搅拌机 制浆
预应力混凝土施工
从一端灌 浆孔灌入
左侧张拉千斤顶
预应力混凝土施工 右侧张拉千斤顶
桥梁箱梁对称张拉
现代预应力设计
谢谢！
《预应力工程》PPT课件
5.1.3 预应力砼材料 预应力砼构造钢筋有非预应力钢筋和预应力钢筋。 预应力钢筋：预应力钢绞线、高强钢丝、热处理钢筋等。 预应力砼：≥C30。 5.1.4 预应力夹具和锚具 锚具：后张法预应力砼构件中为保持预应力筋的拉力并将 其传递给砼所用的永久性锚固装置。 夹具：先张法预应力砼构件施工时为保持预应力筋的拉力 并将其固定在张拉台座上的临时锚固工具。
〔3〕预应力值校核 预应力钢筋的张拉力一般用伸长值校核。当实测伸长值与 理论伸长值的差值与理论伸长值相比在-5%～10%之间时，说 明张拉后建立的预应力值满足设计要求。 〔4〕砼浇筑、养护 砼一次浇完，砼≮C30； 防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的水泥，水灰比≯0.5 ，级配良好，振捣密实〔特别是端部〕； 防止碰撞、踩踏钢丝； 采取湿热养护，(开场温差≯20℃，达10MPa后按正常速度 升温〕。
5.3.2 预应力筋张拉 砼强度符合设计规定，≥75%。 张拉控制应力：应符合设计要求，控制应力低于先张法。 张拉程序： 用超张拉减少预应力筋的松弛损失时： 0→1.05σcon〔持荷2min〕→σcon 设计中应力松弛损失按一次张拉取值：0→σcon 预应力筋张拉吨位不大、根数很多，设计要求采用超张拉 减少应力松弛：0→σcon
〔5〕预应力筋放张 条件：砼到达设计规定，≮75%强度值后。放张顺序，设计 无规定时，按以下规定： 轴心受压构件，同时放张； 偏心受压构件，先同时放张预压应力较小区域，再同时放 张预压应力大的区域； 叠层生产的预应力构件，宜自上而下放张；板类构件从两 边逐渐向中心放张。 其它构件，应分阶段、对称、相互交织放张。 〔6〕方法： 锯断、剪断。
张拉顺序： 按设计要求。设计无要求时，分批、分阶段对称张拉，防 止构件承受过大偏心压力；减少张拉机械的移动次数。 目的：使砼不产生超应力，构件不扭转、侧弯，构造不变 位。 叠浇构件：宜自上而下逐层张拉，逐层加大拉应力〔减少 上下层之间因摩阻引起的预应力损失〕。
现代预应力结构PPT.
曲线预应力筋与孔道
间的法向正压力引起的
由图b，取一微段，其上
法向正压力 F为：
F N sin 1 d 2
2N sin 1 d 2
(N dN )sin 1 d 2
dN sin 1 d Nd 2
设摩擦系数μ，则dx微段 上产生的摩阻力:
dN1
F
Nd
孔道壁凹凸、局部偏差引起的
设每ｍ长度局部偏差影响系数 k，则dx微段上产生的
L1）
1
1 2 b(Lf
L1 ) i2 (L f
L1 )2
2
1 2
c(
L1
a)
i1 2
( L1
a)2
3 b(L1 a) 2i2 (L f L1 )(L1 a)
4
a l1, A
l1, A 2c b 2i1 (L1 a) 2i2 (L f L1 )
②力筋为：水平段+正反两段抛物线型
阴影总面积： 同理： 所以：
2 学生读题 提高或降低工作级别
以减小 μ 及 k 值 展示的后备箱打开以后不应有太多物品，放置时要合理安排物品位置，同时注意各物品要端正摆放，警示牌应放在后备箱的正中间。
我们在开发客户之前，首先要把握住你的产品的特征，这样去找你的潜在客户也就比较容易了。 师：同学们想的办法真好，那么同学们就用这些方法研究吧？然后把研究的结果填在发给你们小组的那张表格上。
Lf i1 i2
1
i1 ( L12
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0 Ep
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l2B
L1 a b2
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4
a2 ) i2 (L2f l12 )
……⑴
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1. 绪 论
土木建筑系
有粘结预应力混凝土指沿预应力筋全长预应力筋完全与周围混凝 土或水泥砂浆粘结、握裹在一起的预应力混凝土。 无粘结预应力混凝土指预应力筋伸缩变形自由、不与周围混凝土 或水泥砂浆粘结的预应力混凝土。 2. 体外预应力混凝土 预应力筋布置在混凝土构件体外的预应力混凝土。 1.2.2 裂缝控制等级 我国规范对预应力混凝土分类的原则：根据裂缝控制程度划分； 具体分类： 裂缝控制等级为一级：严格要求不出现裂缝的构件，即在使用荷载 下，构件受拉区不允许出现拉应力；
2. 预应力材料
土木建筑系
（2）高强度钢丝 按交货状态分为冷拉和矫直回火两种；按外形分为光面、刻痕和 螺旋肋三种。 高强钢丝用优质碳素钢热轧盘条经索氏体化处理、酸洗、镀铜或 磷化后冷拔制成。若用机械方法对钢丝进行压痕处理就成为刻痕钢丝， 对钢丝进行低温矫直回火处理后便成为矫直回火钢丝。 1. 消除应力钢丝 矫直回火后，消除冷拔过程中产生的残余应力，比例极限、屈服 强度和弹性模量有所提高，塑性有所改善。但松弛损失仍然较高。 2. 低松弛钢丝 在一定的温度（350℃）和拉应力下 进行应力消除回火处理，然后冷却至常温。
1. 绪 论
土木建筑系
裂缝控制等级为二级：一般要求不出现裂缝的构件，即在使用荷载 下，构件受拉区允许出现小于混凝土抗拉强度的拉应力； 裂缝控制等级为三级：允许出现裂缝的构件，即在使用荷载下，构 件受拉区允许出现小于规定的混凝土最大裂缝宽度的的裂缝。
1.3 预应力结构发展历史
1866年，美国工程师杰克逊首次将预应力技术应用于混凝土结构， 随后斯坦纳和狄尔提出了不同的构造方式，由于钢筋强度低，效果很 不明显。 1928年，法国工程师弗莱西耐特指出预应力混凝土必须采用高强 度钢材和高强混凝土。 1938年德国的霍友研制成功高强钢丝先张法预应力工艺；1939 年弗莱西耐特推出弗氏锥形锚具及双作用千斤顶。40年，比利时的麦
2. 预应力材料
土木建筑系
（3）较好的粘结强度 （4）低松弛性 （5）良好的加工性能 2.1.2 预应力筋的种类 （1）高强钢筋 1. 冷拉热轧低合金钢筋 经过冷拉提高屈服强度的热轧低合金钢筋 2. 热处理低合金钢筋 由Ⅳ级钢经过调质热处理而成 含碳量和合金含量对焊接性能有一定影响，解决方法：在钢筋端 部冷轧螺纹，或是轧制无纵肋的精轧螺纹钢筋，用套筒连接。
1. 绪 论
土木建筑系
1. 绪
论
1. 预应力基本概念和形式 2. 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级 3. 预应力结构的发展历史 4. 现代预应力结构最新进展
1. 绪 论
土木建筑系
1.1 预应力基本概念和形式
1.1.1 预应力基本概念 （1）预应力结构的定义 普通钢筋混凝土的局限性： 混凝土的抗拉极限应变:0.0001~0.00015；带裂缝影响耐久性， 混凝土不开裂，受拉钢筋应力：30Mpa；裂缝宽度0.2~0.3mm，受拉 钢筋应力200Mpa。高强钢筋无法使用。构件的自重大。 预应力结构的定义： 在混凝土构件使用（承受使用荷载）以前预先施加作用使之产生 的应力（如压应力）与使用荷载产生的应力（如拉应力）方向相反， 从而抵消部分或全部荷载产生的应力（如拉应力），以改善结构使用 性能的结构型式。
1. 绪 论
土木建筑系
1.4.3 预应力结构设计理论 （1）设计方法 概率极限状态设计法和结构可靠度理论 （2）部分预应力混凝土结构与无粘结预应力混凝土结构 对部分预应力混凝土结构和无粘结预应力混凝土结构的受力性能 和设计计算有了较深入的研究。 （3）预应力超静定结构次内力与内力重分布 对超静定预应力结构的次弯矩、非线性性能、弯矩重分布与调幅， 以及极限承载力有了较深入的试验研究和理论分析，提出了相应的设 计计算建议。 （4）预应力结构的抗震设计 预应力混凝土结构在地震区应用的争论趋于统一。
2. 预应力材料
土木建筑系
2.1 预应力筋
2.1.1 对预应力筋的要求 （1）高强度 预应力筋中有效预应力的大小取决于预应力筋张拉控制应力的大 小。考虑到预应力损失，只能采用高强材料，才能建立较为有效的预 应力。 提高钢材强度的方法： 1. 成分中加入某些合金元素，如碳、锰、硅、铬等。 2. 冷拔、冷拉 3. 调质热处理、高频感应热处理、余热处理等方法 （2）较好的塑性 为实现预应力结构的延性破坏，预应力筋必须具有足够的塑性。
1. 绪 论
土木建筑系
1. 基于抗弯承载力的预应力度 在极限状态下，由预应力筋提供的抵抗弯矩与由预应力筋和非预 应力筋共同提供的抵抗弯矩的比值，称为预应力度PPR。 x Ap f py (h p − ) (M u ) p 2 PPR = = ( M u ) p +s A f (h − x ) + A f (h − x ) p py p s y s 2 2 2. 基于钢筋拉力的预应力度
1. 绪 论
土木建筑系
1. 预应力梁桥 2. 预应力刚构桥 3. 预应力拱桥 4. 预应力斜拉桥 5. 预应力悬索桥 （3）特种结构 1. 预应力混凝土储液池、简仓 2. 预应力混凝土核安全壳 3. 预应力混凝土看台 4. 预应力混凝土高耸结构 （4）路面结构
1. 绪 论
土木建筑系
（5）加固改造结构 1. 恢复和提高结构的承载力和刚度 2. 托梁抽柱 3. 加层改造
2. 预应力材料
土木建筑系
表面形态有光滑的、螺纹或网状的几种，形状包括棒状、绞线形。 2.1.3 预应力筋的力学性能 （1）预应力筋的强度标准值、设计值和弹性模量 预应力筋的强度标准值、 （2）预应力筋的应力应变曲线 硬钢的极限抗拉强度可试验测定。其应力应变 曲线上没有明显的屈服台阶。常用条件流限方法定 义硬钢的条件屈服强度。但目前对预应力钢材还没 有一个统一的标准。
HT P H S
fpy 1320 1220 1110 1320 1220 1250 1180 1110 1110 1040
′ f py
390
1720 1570 1860 1720 1770 1670 1570 1570 1470
390
消除应力钢丝
410 410 400
I
2. 预应力材料
土木建筑系
在持续高应力作用下，钢材的应力随时间增长而降低的现象称为 松弛；应力与温度不变，应变随时间而增加的现象称为蠕变。 习惯上把1000小时发生的松弛作为推断长期松弛的依据。 初应力越大，松弛越大；应力松弛值随温度的升高而增加，因此 对于采用蒸汽养护或处于高温状态下工作的预应力混凝土构件，应考 虑温度对预应力松弛的影响。 （4）预应力筋的疲劳 预应力混凝土结构在重复或反复荷载作用下，预应力筋的应力将 会出现波动，预应力筋及其锚具抵抗这种波动应力的能力，即为抗疲 劳能力。 影响因素：钢种的化学、物理性质，荷载引起的上限应力和下限 应力以及引起破坏的应力循环次数。
1.2 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
1.2.1 预应力混凝土的分类 （1）按施工工艺分类 1. 先张法 采用永久或临时台座在构件混凝土浇筑之前张拉预应力筋，待混 凝土达到设计强度和龄期后，将施加在预应力筋上的拉力逐渐释放， 在预应力筋回缩的过程中利用其与混凝土之间的粘结力，对混凝土施 加预压应力。
土木建筑系
现代预应力结构设计
Modern Pre-stressed Structural Design Pre-授课： Nhomakorabea课：王连坤
目录
土木建筑系
1.绪论 2.预应力材料 3.预应力施工工艺及预应力损失 4.预应力混凝土轴心受拉构件设计 5.预应力混凝土受弯构件设计 6.预应力混凝土构件的构造要求 7.无粘结预应力混凝土结构
1. 绪 论
土木建筑系
（5）结构耐久性设计 我国缺乏预应力混凝土结构在耐久性方面的研究 1.4.4 预应力施工工艺 大吨位预应力锚具和张拉设备为大跨度与超大跨度预应力体系 的发展提供了必要的条件。 预应力结构施工技术有了新的发展。
2. 预应力材料
土木建筑系
2. 预应力材料
1. 预应力钢筋 2. 预应力混凝土 3. 孔道及灌浆材料
1. 绪 论
土木建筑系
张拉钢筋并在 台座上固定
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
土木建筑系
土木建筑系
单根钢绞线锚头连接器 1一带外螺纹的锚环； 2一带内螺纹的套筒； 3一挤压锚具； 4一钢绞线
1. 绪 论
土木建筑系
2. 后张法 在构件混凝土的强度达到设 计值后，利用预设在混凝土构架 内的孔道穿入预应力筋，以混凝 土构件本身为支承张拉预应力筋 ，然后用特制锚具将预应力筋锚 固形成永久预加力，最后在预应 力孔道内压注水泥浆防锈，并使 预应力筋和混凝土粘结成整体。
锚固灌浆 在构件中预留孔道 中穿钢筋并张拉 浇混凝土构件，并 在构件中预留孔道
（2）按预应力度分类 1. 国外的分类
土木建筑系
1. 绪 论
土木建筑系
a. 全预应力混凝土 b. 限值预应力混凝土 c. 部分预应力混凝土 d. 普通钢筋混凝土 2. 国内的分类 a. 全预应力混凝土 b. 部分预应力混凝土 c. 钢筋混凝土 （3）按预应力筋的位置分类 1. 体内预应力混凝土 预应力筋布置在混凝土构件体内，分为无粘结预应力混凝土和有 粘结预应力混凝土。
螺旋肋钢丝 刻痕钢丝
2. 预应力材料
土木建筑系
我国消除应力钢丝分为普通松弛和低松弛两类。 （3）钢绞线 钢绞线是用冷拔钢丝绞扭而成，方法是在绞线机上以一种稍粗的 直钢丝为中心，其余钢丝则围绕其进行螺旋状绞合，再低温回火处理。 根据深加工的要求不同可分为普通松弛钢绞线、低松弛钢绞线和 镀锌钢绞线、环氧涂层钢绞线和模拔钢绞线。 钢绞线规格有2、3、7和19股等。其中 以7股钢绞线应用最多。 （4）非金属预应力筋 用纤维增强塑料制成的预应力筋 （FRP），有玻璃纤维 (GFRP) 、芳 纶纤维(AFRP)及碳纤维增强塑料预应力筋(CFRP) 。