第十一章 预应力混凝土结构的受力性能
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。
预应力混凝土结构习题集
第十一章预应力混凝土结构一、填空题1. 预应力混凝土构件是指在荷载作用之前，先对其施加的构件。
2.人为对混凝土构件施加的可以全部或部分抵消由荷载产生的，从而提高构件的。
3.根据构件截面应力状态，预应力混凝土构件可以分为和构件。
4.根据预应力钢筋与混凝土的粘结方式，预应力混凝土可分为和。
5.根据张拉预应力钢筋的先后次序不同，预应力混凝土构件的施工方法分为和。
6．当预应力钢筋被张拉到后，需要用来固定预应力钢筋。
7.先张法构件是靠将预应力钢筋的回弹力传给混凝土使其受压的，而后张法构件则是通过将预应力钢筋的回弹力传给混凝土使其受压。
8.对构件施加预压时，混凝土的实际强度不应低于。
9.当预应力混凝土构件所用的预应力钢筋为钢绞线时，混凝土的强度等级不宜低于。
10.预应力钢筋的张拉控制应力是指，其上限值与、和有关。
σ的主要措施有：11.减小张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1l或。
12. 一般可采用或的措施来减少预应σ。
力筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失2l13.采用二次升温的方式对预应力混凝土构件进行蒸汽养护可有效地减少 。
14.预应力筋的应力松弛引起的损失值4l σ可以取为零的条件是： 。
15.为了使预应力损失5l σ不要过大，要求混凝土法向压应力pc σ不大于 。
16. 先张法构件的第一批预应力损失I l σ包含 ，第二批预应力损失∏l σ包含 。
17. 后张法构件的第一批预应力损失I l σ包含 ，第二批预应力损失∏l σ包含 。
18.先张法构件预应力总损失的下限值为 ，后张法构件预应力总损失的下限值为 。
19．当构件中的钢筋和混凝土发生相同变形时，钢筋的应力变化量是混凝土应力变化量的 倍。
20.对预应力混凝土轴心受拉构件，施工阶段是指 的阶段，使用阶段是指 。
21. 对先张法预应力混凝土轴心受拉构件，当 时混凝土受到的压应力最大。
22.在使用阶段，预应力混凝土轴心受拉构件中预应力钢筋的拉应力随着荷载的增大而逐渐 ，混凝土的预压应力随着荷载的增大逐渐 。
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
同济大学研究生《高等混凝土结构理论》复习要点与教学大纲
这是同济大学《高等混凝土结构理论》期末考试的复习要点，希望对考博选考3007高等混凝土与钢结构这门课的同学有所帮助。
1．Stress-strain curves of concrete under monotonic, repeated and cyclic uniaxial loadings. 单轴受力时混凝土在单调、重复、反复加载时的应力应变曲线。
2．Creep of concrete (linear and nonlinear) 混凝土的徐变（线性、非线性徐变）3．Components of deformation of concrete 混凝土变形的多元组成4．Process of failure of concrete under uniaxial compression 混凝土在单向受压时破坏的过程。
5．Strength indices of concrete and the relations among them 混凝土的强度指标及其之间关系6．Features of stress-strain envelope curve of concrete under repeated compressive loading. 混凝土单向受压重复加载时的应力应变关系的包络线的特征。
7．The crack contact effect of concrete and its representation in stress-strain diagram. 混凝土的裂面效应及其在应力应变关系图上的表示。
8．The multi-level two-phase system of concrete. 混凝土的多层次二相体系。
9．The rheological model of concrete. 混凝土的流变学模型。
10.Influence of stress gradient on strength of concrete. 应力梯度对混凝土强度的影响。
混凝土结构设计中的预应力设计原理
混凝土结构设计中的预应力设计原理一、引言预应力混凝土结构是一种采用预先施加的预应力来抵消混凝土受力时的内部应力，从而提高混凝土结构的承载能力和使用性能的一种结构形式。
预应力混凝土结构广泛应用于桥梁、高层建筑、水利工程等领域。
本文将详细介绍预应力混凝土结构设计中的预应力设计原理。
二、预应力混凝土结构的基本原理预应力混凝土结构是在混凝土构件内部施加预应力，从而使构件在受力时能够得到一定程度的内部抵抗。
预应力混凝土结构的基本原理可以用以下几个方面进行描述：1. 预应力混凝土结构是在混凝土构件内部施加预应力，从而提高混凝土构件的承载能力和使用性能。
在混凝土受力时，预应力的作用可以抵消混凝土受力时的内部应力，从而提高混凝土结构的承载能力和使用性能。
2. 预应力混凝土结构的预应力可以采用两种方式进行施加：一种是采用钢束预应力，另一种是采用锚固预应力。
其中，钢束预应力是将钢束放置在混凝土构件内部，通过拉紧钢束来施加预应力，锚固预应力则是将预应力钢筋锚固在混凝土构件上，通过拉紧预应力钢筋来施加预应力。
3. 预应力混凝土结构的预应力可以分为两类：一类是静态预应力，另一类是动态预应力。
其中，静态预应力是指预应力施加后，保持不变的预应力状态；动态预应力是指预应力施加后，随着时间的推移，预应力状态逐渐发生变化。
三、预应力设计原理预应力设计是预应力混凝土结构设计中的关键环节，它直接影响到混凝土结构的使用性能和承载能力。
预应力设计需要考虑以下几个方面：1. 应力平衡原理预应力设计的基本原理是应力平衡原理。
当受力构件内存在预应力时，预应力钢筋所受的拉应力将抵消混凝土中的压应力，从而达到力的平衡。
在预应力设计中，应力平衡原理是必须遵循的基本原则。
2. 混凝土的强度混凝土的强度是预应力设计的重要考虑因素。
混凝土的强度直接影响到混凝土结构的承载能力和使用性能。
在预应力设计中，需要根据混凝土的强度要求来确定预应力的设计方案。
3. 预应力钢筋的选用预应力钢筋是预应力设计中的重要组成部分。
《钢筋混凝土结构》课程教学大纲
《钢筋混凝⼟结构》课程教学⼤纲《钢筋混凝⼟结构》课程教学⼤纲（201402修订）课程名称：钢筋混凝⼟结构（英⽂）Reinforced concrete structure课程性质：必修课适⽤专业：专升本学时：64 学分：4⼀、课程的作⽤、地位和任务本课程属⼟⽊⼯程专业必修的专业基础课。
是⼀门实践性很强、与现⾏的规范、规程等有关的专业基础课。
通过本课程的学习，使学⽣掌握混凝⼟结构学科的基本理论及基本知识，为以后在混凝⼟结构学科领域继续学习及毕业设计打下基础。
⼆、课程内容和要求：（⼀）绪论1．了解混凝⼟的⼀般概念2、深刻理解和掌握钢筋和混凝⼟共同⼯作的条件（重点）3、充分认识钢筋与混凝⼟的优缺点（重点）4、了解钢筋混凝⼟结构在⼟⽊⼯程中的应及发展前景5、做好学习本课课程的准备。
（⼆）钢筋混凝⼟材料的主要⼒学性能内容：钢筋和混凝⼟材料的⼒学性能以及混凝⼟与钢筋粘结协同⼯作的特性直接影响结构和构件的受⼒性能，也是混凝⼟结构的计算理论、计算公式建⽴的基础。
要求：1．熟悉建筑⼯程中所⽤钢筋的品种、级别及其性能2、掌握钢筋的强度指标和变形，重点理解钢筋的应⼒应变曲线3、熟悉混凝⼟在各种受⼒状态下的强度与变形性能，掌握混凝⼟各项强度指标、弹性模量以及变形模量等（重点）4、了解钢筋与混凝⼟的粘结（第六章有展开）5、了解混凝⼟的时随变形——收缩和徐变。
（三）梁的受弯性能的试验研究、分析内容：通过对典型试验梁的挠度曲线、截⾯应变分布及破坏过程的分析，说明混凝⼟和钢筋的⼒学性能对梁的受⼒阶段、应⼒状态、破坏特征的影响，以及如何在试验研究的基础上建⽴起钢筋混凝⼟的应⼒分析和极限弯矩的计算公式。
要求：1、掌握试验梁、梁的挠度曲线、梁受⼒的三个阶段以及相应的截⾯应⼒分布（重点）2、掌握适筋梁及其破坏特征（重点）3、熟悉混凝⼟梁的受⼒特点4、熟悉配筋率对梁的破坏特征的影响5、掌握梁截⾯应⼒分析的基本假定——平截⾯假定、材料的应⼒-应变物理关系、基本⽅法（重点）6、熟悉《规范》采⽤的极限弯矩计算⽅法，具有实际意义。
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
混凝土结构设计原理复习重点(1到11章)
混凝土结构设计基本原理复习重点第 1 章绪论1.钢筋与混凝土为什么能共同工作：（1）钢筋与混凝土间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能。
（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。
（3）包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。
1、混凝土的主要优点：1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材2、混凝土的主要缺点：1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面作用的分类：按时间的变异，分为永久作用、可变作用、偶然作用结构的极限状态：承载力极限状态和正常使用极限状态结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。
荷载的标准值小于荷载设计值；材料强度的标准值大于材料强度的设计值第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能一、混凝土立方体抗压强度（f cu,k）：用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（20±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。
（f cu,k为确定混凝土强度等级的依据）1.强度轴心抗压强度（f c）：由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。
（f ck=0.67 f cu,k）轴心抗拉强度（f t）：相当于f cu,k的1/8～1/17, f cu,k越大，这个比值越低。
复合应力下的强度：三向受压时，可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。
双向受力时，（双向受压：一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加；双向受拉：混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样；一向受拉一向受压：混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低，混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低）受力变形：（弹性模量：通过曲线上的原点O引切线，此切线的斜率即为弹性模量。
预应力名词解释
预应力名词解释引言预应力是一种工程结构设计和施工技术，在现代建筑和土木工程中得到了广泛应用。
通过向混凝土结构内施加预先张拉的钢筋或钢束，可以产生一种预先紧张的状态，以增加结构的承载能力和抗震能力。
本文将对预应力的概念、原理、优点和施工过程进行详细解释。
一、预应力的概念预应力是指在混凝土结构施工前提前施加的一种内部力，通过施加预压力来改变结构内部的应力分布。
一般采用钢筋或钢束作为预应力材料，在混凝土未受荷载之前进行张拉或压紧，使混凝土结构产生一定的初始应力，从而改善结构的受力性能。
二、预应力的原理预应力的原理基于混凝土的双重受力特性：拉压性能较差和与钢材的互补性。
由于混凝土的拉压强度比较低，容易出现裂缝，而钢材具有良好的抗拉性能。
通过预应力技术，将钢材的张拉力引入混凝土结构中，使得混凝土在受力时主要承担压力，而钢材承担拉力，有效提高了结构的承载能力。
三、预应力的优点预应力技术具有许多优点，使它在工程领域得到广泛应用。
1. 提高结构的承载能力预应力技术可以在混凝土结构中引入预先张拉的钢筋或钢束，使结构在受到荷载时能够更好地分担荷载，提高结构的承载能力。
预应力技术可以将结构的工作状态从受拉状态转变为受压状态，有效减少了结构的应力和变形。
2. 增加结构的抗震性能预应力技术可以有效提高结构的抗震性能。
通过预先施加的预应力，可以改变结构的应力状态，增加结构的刚度和稳定性，减小地震荷载对结构的影响，并且能够吸收和消散地震能量，减小地震对结构的破坏。
3. 减小结构自重和材料用量通过预应力技术，可以减小结构自重和材料用量。
预应力技术可以使得混凝土结构在工作状态下处于预压状态，从而减小结构的自重。
通过改变结构的应力分布，可以减小结构中的应力集中，减小材料的使用量。
4. 提高结构的耐久性和使用寿命预应力技术可以提高结构的耐久性和使用寿命。
通过预先张拉的钢筋或钢束，可以减小混凝土中的裂缝和变形，减少混凝土与环境的接触，防止氯离子、二氧化碳等有害物质的侵入，延长结构的使用寿命。
第十一章 容许应力
(2)双筋梁计算应力图形及压筋应力 ：
•计算应力图形：
c s´
a´ M nAs Z Asσs= AsεsEs x σc=εcEc
b
As x
b
nAs
x
A´sσ´s
h0 As
h0
s
a
(a)
(b)
( c)
(d)
铁路桥涵混凝土结构设计基本原理
•压筋应力与混凝土应力的关系：
x a s n c x
铁路桥涵混凝土结构设计基本原理
11.1
容许应力法的基本概念
以弹性理论为基础； 容许应力由材料强度除以安全系数；
安全系数则依工程经验和主观判断确定。
铁路桥涵混凝土结构设计基本原理
公式表达：
max
f K
式中： max ——构件截面的最大计算应力；
f
K
——材料的容许应力； ——材料的标准强度； ——安全系数。
s s
c b
（适当加大截面后，可减少钢筋用量，比较经济）
铁路桥涵混凝土结构设计基本原理
•超筋设计(不宜采用） 混凝土应力达到容许值时，钢筋应力还低于容许值
c b s s
（由于梁高受到限制，需增加钢筋用量，一般改为双筋截面）
(1) 平衡设计：
2 换算截面 概念：
• 提出此概念的原因 ： 钢筋混凝土梁的截面不是匀质截面。 • 定义 ： 把钢筋和混凝土这两种弹性模量不同的实际截面，
按功能相等的原则换算成由一种抗压性能相同的假想材
料组成的匀质截面，此匀质截面即为换算截面。
铁路桥涵混凝土结构设计基本原理
换算原则：
二者应变相同； 功能相等： 二者所受力的大小、方向和作用点都相同。
《预应力混凝土构》课件
应用效果：介绍预应力混凝土结构在该厂房中的应用效果，如提高承载力、抗震性能展
预应力混凝土结构的新材料和新工艺
新型高强度钢材： 提高预应力混凝 土结构的承载能 力和耐久性
复合材料：提高 预应力混凝土结 构的抗腐蚀性和 耐久性
预应力混凝土 结构设计方法： 计算方法、设
计参数等
预应力混凝土 结构施工工艺： 预应力张拉、
锚固等
预应力混凝土 结构检测与维 护：检测方法、
维护措施等
某大型工业厂房的预应力混凝土结构应用
厂房概况：介绍厂房的规模、结构形式、功能等基本信息
预应力混凝土结构设计：介绍预应力混凝土结构的设计原则、方法、材料选择等
Part Four
预应力混凝土结构 的施工工艺
预应力筋的种类和特点
预应力筋的种类：钢绞线、钢丝束、 钢棒等
钢丝束的特点：强度高、韧性好、 耐腐蚀、抗疲劳
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钢绞线的特点：强度高、韧性好、 耐腐蚀、抗疲劳
钢棒的特点：强度高、韧性好、耐 腐蚀、抗疲劳
预应力筋的张拉方法
预应力筋的张拉方法包括先张法和后张法 先张法：在混凝土浇筑前张拉预应力筋，然后浇筑混凝土 后张法：在混凝土浇筑后张拉预应力筋，然后进行锚固 张拉工艺包括张拉、锚固、切割和放松等步骤 张拉过程中需要注意控制张拉力和张拉速度，以保证预应力筋的稳定性和可靠性
智能材料：实现 预应力混凝土结 构的自感知和自 适应控制
3D打印技术：提 高预应力混凝土 结构的施工效率 和精度
预应力混凝土结构的智能化和信息化技术应用
智能化技术：通过传感器、物联网等技术实现混凝土结构的实时监测和预警 信息化技术：利用大数据、云计算等技术对混凝土结构的性能进行预测和优化 智能材料：开发具有自感知、自修复等功能的新型混凝土材料 智能施工：采用机器人、3D打印等技术提高混凝土结构的施工效率和质量
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。
混凝土结构设计原理形考任务附答案
混凝土结构设计原理形考任务附答案1.以下是一篇关于钢筋混凝土梁的文章，其中有一些格式错误和明显有问题的段落，请删除这些段落并对其他段落进行小幅度改写。
钢筋混凝土梁是建筑中常见的一种结构形式。
与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁具有更高的承载力和受力性能。
这是因为钢筋和混凝土之间有良好的黏结力，并且混凝土可以对钢筋进行保护。
此外，钢筋混凝土结构还具有高的耐久性和耐火性，但缺点是施工需要大量模板，取材不方便，抗裂性差，且施工受季节性影响。
在钢筋混凝土梁的设计中，混凝土强度等级不应低于C20.同时，高强混凝土的强度和变形性能比普通混凝土更好，但在荷载长期作用下，需要考虑徐变的影响。
影响混凝土徐变的因素包括施加的初应力水平、加荷龄期、养护和使用条件下的温湿度、混凝土组成成分以及构件的尺寸。
钢筋经冷拉后可以提高其抗拉强度和伸长率，但不能提高屈服强度。
混凝土强度等级C30表示混凝土的立方体抗压强度达到30 N/mm的概率不小于95%。
钢筋屈服，混凝土压碎；C、钢筋和混凝土同时达到极限状态；D、混凝土压碎，钢筋拉断。
4．在设计混凝土结构时，应根据（D）确定混凝土的抗压强度等级。
A、混凝土的抗拉强度B、混凝土的抗弯强度C、混凝土的抗剪强度D、混凝土的抗压强度5．钢筋混凝土梁的受弯破坏形态为（C）。
A、钢筋屈服B、混凝土压碎C、钢筋屈服和混凝土压碎同时发生D、混凝土拉裂和钢筋断裂同时发生6．钢筋混凝土梁的受剪破坏形态为（B）。
A、钢筋屈服B、混凝土剪切破坏C、钢筋屈服和混凝土剪切破坏同时发生D、混凝土拉裂和钢筋断裂同时发生。
4．钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算过程中，不考虑受拉混凝土作用的原因是因为中和轴附近部分受拉混凝土范围小且产生的力矩很小，对正截面承载力的影响可以忽略不计。
5．当少筋梁的受拉钢筋刚屈服时，XXX截面的承载能力达到最大值。
6．提高钢筋混凝土梁正截面承载力的最有效方法是增大截面高度。
7．对于一般的钢筋混凝土受弯构件，提高钢筋等级的效果大于提高混凝土等级。
预应力混凝土结构设计原理
预应力混凝土结构设计原理预应力混凝土（Prestressed Concrete）是一种具有高度预应力的混凝土结构材料。
与传统的钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土具有更高的强度和刚度，能够承受更大的荷载，同时减小结构变形和裂缝的发生。
本文将详细介绍预应力混凝土结构设计的原理和方法。
一、预应力混凝土的概念和特点预应力混凝土是指在混凝土施工之前，通过预先施加一定的压应力于钢筋或钢束上，使其产生预应力，并与混凝土一同工作以达到增强结构强度和抗震性能的目的。
其特点如下：1. 预应力混凝土具有较高的强度和刚度，能够承受较大的荷载。
2. 由于预应力的存在，混凝土结构的变形和裂缝发生的可能性较小。
3. 预应力混凝土的施工难度较大，对材料和施工质量要求较高。
二、预应力混凝土结构设计原理预应力混凝土结构的设计原理基于弹性力学和混凝土强度理论。
在设计过程中，需要考虑以下几个关键因素：1. 荷载和荷载组合：根据结构所处的使用环境和设计要求，确定荷载类型和荷载组合，包括恒载、活载和地震荷载等。
2. 结构的几何形状：包括截面形状、跨径长度和构件布置等。
3. 材料特性：包括混凝土和预应力钢材的力学性能和耐久性能等。
4. 预应力方式和力量：根据结构的要求和设计目标，确定适当的预应力方式和施加的预应力力量。
三、预应力混凝土结构设计步骤预应力混凝土结构设计的一般步骤如下：1. 了解结构要求和设计目标。
2. 确定结构的几何形状和荷载要求。
3. 选择合适的预应力方式和力量。
4. 进行结构的受力分析和计算。
5. 设计结构的截面尺寸和预应力布置方式。
6. 进行结构的验算和抗震性能评估。
7. 编制结构施工图纸和技术规范。
8. 进行结构施工和监督。
四、预应力混凝土结构设计的优点和应用领域预应力混凝土结构由于其较高的强度和刚度，广泛应用于工业和民用建筑领域。
其优点包括：1. 结构强度高，能够满足大跨度和高荷载的需求。
2. 结构变形小，使得建筑物使用更加舒适和稳定。
预应力混凝土简支变结构连续T梁的基本力学性能及负弯矩区预应力效应分析
84总510期2019年第24期（8月 下）0 引言随着预应力混凝土梁桥的建成与发展，预应力混凝土T 梁因其结构简单、节省材料、架设安装方便等优异的特点得到广泛应用。
目前，我国处在交通建设的快速发展阶段，桥梁建设的性价比要求越来越高，桥梁建设者们开始思考如何将简支梁的工厂预制化与连续梁的优越性相结合，先简支后连续结构体系应运而生。
预应力混凝土构件在正常使用的极限状态下，有多重因素会引起预应力损失。
如：混凝土收缩徐变，预应力钢筋的应力松弛，预应力钢筋与管道壁之间的摩擦，锚具变形、钢筋回缩、接缝回缩等。
国内外学者提出了很多确定预应力损失的方法，但却很难精确地计算预应力损失。
为此，只能采用程序对混凝土收缩徐变、预应力钢筋松弛等因素所引起的预应力损失进行计算。
1 预应力混凝土简支变连续T 梁的结构特点1.1 预应力混凝土简支变连续T 梁的优点预应力混凝土简支变结构连续T 梁具有现浇连续T 梁刚度大、变形小的特点。
且与现浇连续T 梁相比，预应力混凝土简支变连续T 梁优越性还有以下几个方面：（1）可以采用工厂预制，便于统一结构构件的尺寸；（2）墩台施工时，上部结构构件可同时进行预制，缩短工期，提高经济效益；（3）除负弯矩区的混凝土浇筑与钢束张拉，其他上部结构可以避免脚手架作业，可避免施工时的环境污染。
1.2 受力特点与结构次内力1.2.1 先简支后结构连续体系的受力特点根据先简支后结构连续体系的受力情况，基本分为2个阶段。
第1阶段是将预制梁架设在临时支座上，主梁只承受自重与预制梁内预应力。
第2阶段是将连接相邻两跨预制梁的接头混凝土浇筑完毕后，张拉负弯矩区的预应力筋，此时的主梁承受二期恒载、活载和新的预应力，即先简支后结构连续的结构体系是将简支梁与连续梁的受力特点相结合。
因此，对比相应简支梁与连续梁，其峰值弯矩值较小。
1.2.2 简支变连续结构体系的结构附加内力由于简支变连续结构是将预制梁架设后才将两跨预制梁在通过现浇混凝土接缝来连接。
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。
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pcII ( A Ap ) ( con lI lII E pcII ) Ap
pcII
混凝土应力： pcI
( con lI lII ) Ap A0
混凝土中的有效预压应力
A0 A ( E 1) 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
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
如混凝土收缩徐变、局部挤 压损失等
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
f cu l5 C D
A B
pc
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
l1+l2+l3+l4 l5
l1+l2 l4+l5+l6
预应力总损失 的下限值
先张法构件： l100N/mm2 后张法构件： l80N/mm2
六、轴心受拉构件的分析
1. 受力特征
开裂前，荷载-位移关系为线 性的，预应力钢筋的应力增 长较少 开裂后，预应力钢筋的应力 急增，进入非线性阶段
1. 钢筋
要求 钢筋
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
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
l 4 a (
con
f pt
b) con
常数参见规范的相关内容
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
(1.05~1.16)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
五、预应力损失值
混凝土强度达设计 强度的70%以上时 剪断钢筋
锚固灌浆
一、基本概念
3. 有粘结和无粘结预应力混凝土
有粘结预应力混凝土
先张法生产的预应力混凝土构件以及后 张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的 预应力混凝土构件
特点
受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小
一、基本概念
3. 有粘结和无粘结预应力混凝土
无粘结预应力混凝土
*直接张拉法：用千斤顶等机械工具
直接张拉预应力钢筋
*电热法：低电压强电流通过钢筋使
其发热伸长，达设计要求时断电 壁上
*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 *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
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
力钢筋
3铅丝线圈
8箍筋
6~ 8螺旋筋
灌浆口（灌浆锚固）
预应力筋
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
承压型锚具：利用螺帽、垫板等的承压作用将预应力钢筋锚固在端
部
螺母 预应力筋
垫板
螺丝杆端
对焊接头
三、预应力混凝土所用的材料
P 张拉端 Px Px-dPx 锚固端 d 预应力筋轴线
dP 1 kP x rd kP x dx
负号表示dP1和Px 方向相反
x
dx
r Px
d
dP1
Px-dP1 dx
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
P
d
预应力筋轴线
张拉端
Px Px-dPx
锚固端
P Px d
系数A、B、C、D参见教材中的相关规定
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
l 6 30Mpa
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 第二批损失lII 先张法构件 后张法构件
x
dx
r
d
r P
Px-dP2 Px
d dP1
dP 2 P P x d
Px dP2
dx
dP2+dP1 Px Px-dPx d
Px-dP1
dx
Pxd
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
P
d
预应力筋轴线
dP dP 1 dP 2 kP x dx P x d
后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生 产的预应力混凝土构件
特点
造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢 筋
一、基本概念
4. 全预应力和部分预应力
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
二、施加预应力的方法
1. 张拉预应力筋的方法
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
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。
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
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’
l 3 0.00001 tE p
0.00001 t 2 105 2t ( N / m m2 )
*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
P 预应力混凝土构件 （使用荷载下不带裂缝）
P
预应力钢筋
P 普通混凝土构件 （使用荷载下常带裂缝）
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----张拉钢筋
钢筋应力： p con
混凝土应力： c 0
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----完成第一批预应力损失
pcI
混凝土应力： cpI
( con lI ) Ap A0
A0 A ( E 1) 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 con lI lII E pcII
e
) ( kdx )
1
dx
dP2+dP1 Px Px-dPx d
Px-dP1
dx
预应力钢筋与孔 道壁间的摩擦系 数，教材表10-2
Pxd
五、预应力损失值
2. 管道摩擦损失l2
d 预应力筋轴线
采用超张拉可以减 少l2
建议的张拉程序为
P 张拉端
Px
Px-dPx
锚固端
x
dx
0
1.1con停2分钟
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
碳素钢丝、刻痕钢 丝、钢绞线 冷拔低碳钢丝、热 处理钢筋
预应力钢筋屈服强度的0.5~0.9
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
温度回落到t0时由于混凝土 已结硬和钢筋同时回缩， 此处的应力为con’’< con
五、预应力损失值
5. 应力松弛损失l4
钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛 钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%， 24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛
采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0
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， *锚具：永久地留在构件上，如锚具
它不留在构件上，剪断预应力筋后 夹具的作用即消失
失效构件中的预应力将全部消失。
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
摩擦型锚具
二、施加预应力的方法
2. 锚具和夹具
墩头锚具
二、施加预应力的方法
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
p con lI lII
Ncr
钢筋应力： p con lI lII E ft
后张法中，张拉钢筋时， 钢筋在孔道中滑动，就 会产生摩擦力
主要由两部分组成
d
预应力筋轴线
P 张拉端 Px Px-dPx 锚固端
x
dx
*孔道偏 差等因素 引起的
*曲线型 孔道而引 起的
Px
r