建筑结构设计原理(李章政) 09章 预应力混凝土构件
建院力学09
MPa 修约结果
s 235 MPa MPa b 380 MPa
教授 李章政博士：《土木工程力学》
塑性指标
l1 l 100%
l
128.32 100 100% 28.32% 100
A
A1
100 %
1
d1
2
100
%
A
d
标准钢试件直径10mm，标距100mm，屈 服荷载18.6 kN，拉断前最大荷载29.8 kN； 断后标距为128.32mm，颈缩处最小直径 为6.12mm。
解: 强度值
修约要求@
s
Ps A
18 .6 10 3
25
236 .8
b
Pb A
29 .8 10 3
25
379 .4
土木工程力学
土木工程系
教授 李章政博士：《土木工程力学》
土木工程力学
天
门
地
当
衬
陪
良
户
心
对
第九章
教授 李章政博士：《土木工程力学》
轴向受力构件
9.1 应力的概念
1. 应力（stress）
（1）定义
内力的集度，称为应力= 单位面积上的内力
平均应力
t均
P A
F
A
教授 李章政博士：《土木工程力学》
教授 李章政博士：《土木工程力学》
5. 材料强度设计取值
（1）许用应力观点
极限应力除以安全系数（>1），而极限应 力对于塑性材料取屈服极限、对于脆性材 料取强度极限，即
预应力混凝土结构基本构件习题答案
第10章 预应力混凝土构件10.1选择题1．《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于（ B ）。
A. C20 ；B. C30 ；C. C35 ；D. C40 ； 2．预应力混凝土先张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失I l σ应为（ C ）。
A. 21l l σσ+；B. 321l l l σσσ++ ；C. 4321l l l l σσσσ+++ ；D.54321l l l l l σσσσσ++++；3．下列哪种方法可以减少预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1l σ（ C ）。
A. 两次升温法；B. 采用超张拉；C. 增加台座长度；D. 采用两端张拉；4．对于钢筋应力松弛引起的预应力的损失，下面说法错误的是：（ C ）。
A. 应力松弛与时间有关系；B. 应力松弛与钢筋品种有关系；C. 应力松弛与张拉控制应力的大小有关，张拉控制应力越大，松弛越小；D. 进行超张拉可以减少，应力松弛引起的预应力损失； 5．其他条件相同时，预应力混凝土构件的延性比普通混凝土构件的延性（ C ）。
A. 相同；B. 大些；C. 小些；D. 大很多；6．全预应力混凝土构件在使用条件下，构件截面混凝土（ A ）。
A. 不出现拉应力；B. 允许出现拉应力；C. 不出现压应力；D. 允许出现压应力； 7．《混凝土结构设计规范》规定，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋做预应力钢筋时，混凝土强度等级不应低于（ D ）。
A. C20 ；B. C30 ；C. C35 ；D. C40 ； 8．《规范》规定，预应力钢筋的张拉控制应力不宜超过规定的张拉控制应力限值，且不应小于（ B ）。
A ．ptk f 3.0； B ．ptk f 4.0； C ．ptk f 5.0； D ．ptk f 6.0；9．预应力混凝土后张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失I l σ应为（ A ）。
A. 21l l σσ+；B. 321l l l σσσ++ ；C. 4321l l l l σσσσ+++ ；D.54321l l l l l σσσσσ++++；10．先张法预应力混凝土构件，预应力总损失值不应小于（ 2/100mm N ）。
预应力混凝土结构
本章提要
本章主要介绍预应力混凝土的基本原理、 预应力混凝土结构构件的基本计算规定、预应 力混凝土轴心受拉构件的设计、预应力混凝土 构件的构造要求。重点是预应力混凝土构件的 设计原理和构造要求。
本章内容
9.1 概述 9.2 预应力混凝土结构的材料 9.3 预应力混凝土结构构件的基本计
σs=Esεs=Esεctu=2×105×0.00015=30N/mm2 钢筋混凝土构件的另一大缺点是不能采用高强 度钢筋。
最后一点是：提高混凝土强度等级对构件抗裂 性所起的作用也是极其有限的，因为各等级混凝土 的极限抗拉应变相差不大；增加构件截面尺寸能提 高抗裂性，但所需混凝土多，构件自重大。
9.1.2 预应力混凝土的基本原理
轴心受拉预应力钢筋混凝土构件中一般配有预 应力钢筋Ap和非预应力钢筋As，而且应对称布置， 预应力钢筋一般布置于构件的中间部位，配筋情况 见图9.6所示。
换算截面就是将钢筋和混凝土两种不同材料组 成的截面，根据应变相等的原则换算成相应的纯混 凝土截面。所谓应变相等原则是指在截面的同一纤 维层上的钢筋应变εs和混凝土应变εc是相等的。
规范同时还规定，当按上述规定计算求得的预应
先张法构件 后张法构件
100 N/mm2 80 N/mm2。
表9.4 各阶段预应力损失值的组合表
项次
预应力损失的组合
先张法构件 后张法构件
1 混凝土预压前（第一批）损失σlⅠ σl1+σl3+σl4
2 混凝土预压后（第二批）损失σlⅡ
σl5
σl1+σl2 σl4+σl5+σl6
如图9.1所示，一简支梁在承受外荷载之前，预 先在梁的受拉区施加一对大小相等、方向相反的集 中力P,则构件各截面的应力分布如图9.1(a)，下边混 凝土纤维的压应力为σpc；
结构设计原理
结构设计原理《结构设计原理》习题集第⼀部分：现⾏教材习题集第⼆部分：补充习题集第三部分：英⽂原⽂习题第⼀部分：现⾏教材习题集李章政熊峰第1章绪论1.1 思考题1-1 什么是建筑结构？1-2 按照材料的不同，建筑结构可分为哪⼏类？1-3 何谓构件？建筑结构主要有哪些构件？1-4 砌体结构和⽊结构均是古⽼的建筑结构，它们各⾃有何优点和缺点？1-5 什么是钢筋混凝⼟剪⼒墙？1-6 结构设计应遵循的原则是什么？1-7 本门课程有些什么特点？1-8 构造措施的含义是什么？结构设计是否可以不采取构造措施？1.2 选择题1-1 排架结构的杆件连接⽅式是屋⾯横梁与柱顶铰接，（）。
A．柱脚与基础底⾯固接B．柱脚与基础顶⾯固接C．柱脚与基础底⾯铰接D．柱脚与基础顶⾯铰接1-2 下列构件中不属于⽔平构件的是（）。
A．屋架B．框架梁C．框架柱D．⾬篷板1-3 我国现⾏结构设计规范采⽤的设计理论是（）极限状态设计法。
四川⼤学⼟⽊⼯程系A．容许应⼒B．半概率C．全概率D．近似概率1-4 建筑结构必须满⾜的基本要求是：平衡、稳定、承载⼒和（）。
A．适⽤B．经济C．优质D．美观1-5 容许应⼒法由（）建⽴，最早出现在材料⼒学中，这是⼈类⽤科学理论指导结构设计的开始。
A．圣维南B．胡克C．泊松D．纳维1-6 框架结构中，构件之间采取（）。
A．铰接连接B．半铰接连接C．刚性连接D．半刚性连接1-7 结构设计规范条⽂⽤词“必须”表该条要求（）。
A．应该遵守B．要严格遵守C．属于强制性D．可以选择1-8 结构设计规范中应该遵守的条⽂，表⽰在正常情况下均应如此，正⾯词⽤“应”，反⾯词⽤“不应”和（）A．不得B．不宜C．不可D．严禁第2章结构上的荷载及其取值2.1 思考题2-1 什么是永久荷载、可变荷载和偶然荷载？2-2 何谓荷载标准值？它与荷载代表值之间有何关系？2-3 结构的安全等级如何划分？2-4 雪荷载基本值如何确定？其准永久值系数依据什么确定？2-5 如何确定吊车横向⽔平荷载标准值？2-6 建筑结构的设计使⽤年限有什么规定？2.2 选择题2-1 建筑结构设计基准期是（）。
混凝土结构设计原理 预应力混凝土结构受弯构件的设计与计算PPT课件
Vsp ( 0.75103 ) fsd Asb sins
➢斜截面抗弯承载力计算
第9页/共36页
13.3 预加力的计算预预应力损失的估算 ➢钢筋的张拉控制应力 钢丝、钢绞线：
con 0.75 f pk
精轧螺纹钢
con 0.90 f pk
第10页/共36页
e p0
p0 Ap y p p0 Ap
l6 As ys l6 As
p,max
pe
Ep (
MG1 I0
MG2 I0
MQ I0
)•
y p0
第28页/共36页
后张法构件
✓构件上缘产生的法向压应力 为：
净截面重心轴
ysn y pn
e pn
Ap
As
M
Npe App
l 6 As
cu
pt
l6 ( t
)
0.9
E p cs(
t ,t0 ) Ep 1 15 ps
pc( t ,t0
)
第21页/共36页
13.3.3 钢筋的有效预应力计算 ➢传力锚固时的损失 先张法构件 后张法构件 ➢传力锚固后的损失 先张法构件 后张法构件 ➢有效预应力
l l 2 l 3 l4 0.5 l5
d
✓若 时l f l
x
(
l2
)
l
f lf
x
c
Δσ x(σl 2 )
e
0
d
x
x
✓若 时l f l
张拉端
l
x ( l2 ) 2 x d
减小方法
✓采用超张拉
✓选用变形小的锚具
第15页/共36页
a
预应力混凝土结构设计原理
预应力混凝土结构设计原理一、概述预应力混凝土结构是一种利用预应力技术来改善混凝土结构抗拉承载能力的结构形式。
它通过在混凝土中加入预应力钢筋，使混凝土受到压应力，并使其内部的抗拉应力得到补偿，从而提高混凝土的抗拉承载能力。
预应力混凝土结构因其高强度、高刚度和耐久性等特点，被广泛应用于桥梁、高层建筑、厂房等建筑工程中。
本文将详细介绍预应力混凝土结构的设计原理。
二、预应力混凝土结构的基本原理预应力混凝土结构的基本原理是利用预应力钢筋对混凝土施加拉应力，使混凝土中的抗拉应力得到补偿，从而提高混凝土的抗拉承载能力。
预应力钢筋的拉应力是通过张拉预应力钢筋产生的，张拉预应力钢筋时，需要对其施加足够的拉力，使其达到规定的拉应力值。
当混凝土固结后，预应力钢筋释放的拉应力会被混凝土吸收，从而使混凝土产生压应力，达到预应力状态。
预应力混凝土结构的设计原理就是通过合理的预应力钢筋布置及张拉方式，使混凝土受到预应力的作用，从而提高混凝土的抗拉承载能力。
三、预应力混凝土结构的优点预应力混凝土结构具有以下优点：1、高强度：预应力混凝土结构中的预应力钢筋能够有效地补偿混凝土中的抗拉应力，从而提高混凝土的抗拉承载能力，使结构的承载能力得到提高。
2、高刚度：预应力混凝土结构中的预应力钢筋能够有效地提高结构的刚度，使结构的变形能力降低，从而提高结构的稳定性。
3、耐久性：预应力混凝土结构中的预应力钢筋能够有效地延长结构的使用寿命，使结构的耐久性得到提高。
四、预应力混凝土结构的设计方法1、确定结构的荷载：根据结构的使用要求，确定结构所受的荷载类型及大小。
2、确定结构的几何尺寸：根据结构的使用要求，确定结构的几何尺寸，包括结构的跨度、高度、截面形状等参数。
3、确定混凝土强度等级：根据结构的使用要求及荷载大小，选择适当的混凝土强度等级。
4、确定预应力钢筋：根据结构所受的荷载及设计要求，确定预应力钢筋的截面积、数量及布置方式。
5、确定预应力钢筋的张拉方式：根据结构的几何形状及预应力钢筋的布置方式，确定预应力钢筋的张拉方式，包括单向张拉、双向张拉等方式。
结构设计原理 单元九 预应力PPT
（２）、工艺过程
（３）、预压应力的传递
先张法——传递主要靠钢筋和混凝土间的粘结力， 因此，必须待混凝土达到设计强度75％以上，方可切断钢筋； 后张法——主要通过工作锚具传递， 因此，张拉钢筋时，混凝土强度必须达到设计强度75％以上。
9.1 预应力混凝土的基本概念
先张法与后张法的比较
（４）、优点
先张法——工艺简单，工序少，效率高，质量易保证， 由于省去了锚具和预埋件，成本较低； 后张法——预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座， 可在预制厂生产，也可在施工现场生产。
“超张拉”—— 为了减少预应力的损失，张拉预应力钢
筋时常采取 的一种工艺操作方法。
减少摩擦损失的措施有： （1）采用两端张拉；（2）采用“超张拉”工艺，其工艺程序为：
0 1.1 con 0.85 con con
停2min
停2min
9.3 张拉控制应力与预应力损失
9.1 预应力混凝土的基本概念
2、预应力混凝土的分类
分为全预应力混凝土 和部份预应力混凝土两类。 在使用荷载作用下，不允许 截面上混凝土出现拉应力的构 件，称为全预应力混凝土，属 严格要求不出现裂缝的构件； 允许出现裂缝，但最大裂缝 宽度不超过允许值的构件，则 称为部分预应力混凝土，属允 许出现裂缝的构件。
（2）钢丝
• 分为冷拉钢丝和消除应力钢丝 • 消除应力：包括光面（ΦP）、螺旋肋
（ΦH）、三面刻痕（ΦI）消除应力钢丝，是 用高碳镇静钢轧制成的盘圆，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，可提高抗拉强度（光面钢 丝fPy=1250N/mm2，其余fPy≥1770 N/mm2），直径3~9mm，强度高，低松弛。
建筑结构设计原理(李章政)-06章-混凝土受压构件讲课讲稿
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
2020/6/19
13
《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
d2 co r
4
3902
1.1951
05 mm2
间接钢筋换算面积
AssoN/0.92fcA fycor fyAs
29 1 730 /0 0.9 1.3 4 1.19 15 50 36 30041 2 1.0210
1182 mm2
2% 5As0.2 5304716.30 mm2
2020/6/19
33
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2020/6/21900mm。
9
《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
设计值 N=3000 kN，试验算承载力。
❖解
先验算配筋率
2020/6/19
As 3041 1.9%
A 400400
m in 0.6%
3%
满足要求（配筋合理）
22
《建筑结构设计原理》
承载力验算
l0/b450/400011.25
查表6-1（插值法）
0.9 80.9 8 0.9 5 (1.2 1 5 1)0
结构设计原理课后题答案8—21
结构设计原理课后题答案8—218-1大小偏心受拉构件的界限如何区分？它们的特点与破坏特征各有何不同？答：当偏心拉力作用点在As合力点与A’s合力点之间时为小偏心受拉情况，否则为大偏心受拉。
小偏心情况下，构件破坏前混凝土已全部裂通，拉力完全由钢筋承担；大偏心情况下，裂缝不会贯通整个截面，裂缝开展很大，受压区混凝土被压碎。
8-2《公路桥规》对大小偏心受拉构件纵向钢筋的最小配筋率有哪些要求？答：规定小偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按构件毛截面面积计算，而大偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按As/bh0计算,他们的值都不应小于45f td/f sd，同时不小于0.2.9-1对于钢筋混凝土构件，为什么《公路桥规》必须进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？答：因为钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。
不同点：○1极限状态取构件破坏阶段○2截面承载能力大于最不利荷载效应○3作用效应取短期和长期效应的一种或两种组合，汽车荷载不计冲击系数。
9-2什么是钢筋混凝土构件的换算截面？答：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。
9-3引起钢筋混凝土构件出现裂缝的主要因素有哪些？答：作用效应、外加变形或约束变形、钢筋锈蚀。
9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑什么？答：混凝土冻融破坏、混凝土的碱集料反应、侵蚀性介质的腐蚀、机械磨损、混凝土的碳化、钢筋锈蚀。
混凝土耐久性设计可能与混凝土材料、结构构造和裂缝12-1何为预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土的主要优点是什么？其基本原理是什么？答：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。
预应力混凝土结构的基本原理
预应力混凝土结构的基本原理
预应力混凝土结构是一种比普通混凝土结构具有更高抗弯和抗拉能力的结构形式。
它的基本原理是在混凝土的施工过程中，事先施加预应力于混凝土构件中的钢筋或钢束，使混凝土构件在加载过程中能够充分发挥其受压性能，从而增强整个结构的稳定性和承载能力。
预应力混凝土结构的基本原理可以概括为以下几点：
1. 强化受拉区域：通过在混凝土构件的受拉区域内施加预应力，可以有效地强化混凝土的受拉能力。
在受拉区域施加预应力后，混凝土的受拉应力会得到部分抵消，从而延缓或防止混凝土受拉破坏。
2. 减小受压区域面积：预应力混凝土结构在受拉区域施加预应力后，会减小混凝土的受压区域面积，从而使受压应力得到均匀分布，降低混凝土在受压区域内可能产生的裂缝和破坏风险。
3. 控制混凝土变形：通过控制预应力的大小和分布方式，可以有效地控制混凝土结构的变形。
预应力混凝土结构在加载过程中，预应力杆或束会产生逆向弯矩，与混凝土的弯矩相抵消，从而降低整体结构的变形。
4. 提高结构的承载能力：通过在混凝土构件中施加预应力，可以增加结构的承载能力。
预应力混凝土结构能够在受到更大荷载下保持较小的变形，延缓或防止结构破坏，提高整体结构的抗震能力和抗风能力。
综上所述，预应力混凝土结构的基本原理包括强化受拉区域、减小受压区域面积、控制混凝土变形和提高结构的承载能力。
通过合理施加预应力，可以增强混凝土结构的整体性能，使其具有更高的抗弯和抗拉能力。
第9章预应力混凝土构件《混凝土结构设计原理》教学课件
锚具的工作原理：分为夹片式 锚具和支承式锚具两大类。 夹片式锚具：利用钢筋回缩带 动锥形(或楔形)的锚塞(或夹片) 一起移动，使之挤紧锚杯的锥 形内壁上，同时挤压力反作用 于预应力筋上，产生极大摩擦 力或使预应力筋变形，从而阻 止预应力筋回缩的锚具，如夹 片式锚具、锥形锚具。
支承式锚具：用螺丝、镦头等方 法为钢筋制造一个扩大的端头， 在锚板、垫板等配合下阻止预应 力筋回缩的锚具。如螺母锚具、 镦头锚具等。
概述
一般 规定
预应力 损失
轴拉构件 应力分析
轴拉构 件计算
构造 受弯构件 受弯构
应力分析 件计算
梁下边 缘应力
（a）图
pc
Np A
Np ep I
（b）图 （c）图
yc
M I
y
＜0
c
Np A
N p ep I
M I
y
＝0 ＞0
概述
一般 规定
预应力 损失
轴拉构件 应力分析
轴拉构 件计算
构造 受弯构件 受弯构
概述
一般 规定
预应力 损失
轴拉构件 应力分析
轴拉构 件计算
构造 受弯构件 受弯构
应力分析 件计算
9.1.3 锚具和夹具
夹具或工作锚：在先张法构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将
其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置，可重复使用。
锚具：在后张法预应力混凝土结构中，为保持预应力筋的拉力并将
其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。锚具成为构件的组成部
整
概述
一般 规定
预应力 损失
轴拉构件 应力分析
轴拉构 件计算
构造 受弯构件 受弯构
应力分析 件计算
《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。
混凝土结构设计原理 课件及试题9
第九章 预应力混凝土构件本章的意义和内容：本章讲述了预应力混凝土的基本知识、预应力混凝土构件设计的一般规定、预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析、预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算、预应力混凝土受弯构件的应力分析与设计计算以及预应力混凝土的构造要求。
通过本章的学习，使学生对预应力混凝土有全面的了解，并使学生掌握了以下的重点、难点：1. 预应力混凝土构件的工作原理，预应力混凝土改善了普通混凝土构件抗裂性差、刚度小、变形大、不能充分利用高强材料、适用范围受到限制的缺陷，可以运用到有防水、抗渗要求的特殊环境及大跨、重荷载结构。
2. 施加预应力的方法：先张法、后张法。
先张法是靠预应力钢筋和混凝土粘结力传递预应力的，在构件端部有预应力传递长度；后张法是依靠锚具传递预应力的，端部处于局压的应力状态。
3. 张拉控制应力con σ的取值。
con σ的大小对预应力混凝土构件非常重要，取值过高对构件安全有影响，过低预应力效果不好，因此张拉控制应力的取值应适当。
4. 与普通混凝土构件不同，预应力混凝土应采用高强钢筋和高强混凝土，对使用的锚具要求及施工要求比普通混凝土构件要更高。
5. 各项预应力损失的原因，损失的分析、计算方法以和减少各项损失的措施，以及先张法、后张法各有哪些损失，第一批和第二批损失是哪些组合。
6. 预应力混凝土轴心受拉构件，从施加预应力到施加荷载构件破坏经历了六个特殊阶段，各个阶段混凝土、钢筋的应力、应变情况，先张法和后张法有何相同点和不同点。
7. 预应力混凝土构件在外荷载作用后的使用阶段，两种极限状态的计算与普通混凝土构件类似，为了保证施工阶段构件的安全性，应进行相关的验算。
对后张法构件还应计算端部的局压承载力。
预应力混凝土受弯构件除了同普通混凝土受弯构件要进行使用阶段的承载能力计算（正截面、斜截面）、使用阶段的抗裂验算、使用阶段的变形验算，还要进行施工阶段的强度及抗裂验算。
一、概 念 题（一）填空题1．先张法构件的预应力总损失至少应取 ，后张法构件的预应力总损失至少应取 。
混凝土结构设计原理课件第九章
《规范》规定张拉控制应力限值[ con]为：
张拉控制应力限值[ con]
钢筋种类
张拉方法
先张法
后张法
预应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋
0.75 fptk 0.70 fptk
0.75 fptk 0.65 fptk
为避免 con的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规 范》规定 con不应小于0.4 fptk。
pc
fcu
C+D
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
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
系数A、B、C、D参见教材中的相关规定
5
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。
l1 = 2
l con f
(µ rc
+
)(1
x) lf
lf =
aE p
1000
con
(
µ rc
+
)
(m)
(2)摩擦损失 l2
摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与 周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应 力随距张拉端距离的增加而逐渐减少的现象。
直线预应力筋
曲线预应力筋
(2)摩擦损失 l2
1
预应力混凝土结构
•预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前，人为地预先通过 张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力，构 件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所 引起的拉应力；从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。 •优点：
2011专接本混凝土复习题
2011年专接本《钢筋混凝土结构基本原理》复习第一部分练习题第1章绪论一、填空题1．混凝土结构包括_____、_____、_____。
2．在钢筋混凝土结构中，混凝土主要承受_____，钢筋主要承受_____。
3．建筑结构的功能包括_____、_____、_____三个方面。
4．材料强度设计值与材料强度标准值的大小关系是_____。
二、简答题：1.为什么钢筋混凝土能够可靠的工作？2.钢筋混凝土结构的优缺点有哪些？3.何谓极限状态？分为哪两类？第2章混凝土结构的材料一、判断题1．测得的混凝土立方体抗压强度与试件尺寸有关，100mm立方体试件测得的强度值应乘以0.95才能转化为标准试件的强度。
（）2．在混凝土立方体抗压强度试验中，若其他条件不变，试件表面不涂润滑剂时测得值比试件表面涂润滑剂时测得值高。
（）3．混凝土的强度等级越高，它的延性就越好。
（）4．因为混凝土的强度随时间而增长，所以钢筋混凝土试件的承载力也随时间在提高。
（）5．混凝土承受拉-压复合应力时，抗拉强度会提高。
（）6．在影响混凝土徐变的诸因素中，水灰比越大，试件的徐变越小。
（）7．钢筋的伸长率越大，说明钢筋的塑性就越好。
（）8. 对钢筋冷拉可以提高抗拉强度和抗压强度。
（）9．为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，钢筋之间的净距不能太小。
（）10．混凝土的强度等级越高，它与钢筋的粘结力越小。
（）二、填空题1. 试验表明，混凝土处于三向受压状态时，不仅可以_____混凝土的强度，而且可以大大提高混凝土的_____。
所以，在实际工程中，通常在混凝土中设置____来约束混凝土。
2．混凝土的变形模量有_____、_____、_____。
3．测定混凝土立方体抗压强度的标准试块尺寸为_____。
4．衡量钢筋塑性的指标有_____和_____。
5．钢筋冷加工的方式有_____和_____，其目的是_________。
6．影响钢筋混凝土徐变的因素很多，总的来说分为3类：_____、_____和_____。
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
9.2 预应力的施加方法
9.2.1 先张法
生产工艺
张拉台座设备 工艺过程
• 穿钢筋 • 张拉钢筋 • 浇筑混凝土并养护 • 切断钢筋
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
先张法的优点和适用性
先张法的优点
• 生产工艺简单 • 工序少，效率高 工序少， • 质量容易保证 • 成本低（省去锚具和预埋件） 成本低（省去锚具和预埋件）
应用场合
• 大型构件现场生产 • 2012-4-6避免长途搬运
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》 后张法预应力混凝土梁现场施工
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
后张法的特殊应用
后张自锚法
• 后张法施工 • 构件端部做成喇叭口 • 依靠钢筋与混凝土之间的黏结力传递预应 力，以代替锚具的挤压
黏结方式分类
• 有黏结预应力混凝土 • 无黏结预应力混凝土
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《建筑结构设计原理点
• 抗裂性能较好 • 刚度较大 • 耐久性较好 • 可减小截面尺寸，一定的经济性 可减小截面尺寸，
缺点
• 工序多、施工较复杂 工序多、 • 需要专门设备：张拉工具 需要专门设备： 端头锚具
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
镦头锚具
• 组成：被镦粗的钢丝头，锚环，外螺帽 组成：被镦粗的钢丝头，锚环， 内螺帽， 内螺帽，垫板 • 工艺：将钢丝穿过锚环孔眼，端头镦粗， 工艺：将钢丝穿过锚环孔眼，端头镦粗， 与锚环固定， 与锚环固定，然后将预应力钢筋束连同锚 环一起穿过构件预留孔道， 环一起穿过构件预留孔道，待钢筋伸出孔 道口，套上螺帽进行张拉， 道口，套上螺帽进行张拉，边张拉边拧紧 内螺帽 • 锚固可靠，锚力大 锚固可靠，
• 混凝土 强度高：减小截面尺寸、减小自重 强度高：减小截面尺寸、 收缩、徐变小： 收缩、徐变小：减少预应力损失 快硬、早强： 快硬、早强：施工进度 不低于C30、当采用钢丝、钢绞线、 不低于C30、当采用钢丝、钢绞线、热处理钢 筋时，不低于C40 筋时，不低于C40 • 钢筋（钢丝、钢绞线） 钢筋（钢丝、钢绞线） 强度高：钢筋受拉， 强度高：钢筋受拉，抗拉强度要高 具有一定的塑性： 具有一定的塑性：避免脆性破坏 具有良好的加工性能：可焊、 具有良好的加工性能：可焊、镦粗 2012-4-6与混凝土之间良好的黏结强度 4
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
非预应力钢筋
• 非预应力钢筋布置在预应力钢筋的外侧 防止受弯构件制作、运输、堆放、 （1）防止受弯构件制作、运输、堆放、吊 装时在预拉区出现裂缝，或限制裂缝宽度。 装时在预拉区出现裂缝，或限制裂缝宽度。 （2）后张构件，预拉区和预压区中应设置 后张构件， 纵向非预应力构造钢筋 • 无黏结后张法预应力混凝土受弯构件中，应 无黏结后张法预应力混凝土受弯构件中， 配置一定数量的纵向非预应力钢筋 克服脆性破坏 分散裂缝 改善变形性能，提高正截面抗弯承载力 改善变形性能，
锚具和夹具的性能要求
锚具和夹具： 锚具和夹具：锚固预应力钢筋的工具
• 能够取下重复使用的——夹具 能够取下重复使用的——夹具 • 留在构件内不能取下的——锚具 留在构件内不能取下的——锚具
对锚具和夹具的要求
• 安全可靠，自身具有足够的强度和刚度 安全可靠， • 钢筋滑移量小（6mm以内） 钢筋滑移量小（6mm以内 以内） • 构造简单，便于机械加工制作 构造简单， • 使用方便、价格低廉 使用方便、
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
受拉构件预应力的基本原理
工作前轴心受压
• 施加轴心压力 • 混凝土均匀压应力
压应力
使用荷载作用
• 外加轴向拉力 • 拉应力均匀分布
拉应力
叠加结果
• 全截面受压 • 或拉应力很小
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压应力
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
受弯构件预应力的基本原理
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
• 间距及孔道尺寸 先张法钢筋净间距根据浇混凝土、加预应力、 先张法钢筋净间距根据浇混凝土、加预应力、 钢筋锚固等要求确定； 钢筋锚固等要求确定；不小于公称直径或等效 直径的1.5倍 直径的1.5倍，且 热处理钢筋及钢丝，不应小于25mm 热处理钢筋及钢丝，不应小于25mm 不应小于20mm 三 股 钢 绞 线，不应小于20mm 不应小于25mm 七 股 钢 绞 线，不应小于25mm 双并筋的等效直径取单根直径的1.4倍 双并筋的等效直径取单根直径的1.4倍 三并筋的等效直径取单根直径的1.7倍 三并筋的等效直径取单根直径的1.7倍 后张法钢筋净距如图 孔道内径比穿孔连接器外径大10~15mm 孔道内径比穿孔连接器外径大10~15mm 两端及跨中设灌浆孔或排气孔，间距不宜大于12m 两端及跨中设灌浆孔或排气孔，间距不宜大于12m
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
附加钢筋网片
• 后张法预应力混凝土构件，在预应力钢筋 后张法预应力混凝土构件， 弯折处 • 加密箍筋或弯折内侧设置钢筋网片
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
构件端部加强
先张法构件
• 单根预应力钢筋：设置螺旋筋 单根预应力钢筋： 支座垫板上设插筋 • 多根预应力钢筋 设垂直的钢 筋网片 • 预应力钢丝 配筋的薄板 加密横向钢筋
使用前偏心受压
• 利用受拉钢筋的 回缩施加压力 • 偏心使全截面受压
使用荷载作用
• 弹性状态 • 应力线性分布
叠加结果
• 拉应力减小，甚至不出现拉应力 拉应力减小， • 裂缝宽度可控制，或不出现裂缝 裂缝宽度可控制， 2012-4-6
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
9.1.2 预应力混凝土的分类、特点 预应力混凝土的分类、 与应用
教 授
博 士
李 章 政
建筑结构设计原理
第9章
9.1 9.2 9.3 9.4
预应力混凝土构件
预应力混凝土概述 预应力施加方法 预应力损失计算 预应力混凝土轴心受拉构件设计
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
9.1 预应力混凝土概述
9.1.1 预应力混凝土的基本原理
预应力应需而生
钢筋混凝土的缺陷
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
后张法构件
• 端部局部凹进时，设置折线构造钢筋防止 端部局部凹进时， 转折处产生裂缝
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
• 宜将一部分预应力钢筋在靠近支座处弯起， 宜将一部分预应力钢筋在靠近支座处弯起， 弯起的预应力钢筋宜沿构件端部均匀布置 • 预应力筋集中布置在下部或上部和下部时， 预应力筋集中布置在下部或上部和下部时， 应在构件端部0.2h 应在构件端部0.2h范围内设置附加竖向焊接 钢筋网、封闭式箍筋或其他形式的构造钢筋。 钢筋网、封闭式箍筋或其他形式的构造钢筋。 附加竖向钢筋宜采用带肋钢筋。 附加竖向钢筋宜采用带肋钢筋。 • 在预应力钢筋锚具下及张拉设备的支承处， 在预应力钢筋锚具下及张拉设备的支承处， 应设置预埋钢板， 应设置预埋钢板，并设置间接钢筋和附加构 造钢筋
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
电热张拉法的工艺流程
构件制作 钢筋除锈、 钢筋除锈、 镦粗及垫 板制作 校核 冷却 灌浆
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伸长值、 伸长值、 功率计算
电热机 具准备
穿钢筋 断电 锚固
伸长标志
测量伸 长量值
通电
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
9.2.4 锚具和夹具
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
预应力混凝土的应用
应用领域
• 房屋建筑 • 桥梁工程 • 基础工程
应用实例
• 预制构件 • 现浇构件
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
9.1.3 预应力混凝土构件的构造要求
钢筋布置
预应力钢筋
• 布置形式：直线布置—跨度和荷载较小时 布置形式：直线布置— 曲线布置— 曲线布置—跨度和荷载较大 多用于后张法 曲率半径不小于4m 曲率半径不小于4m 折线配筋的构件，弯 折线配筋的构件， 折处曲率半径可减小
无粘结预应力施加法
• 混凝土浇筑前放入预应力钢筋 • 钢筋表面涂油并套塑料管 • 浇筑混凝土 • 张拉钢筋，锚固 张拉钢筋，
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
9.2.3 电热张拉法
电热张拉法的原理和特点
电热张拉法的原理
• 热胀：钢筋通电发热，温度上升钢筋伸长 热胀：钢筋通电发热， • 伸长到规定值，切断电源，锚固钢筋 伸长到规定值，切断电源， • 冷缩：温度下降，钢筋回缩 冷缩：温度下降， • 回缩受到混凝土的限制，钢筋产生拉力， 回缩受到混凝土的限制，钢筋产生拉力， 混凝土内部产生压力
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
电热张拉法的优点
• 设备简单，操作方便 设备简单， • 生产效率高 • 无摩擦损失 • 便于曲线张拉 • 便于高空作业
电热张拉法的缺点
• 耗电量大 • 用伸长量控制钢筋应力，准确性低 用伸长量控制钢筋应力， • 成批生产尚需校核张拉力
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《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
后张法的特点和应用
后张法的优点
• 钢筋直接在构件上张拉，无需台座 钢筋直接在构件上张拉， • 可工厂生产、亦可现场生产 可工厂生产、