预应力混凝土结构设计原理精品PPT课件

受拉边缘应力抵消到零时的弯矩、轴力)
M0cW0 Ｎ0 scＡ0
Mk，Ｎk—使用荷载（不包括预加力）标准组合作用
下控制截面的弯矩、轴力
全预应力： 1
部分预应力：10
钢筋混凝土： 0
(2)用材料强度关系表达 (按极限状态定义)
PPR(Ｍ (Ｍ uu))p ps
Apfpy ApfpyAsfy
施加预拉力是预先给钢筋提供初应变，而外荷载作用
使钢筋在初应变基础上变形，从而使钢筋在混凝土破
坏时达到屈服应变。另外，对钢筋施加预拉力相应为
混凝土提供了一个较大的预压力，因此只能采用高强
度等级混凝土。
3.施加预应力是实现部分荷载平衡的一种手段。
4.施加预应力是实现截面弯矩平衡的一种手段。 （抽掉预应力筋）
（不抽掉预应力筋）
MNp(hpx2)
N p ——预应力筋拉力，
混凝土压力
x ——混凝土受压区高度
令 eehpx2，则 MNp(ee)
若使混凝土轴心受压，则 e 0 ，可得：
M e
Np
五、预应力混凝土分类
1.国外分类:
全预应力：混凝土不出现拉应力
有限预应力：全部荷载作用下,出现有限拉应力
命。
7.经济性较好，但材料单价较高。
三、预应力结构的基本形式 1.房屋结构 (1)预应力混凝土框架结构 (2)预应力混凝土平板结构 一般为无粘结预应力混凝土 (3)预应力混凝土门架结构 (4)预应力混凝土转换层结构 (5)预应力钢桁架结构 (6)预应力空间钢结构 (7)预应力钢—混凝土组合结构 (8)预应力砌体结构
二、预应力结构特点
(1)改善结构使用性能
均匀结构应力分布、提高抗裂能力或减小裂缝宽
度、抵消外部荷载作用，反拱可以减小结构挠度等。
(2)充分利用高强钢筋
普通混凝土结构高强钢筋无法充分发挥强度，预 应力结构由于对高强钢筋预先施加了较高的预拉力，
预先产生了较大拉应变，因此可以使高强钢筋在结构 破坏前达到名义屈服强度或屈服强度。
t cft ft
c —预压应力
预先对受拉区混凝土施加预应力的方法： 1. 先张法 先将钢筋张拉到两固定台座上，再浇混凝土，养护
到混凝土达到一定强度，将张拉的钢筋放松，由于钢 筋与混凝土已具有一定粘结，因此钢筋通过与混凝土 的粘结作用，给混凝土施加了预压应力，在混凝土构 件端部不需要预应力锚具。 先张法主要用于施工中、小型预应力预制构件。 例如：预应力空心预制板
长期持续荷载作用下,不出现拉应力
部分预应力：全部荷载最不利组合作用下,出现裂缝
2.我国分类 全预应力、部分预应力(Ａ类构件、B类构件)
3、预应力度 (1)受弯或轴拉构件预应力度定义：(按使用阶段定义)
No Image
—消压弯矩、消压轴力（构件控制截面预压 p70100fcp(MPa)
fpype 400
全预应力： PPR1 部分预应力： 1PPR 0 钢筋混凝土： PPR0
4.体内预应力混凝土
有粘结预应力混凝土
无粘结预应力混凝土
缓粘结预应力混凝土
5.体外预应力混凝土
六、预应力结构发展
1.发展历史
1866年，美国工程师Jackson首先将预应力技术
应用于混凝土结构。
美国Steiner，Dill等对预应力技术的尝试均没有
3.较强的裂缝闭合与变形恢复性能
卸载时，开裂裂缝基本闭合，变形基本恢复
4.提高抗剪承载能力
混凝土预压应力延缓了斜裂缝产生，增大截面剪
压区面积，并且混凝土压应力提高了混凝土抗剪强度，
因此提高抗剪承载能力。
5.减小截面高度，减轻自重。
6.提高抗疲劳强度
预压应力可降低钢筋应力循环幅度，增加疲劳寿
2.后张法
先浇混凝土，待达到一定强度后，再用千斤顶张
拉钢筋，然后将锚具固定到位，放松钢筋，钢筋通过
锚具固定到混凝土构件两端。需要配置专门的预应力
锚具。
后张法主要用于施工预应力现浇结构。本课程内
容主要针对后张预应力现浇结构而言。
一般有两种形式：
有粘结预应力结构、无粘结预应力结构
.
Prestressed Concrete
2.桥梁结构 3.特种结构 (1)预应力混凝土水池、筒仓 (2)预应力混凝土核安全壳 (3)预应力混凝土体育看台 (4)预应力混凝土高耸结构 4.路面结构 5.加固改造结构
四、力学概念 1.预加力使混凝土成为弹性材料
Prestressed Concrete
Reinforced Concrete
预应力使混凝土可以承担较大的拉应力。即使与普 通混凝土截面相同，但预应力推迟了混凝土进入非线性 状态的历程，因此预应力混凝土仍然具有比普通钢筋混 凝土刚度大的特性。
2.对混凝土构件施加预应力，使高强钢筋和高强度等 级混凝土能协同工作,能充分利用高强钢筋,以提高构 件承载能力。
钢筋要达屈服强度,必须产生较大的应变。对钢筋
混凝土受偏心压力 N p
N p 使混凝土受偏心弯矩 N p e
混凝土受总弯矩 MNpe
若 MNpe ，则混凝土轴心受压，无弯矩
因此，只要按 e M 配预应力筋，就能保证预应力构
Np
件混凝土轴心受压，构件无弯曲变形，无挠度
M e
Np
M
Ap pe e
5. 施加预应力是实现截面受力平衡的一种手段。
成功。
主wenku.baidu.com原因：
预应力筋强度太低，张拉应力不大，由于预应力
损失造成有效预应力几乎消失。
1928年法国工程师Freyssinet(弗莱西奈特)提出：
预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土。
这是预应力混凝土在理论上的关键突破。
Freyssinet成为现代预应力之父。
1938年德国Hoyer研究成功先张法预应力工艺。
现代预应力混凝土结构设计
硕士研究生课程
第一章 预应力混凝土总论 一、预应力结构定义
(1) 普通混凝土由于抗拉强度低，混凝土易开裂，
M 0，N 0
荷载较大，裂缝宽度较大，同时构件挠度较大。 (2)为防止混凝土受拉开裂，预先让受拉区混凝土在 承受外荷载之前承受压应力 c ，因此当混凝土开 裂，外荷载产生的拉应力为：
美国华裔林同炎(T.Y.Lin)发明预应力结构分析的
等效荷载法，将现代预应力结构推上了设计舞台。
林同炎被称为预应力先生。
我国房屋建筑首先应用于预应力混凝土屋架，再