10第十章预应力混凝土结构的受力性能
第十章预应力混凝土构件问答题参考答案
第十章 预应力混凝土构件问答题参考答案1．何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？答：①预应力：在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。
②优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节约钢材。
③缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。
2．为什么预应力混凝土构件所选用的材料都要求有较高的强度？答：①要求混凝土强度高。
因为先张法构件要求提高钢筋与混凝土之间的粘结应力，后张法构件要求具有足够的锚固端的局部受压承载力。
②要求钢筋强度高。
因为张拉控制应力较高，同时考虑到为减小各构件的预应力损失。
3．什么是张拉控制应力？为何先张法的张拉控制应力略高于后张法？答：①张拉控制应力：是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。
②因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，预应力钢筋中建立的拉应力就是控制应力。
放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失；而后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，张拉时构件被压缩，张拉设备千斤顶所示的张拉控制应力为已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力，所以先张法的张拉控制应力略高于后张法。
4．预应力损失包括哪些？如何减少各项预应力损失值？答：预应力损失包括：①锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。
可通过选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失；②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。
可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失；③预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失。
可通过二次升温措施减小该项预应力损失；④预应力钢筋松弛引起的预应力损失。
可通过超张拉减小该项预应力损失；⑤混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。
可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养互等措施减小该项预应力损失；⑥螺旋式预应力钢筋构件，由于混凝土局部受挤压引起的预应力损失。
为减小该损失可适当增大构件直径。
5．预应力损失值为什么要分第一批和第二批损失？先张法和后张法各项预应力损失是怎样组合的？答：应为六种预应力损失并非同时存在，有的只发生在先张法构件，有的只发生在后张法构件。
10 预应力混凝土结构
10.2.2 预应力混凝土的材料
（1）预应力混凝土结构对钢筋的要求 ） ①高强度 预应力混凝土构件在制作和使用过程中， 高强度 由于种种原因，会出现各种预应力损失，为了在扣除预 应力损失后，仍然能使混凝土建立起较高的预应力值， 需采用较高的张拉应力，因此预应力钢筋必须采用高强 钢筋（丝）； ②具有一定的塑性 为防止发生脆性破坏，要求预应 具有一定的塑性 方钢筋在拉断时，具有一定的伸长率； ③良好的加工性能 即要求钢筋有良好的可焊性，以 良好的加工性能 及钢筋“镦粗”后并不影响原来的物理性能； ④与混凝土之间有较好的黏结强度 有较好的黏结强度、先张法构件的 有较好的黏结强度 预应力传递是靠钢筋和混凝土之间的黏结力完成的，因 此需要有足够的黏结强度。
缺点： 需要增设施加预应力的设备，制作技术要求 缺点：
较高，施工工序长。某些构件如大跨度结构，有时会 产生反拱，影响正常使用。
4、 预应力混凝土的分类 、
按照使用荷载下对截面拉应力控制要求的不同， 预应力混凝土结构构件可分为三种： ①全预应力混凝土 指在全部荷载组合下构件截面上均不允许出现拉 应力。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 指在短期荷载作用下，容许混凝土承受不超过其抗 拉强度的拉应力值；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。 ③部分预应力混凝土 部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出 现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于 裂缝控制等级为三级的构件。
σl3=2△t （N/mm2）
减少此项损失的措施有： ①采用二次升温养护。先在常温下养护至混凝土强 度等级达到C7.5～C10，再逐渐升温至规定的养护温度， 这时可认为钢筋与混凝土已结成整体，能够一起胀缩而 不引起预应力损失; ②在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢模和构件一起 加热养护，升温时两者温度相同，可不考虑此项损失。
北京交通大学混凝土结构设计原理期末考试重点
第一章绪论混凝土中受力钢筋的作用：◆提高结构或构件的承载能力◆提高结构或构件的变形能力◆但不能有效改善梁抵抗开裂的能力受力钢筋发挥作用的两个条件：◆钢筋和混凝土共同工作（变形一致）◆钢筋的位置、锚固长度和数量正确（对配筋的要求）钢筋与混凝土共同工作的条件：◆钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力◆钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结破坏混凝土结构的优点：◆经济性◆可模性好◆耐久性，维护费用低◆耐火性◆刚度大◆易于就地取材混凝土结构的缺点：◆自重大◆抗裂性差◆承载力有限◆施工复杂，工序多，工期长◆修复、加固、补强比较困难第二章材料的物理力学性能钢筋的品种：热轧钢筋预应力钢筋热轧钢筋的特点：◆应力－应变曲线具有明显的屈服点和流幅◆断裂时有劲缩现象◆延伸率较大热轧钢筋的用途：•纵向受力的主导钢筋为400MPa、500MPa级热轧带肋钢筋•梁、柱和斜撑构件的纵向受力配筋应采用400MPa、500MPa级高强钢筋•500MPa级高强钢筋将主要应用于高层建筑的柱、大跨度与重荷载梁的纵向受力配筋•335MPa级热轧带肋钢筋的规格限于直径6mm～14mm，可将小直径的HRB335钢筋用于中小跨度楼板与多层、小高层剪力墙的受力钢筋，包括箍筋与构造配筋•300MPa级光圆钢筋的规格限于直径6mm～14mm，用于小规格梁柱的箍筋与构造配筋钢筋四项检验指标：•屈服强度•极限抗拉强度•伸长率•冷弯性能条件屈服强度：残余应变为0.2%所对应的应力总伸长率gtδ：对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力bgtsl ll Eσδ-=+屈服强度：是钢筋强度的设计依据，屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度冷弯性能：直径为d的钢筋绕直径为D的弯芯弯曲到规定的角度无裂纹、断裂或起层现象。
预应力混凝土构件的极限承载力计算
预应力混凝土构件的极限承载力计算预应力混凝土构件是现代建筑领域中使用广泛的一种结构形式，它通过在混凝土中施加预先设定的拉应力，使得构件在承载荷载时具备更高的强度和抗裂性能。
预应力混凝土结构可以采用不同的构件形式，如梁、板、柱等。
在设计和施工过程中，我们需要进行极限承载力计算，以确保结构的安全可靠。
下面将从材料特性、预应力力的计算以及极限承载力计算等方面进行探讨。
首先，我们需要了解预应力混凝土构件所采用的材料特性。
混凝土具有良好的抗压性能，而钢材则具备良好的抗拉性能。
预应力混凝土中采用的钢筋一般为高强度钢束或钢丝，其具有较高的抗拉强度。
而混凝土的强度可通过试验获得。
在进行极限承载力计算时，我们需要明确混凝土和钢材的强度参数，并根据设计要求选择合适的数值。
其次，预应力力的计算是极限承载力计算的重要环节。
预应力力一般通过锚固装置施加在混凝土构件上。
锚固装置将钢筋的一端锚固在混凝土构件内，另一端通过张拉机械进行张拉，施加预应力力。
预应力力的大小与构件尺寸、混凝土强度、钢筋类型等因素有关。
在计算预应力力时，我们需要根据构件的受力状态和设计要求确定力的大小，并进行合理的布置。
然后，我们来谈一谈预应力混凝土构件极限承载力的计算方法。
极限承载力一般包括弯曲承载力、剪切承载力和挤压承载力等。
在计算弯曲承载力时，我们需要明确构件的几何形状、受力形式和荷载情况，并采用弯矩-曲率曲线确定构件的抗弯刚度。
在计算剪切承载力时，我们需要考虑构件的剪切破坏形式，并确定剪切抗力的大小。
在计算挤压承载力时，我们需要了解构件受力形式和材料特性，并根据约束条件和材料力学性质确定承载力的大小。
最后，我们需要强调一些在极限承载力计算中的注意事项。
首先，预应力混凝土构件考虑了预应力力的影响，因此在计算过程中需要综合考虑构件的普通混凝土部分和预应力部分。
其次，极限承载力计算需要基于合理的假设和边界条件，确保计算结果的准确性和可靠性。
同时，应考虑构件的变形和裂缝控制等问题，以确保结构的完整性。
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设计与分析
预应力混凝土结构的设计与分析在现代建筑领域中，预应力混凝土结构因其出色的性能和广泛的适用性，成为了众多工程项目中的首选。
预应力混凝土结构是一种通过预先施加应力，从而改善混凝土结构在使用阶段的性能和承载能力的结构形式。
预应力混凝土结构的设计理念主要是利用预先施加的压应力来抵消或减小由外荷载引起的拉应力，从而提高结构的抗裂性和刚度。
这种设计方法使得混凝土结构能够更好地承受各种荷载，延长结构的使用寿命，并且在大跨度和重载结构中具有显著的优势。
在设计预应力混凝土结构时，首先要明确结构的使用功能和荷载条件。
荷载包括恒载（如结构自重）、活载（如人员、设备、车辆等的重量）以及可能的风载、地震作用等。
通过对这些荷载的准确计算和分析，确定结构所需的承载能力和变形要求。
材料的选择也是设计中的关键环节。
对于预应力混凝土，高强度的混凝土和高强度的预应力钢筋是常用的材料。
高强度混凝土能够提供更好的抗压性能，与预应力钢筋共同作用，增强结构的整体性能。
预应力钢筋通常采用高强度钢丝、钢绞线等，其具有良好的抗拉性能和预应力传递能力。
预应力的施加方式有多种，常见的有先张法和后张法。
先张法是在混凝土浇筑前先张拉预应力钢筋，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，使混凝土获得预压应力。
后张法则是先浇筑混凝土，预留孔道，待混凝土达到一定强度后，在孔道内穿入预应力钢筋并进行张拉，最后用锚具锚固。
设计过程中还需要考虑预应力损失的计算。
预应力损失主要包括锚具变形和钢筋内缩引起的损失、预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失、混凝土加热养护时受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失、钢筋应力松弛引起的损失、混凝土收缩和徐变引起的损失等。
准确计算这些损失，对于保证结构在使用阶段能够达到预期的预应力效果至关重要。
结构的几何形状和尺寸设计也是不容忽视的。
合理的截面形状和尺寸能够有效地分布应力，提高结构的承载能力和稳定性。
在大跨度结构中，如桥梁、体育馆等，通常采用箱梁、T 型梁等截面形式，以满足结构的受力要求。
预应力混凝土结构的受力性能
混凝土应力： c 0 s
N p0 (s con s lI s lII ) Ap
六、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
加载阶段----加载至混凝土开裂
s p s con s lI s lII
Ncr
钢筋应力： p s con s lI s lII E ft s
六、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----放松钢筋
E Es E
c
钢筋应力： p s con s lI Es pcI s
s pcI ( A Ap ) (s con s lI Es pcI ) Ap
spcI
混凝土应力： cpI s
(s con s lI ) Ap A0
A0 A (E 1) Ap Ac E Ap
六、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----完成第二批损失
E Es E
c
钢筋应力： p s con s lI s lII Es pcII s
六、轴心受拉构件的分析
2. 后张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----穿钢筋
钢筋应力： p s con 混凝土应力： c 0 s s
钢筋应力： p 0 s
混凝土应力： c 0 s
六、轴心受拉构件的分析
2. 后张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----张拉钢筋完成第一批预 应力损失
钢筋应力： p s con s lI Es pcI s
sE IIl s Il s noc s p s 力应筋钢 ：
spcII
【练习】混凝土结构设计原理作业习题及答案
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为_软钢___________和硬钢。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为 0.2% 时的应力作为假定的屈服点，即条件屈服强度。
3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加，钢筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为普通低合金钢。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度高、塑性好可焊性好、对混泥土的粘结锚固性能好。
5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为两者能牢固粘结在一起、线膨胀系数相近、混泥土能保护钢筋不被锈蚀6、光面钢筋的粘结力由化学胶结力、摩擦力、钢筋端部的锚固力三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。
塑性应变部分越大，表明变形能力越大，延性越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所提高，最大压应力值随加荷速度的减小而减小。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力减少，钢筋的应力增加。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力减少，钢筋的应力增加。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增加，钢筋的应力减少。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
N2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。
Y3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
N4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
Y5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
Y6、强度与应力的概念完全一样。
N7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
钢混第十章思考题答案
不同：先张法相较于后张法，预应力钢筋的应力大，在完成第二批损失后，先张法总预应力钢筋建立的有效预应力比后张法少了αEP*δpcⅡ
14、预应力混凝土轴心受拉和受弯构件正截面的抗裂性能为什么都比非预应力混凝土构件高？试计算加以分析说明。
17、对先张法和后张法构件，当受拉区钢筋Ap合力点处的混凝土预压应力为零时，Ap中应力的计算式有何不同？
18、在受弯构件截面受压区配置预应力钢筋Ap的作用时什么？它对正截面受弯承载力和抗裂度有何影响？试分别写出先张法和后张法受弯构件达到承载力极限状态时，Ap中应力的计算式。
在构件没有使用之前不存在受拉受压区，当你在构件一端施加了预应力后就相当于在一端施加了偏心的轴力，那么另一端的混凝土就会受拉，这样容易使另一端的混凝土开裂，还有运输阶段万一放反了那么下端的混凝土更容易开裂，所以在受压区也施加一定的预应力。
25、预应力混凝土受弯构件的变形为什么比非预应力构件的变形小？简述其计算方法
预应力构件因为施加了预应力，提高了构件的抗裂性能，在设计荷载作用下，受拉区不会出现裂缝，提高了构件的抗弯刚度
26、计算由外荷载产生的挠度和由预应力产生的反拱时，是否采用相同的截面抗弯刚度？
相同：在施加预应力阶段，构件基本上按弹性体工作，故截面刚度可按弹性刚度EcI0确定。
9、为什么混凝土的收缩和徐变会引起预应力的损失？计算此项损失值时，应取用构件截面哪一部位的混凝土预压应力值？
混凝土的收缩使构件体积缩小，在预压力作用，混凝土沿受压方向还要产生徐变，亦使构件的长度缩小，使预应力钢筋随之回缩，引起预应力的损失。受拉区和受压区预应力钢筋在各自合力点处的混凝土法向压应力。
预应力混凝土结构基本构件习题答案
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 ）。
混凝土结构的预应力设计原理
混凝土结构的预应力设计原理一、预应力概述预应力是指在混凝土固化前，通过预先在构件中施加一定大小的拉应力，使得混凝土在自身重量和外载荷的作用下，能够承受更大的荷载和变形，提高混凝土的承载能力和使用性能。
预应力技术广泛应用于各种大型的混凝土结构中，如桥梁、高层建筑、水利水电工程等。
二、预应力设计的基本原理预应力设计的基本原理是通过在混凝土中施加一定大小的预应力，使得混凝土在自身重量和外载荷的作用下，能够承受更大的荷载和变形，提高混凝土的承载能力和使用性能。
为了保证预应力构件的安全性和可靠性，预应力设计需要遵循以下几个基本原则：1、预应力设计应满足混凝土的强度要求，确保混凝土的强度能够承受预应力的作用；2、预应力设计应考虑混凝土的变形特性，确保预应力构件在荷载作用下能够保持稳定，不产生过度变形；3、预应力设计应考虑预应力钢筋材料的强度和粘结性能，确保预应力钢筋能够承受预应力作用，并与混凝土良好地粘结；4、预应力设计应考虑预应力构件的工作环境和使用要求，确保预应力构件能够满足使用要求。
三、预应力设计的方法预应力设计主要包括两种方法：预应力张拉法和预应力预制法。
1、预应力张拉法预应力张拉法是指在混凝土构件内设置预应力钢筋，通过张拉预应力钢筋，使混凝土受到拉应力，提高混凝土的承载能力和使用性能。
预应力张拉法的具体步骤如下：（1）在混凝土构件内设置预应力钢筋，一般采用钢束或钢丝绳；（2）在混凝土固化前，通过张拉设备施加一定的拉应力，使得预应力钢筋受到拉应力；（3）在预应力钢筋达到设计拉应力后，将预应力钢筋固定在混凝土构件中；（4）混凝土固化后，预应力钢筋所施加的拉应力将被传递到混凝土中，提高混凝土的承载能力和使用性能。
2、预应力预制法预应力预制法是指在混凝土构件预制时，预先设置预应力钢筋，通过预应力钢筋的作用，提高混凝土的承载能力和使用性能。
预应力预制法的具体步骤如下：（1）在混凝土构件的预制模具中设置预应力钢筋，一般采用钢筋网或（2）在混凝土浇筑前，通过预应力张拉设备施加一定的拉应力，使得预应力钢筋受到拉应力；（3）混凝土浇筑后，预应力钢筋所施加的拉应力将被传递到混凝土中，提高混凝土的承载能力和使用性能。
预应力混凝土原理
预应力混凝土原理预应力混凝土（Prestressed Concrete）是一种通过在混凝土施加预先设计的压力来增加其承载能力的结构材料。
这种材料具有比传统钢筋混凝土更高的强度和耐久性，被广泛应用于桥梁、建筑物和其他重要工程中。
预应力混凝土的设计和施工需要深入了解其原理和工作机制，本文将介绍预应力混凝土的原理及其应用。
1. 预应力混凝土的原理预应力混凝土的原理主要是利用预应力钢筋对混凝土施加压力，以抵消混凝土受力时的张力。
在预应力混凝土结构中，通常会在混凝土浇筑之前就将钢筋张紧，并在钢筋张紧后再进行混凝土浇筑。
这样可以使混凝土在受力时处于压缩状态，有效地提高了混凝土的承载能力和抗裂性能。
2. 预应力混凝土的工作原理预应力混凝土结构在受到外部荷载时，预应力钢筋会通过混凝土传递压应力，从而使整个结构处于预压状态。
这种预压状态可以有效地减小混凝土受力时的拉应力，降低混凝土的开裂倾向，提高结构的承载能力和稳定性。
因此，预应力混凝土结构在相同截面尺寸下可以承受更大的荷载，减小结构的变形和挠度，延长结构的使用寿命。
3. 预应力混凝土的应用预应力混凝土广泛应用于桥梁、建筑物和其他重要工程中。
在桥梁工程中，预应力混凝土可以减小桥梁跨度，提高桥梁的承载能力和抗震性能；在建筑物工程中，预应力混凝土可以减小柱、梁的截面尺寸，增加空间利用率和美观性。
此外，预应力混凝土还被广泛应用于高层建筑、水利工程、机场跑道等工程中，为工程的安全性和可靠性提供了保障。
总之，预应力混凝土作为一种高性能结构材料，在工程领域有着广泛的应用前景。
通过深入理解预应力混凝土的原理和工作机制，我们可以更好地设计和施工预应力混凝土结构，提高工程的质量和安全性，实现结构的高效能耗和可持续发展。
愿通过不断的技术创新和工艺改进，预应力混凝土在工程领域发挥更大的作用，为建设更加安全、美观、高效的现代化城市做出贡献。
混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第10章
要求进行屋架下弦使用阶段承载力计算，裂缝控制验算以及施工阶段验算。 由此确定纵向预应力钢筋数量、构件端部的间接钢筋以及预应力钢筋的张拉控制 力等。
解：(1)使用阶段承载力计算 由可变荷载控制组合
6.两个轴心受拉构件，设二者的截面尺寸、配筋及材料完全相同。一个施加了预 应力；另一个没有施加预应力。有人认为前者在施加外荷载前钢筋中已存在很大 的拉应力，因此在承受轴心拉力以后，必然其钢筋的应力先达到抗拉强度。这种
看法显然是不对的，试用公式表达，但不能简单的用������������ = ������������������������������来说明。
思考题
1.为什么在普通钢筋混凝土受弯构件中不能有效地利用高强度钢筋和高强度混 凝土？而在预应力混凝土构件中必须采用高强度钢筋和高强度混凝土？
答：由于钢筋混凝土受弯构件拉区混凝土的过早开裂，导致使用荷载下构件的裂 缝宽度与钢筋应力 σss，近于成正比，而构件的刚度 Bs 与受拉钢筋截面面积 As 也近似成正比。因此，如采用高强度钢筋，且充分利用其抗拉强度设计值（fy）， 则 As 将近乎成反比的减小;σss 将成比例的增大。结果是构件的挠度和裂缝宽度 都超过了允许的限值，上述分析说明对构件挠度和裂缝宽度的控制等于控制了钢 筋混凝土构件中钢筋的抗拉强度设计值。在钢筋混凝土受弯构件中采用高强度混 凝土也是不合理的，因为提高混凝土的强度对减小 Wmax 几乎没有作用，对提高 Bs 的效果也不大。其根本原因是拉区混凝土过早开裂的问题并没有得到解决。
Kx=0.0014×18=0.0252≤0.3
������������2
10-预应力混凝土结构的基本原理与计算原则
第一页，共六十一页。
§10.1 预应力混凝土的基本原理 10.1.1 预应力混凝土的概念 一、普通钢筋(gāngjīn)混凝土的不足
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸(chǐ cun)为200×450mm2，作用均布活 荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。
Ⅱ级 310
2106mm2 405.6kN.m 38.1=L0
273
跨度增加两倍 20.8m
800×1900 80kN
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
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(yāoqiú)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。
第二十三页，共六十一页。
10.3 预应力混凝土的材料
第二页，共六十一页。
L0 b×h 自重 gk M
fy As
MsБайду номын сангаас
[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
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 ）。
钢筋混凝土结构辅导资料十七
钢筋混凝土结构辅导资料十七主题：课件第十章预应力混凝土构件（二）——预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段和使用阶段的应力变化和分析，施工阶段的验算方法和使用阶段的计算方法。
学习时间：2015年1月19日－1月25日内容：这周我们学习第十章预应力混凝土构件的第一部分内容，学习本章时，必须掌握预应力构件的受力特征、材料性能、施工工艺、配筋计算、构造要求等方面的基本概念及轴心受拉构件的计算方法。
以达到能正确应用原理并提高解决实际问题的能力。
一、学习要求1．掌握先张法与后张法预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段和使用阶段的应力变化和分析。
2．掌握先张法与后张法预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段的验算方法和使用阶段的计算方法。
基本内容:先张法、后张法轴心受拉构件各阶段的计算公式。
二、主要内容预应力混凝土轴心受拉构件的计算（一）先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开始直到构件破坏，截面中混凝土和钢筋应力的变化可以分为两个阶段，施工阶段和使用阶段。
每个阶段又包括若干个特征受力过程，因此，在设计预应力混凝土构件时，除应进行荷载作用下的承载力、抗裂度或裂缝宽度计算外，还要对各个特征受力过程的承载力和抗裂度进行验算。
先张法预应力混凝土构件是在台座上张拉预应力钢筋至张拉控制应力con σ后，经过锚固、浇筑混凝土、养护，混凝土达到预定强度后进行放张。
先张法轴心受拉构件各阶段的应力状态如表10-8所示。
1.施工阶段（1）张拉预应力钢筋见表10-8中第一项。
在台座上放置预应力钢筋，并张拉至张拉控制应力con σ，这时混凝土尚未浇筑，构件尚未形成，预应力钢筋的总拉力con σp A （p A 为预应力钢筋的截面面积）由台座承受。
非预应力钢筋不承担任何应力。
（2）完成第一批预应力损失l σⅠ见表10-8中第二项。
张拉钢筋完毕，将预应力钢筋锚固在台座上，因锚具变形和钢筋内缩将产生预应力损失1l σ。
而后浇筑混凝土并进行养护，由于混凝土加热养护温差将产生预应力损失3l σ；由于钢筋应力松弛将产生预应力损失l σ4（严格地说，此时只完成l σ4的一部分，而另一部分将在以后继续完成。
预应力混凝土结构的受力性能课件
03 预应力混凝土结构的优势 与局限性
预应力混凝土结构的优势
高承载力
预应力混凝土结构由于预先施 加了压力，使得结构在承受外 部荷载时具有更高的承载能力。
抗裂性好
预应力能够有效地控制混凝土 结构的裂缝出现，提高结构的 整体性和耐久性。
节省材料
预应力混凝土结构可以减小截 面尺寸和构件的厚度，从而节 省建筑材料。
特点
具有高强度、高刚度、良好的耐 久性和抗震性能，能够满足各种 复杂结构和大型结构的需要。
预应力混凝土的制造过程
01
02
03
预应力筋的制备
选用高强度钢丝或钢绞线 作为预应力筋，经过矫直、 除锈、涂裹防腐材料等加 工制成成品。
混凝土制备
根据设计要求，选择适当 的骨料、水泥、水等原材 料，经过搅拌、运输、浇 筑等工序制成混凝土。
智能预应力混凝土结构
将传感器、执行器等智能元件嵌入预应力混凝土中，实现结构的自 感知、自适应和自调节功能。
预应力混凝土结构的智能化监测与维护
智能化监测系统
建立预应力混凝土结构的智能化 监测系统，实时监测结构的受力
状态、变形和损伤情况。
健康诊断与预警
通过智能化监测系统对预应力混凝 土结构进行健康诊断，及时发现潜 在问题和风险，进行预警。
与木结构比较
预应力混凝土结构具有更高的承载力和耐久性，但环保性能较差。
04 预应力混凝土结构的工程 实例
大跨度预应力混凝土桥梁
大跨度预应力混凝土桥梁是预应力混凝土结构的重要应用之一，能够满 足长跨度、大荷载的桥梁建设需求。
预应力技术能够提高桥梁的承载能力和跨越能力，减少结构自重，降低 材料消耗，从而降低桥梁的造价。
第十章 无粘结预应力混凝土结构
第一节 概述 一、无粘结预应力混凝土的特点及其发展简介 无粘结预应力混凝土是指预应力钢筋不直接与构件混凝土粘结，也不通 过灌浆与混凝土粘结的后张预应力混凝土 特点： 1、施工方法 2、布筋灵活 3、受力特点 二、无粘结预应力钢筋及锚固体系 预应力钢筋及外包层、涂料层的要求 锚固体系 如图 其他要求 第二节 无粘结预应力混凝土梁的受力性能 一、无粘结预应力筋 外力矩对无粘结筋引起的应力增长值比对有粘结力筋要小。对直线形无 粘结筋， 仅为跨中截面有粘结筋应力增量粘结力筋的应力增量，跨中截面为 有粘结筋应力增量的8/15 二、纯无粘结后张梁的性能 图10-6 三、无粘结部分预应力混凝土梁的性能 图10-7、10-8、10-9、10-10 得出的结论 P177
四、无粘结预应力混凝土结构的耐久性、抗震及疲劳性能
• 无粘结预应力混凝土结构的耐久性、抗震及疲劳性能
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dP2+dP1 Px-dPx
d Px
d r
dP1 dx
Pxd
Px-dP1
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
采用两端张拉可以
减少l2
con 张拉端
con 张拉端
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
锚固端
con 张拉端
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2 con
张拉端
采用超张拉可以减
少l2
建议的张拉程序为
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
如混凝土收缩徐变、局部挤 压损失等
五、预应力损失值
1. 预应力损失的种类
Apcon
Apcon Apcon
Apcon
前期损失或第 一批损失 后期损失或第 二批损失
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
预应力损失值不宜笼统地估算，应予 分项计算，然后相加确定总的损失值
但各项预应力损失值又不是截然无关 的。试图求得各项预应力损失的“净 值”是很困难的。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
*后张法构件，l1只考虑张拉端，因锚固端锚具在张拉过程 中已被压紧
五、预应力损失值
3. 锚具变形和钢筋回缩损失l1
应注意的几个问题
*此式不适用于曲线配筋 的后张法构件（具体算 法可参考相关文献）
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
锚固前的应力图
con l1
摩擦力l1/ 2
*锚具：永久地留在构件上，如锚具 失效构件中的预应力将全部消失。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
摩擦型锚具
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
墩头锚具
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚孔的后浇混凝土锚固预应力
采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0
常数参见规范的相关内容
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
五、预应力损失值
5. 应力松弛损失l4
采用超张拉可以减
少l4
建议的张拉程序为
0
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
(1.05~1.1)con 停2~5分钟
0
con
在高应力下，本需1小时才能完成的 损失，在2~5分钟内就完成了大部分
1.1con con 张拉端 0.85con
0
1.1con停2分钟
0.85con停2分钟
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锚固端
锚固端
con
五、预应力损失值
3. 锚具变形和钢筋回缩损失l1
由于锚具、垫块本身的变形， 其间裂缝的压紧及钢筋在锚具 中的滑移引起的损失
张拉端锚具的变形 和钢筋的内缩值， 见教材表10-2
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
使构件出现脆性破坏 预应力筋过早进入流幅，降 低其塑性
增加钢筋的松弛损失
四、张拉控制应力con的确定
2. con的取值
Apcon
Apcon
Apcon
Apcon
冷拉钢筋
预应力钢筋屈服强度的0.5~0.9
碳素钢丝、刻痕钢 丝、钢绞线
冷拔低碳钢丝、热 处理钢筋
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
预应力钢筋极限抗拉强度的 0.4~0.75
预应力钢筋极限抗拉强度的 0.4~0.70
五、预应力损失值
1. 预应力损失的种类
Apcon
Apcon Apcon
Apcon
前期损失或第 一批损失
发生在预应力传 到混凝土之前
如锚具变形、管道摩擦、台 座与钢筋的温差、钢筋松弛 损失等
后期损失或第 二批损失
发生在预应力传 到混凝土之后
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
五、预应力损失值
6. 钢筋挤压混凝土损失l6
采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋 对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失
当d3m时
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
五、预应力损失值
7. 预应力损失的组合
预应力损失的组 合
第一批损失lI
先张法构件
l1+l2+l3+l4
注意
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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
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
第二批损失lII
l5
后张法构件
l1+l2 l4+l5+l6
预应力总损失 的下限值
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
先张法构件： l100N/mm2 后张法构件： l80N/mm2
六、预应力筋锚固区受力性能
1. 先张法预应力筋预应力传递长度
当采用骤然放松预应力钢筋的施 工工艺时，起点应从距构件末端 0.25ltr处开始计算
d r
P' Px
dP2 dx
Px-dP2 Px
d r
dP1 dx
dP2+dP1 Px-dPx
d Px
Pxd
Px-dP1
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
P 张拉端
d
预应力筋轴线
Px
Px-dPx
x
dx
锚固端
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
d r
P' Px
dP2 dx
Px-dP2 Px
d r
dP1 dx
10第十章预应力混凝土 结构的受力性能
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月6日星期一
一、基本概念
1. 预应力混凝土的特点
*提高刚度和抗裂度
*减轻结构自重
*提高梁的抗扭和抗剪承载力，
加载
加载
但不提高抗弯承载力
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
*提高梁的抗疲劳承载力保护钢 筋免受大气腐蚀
一、基本概念
五、预应力损失值
6. 混凝土收缩徐变损失l5
收缩和徐变两者相互有关，很难精确计算，为了简化两项 损失可合并考虑
受拉区或受压区预应力钢筋在各自合 力作用点处混凝土的法向压应力
高湿环境中可降低50% 干燥环境中应增加20~30%
受拉区或受压区各自预应力钢筋和非 预应力钢筋的配筋率
系数A、B、C、D参见教材中的相关规定
*连续配筋法：用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池 壁上
*自张法：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土 中的钢筋一起伸长，在混凝土中产生压力
*直接加压法：用千斤顶直接在构件两端加力使其获得预压力
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
*夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋 ，它不留在构件上，剪断预应力筋 后夹具的作用即消失
Px-dP2
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
P 张拉端
d
预应力筋轴线
Px
Px-dPx
x
dx
锚固端
负号表示dP1和Px 方向相反
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
d r
Px
dP1
Px-dP1
dx
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
P 张拉端
d
预应力筋轴线
Px
Px-dPx
x
dx
锚固端
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
（0） lf
锚固后的应力图
五、预应力损失值
4. 温差应力损失l3
混凝土蒸汽养护时,预应力 钢筋与台座之间温差引起 的损失
钢筋的线膨胀系数
温度为t0时的应力为con 温度升到t1时由于混凝土 未结硬此处的应力为con
*采用二次升温法可减少l3:先在常温下养护,当混 凝土的强度达到7.5~10N/mm2时再逐渐升温
2. 先张法和后张法
张拉钢筋并在 台座上固定
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
浇注混凝土构件
混凝土强度达设计 强度的70%以上时 剪断钢筋
浇混凝土构件，并 在构件中预留孔道
在构件中预留孔道 中穿钢筋并张拉
锚固灌浆
一、基本概念
3. 有粘结和无粘结预应力混凝土
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
有粘结预应力混凝土
加载阶段----加载到破坏
Nu
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
七、轴心受拉构件的分析2. 后张法构件各阶段 Nhomakorabea应力分析
施工阶段----穿钢筋
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
七、轴心受拉构件的分析
2. 后张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----张拉钢筋完成第一批预 应力损失
pcI
pcI
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
预应力钢筋的弹 性模量
张拉端至锚固端 之间的距离
五、预应力损失值
3. 锚具变形和钢筋回缩损失l1
应注意的几个问题
*由块体拼装的结构，尚应考虑填逢 间的预压变形。当采用混凝土或砂 浆为填逢材料时，每条缝的预压变 形值为1mm
*先张法构件，当台座长度超过100m时，可忽略l1
七、轴心受拉构件的分析
2. 后张法构件各阶段的应力分析
ltr
pe
ltr
ltr
pc
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