钢筋混凝土结构——预应力混凝土结构讲解
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桶（一个加箍，一个未加箍）都装满水，若在桶 体完好的情况下，一个桶将漏水，而一个不漏。
3、实例
3、实例
预应力坝
二、分类
全预应力混凝土构件 部分预应力混凝土构件
有粘结预应力混凝土 无粘结预应力混凝土
三、预应力混凝土的特点
1. 优点 a. 提高构件的抗裂性、耐久性，增加构件的刚度 b. 节约材料、减轻自重、降低造价 c. 构件标准化、工厂化生产程度高
• 后张法
1. 不需要台座 2. 钢筋和砼同时受压缩 3. 靠锚固保持预应力
五、夹具和锚具
• 锚具——锚具作用 与构件连成一体，不能取下重复使用（一次性）
• 夹具——夹的作用 能够取下重复使用（多次重复）
螺丝端杆锚具
夹片式锚具
六、预应力混凝土的材料
1、混凝土
要求：a. 强度高 b. 收缩，徐变小 c. 快硬，早强 材料：强度等级≥C30
若采用碳素钢筋钢丝≥C40
2、钢筋
要求：强度高具有一定塑性、良好的加工性能、 较好的粘 结强度
材料：冷拉低合金钢筋 热处理钢筋 高强钢丝
(一)预应力钢筋
◆ 预应力钢筋的强度越高越好。 ◆ 而且在预Baidu Nhomakorabea力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的
张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力， 也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。
远远超过容许限值。
预应力混凝土：在构件承受荷载之前预先对受拉区砼 施加压力，使构件产生压缩变形和预 压应力，当荷载作用使构件产生拉应 力时，首先要抵消砼截面的预压应力， 随着荷载增加逐渐使砼受拉并使进而 出现裂缝，这就推迟了裂缝的出现也 相应地减小了裂缝宽度。
2、基本原理
3、实例
➢上箍——箍受拉，木片和木片之间产生了预压力 ➢盛物（水，沙等）——水压使木桶产生的环向拉力 ➢优点：预应力的施加增大了抗裂度—将同样体积的两个
★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪 费。
★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度 基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。
★ 裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按
正截面承载力计算，Ms下ss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy =300MPa，ss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。 如采用高强钢筋，fy=580MPa，则ss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已
传递给混凝土，通过一个传递长度lc
施加预应力的方法
先张法
四、预应力的施加方法
2.后张法
先浇混凝土，留钢筋孔道 混凝土到达设计强度时张拉钢筋 张拉过程即是施加预应力的过程 再灌浆 锚具一次性使用，工作锚具有端部局部承压问题
后张法
后张法
3.区别
• 先张法
1. 需要台座 2. 张拉完，砼才受压缩 3. 靠粘结力传递预应力
2. 缺点 构件制作复杂、施工工序多，对材料的质量和制 作技术水平要求高，需要有复杂的张拉和锚固设 备，构件制作周期长，计算复杂等。
四、预应力的施加方法 1. 先张法
❖先在台座上或钢模内张拉钢筋 ❖然后浇筑混凝土 ❖待混凝土结硬（达75%的设计强度）放松 ❖锚具只是临时固定，可重复使用 ❖混凝土的预应力是回缩钢筋通过粘结力逐步
筒直接连接。
◆ 但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力筋的应用已很少。
2、中高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为800~1200MPa， 高强钢丝的强度为1470~1860MPa。 钢丝直径为3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’，也 可制成螺旋肋。
采用高强混凝土，抗压强度有效增大，但抗拉强度提 高很少。 采用提高混凝土强度等级的方法来改善其抗裂性 收效甚微。
一、基本概念 1.普通混凝土的缺点
c.结构自重大，刚度小
普通混凝土结构：钢筋等级大都为III级或III级以下 混凝土砼等级一般为C30左右
所以构件截面尺寸通常较大，致使构件自重偏大。 又由于钢筋混凝土构件在正常使用时是带裂缝工作，
造成构件的刚度较小，变形较大，使用性能不够理想。
qk=10kN/m
L0
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均 布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。
L0 b×h 自重 gk
M fy As
Ms
[f]= L0 300
ss [wmax]=0.3
5.2m 200×450
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
161.5 453MPa
0.75
★ 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺 寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。
钢筋混凝土结构
预应力混凝土结构
一、基本概念
1. 普通混凝土的缺点
a.抗裂性差 由于砼的抗拉极限强度低，受拉极限应变很小，只约
为（1~1.5）×10-4，此时
钢筋拉应力＝？
钢筋混凝土构件一般都是带裂缝工作的。
一、基本概念
1.普通混凝土的缺点
b.高强度钢筋和高强混凝土不能充分发挥作用
在钢筋砼构件中，采用高强钢筋虽然能提高构件的承 载力，但高强钢筋拉应力变大，致使裂缝宽度。 要满足正常使用极限状态验算要求，高强钢筋就无法 充分作用。
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
513.96kN.m
Ⅱ级 310
2106mm2 405.6kN.m 38.1= L0
273
跨度增加两倍 20.8m
800×1900 80kN
◆ 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性。同时还要 求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。
◆ 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用 ‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度。
1、冷拉低合金钢筋
◆ 通常将热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达580MPa。 ◆ 为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套
3、实例
3、实例
预应力坝
二、分类
全预应力混凝土构件 部分预应力混凝土构件
有粘结预应力混凝土 无粘结预应力混凝土
三、预应力混凝土的特点
1. 优点 a. 提高构件的抗裂性、耐久性，增加构件的刚度 b. 节约材料、减轻自重、降低造价 c. 构件标准化、工厂化生产程度高
• 后张法
1. 不需要台座 2. 钢筋和砼同时受压缩 3. 靠锚固保持预应力
五、夹具和锚具
• 锚具——锚具作用 与构件连成一体，不能取下重复使用（一次性）
• 夹具——夹的作用 能够取下重复使用（多次重复）
螺丝端杆锚具
夹片式锚具
六、预应力混凝土的材料
1、混凝土
要求：a. 强度高 b. 收缩，徐变小 c. 快硬，早强 材料：强度等级≥C30
若采用碳素钢筋钢丝≥C40
2、钢筋
要求：强度高具有一定塑性、良好的加工性能、 较好的粘 结强度
材料：冷拉低合金钢筋 热处理钢筋 高强钢丝
(一)预应力钢筋
◆ 预应力钢筋的强度越高越好。 ◆ 而且在预Baidu Nhomakorabea力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的
张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力， 也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。
远远超过容许限值。
预应力混凝土：在构件承受荷载之前预先对受拉区砼 施加压力，使构件产生压缩变形和预 压应力，当荷载作用使构件产生拉应 力时，首先要抵消砼截面的预压应力， 随着荷载增加逐渐使砼受拉并使进而 出现裂缝，这就推迟了裂缝的出现也 相应地减小了裂缝宽度。
2、基本原理
3、实例
➢上箍——箍受拉，木片和木片之间产生了预压力 ➢盛物（水，沙等）——水压使木桶产生的环向拉力 ➢优点：预应力的施加增大了抗裂度—将同样体积的两个
★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪 费。
★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度 基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。
★ 裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按
正截面承载力计算，Ms下ss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy =300MPa，ss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。 如采用高强钢筋，fy=580MPa，则ss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已
传递给混凝土，通过一个传递长度lc
施加预应力的方法
先张法
四、预应力的施加方法
2.后张法
先浇混凝土，留钢筋孔道 混凝土到达设计强度时张拉钢筋 张拉过程即是施加预应力的过程 再灌浆 锚具一次性使用，工作锚具有端部局部承压问题
后张法
后张法
3.区别
• 先张法
1. 需要台座 2. 张拉完，砼才受压缩 3. 靠粘结力传递预应力
2. 缺点 构件制作复杂、施工工序多，对材料的质量和制 作技术水平要求高，需要有复杂的张拉和锚固设 备，构件制作周期长，计算复杂等。
四、预应力的施加方法 1. 先张法
❖先在台座上或钢模内张拉钢筋 ❖然后浇筑混凝土 ❖待混凝土结硬（达75%的设计强度）放松 ❖锚具只是临时固定，可重复使用 ❖混凝土的预应力是回缩钢筋通过粘结力逐步
筒直接连接。
◆ 但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力筋的应用已很少。
2、中高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为800~1200MPa， 高强钢丝的强度为1470~1860MPa。 钢丝直径为3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’，也 可制成螺旋肋。
采用高强混凝土，抗压强度有效增大，但抗拉强度提 高很少。 采用提高混凝土强度等级的方法来改善其抗裂性 收效甚微。
一、基本概念 1.普通混凝土的缺点
c.结构自重大，刚度小
普通混凝土结构：钢筋等级大都为III级或III级以下 混凝土砼等级一般为C30左右
所以构件截面尺寸通常较大，致使构件自重偏大。 又由于钢筋混凝土构件在正常使用时是带裂缝工作，
造成构件的刚度较小，变形较大，使用性能不够理想。
qk=10kN/m
L0
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均 布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。
L0 b×h 自重 gk
M fy As
Ms
[f]= L0 300
ss [wmax]=0.3
5.2m 200×450
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
161.5 453MPa
0.75
★ 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺 寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。
钢筋混凝土结构
预应力混凝土结构
一、基本概念
1. 普通混凝土的缺点
a.抗裂性差 由于砼的抗拉极限强度低，受拉极限应变很小，只约
为（1~1.5）×10-4，此时
钢筋拉应力＝？
钢筋混凝土构件一般都是带裂缝工作的。
一、基本概念
1.普通混凝土的缺点
b.高强度钢筋和高强混凝土不能充分发挥作用
在钢筋砼构件中，采用高强钢筋虽然能提高构件的承 载力，但高强钢筋拉应力变大，致使裂缝宽度。 要满足正常使用极限状态验算要求，高强钢筋就无法 充分作用。
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
513.96kN.m
Ⅱ级 310
2106mm2 405.6kN.m 38.1= L0
273
跨度增加两倍 20.8m
800×1900 80kN
◆ 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性。同时还要 求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。
◆ 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用 ‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度。
1、冷拉低合金钢筋
◆ 通常将热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达580MPa。 ◆ 为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套