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
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二、后张法： 1、适用：大跨度和曲线配筋 2、工序：浇筑混凝土→穿钢丝束→张拉钢筋 →获得预压应力→锚固→压浆（预留孔道） 3、机理：靠锚具来传递和保持预应力（施工 复杂）
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制作构件，预留孔道
穿入预应力钢筋，安装千斤顶 并张拉钢筋
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2.分类：
注： M 0 M
s
M0——消压弯矩； Ms——作用短期效应组合计算的弯矩
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全预应力混凝土
：沿预应力方向的正截面不出 现拉应力，即 1
有限预应力混凝土 ：在全部荷载最不利组合作用下，
正截面上混凝土允许出现拉应力， 但不超过其抗拉强度；在长期持 续荷载组合作用下，混凝土不出 现拉应力。 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
B类：当构件控制截面受拉边缘拉应力超过限 值或出现不超过宽度限值的裂缝时，为B类预 应力混凝土构件。
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12.1.3 预应力混凝土结构的优缺点
优点： 1、提高抗裂度和刚度，耐久性； 2、节省材料，减少自重：（高强材料）； 3、曲线布筋，可以减小梁的竖向剪力和主拉 应力； 4、结构质量安全可靠,施加预应力时承受了一 次强度检验； 5、可以作为结构的连接手段。
锚固钢筋，拆除千斤顶、孔道压力灌浆
图12-11 后张法工艺流程示意图
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后张法动画演示
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预应力混凝土结构的基本概念及其材料(第12章)
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+ 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。
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+ 1）国外对配筋混凝土结构的分类
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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
i
2
y 0u ) 2 ( Ep 1) Apk ( y k y 0u ) 2
《预应力混凝土》ppt课件
随着交通基础设施建设的不断推进和桥梁设计理论的不断完善，大跨度桥梁的建设需求将不断增加。预应力混凝 土作为一种高性能材料，将在未来大跨度桥梁建设中发挥更大的作用，如超大跨度桥梁的建设、新型桥梁结构形 式的探索等。
海洋工程结构中应用现状及前景
现状
海洋工程结构长期处于恶劣的海洋环境中，对结构的耐久性和安全性要求极高。预应力混凝土在海洋 工程结构中具有广泛的应用前景，如海上风力发电基础、海洋石油平台、跨海大桥等。
发展历程
预应力混凝土技术起源于法国，20世 纪初开始应用于桥梁建设，后逐渐扩 展到建筑、水利等领域，成为现代土 木工程的重要分支。
预应力原理及作用机制
原理
通过在混凝土受拉区预先施加压应力，使得混凝土在使用阶段产生拉应力时， 能够抵消或部分抵消外荷载产生的拉应力，从而提高结构的承载能力和变形性 能。
未来发展趋势预测和展望
发展趋势预测
数字化与智能化技术的应用：探讨数字化与智能化技术 在预应力混凝土工程设计、施工及运维中的应用及发展 趋势。
提高工程质量和效率：提出通过改进设计方法、优化施 工工艺等措施，进一步提高预应力混凝土工程的质量和 效率。
新型材料的研发与应用：预测未来新型预应力混凝土材 料的研发方向及其在工程中的应用前景。
补偿方法
为减小预应力损失对结构性能的影响，可以采取以下补偿措 施：增加张拉控制应力、采用低松弛钢绞线、加强锚固措施 、采用后张法施工等。同时，在设计和施工过程中，应对预 应力损失进行充分估计和合理控制。
02
材料与构件特性分析
高性能混凝土材料特性
高强度
高性能混凝土具有较高的抗压 、抗拉和抗折强度，能够满足 大跨度、重载等复杂结构的需
验收程序
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。
4.4 预应力混凝土结构的基本知识-城规
主要缺点是
1、 施工设备要求高， 2、 施工较复杂， 3、 设计计算较繁。
三、预应力混凝土结构的材料 与张拉机具
１．混凝土
预应力混凝土结构应采用高强度、低徐变、低收 缩的混凝土． 混凝土强度等级不低于C30；当预应力钢筋采 用钢绞线、钢丝和热处理钢筋时不低于C40．
２．预应力钢筋
ａ．国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223-95和《预应力混 凝土用钢绞线》GB/T5224-95 ｂ．预应力混凝土结构的预应力钢筋应采用高强度、低松弛的钢 筋 ｃ．一般宜采用钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋
( con lI ) Ap A0
pcI
N pI A0
（3） 完成第二批损失之后。 预应力总损失为σl=σlⅠ+σlⅡ。设此时 的混凝土压应力为σpcⅡ，非预应力钢筋应 力为σsⅡ=αesσpcⅡ，预应力钢筋应力为 σpⅡ=σcon-σl-αeσpcⅡ 即σpⅡ=σcon-σl-αeσpcⅡ 混凝土预压应力σpcⅡ仍利用截面平衡 条件求得（图 ）；
３．预应力混凝土的解释 ．
预应力混凝土的基本原理
所谓预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷
载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉区施加压应
力，造成一种人为的应力状态。
当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵 消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区 混凝土产生拉应力。因此，可推迟混凝土裂缝的出现 和开展，以满足使用要求。这种在结构构件承受荷载
４．预应力混凝土的效果 ．
预应力混凝土构件的优点
1.大幅度提高混凝土构件的抗裂能力，从根本 上解决了裂缝问题，改善结构的耐久性； 2.可以有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土， 有利于减轻结构自重； 3.提高混凝土构件的刚度，减小了变形，提高 了混凝土结构的跨越能力；
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
预应力混凝土结构的受力性能-混凝土结构基本原理
pcI
混凝土应力： cpI
( con
lI ) Ap
A0
A0 A ( Ep 1) Ap
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的受力分析
施工阶段——完成第二批损失
Ep Ep Ec
预应力筋应力： peII con lI lII Ep pcII
pcII( A Ap ) ( con lI lII Ep pcII) Ap
0
1.1con停2分钟
0.85con停2分钟
锚固端
锚固端
con
五、预应力损失值
3. 锚具变形和预应力筋回缩损失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
l1
a l
Ep
张拉端锚具的变形 和钢筋的内缩值， 见教材表10-2
预应力筋的弹性 模量
张拉端至锚固端 之间的距离
*直接张拉法：用千斤顶等机械工具 直接张拉预应力筋 *电热法：低电压强电流通过预应力 筋使其发热伸长，达设计要求时断 电 *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 中的预应力筋一起伸长，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
混凝土中的有效预压应力
pcII
混凝土应力： pcII
( con
lI lII) Ap
A0
A0 A ( Ep 1) Ap
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的受力分析
加载阶段——加载至混凝土中的应力为0
p con lI lII Ep pcII
Nt0
预应力筋应力： p con lI lII
结构设计原理课件第12章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料
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12.2 预加应力的方法与设备
2）后张法——先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张 拉预应力钢筋并锚固的方法。
在混凝土结硬后通过张拉预 应力筋并锚固而建立预加应力 的构件称为后张法预应力混凝 a） 土构件。
施工工艺不同，建立预应力 b) 的方法也不同，后张法是靠工 作锚具来传递和保持预加应力 的；先张法则是靠粘结力来传 c) 递并保持预加应力的。
钢丝镦头
预留孔道
锚杯
垫板 锚圈（螺帽） 锚杯 接千斤顶
锚圈（螺帽） 固定端
穿束方向 孔道长度L
钢丝镦头 压浆孔 预留孔道扩口
张拉端
图12-5 镦头锚锚具工作示意图
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预Байду номын сангаас应力的方法与设备 墩头锚具
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预加应力的方法与设备 冷铸镦头锚-HiAm锚（抗疲劳性能好，多用于斜拉索中）
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预加应力的方法与设备
（4）夹片锚具
夹片锚具体系主要作为锚固钢绞线之用。
①钢绞线夹片锚（1～55根Φs15.2mm， Φs12.7mm ）
工作锚夹板
铸铁喇叭管
锚板锥孔
螺旋筋
铸铁喇叭管
工作锚接片
钢绞线
Np
N con
波纹管
图12-7 夹片锚具配套示意图
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
桥梁工程专业系列课程—结构设计原理
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12.2 预加应力的方法与设备
（3）钢筋螺纹锚具
当采用高强粗钢筋（精轧螺纹钢筋Φ25mm，Φ32mm ）作 为预应力钢筋时，可采用螺纹锚具固定。
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）
第12章预应力混凝土结构的基本概念及其材料.
第二篇 预应力混凝土结构第12章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料12.1 概 述钢筋混凝土构件由于混凝土的抗拉强度低，而采用钢筋来代替混凝土承受拉力。
但是，混凝土的极限拉应变也很小，每米仅能伸长（0.10~0.15）mm ，若混凝土伸长值超过该极限值就要出现裂缝。
如果要求构件在使用时混凝土不开裂，则钢筋的拉应力只能达到（20~30）MPa ；即使允许开裂，为了保证构件的耐久性，常需将裂缝宽度限制在（0.2~0.25）mm 以内，此时钢筋拉应力也只能达到（150~250）MPa ，可见高强度钢筋是无法在钢筋混凝土结构中充分发挥其抗拉强度的。
由上可知，钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题：一是需要带裂缝工作，由于裂缝的存在，不仅使构件刚度下降，而且使得钢筋混凝土构件不能应用于不允许开裂的场合；二是无法充分利用高强材料。
当荷载增加时，靠增加钢筋混凝土构件的截面尺寸或增加钢筋用量的方法来控制构件的裂缝和变形是不经济的，因为这必然使构件自重（恒载）增加，特别是对于桥梁结构，随着跨度的增大，自重作用所占的比例也增大。
这使得钢筋混凝土结构在桥梁工程中的使用范围受到很大限制。
要使钢筋混凝土结构得到进一步的发展，就必须克服混凝土抗拉强度低这一缺点，于是人们在长期的工程实践及研究中，创造出了预应力混凝土结构。
12.1.1 预应力混凝土结构的基本原理所谓预应力混凝土，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。
例如，对混凝土或钢筋混凝土梁的受拉区预先施加压应力，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，或者使裂缝宽度减小。
这种由配置预应力钢筋再通过张拉或其他方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。
现以图12-1所示的简支梁为例，进一步说明预应力混凝土结构的基本原理。
《预应力混凝土结构》全套课件
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。
预应力混凝土的三种概念
预应力混凝土的三种概念
预应力混凝土是指在混凝土结构中，通过施加预先设定的拉力或压力，使混凝土在使用过程中能够充分发挥其最佳受力性能的一种建筑材料。
其主要有三种概念：
1. 预应力：预应力是指在混凝土施工前，通过施加预先设定的拉力或压力，将混凝土中的部分应力提前产生的过程。
预应力可以通过拉拔钢束、压紧筋等方式施加，目的是为了提高混凝土的承载能力和抗裂性能。
2. 后张预应力：后张预应力是指在混凝土完全凝结固化后，通过施加额外的拉力使混凝土承受更大的预应力，以增强其受力性能。
后张预应力通常使用专门的设备和工艺进行施加，适用于大跨度或需要更高预应力的结构。
3. 预应力混凝土结构：预应力混凝土结构是指利用预应力技术构建的混凝土结构。
预应力混凝土结构通常具有较高的荷载承载能力、较好的抗裂性能和耐久性，常用于桥梁、建筑物、水利工程等重要工程项目中。
这种结构类型在工程中可以通过减少混凝土的横截面积、增加混凝土使用强度和使用预应力钢筋等方式来实现节约材料和提高工程性能的目的。
《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，
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。
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梁体
锥形锚（又称为弗式锚），主要用于钢丝束的锚固。
锥形锚具实际产品
优点：
❖ 钢制锥形锚锚固方便，锚具面积小，便于在 梁体上分散布置。
缺点：
❖ 锚固时钢丝的回缩量较大，一端锚头的回缩 量可达6mm，即引起的预应力损失较大。
❖ 不能重复张拉和接长，钢丝束的设计长度受 到千斤顶行程的限制。
❖ 夹片锚具
扁锚锚具
固定端扁锚锚具 扁锚锚具连接器
❖ 夹片锚固体系的特点是各根钢绞线独立工作， 即使单根锥孔的钢绞线锚固失效，也不会影 响全锚，只需对失效孔的钢绞线进行补拉。
（2）依靠承压锚固的锚具
❖ 镦头锚 ❖ 镦头锚主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在
14mm以下的预应力螺纹钢筋。
锚固钢丝束
❖ 钢筋螺纹锚具
➢ 以下介绍收缩、徐变的计算方法。
混凝土徐变变形的特点和计算
1) 影响混凝土徐变值大小的主要因素是荷载应力、持荷时 间、混凝土的品质与加载龄期、以及构件尺寸和工作的 环境等。
2) 混凝土徐变试验的结果表明：当混凝土所承受的持续应 力 存在σc着≤0线.5f性ck关时系，，其在徐此变范应围变内值的εc与徐混变凝变土形应则力称σ为c之线间性，徐 变，如图1-15所示
目前，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 与螺旋金属波纹管。 2）穿索机
在桥梁悬臂施工和尺寸较大的构件中，一般都采用后穿法穿束。对 于大跨桥梁有的预应力钢筋很长，人工穿束十分吃力，故采用穿索 （束）机。
3）灌孔水泥浆及压浆机
（1）水泥浆
后张法预应力混凝土构件，预应力钢筋张拉锚固 后必须给预留孔道压注水泥浆，以免钢筋锈蚀， 并使预应力钢筋与梁体混凝土结合为一整体。
2）锚具的分类 ❖ 锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，
可分为： （1）依靠摩阻力锚固的锚具； （2）依靠承压锚固的锚具； （3）依靠粘结力锚固的锚具。
3）目前桥梁结构中几种常用的锚具
（1）依靠摩阻力锚固的锚具
❖ 锥形锚
a)
锚塞 压浆孔
锚圈
锚下垫板 波纹管
预留孔道
b)
锚圈
锚塞
压浆孔
钢丝束
Np 钢丝束
❖ 全预应力混凝土结构的缺点？ ❖ 反拱大；预加力过大易产生纵向裂缝。 ❖ 按钢筋张拉的顺序对预应力混凝土结构分类 ❖ 先张法；后张法。 ❖ 先张法和后张法的施工工艺？ ❖ 先张：张拉钢筋、浇筑混凝土、待混凝土结
硬后释放预应力。 ❖ 后张：浇筑混凝土、张拉钢筋、管道灌浆。
❖ 预应力混凝土结构的传力机理？ ❖ 先张：粘结； ❖ 后张：锚具。
❖ 锚具设计参数和相应配件尺寸，可参阅各生 产厂家的产品介绍材料选用。
12.2 预加应力的方法与设备(续)
❖ 12.2.3 千斤顶
限位板 工作锚夹片
油缸
工作锚锚板 喇叭管
活塞
工作锚锚板 工作锚夹片 钢绞线
穿心式千斤顶
12.2 预加应力的方法与设备(续)
❖ 12.2.4 预加应力的其它设备
按照施工工艺的要求，预加应力尚需有以下一些设备或配件。 1）制孔器
当采用高强粗钢筋作为预应力钢筋时，可采 用螺纹锚具固定。即借粗钢筋两端的螺纹， 在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行锚固，钢筋 的回缩力由螺帽经支承垫板承压传递给梁体 而获得预应力
a） 螺帽
锚固板 灌浆排气 波纹套管
b）
圆垫圈 钢垫板图螺旋螺筋丝端杆锚具
锚固螺母 预留孔道
粗钢筋
梁体
钢筋
排气槽
（3）依靠粘结力锚固的锚具（固定端锚具）
夹片锚具体系主要作为 锚固钢绞线之用。
1) 中国建筑科学研 究院先后研制出了 XM锚具和QM锚具系 列； 2) 中交公路规划设 计院研制出了YM锚 具系列； 3) 柳州建筑机械总 厂与同济大学合作， 在QM锚具系列的基 础上又研制出了OVM 锚具系列等。
多孔式夹片锚具
固定端夹片锚具
张拉端夹片锚具
张拉端扁锚锚具
12.2 预加应力的方法与设备
公路桥梁工程常见预应力钢筋种类 1.高强钢丝 2.钢绞线 3.精轧螺纹钢筋
12.2 预加应力的方法与设备
12.2.2 锚具 1）对锚具的要求 ❖ 无论是先张法所用的临时夹具，还是后张法所用的
永久性工作锚具，都是保证预 受力安全可靠；预应力损失要小；构造简单、紧凑， 制作方便，用钢量少；张拉锚固方便迅速，设备简 单。
即 c e ，或： c e
εc——所计算的徐变值； εe——加载（作用）时的弹性应变（即急变）值；
——徐变应变与弹性应变的比例系数，一般称为徐变系
数（亦称徐变特征值）。
3) 在影响徐变值的众多因素中，时间是更主要的因素。徐 变 减 t图0 ，是小1-1计随，6算所时故所示间一考。延般虑续将时而 其刻增 表的加 示混的 为凝，φ(土但t,t龄又0) 期随。为加即t载加的龄载徐期时变t混系0的凝数增土。大龄如而期
1) 先张法预应力钢筋；
2) 后张法构件中的固定端锚具(分为挤压锚具和压 花锚具)。
活塞缸 机架
钢绞线 模具
d （5～6.5d）
硬钢丝螺旋圈 软钢套圈
图12-8 挤压锚具的生产示意图
130～150mm
图12-9 压花锚具
压花锚具
挤压锚具
❖ 锚具的设计应根据工程具体情况，综合考虑 多种因素进行。
❖ 为改善结构局部受力和方便施工，应尽量避 免使用大吨位锚具。
（2）压浆机是孔道灌浆的主要设备。 4）张拉台座
采用先张法生产预应力混凝土构件时，则需 设置用作张拉和临时锚固预应力钢筋的张拉台座。
12.3 预应力混凝土结构的材料
12.3.1 混凝土 1)强度要求——预应力混凝土要求采用高强混凝土 ★可以施加较大的预压应力，提高预应力效率； ★徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失； ★有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置
由式（12-1）可知，只要知道徐变系数t,to ，就可以算出在混
凝土应力 c 作用下的徐变应变值 c 。《公路桥规》建议的徐变系数计
和减小锚具垫板的尺寸； ★ 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于
C40，当前常用高强混凝土不低于C50。
2）收缩、徐变的影响及其计算
➢ 混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短， 因而将引起预应力钢筋中的预拉应力的下降，通 常称此为预应力损失。
➢ 在预应力混凝土结构的设计、施工中，应尽量减 少混凝土的收缩和徐变，并应尽量准确地确定混 凝土的收缩变形与徐变变形值。