预应力混凝土构件基本知识
第五章 预应力混凝土构件基本知识
1.1s con 0.85s con s con 0
荷载2 min 荷载2 min
③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 σl3 为了缩短先张法构件的生产周期，混凝土常采用蒸 汽养护办法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应 力筋与台座之间的温差△t使钢筋受热自由伸长，但两 端的台座是固定不动的，即距离保持不变，于是钢筋 就松了，钢筋的应力降低；降温时，预应力钢筋与混 凝土已黏结成整体，加上两者的温度线膨胀系数相近， 二者能够同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢筋伸长 的部分已不能回缩，因而产生了温差损失。仅先张法 构件有该项损失。
3、锚具
预应力混凝土构件对锚具的要求是： 具有足够的强度和刚度； 预应力损失小； 构造简单，便于制作和加工； 节省材料，降低成本
第四节 预应力的损失和张拉控制应力的概念
1、预应力损失 ⑴、定义: 由于张拉工艺和材料特性的原因，从构件的制作、运 输、安装、使用等各个过程中，使预应力钢筋的应力 不断降低，这降低的部分就叫预应力损失。
钢绞线
钢丝绳与钢绞线的区别：
在制作工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，
再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯
的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。
在性能上，钢丝绳的弹性模量小于钢绞线。
③热处理钢筋
将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质 热处理而成，达到提高抗拉强度（fPy =1040N/mm2）， 改善塑性性能。Φ HT表示。 这种筋具有强度高（节省钢材）低松弛的特点，其 Φ =6~10mm以盘园形式供给省去焊接，有利施工。
3、混凝土预应力的添加
4、预应力混凝土不能提高承载力 注意：预应力混凝土不能提高构件的承载能力。 也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与
预应力混凝土构件基本知识
预应力混凝土构件基本知识在现代建筑工程中，预应力混凝土构件扮演着至关重要的角色。
它们以其独特的性能和优势，为各类建筑结构的稳固与安全提供了有力保障。
接下来，让我们一同深入了解预应力混凝土构件的基本知识。
首先，我们要明白什么是预应力混凝土。
简单来说，预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力，使其在使用时能够更好地承受拉力。
这就好比我们在拉一根橡皮筋之前，先把它压缩一下，这样当我们松开手时，它就能够更好地抵抗拉伸。
预应力混凝土构件主要有两种类型：先张法和后张法。
先张法是在台座上先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土。
待混凝土达到一定强度后，切断或放松预应力钢筋，钢筋回缩时便会对混凝土施加预应力。
这种方法通常适用于生产中小型构件，如预应力空心板等。
后张法则是先浇筑混凝土，在构件中预留孔道。
待混凝土达到规定强度后，将预应力钢筋穿入孔道，然后进行张拉并用锚具锚固。
后张法适用于大型构件以及现场施工的构件，比如大跨度桥梁的箱梁等。
预应力混凝土构件之所以能够得到广泛应用，是因为它具有许多优点。
其一，它能够提高构件的抗裂性能。
普通混凝土构件在承受拉力时容易出现裂缝，而预应力混凝土构件由于预先受到压力，可以有效地延迟裂缝的出现和发展，从而提高了构件的耐久性。
其二，预应力混凝土构件可以节省材料。
通过施加预应力，可以充分发挥高强材料的性能，减少混凝土和钢筋的用量，降低工程造价。
其三，它能够增加构件的刚度。
这意味着构件在荷载作用下的变形会更小，从而提高了结构的稳定性和使用性能。
其四，预应力混凝土构件可以减小构件的截面尺寸，从而增加建筑的使用空间。
然而，预应力混凝土构件的施工过程相对复杂，对施工技术和设备要求较高。
在施工中，需要精确控制预应力的大小和施加时间，以确保构件的质量和性能。
预应力混凝土构件的设计也是一个关键环节。
设计时需要考虑众多因素，如构件的使用条件、荷载情况、材料性能等。
同时，还需要进行预应力损失的计算。
预应力混凝土构件
预应力混凝土构件预应力混凝土构件是指在施工前先在混凝土构件内部施加预应力，在混凝土的使用过程中产生的应力将部分或全部抵消这些预应力，使构件在使用过程中免受拉力，从而提高混凝土构件的抗拉性能。
预应力混凝土构件具有高强度、高刚度、轻型、耐久性高、施工周期短等显著优点，在现代建筑中得到广泛应用。
预应力混凝土构件的构造形式按照预应力混凝土构件的构造形式，可以分为两种：预应力混凝土无梁板预应力混凝土无梁板是一种大板式构件，具有承载能力强、刚度好等优点，其截面形式可以为矩形、T形、I形等。
预应力混凝土无梁板在现代建筑中应用广泛，主要用于超高层建筑、桥梁、隧道、机场场地、空中交换站等场所。
预应力混凝土梁预应力混凝土梁是一种长条形构件，其主要作用是承受荷载并将荷载传递到其他构件上，起到缩短跨度、延长跨度等作用。
预应力混凝土梁的截面形式多样，如矩形、T形、U形等。
预应力混凝土梁在现代建筑中也得到了广泛应用，如大型厂房、桥梁等。
预应力混凝土施工工艺预应力混凝土施工工艺主要包括以下几个步骤：1.预制各构件中的钢筋束钢筋束应按照设计要求制作，通常应将下层激励钢筋放置到模板上，再加上上层钢筋束，控制好所有钢筋束的间距和弦长。
2.将钢筋束张拉至预定预应力值在支座下张拉钢筋束，使其达到预定预应力值，张拉后测量应力比。
3.预制构件混凝土浇筑根据设计要求先将一定数量的混凝土浇入模板内，再放置好钢筋束，浇注混凝土，抹平表面。
4.养护在混凝土强度达到一定的强度后进行拆模，并采取适当的养护措施，使混凝土达到优良的波动强度和耐久性。
预应力混凝土在实际工程中的应用举例1.惠州凤凰机场跑道工程惠州凤凰机场二号跑道与辅道主要采用了矩形截面的预应力混凝土板，使得跑道与辅道在强度、振动和平整度上都得到了大幅度提升。
2.同济医院新院大楼工程同济医院新院大楼采用的预应力混凝土梁承受了大量的荷载，使得大楼结构更加稳固，从而达到了既美观又实用的效果。
3.潍坊市二环高架桥工程潍坊市二环高架桥的结构采用了预应力混凝土板和框架板的组合，以及翼墙框架和叠合板结构的组合，增强了桥梁的刚度和稳定性，并达到了节约材料、经济实用的效果。
预应力混凝土构件基本知识
抗剪性能
预应力混凝土构件的抗剪 性能良好，能够承受剪切 力作用，保证结构的稳定 性。
耐久性能
抗腐蚀性能
预应力混凝土构件在酸、碱、盐 等腐蚀性环境中具有良好的耐久
性，能够长期保持其性能。
抗疲劳性能
预应力混凝土构件具有良好的抗疲 劳性能，能够在周期性荷载作用下 保持其强度和稳定性。
在高层建筑中，预应力混凝土框架结构被广泛采用。这种结构通过预加应力，提高了混凝土的强度和刚度，增强 了结构的抗震性能。预应力技术能够减少框架结构的截面尺寸和重量，提高建筑的使用面积和经济效益。
实际工程案例三
总结词
耐久性、抗冲刷能力
详细描述
在大型水工结构中，预应力混凝土闸墩被广泛应用于挡水坝、水库和水电站等工程。由 பைடு நூலகம்长期受到水流的冲刷和侵蚀，预应力混凝土闸墩需要具备优良的耐久性和抗冲刷能力。 通过预加应力，可以提高混凝土的抗裂性和承载能力，延长闸墩的使用寿命。同时，预
适用于大型、复杂的预应力混 凝土构件，如大跨度桥梁、大 型厂房等。
无粘结预应力施工
• 总结词：无粘结预应力施工是一种利用无粘结预应力筋对混凝土施加预 压应力的施工方法。
• 详细描述：在无粘结预应力施工中，预应力筋被涂覆一层油脂和塑料套管，使其与混凝土不直接接触，不传递剪力。通 过锚具将无粘结预应力筋锚固在混凝土中，对预应力筋施加预拉力，使混凝土受到预压应力。
06
预应力混凝土构件的案例分 析
实际工程案例一
总结词
大跨度、高承载力
详细描述
预应力混凝土梁被广泛应用于大跨度桥梁中，如斜拉桥和悬索桥。通过预加应力 ，混凝土梁能够承受更大的承载力，实现大跨度跨越。预应力技术能够提高梁的 刚度和抗裂性，减少变形和裂缝的产生。
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；
第10章预应力混凝土构件
sII E pcII l 5
关于 pcII的求解，仍由前述图形根据力的平衡条件可得到公式
（10-31），即：
pcII ( con l ) Ap l 5 As Ac E As E Ap N pII l 5 As A0
上式即为混凝土受到的“有效预压应力”的计算式，由于所有 的预应力损失均已产生，所以在荷载作用前，混凝土受到的预压应 力不会减少。 （2）使用阶段 1）加载至混凝土压应力为零
假定构件中布置有预应力钢筋和非预应力钢筋。
（1）施工阶段 1）张拉预应力钢筋：各材料的应力如表10-8中的b项； 2）在混凝土受到预压应力之前（此时预应力钢筋未放松）：各材 料的应力如表10-8中的c项，假定第一批预应力损失已完成；
12
3）放松预应力钢筋：混凝土达到强度等级的75%以上方可放松预
应力钢筋；此时构件受到压力作用，将产生压应变 pcI ，
4）混凝土受到预压应力，完成第二批损失 lII后（即全部预应力损
失完成）。此时，第二批损失将使预应力钢筋的应力减少 lII ，
但混凝土的应力发生变化后还将影响预应力钢筋的应力，讨论之。
A.由于预应力钢筋对混凝土的受压作用降低，将使构件产生增量 （拉）应变，设为 pcII ； B.对应混凝土产生增量拉应力： pcII Ec pcII（拉）（e） 此时混凝土应力设为 ，显然有关系： pcII pcI pcII pcII
所以得：
pcII
pcI pcII
1 Ec ( pcI pcII )
（拉）（f）
（g）
15
将（f）代入（e）得： pcII
C.对应预应力钢筋产生增量拉应力： peII Es pcII
预应力 混凝土构件
1.预应力混凝土的原理 (1) 预应力可以改善结构构件的裂缝和变形性能。在使用前预先施加的永 久性内应力，以及钢材中的拉应力与混凝土中的压应力组成一个自平衡 系统。 (2)推动采用预应力混凝土的主要优点是节约材料。 (3)预应力不能提高混凝土构件的强度。
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第一节预应力混凝土基本知识
( 4 ) σl4预应力钢筋的应力松弛，计算公式如下: 预应力钢丝、钢绞线普通松弛
此处，一次张拉ψ=1，超张拉ψ =0. 9 低松弛:
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第一节预应力混凝土基本知识
(2)预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30;当采用钢绞线、钢 丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。当采 用山砂混凝土及高炉矿渣混凝土时，尚应符合专门标准的规定。 (3)无黏结预应力筋的规格及性能见表7-1。
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第七章预应力混凝土构件
第一节预应力混凝土基本知识 第二节预应力的施加 第三节预应力混凝土轴心受拉构件计算 第四节预应力损失值计算 第五节预应力混凝土构件的构造措施
第一节预应力混凝土基本知识
一、预应力混凝土的分类
预应力混凝土可按制作、构件中预加应力大小的程度、施工方式的 不同来划分。 (1)按制作划分可分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土。 (2)按构件中预加应力大小的程度可划分为全预应力和部分预应力法。 (3)按施工方式可划分为有黏结预应力混凝土和无黏结预应力混凝土。
(1)预应力混凝土结构中的钢筋包括预应力钢筋和非预应力钢筋。非预应 力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB235级和 RRB400级钢筋。预应力钢筋必须具有很高的强度，《混凝土结构设计 规范》(GB 50010- 2002)规定，预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝 及热处理钢筋。此外，预应力钢筋还应具有一定的塑性、良好的可焊性 以及用于先张法构件时与混凝土有足够的黏结力。
预应力混凝土的基本知识
预应力混凝土的思路是：
混凝土构件加载前，在其受 拉的部位预先给以压力，使之建 立预压应力；这样，在外荷载作 用下，由外荷载引起的拉应力要 抵消混凝土所受的预压应力，使 原属受拉区的混凝土在外荷载作 用下不发生拉应力，或只发生很 小的拉应力，构件可能不出现裂 缝，或仅出现不大于允许值的裂 缝。
制的总张拉力除以预应力筋面积得到的应力称为张拉控制 应力。
张拉控制应力取值越高，预应力筋对混凝土的预压作 用越大，可以使预应力筋充分发挥作用。
但取值过高，可能会在张拉时引起破断事故，产生过 大应力松弛。因此， 《规范》规定了张拉 控制应力限值。
2. 预应力损失 由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上的原因，通过张
3）由于预应力混凝土构件在使用阶段不带裂缝工作或裂缝 很小，所以构件的截面刚度很大，预应力使构件产生反拱， 从而减小了外荷载作用下的构件挠度。
4）预应力构件中的混凝土在外力达到N以前，始终处于受压 状态。这就使得在同样外拉力作用下，预应力混凝土构件 的拉伸变形大大小于普通钢筋混凝土构件的拉伸变形。
5）预应力构件中的预应力筋一直在高应力状态下工作，预 应力筋拉应力的增长速度远比普通钢筋混凝土构件中钢筋 应力的增长速度慢。
1.4 预应力混凝土的材料
预应力混凝土构件应优先选用高强度钢筋和混凝土。 1. 预应力钢筋
预应力钢筋的强度越高越好。。 预应力筋应优先采用碳素钢丝、刻痕钢丝、钢铰线， 也可采用热处理钢筋。 2. 混凝土 在混凝土方面，也应尽可能采用高强度混凝土。一般 选用的要求是： 预应力混凝土结构，混凝土强度等级不应低于C30。 采用钢丝、钢铰线、热处理钢筋制作预应力筋时，混凝土 强度等级不宜低于C40。
预应力混凝土构件基本知识与组合
Ø 高强钢筋的使用，应力达500-1000N/mm2，裂缝宽度 将很大，无法满足使用要求。
ep
N
spc
q
sct
N sct-spc
由于预加应力spc较大，受拉
边缘仍处于受压状态，不会 出现开裂；
sct spc0
先张法－在浇灌混凝土之前张拉钢筋的方法，称为先张法。
先张法
预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递的。 优点：工序少、效率高、质量易保证；施工简单。 缺点：需要专门台座，基建投资较大；施加的预应力较小， 用于中小构件和直线型配筋构件。
先张法施工工艺：
先在专门的台座上张拉钢筋，然后用锚具将钢筋临时 固定在台座上，再浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定强 度（一般不低于混凝土设计强度的75%）后，从台座上 切断或放松钢筋（简称放张）。在钢筋弹性回缩时，利用 钢筋与混凝土之间的粘结力，使混凝土受到压力作用，从 而产生预压应力。
先张法构件一般采用细钢丝、冷轧带肋钢筋或冷拉钢筋 作为预应力钢筋。
在结硬后的混凝土构件上张拉钢筋的方法称为后张法。
龙滩大坝底孔闸墩和支承梁式保证弧形工作闸门安全运行的关 键受力结构，预应力锚索采用一端张拉的后张法施工。
棉花滩水电站大坝预应力锚索孔道采用了预埋钢导管成孔， 导管在加工厂下料、打磨管口，在现场拼装，对倾角、高差 较大导管进行了多次拼装、预埋。
Ø 预应力混凝土构件是在承受外荷载作用之前，先对混 凝土预加压力，使其在构件截面上产生的预压应力来 抵消外荷载引起的部分或全部拉应力。这样，在外荷 载作用下，构件裂缝就能延缓或不出现，以充分发挥 高强度钢筋的作用，改善混凝土的受拉性能，满足使 用要求。
预应力混凝土构件
第十章 预应力混凝土
第二节 轴心受拉构件计算
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
主要内容： ▪ 预应力混凝土旳基本概念 ▪预应力损失与组合
▪预应力混凝土轴心受拉构件旳应力分布 ▪轴心受拉构件旳预应力设计
粘结型锚具：利用构件端部预留锥形自锚 孔旳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
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
承压型锚具：利用螺帽、垫板等旳 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
第十章 预应力混凝土
第十章 预应力混凝土
预应力混凝土构件
第十章 预应力混凝土
第一节 预应力混凝土原理
➢ 混凝土抗拉强度低，带裂缝工作; ➢ 在防渗、抗腐蚀时易出现问题; ➢ 为满足变形和裂缝要求，截面尺寸，自 重过大; ➢ 不能充分利用高强度钢筋。
第九章 正常使用
定 义：
❖ 在构件受荷之前，给混凝土旳受拉区预先 施加压应力旳构造称为“预应力混凝土构造”
已结硬和钢筋同步回缩，
此处旳应力为con < con
第十章 预应力混凝土
采用超张拉能够降低l4
提议旳张拉程序为
0
(1.05~1.1)con停
0
con
2~5分钟
在高应力下，本需1小时才干完毕旳 损失，在2～5分钟内就完毕了大部分
第十章 预应力混凝土
预应力溷凝土结构的一般知识
如图8.1所示，一简支梁在承受外荷载之前，预 先在梁旳受拉区施加一对大小相等、方向相反旳集 中力P,则构件各截面旳应力分布如图8.1(a)，下边混 凝土纤维旳压应力为σpc；
其主要缺陷是施工设备要求高，施工较复杂，设 计计算较繁。
8.2 预应力混凝土构造旳材料
一、混凝土
预应力混凝土构造构件所用旳混凝土，应满足 下列要求：
（1） 强度高。 （2） 收缩、徐变小。 （3） 快硬、早强。 选择混凝土强度等级时，应考虑施工措施（先 张或后张）、构件跨度、使用情况（如有无振动荷 载）以及钢筋种类等原因。
一、计算内容
因预应力混凝土构造构件在施工阶段和使用阶 段处于完全不同旳受力状态，故应分别进行施工阶 段和使用阶段旳设计计算或验算。
规范要求，一般需进行下列计算或验算：
1. 使用阶段计算
（1） 承载力计算 对预应力混凝土轴心受拉构件只进行正截面承
载力计算。对预应力混凝土受弯构件应同步进行正 截面和斜截面承载力计算。 （2） 裂缝控制验算
σl5
σl1+σl2 σl4+σl5+σl6
（二） 降低预应力损失旳措施
（1） 选择变形小或预应力筋滑动小旳锚具或夹 具，尽量降低垫板旳数量，增长先张法台座长度， 以减小σl1值；
（2） 采用高强度等级混凝土、高标号水泥，降 低水泥用量，减小水灰比，采用良好级配旳骨料， 尽量提升混凝土旳密实度并加强养护，从而降低预 应力损失σl5；
预应力混凝土构件
预应力混凝土构件在现代建筑领域中，预应力混凝土构件扮演着至关重要的角色。
它们不仅为建筑物提供了更高的强度和稳定性，还在很大程度上满足了人们对于大跨度、轻量化结构的需求。
那么，究竟什么是预应力混凝土构件呢？简单来说，预应力混凝土构件就是在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力，使其内部产生一定的应力状态。
这种预先施加的压力可以有效地抵消或减小在使用过程中可能产生的拉应力，从而提高构件的抗裂性能和承载能力。
预应力混凝土构件的制作过程相对复杂，但原理却不难理解。
首先，需要准备高强度的钢材，如钢丝、钢绞线等，这些钢材将作为预应力筋。
然后，在浇筑混凝土之前，将预应力筋按照设计要求布置在模板内，并通过锚具等装置将其固定在两端。
当混凝土浇筑并养护达到一定强度后，通过张拉设备对预应力筋进行张拉，使其产生拉力。
由于预应力筋与混凝土之间的粘结作用，拉力会传递到混凝土上，从而使混凝土受到预压应力。
预应力混凝土构件具有许多显著的优点。
其一，它能够大幅度提高构件的抗裂性能。
在普通混凝土构件中，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会出现裂缝。
而预应力混凝土构件由于预先受到了压应力，在使用荷载作用下，只有当拉应力超过预压应力时才会出现裂缝，从而有效地延迟了裂缝的出现和发展，提高了构件的耐久性。
其二，预应力混凝土构件可以减小构件的截面尺寸，减轻结构自重。
这对于大跨度的桥梁、高层建筑等结构来说，具有重要的意义。
它可以减少材料的使用量，降低工程造价，同时也为建筑设计提供了更多的灵活性。
其三，预应力混凝土构件能够提高构件的承载能力。
由于预先施加的压力改善了混凝土的受力状态，使得构件能够承受更大的荷载。
在实际应用中，预应力混凝土构件的种类繁多。
常见的有预应力混凝土梁、板、柱等。
预应力混凝土梁广泛应用于桥梁工程中，特别是大跨度桥梁。
通过施加预应力，可以有效地减小梁的挠度，提高桥梁的通行能力和安全性。
预应力混凝土板则常用于工业厂房、仓库等建筑的楼盖结构，能够满足大空间、大跨度的使用要求。
什么是预应力混凝土(二)2024
什么是预应力混凝土（二）引言概述：预应力混凝土是一种通过施加预先设计的拉力来提高混凝土结构强度和耐久性的技术。
本文将进一步介绍预应力混凝土的相关知识，包括预应力混凝土的施工过程、应用领域、优点和缺点等方面。
正文：一、预应力混凝土的施工过程1. 预应力混凝土的材料选用2. 预应力混凝土的预应力设计3. 预应力混凝土的构件制作4. 预应力混凝土的预拉工序5. 预应力混凝土的浇筑和养护工序二、预应力混凝土的应用领域1. 预应力混凝土在桥梁工程中的应用2. 预应力混凝土在建筑工程中的应用3. 预应力混凝土在水利工程中的应用4. 预应力混凝土在地下结构中的应用5. 预应力混凝土在特殊工程中的应用三、预应力混凝土的优点1. 提高混凝土结构的自重承载能力2. 提高混凝土结构的抗弯、抗剪能力3. 提高混凝土结构的整体性能和耐久性4. 减小构件断面尺寸，降低工程造价5. 进一步利用混凝土材料性能，实现结构轻量化四、预应力混凝土的缺点1. 施工难度较大，需要专业施工团队2. 施工周期长，对工期要求较高3. 工程资金投入较大4. 如果预应力失效，结构整体性能会受到严重影响5. 对于某些特殊形状的构件，预应力施工可能较为困难总结：预应力混凝土是一种通过施加预先设计的拉力来提高混凝土结构强度和耐久性的技术。
它在桥梁、建筑、水利、地下结构和特殊工程等领域都有广泛应用。
虽然预应力混凝土的施工难度和周期较大，但其优点包括提高结构承载能力、整体性能和耐久性，同时也可以实现结构轻量化。
然而需要注意的是，预应力混凝土的施工要求高，如果预应力失效，将严重影响结构的整体性能。
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7.3预应力损失
7.3.1定义: 由于张拉工艺和材料特性的原因，从构件的制作、 运输、安装、使用等各个过程中，使预应力钢筋的应力不 断降低，这降低的部分就叫预应力损失。 7.3.2引起预应力损失的原因及的措施 1.锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1 a E l 当为直线型预应力钢筋时 式中 a——张拉端锚具变形和钢筋回缩值； l——张拉端至锚固端之间的距离。 减少此项损失的措施有： ①选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数； ②对先张法构件，选择长台座。
缺点：
1.3.7 工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备 一支技术 较熟练的专业队伍。
1.3.8 需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。 1.3.9 预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的 工程成本较高。
7.1 预应力混凝土的基本概念
1.4 应用范围: 1.4.1 在建筑中可用于建造大型屋面板、屋面梁、承重桁架、 吊车梁，建造薄壁空间结构，多层框架和单层大跨度建筑， 也可建造墙板、柱子等。 1.4.2 桥梁中建造了预应力箱形截面简支梁跨度达240m，斜 拉预应力混凝土桥跨度可达400m。 1.4.3 特种结构方面可建造预应力混凝土电视塔，石油开采平 台、预应力混凝土囤船、预应力压力容器等。
受压区－砼 受拉区－钢筋
f2-f1
使用阶段的荷载逐渐逐渐增加
б1
预应力单独作 用截面应力
б2
使用荷载单独 作用截面应力
б2-б1
拉区砼未开裂
拉区砼已开是在构件受荷之前（制作阶 段），人为给拉区砼施加预压应力，受荷之后 （使用阶段）首先要抵消拉区砼的预压应力，若 再加荷拉区砼开裂，直至破坏为止。
预拉区
f1
预压区
预加应力单独作用下受力
σ1
σ1
7.1 预应力混凝土的基本概念
3、在外荷载作用下，截面下边缘产生拉应 力σ2=9N/mm2，其挠度为f
2
受压区－砼 受拉区－钢筋
f2
σ2
荷载单独作用下受力
7.1 预应力混凝土的基本概念
4、在预压力及外荷载作用，截面下边缘产生应力б2-σ1=1N/mm2, 其挠度为f 2 – f 1=f
后张法中应用广泛。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
钢丝绳与钢绞线的区别：
在制作工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，
再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯
的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。
在性能上，钢丝绳的弹性模量小与钢绞线。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1.2.3 热处理钢筋
将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质热处 理而成，达到提高抗拉强度（fPy =1040N/mm2），改善塑性性 能。ΦHT表示。 这种筋具有强度高（节省钢材）低松弛的特点，其 Φ=6~10mm以盘园形式供给省去焊接，有利施工。 1.2.4 冷拉低合金钢和冷拔低碳钢丝 由于强度低，不再列入钢筋砼规范。
第7章 预应力混凝土构件
基本知识
第7章 预应力混凝土构件基本知识
qk=10kN/m
1.普通混凝土构件存在问题
1.1 普通混凝土抗裂性很差
L0
混凝土的极限拉应变很低，只有0.0001～0.0015，这时钢筋应力仅 20～30N/mm2,另外提高混凝土的强度也不明显 1.2 高强材料得不到充分应用 裂缝宽度一般应限制在0.2～0.3mm以内，受拉钢筋应力最高也只能达 到150～250N/mm2
7.2 预应力混凝土构件一般规定
张拉控制应力限值
钢筋的种类
张拉方法 先张法 后张法
ptk
预应力消除钢丝、 0.75 f 钢绞线 热处理钢筋 0.70 f
0.75 f
0.65 f
ptk
ptk
ptk
规范指出，为了提高构件制作、运输及吊装阶段的抗裂性 而在受压区设置的预应力钢筋，其允许控制应力提高5%。
1.3.5 提高构件的抗疲劳性能。在预应力结构中，由于钢筋事先张 拉，在往复移动荷载的作用下，钢筋应力变化幅度不大 10%以下， 不会引起钢筋疲劳。
7.1 预应力混凝土的基本概念
1.3.6 提高受压构件的稳定承载力。对于长细比较大的受压构件， 由于预应力钢筋张拉的很紧，不但预应力钢筋本身不会压弯， 而且可帮助周围混凝土提高抗弯的能力。
1.3预应力混凝土的特点 优点： 1.3.1 裂缝宽度小、刚度大、挠度小、结构的耐久性好。 1.3.2 抗裂性高，可建造水工建筑、储水结构、抗渗结构。 1.3.3 充分利用高强材料，节约了钢材、减轻了自重，特别在大跨度 的结构中更为经济。 1.3.4 提高构件的抗剪性能。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓 的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展.
7.1 预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土预制桩 预应力空心板
打完预制桩后，预应力管桩施工现场
7.1 预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土连续箱梁在未完成受力 体系转换时的支架系统至关重要
7.1 预应力混凝土的基本概念
2. 预加应力的方法
根据预应力筋张拉时间的先后，习惯上 把预加应力方法分为先张法、后张法和同 张法。
1.3 结构自重大使用性能不好
普通混凝土结构不能适应现代化建设大跨度和大空间的需要，因为无 法采用高强度的材料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。
问题引出
2.预应力混凝土的产生
1.1 最早给混凝土施加预应力的概念是1888年德国工程师道伦 （W .Doehring）提出的，由于当时钢材的强度不高，故未能获得实际结果。 1.2 1928年法国工程师费列西奥（E .Freyssinet）利用高强度的钢丝和高强度 等级的混凝土并施加高的预应力（大于400N/MM2）来制造预应力混凝土构 件才获得实际意义的成功。 1.3 我国是1954年开始研究预应力混凝土结构，并与1956年推广，以后获得 了较大的发展。
μ——预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数，
θ ——从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线的夹角
7.3 预应力损失
减少该项损失，可采取以下措施： ①对较长的构件可在两端
进行张拉；
②采用超张拉，张拉程序可采用：
当第一次张拉至1.1σcon时，预应力钢筋应力沿EHD分布， 当张拉应力降至0.85σcon，由于钢筋回缩受到孔道反向摩擦力 的影响，预应力沿FGHD分布，当再张拉至σcon时，钢筋应力 沿CFGHD分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至 σcon的应力分布均匀，预应力损失要小一些。
刻痕钢丝
螺旋肋钢丝
消除应力钢丝见《预应力砼用钢丝》GB/T5223，是用高
碳镇静钢轧制成的盘园，经过加温、淬火（铅浴）、酸洗、
冷拔、回火矫直等处理工序来消除应力，而成的碳素钢丝可 提高抗拉强度（光面钢丝fpy =1250N/mm2，其余fpy≥1110 N/mm2），这样钢直径4~9mm，强度高低、低松弛。
常见预应力钢筋砼构件有：预应力钢筋砼轴拉构 件、预应力钢筋砼受弯构件、预应力混凝土大偏 心受压构件、偏心受拉构件，预应力混凝土预制 桩等得到广泛的应用。
7.1 预应力混凝土的基本概念
1.2 预应力混凝土与钢筋混凝土的比较
1.2.1 预应力混凝土结构中，混凝土的强度等级要高，钢筋的强 度也要高。
1.2.2 预应力程度较高预应力混凝土结构，性能如同均质弹性材 料。而普通钢筋混凝土在使用荷载作用下的性能是非线性的。
1.2.3 预应力混凝土结构刚度大，挠度小，裂缝宽度小。 1.2.4 一旦预应力被克服后，预应力混凝土和普通混凝土结构就没 有本质上的不同，因而正截面承载力是一样的； 1.2.5 预应力混凝土梁的斜截面抗剪强度高于普通混凝土，因而预 应力混凝土梁的腹板可做得较薄，大大减轻了自重。
7.1 预应力混凝土的基本概念
先、后张法比较
7.1 预应力混凝土的基本概念
1. 先张法 张拉钢筋
比较先、后张法
浇筑混凝土 切断钢筋，混凝土预压
预应力由混凝土与钢筋间的粘结力来传递
2. 后张法
浇筑混凝土构件
穿预应力钢筋
锚固钢筋，孔道灌浆
预应力由构件两端锚具实现
7.1 预应力混凝土的基本概念
7.2 预应力混凝土构件的一般规定
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1.2.2钢绞线 由多根冷拉钢丝在绞线机
上咬合并经消除应力回火而
成的总称。 有1×3捻用于先张法。 1×7捻是外层钢丝围绕一根 直径大20%的中心钢丝绞成
直径用ΦS表示，外径 8.6~15.2mm，fpy=1110 ~1320 N/mm2 ，强度高、低松弛、伸 直性好，比较柔软 ，盘弯方便， 粘结性好。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1.3.混凝土
混凝土性能
高强度
收缩小、徐变小
快硬、早强
《规范》规定：预应力砼结构强度等级不宜低于C30，当 采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋时预应力砼结构强度等 级不宜低于C40。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
2. 张拉控制应力σcon
2.1 定义：张拉控制应力是指预应力钢筋在张拉时，所控
1.预应力混凝土材料性能要求 1.1 钢筋的性能
预应力钢筋一直 处于高强受拉应力
钢筋的性能
提高与混凝土 粘结强度
强度高
较好的塑性、 可焊性。
良好的粘结性。
低松弛。
超载情况下 发生脆性破断， 同时还要求具有良好 的加工性能，
减少预应力 损失
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1 .2预应力钢筋的种类
1.2.1 消除应力钢丝包括光面 （ΦP）、螺旋肋（ΦH）、三面刻痕 （ΦI）
7.3 预应力损失
3.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 σl3
为了缩短先张法构件的生产周期，混凝土常采用蒸汽养 护办法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应力筋与台座之 间的温差△ t 使钢筋受热自由伸长，但两端的台座是固定不动 的，即距离保持不变，于是钢筋就松了，钢筋的应力降低；降 温时，预应力钢筋与混凝土已黏结成整体，加上两者的温度线 膨胀系数相近，二者能够同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢 筋伸长的部分已不能回缩，因而产生了温差损失。仅先张法构 件有该项损失。