预应力混凝土结构的基本概念及其材

用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直 径的冷拉钢筋。 2、特点
靠钢筋和混凝土之间的粘结力来传递和保持预应力。
3、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。
4、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。
二、后张法
距e=h/6)处，施加预应力，令Ny=3M/h。
Ny
Ny
x
e
h
b
产生的截面上、下缘应力为：
上缘： hys
Ny bh
Ny •e bh2 / 6
3M bh2
1 bh2
• 3M • h 0 h6
下缘：
hyx =
Ny bh
Ny •e bh2
6M bh2
6
（压应力）
6
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
在预加力Ny和均布荷载q共同作用下，将该预 加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、下缘 的总应力为：
上缘：
s = hys hs
6M 0 bh2
6M bh2
（压应力）
下缘：
x
= hyx hx
6M bh2
6M bh2
0
M
+
N y
=
M N
y
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
上面的算例说明了两个重要的问题：
§12.2 预加应力的方法与设备
先张法
张拉钢筋先在 台座上固定
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
预应力混凝土结构
后张法
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、先张法
预应力混凝土结构
1、定义 先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所
（４）增强结构耐久性（durability）。
（５）能促进桥梁新体系的发展。
2、缺点： （１）工艺较复杂，对质量要求高。 （２）需要有一定的专门设备。 （３）预应力反拱不易控制。 （４）设计要求高。
五、预应力原理在日常生活中的应用
预应力混凝土结构
➢ 木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水 后，水压引起的拉应力小于预压应力时，桶就不会漏水。
采用高强钢筋 5.2 200×450
20
5
10
10
300
580
2106
308
38.1
32.2
0.40
0.75
一、钢筋混凝土的缺点
预应力混凝土结构
★ 抗拉强度低 ，构件带裂缝工作。
★ 不能充分利用高强材料。
★ 自重大，构件跨径受到限制。
产生问题的主要原因 混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早
开裂，截面抗弯刚度显著降低。
五、预应力原理在日常生活中的应用
预应力混凝土结构
➢ 从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，这一
叠书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。
五、预应力原理在日常生活中的应用
预应力混凝土结构
➢木锯是利用预拉力来抵抗压力预先拧紧另一侧的绳子 使锯条预先受拉，如预加拉力大于锯木时产生的压力， 锯条就始终处于受拉状态，不会产生压曲失稳。
预应力混凝土结构
第12章 预应力混凝土结构的
结 构
设
基本概念及其材料
计 原
理
➢ 概述
➢ 预加应力的方法和设备
➢ 预应力混凝土结构的材料
➢ 预应力混凝土结构的三种概念
§12.1 概述
一、钢筋砼结构的缺点
预应力混凝土结构
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm， 作用均布活荷载标准值q =10 kN/m，均布恒荷载 g=5kN/m。采用C25混凝土
在预加力Ny和均布荷载q共同作用下，将该预 加应力与均布荷载应力叠加，求得截面上、下缘 的总应力为：
上缘：
s
=
hy
hs
=
6M bh2
+6bMh2
2
6M bh2
（压应力）
下缘：
x
=
hy hx 6M
bh2
6M bh2
0
M
+ Ny
=M
Ny
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
另一种方法是：在距截面下缘h/3处（即ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ心
（压应力） （拉应力）
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
为了使截面下缘不出现拉应力，采用预加应 力的方法来抵消下缘拉应力。
一种方法是：先在截面重心处施加预压力，
令Ny=6M/h.
Ny
Ny x
h
e
b
产生的截面应力为：
hy
Ny A
6M / h bh
6M
bh2
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构
1、定义 先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件
三、配筋混凝土结构的分类
预应力混凝土结构
（1）预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外 荷载产生的弯矩Ms的比值。
M0 Ms
M0：消压弯矩，构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的 弯矩； Ms：按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。
三、配筋混凝土结构的分类
预应力混凝土结构
（2）分类：
全预应力砼构件：λ≥1 部分预应力砼构件：1＞ λ ＞0（分为A类和B类）
一、钢筋砼结构的缺点
预应力混凝土结构
L=L0
计算跨度L0(m) 5.2
截面尺寸
200×450
b×h(mm×mm)
恒荷载gk(kN/m) 5
活荷载qk(kN/m) 10
钢筋强度
300
(N/mm2)
配筋面积
603
As( mm2）
跨中挠度 f (mm) 16.47
裂缝宽度
0.27
ωmax(mm)
L=2L0 10.4 400×900
一般来说，钢筋混凝土梁的经济适用跨度为5-8m，材料 宜采用C20-C30级混凝土，HRP235、HRB335和 HRB400级钢筋。
二、预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土结构
矩形简支梁由均布荷载产生的跨中最大弯 矩为M=qL2/8，跨中截面应力为
q
x
h
e
b
上缘： 下缘：
hs hx
=
6M bh2
A类：拉而有限 B类：裂而有限 钢筋砼构件：不施加预应力的砼构件，即λ＝0
使用荷载下不出现 拉应力或裂缝
全预应力混凝土构件
使用荷载下允许混凝土 受拉区产生宽度不大的裂缝
部分预应力混凝土构件
四、预应力混凝土结构优缺点
预应力混凝土结构
1、优点：
（１）提高了构件的抗裂度和刚度。 （２）节约材料，降低造价。 （３）结构质量安全可靠。
１、由于预先给混凝土梁施加了预压力Ｎｙ，使混凝土梁 在均布荷载ｑ作用下，下缘产生的拉应力完全或部分被预压 应力所抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝或推迟裂缝出现。
２、必须针对荷载作用下可能产生的应力状态来施加预应
力。所需施加的预压应力Ｎy，不仅与荷载（或者说弯矩Ｍ）
值的大小有关，而且也与Ｎy的作用位置（即偏心距ｅ 的大 小）有关。