原理10预应力混凝土构件详解
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目前常用的预应力钢材有高强光面钢丝、刻痕钢丝、高强钢绞线和 热处理钢筋，以及强度等级较高的冷拉钢筋等。对于中小构件中的 预应力钢筋，也可采用冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝。
二、 混凝土
1、预应力构件使用的混凝土应具有高强度，这样才能充分利用高 强钢材，并减小截面和自重，进而减小结构上的荷载； 2、应具有较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形，以减少预应 力损失。 3、施工工艺要求混凝土快硬、早强，从而可尽早施加预应力，加 快施工进度。
二、预应力混凝土的优点
1、预应力提高了构件的抗裂能力和刚度，使构件在使用荷载作用 下可以不出现裂缝或可以使裂缝宽度大大减小，有效地改善了构件 的使用性能，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。 2、预应力混凝土采用高强材料，因而可以减小构件截面尺寸，减 少材料用量并降低结构物的自重。 3、预应力受弯构件在施加预应力的同时，可以使构件产生反拱， 减小了构件工作时的挠度。 4、预应力可以作为结构的一种拼装手段和加固措施。
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二、后张法
后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力筋的
方法。
1、后张法的施工工序
（1）、在制作构件时，预先在构件中留出穿预应力筋的孔道；
（2）、当构件混凝土达到规定强度（规范规定≥70％设计强度）
后，将预应力钢筋穿入预留孔道内，再将千斤顶支承于混凝土构件
Hale Waihona Puke Baidu
端部，张拉钢筋，使构件也同时受到压缩；
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三、预应力混凝土的应用
1、工作中存在受拉区的构件，如受弯、轴心受拉、偏心受拉及大 偏心受压等构件； 2、大跨度结构，如大跨度桥梁、体育馆和车间以及机库等大跨度 建筑的屋盖、高层建筑结构的转换层等； 3、用于对抗裂有特殊要求的结构，如压力容器、压力管道、水工 或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间、构筑物等； 4、用于某些高耸建筑结构，如水塔、烟筒、电视塔等； 5、用于某些大量制造的预制构件，如常见的预应力空心楼板、预 应力预制桩等。 6、在一般的房屋结构中，如果建筑设计限定了层高、屋楼盖梁等 的高度，或者限定了某些其他构件的尺寸，使得普通钢筋混凝土构 件难以满足要求，也可以考虑使用预应力混凝土。
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第三节 预应力混凝土使用的材料和机具 一、 钢筋
1、预应力钢筋必须采用高强度钢材； 2、要求钢筋具有较低的松弛率，以减少预应力的松弛损失； 3、预应力钢筋还应具有一定的塑性，即要求拉断时有一定的延伸 率。尤其在低温或冲击环境下以及在抗震结构中，更应注意钢材的 塑性要求，否则可能产生脆性破坏。 4、施工工艺要求预应力钢筋有良好的可焊性和可镦性能。 5、先张法预应力混凝土结构构件要求预应力钢筋与混凝土之间有 较好的粘结性能。
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一般预应力构件的混凝土强度等级应不低于C30；当采用光面钢丝、 钢绞线和热处理钢筋作预应力筋时，混疑土强度等级应不低于C40。 同时要求预应力混凝土构件的混凝土内不得掺加对钢筋有侵蚀作用 的添加剂，如氯化钠、氯化钙等，还要求尽可能地采用干硬性混凝 土，并加强振捣与养护，以减小混凝土的收缩与徐变。
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三、先张法构件与后张法构件的比较
1、先张法构件预应力筋的回弹力是通过钢筋与混凝土间的粘结力 传给混凝土的，在构件上无需任何锚具；后张法构件的钢筋回弹力 必须通过构件端部的锚具才能使混凝土建立起预压应力。因而锚具 必须永远留在构件上。 2、先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线形或折线形，多为直 线形。后张法构件中的预应力钢筋可以做成曲线形。 3、当以相同的张拉应力张拉钢筋时，两种方法在混凝土中所建立 的预压应力是不等的，先张法低，后张法高。在先张法构件切断或 放松预应力钢筋后，由于预应力钢筋回弹带动混凝土缩短，因而预 应力钢筋本身将缩短，应力将降低。在后张法中，混凝土的压缩与 张拉预应力钢筋同步发生，混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补 偿，钢筋应力在张拉到预定的数值后不会再因混凝土压缩而减小。 所以，先张法构件混凝土截面上所建立的压应力常比后张法构件低。
（3）、待张拉到一定拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固
于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其压应力。
（4）、在预留孔道内压注水泥浆，以保护钢筋不致锈蚀，并使钢
筋束与混凝土粘结成为整体。
后张法的施工工序如图10.4。
2、后张法主要适用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，
如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。
三、 锚具和夹具
构件制成后能够取下重复使用的称为夹具；留在构件上不再取下的 称为锚具。夹具和锚具能家住或锚住钢筋，主要依靠摩阻、握裹和 承压锚固。 预应力夹具和锚具如图10.6。
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第四节 张拉控制应力
一、张拉控制应力
张拉控制应力是指张拉钢筋时，张拉设备（千斤顶和油泵）上的压 力表所控制的总张拉力除以预应力钢筋面积得出的应力值，
一、先张法
在浇筑混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法；在浇筑混凝土 之后张拉预应力筋的方法称为后张法。 1、先张法的施工工序 （1）、先在台座上张拉预应力筋，并将它临时锚固在台座上； （2）、架设模板，绑扎普通钢筋骨架，浇筑构件混凝土； （3）、待混凝土达到要求的强度后，切断或放松预应力钢筋，让 钢筋的回弹力通过钢筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土，使其获 得预压应力。 先张法的施工工序如图10.3。 2、先张法主要适用于大批量生产以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、 小型构件，如常见的预应力混凝土楼板、轨枕、水管、电杆等。
第十章 预应力混凝土构件
第一节 概述
一、预应力混凝土
在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加一定的压应力，使其能够部 分或全部抵消由荷载产生的拉应力，这种利用混凝土较高的抗压能 力来弥补 其抗拉能 力的不足 ，就是预 应力混凝 土的概念 。
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预应力混凝土－施加了预应力的混凝土； 普通钢筋混凝土－不施加顶应力的钢筋混凝土，也简称钢筋混疑土。
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四、预应力混凝土构件抗裂等级
由于各种预应力构件所处的环境不同、使用要求不同，抗裂安全储 备也不同，所以，规范将预应力混凝土构件的抗裂等级划分三级： 1、一级为严格要求不出现裂缝的构件； 2、二级为一般要求不出现裂缝的构件； 3、三级构件则允许在使用中开裂，但要求计算所得的裂缝宽度小 于限值。
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第二节 施加预应力的方法
目前常用的预应力钢材有高强光面钢丝、刻痕钢丝、高强钢绞线和 热处理钢筋，以及强度等级较高的冷拉钢筋等。对于中小构件中的 预应力钢筋，也可采用冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝。
二、 混凝土
1、预应力构件使用的混凝土应具有高强度，这样才能充分利用高 强钢材，并减小截面和自重，进而减小结构上的荷载； 2、应具有较高的弹性模量和较小的徐变和收缩变形，以减少预应 力损失。 3、施工工艺要求混凝土快硬、早强，从而可尽早施加预应力，加 快施工进度。
二、预应力混凝土的优点
1、预应力提高了构件的抗裂能力和刚度，使构件在使用荷载作用 下可以不出现裂缝或可以使裂缝宽度大大减小，有效地改善了构件 的使用性能，提高了构件的刚度，增加了结构的耐久性。 2、预应力混凝土采用高强材料，因而可以减小构件截面尺寸，减 少材料用量并降低结构物的自重。 3、预应力受弯构件在施加预应力的同时，可以使构件产生反拱， 减小了构件工作时的挠度。 4、预应力可以作为结构的一种拼装手段和加固措施。
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二、后张法
后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力筋的
方法。
1、后张法的施工工序
（1）、在制作构件时，预先在构件中留出穿预应力筋的孔道；
（2）、当构件混凝土达到规定强度（规范规定≥70％设计强度）
后，将预应力钢筋穿入预留孔道内，再将千斤顶支承于混凝土构件
Hale Waihona Puke Baidu
端部，张拉钢筋，使构件也同时受到压缩；
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三、预应力混凝土的应用
1、工作中存在受拉区的构件，如受弯、轴心受拉、偏心受拉及大 偏心受压等构件； 2、大跨度结构，如大跨度桥梁、体育馆和车间以及机库等大跨度 建筑的屋盖、高层建筑结构的转换层等； 3、用于对抗裂有特殊要求的结构，如压力容器、压力管道、水工 或海洋建筑，还有冶金、化工厂的车间、构筑物等； 4、用于某些高耸建筑结构，如水塔、烟筒、电视塔等； 5、用于某些大量制造的预制构件，如常见的预应力空心楼板、预 应力预制桩等。 6、在一般的房屋结构中，如果建筑设计限定了层高、屋楼盖梁等 的高度，或者限定了某些其他构件的尺寸，使得普通钢筋混凝土构 件难以满足要求，也可以考虑使用预应力混凝土。
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第三节 预应力混凝土使用的材料和机具 一、 钢筋
1、预应力钢筋必须采用高强度钢材； 2、要求钢筋具有较低的松弛率，以减少预应力的松弛损失； 3、预应力钢筋还应具有一定的塑性，即要求拉断时有一定的延伸 率。尤其在低温或冲击环境下以及在抗震结构中，更应注意钢材的 塑性要求，否则可能产生脆性破坏。 4、施工工艺要求预应力钢筋有良好的可焊性和可镦性能。 5、先张法预应力混凝土结构构件要求预应力钢筋与混凝土之间有 较好的粘结性能。
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一般预应力构件的混凝土强度等级应不低于C30；当采用光面钢丝、 钢绞线和热处理钢筋作预应力筋时，混疑土强度等级应不低于C40。 同时要求预应力混凝土构件的混凝土内不得掺加对钢筋有侵蚀作用 的添加剂，如氯化钠、氯化钙等，还要求尽可能地采用干硬性混凝 土，并加强振捣与养护，以减小混凝土的收缩与徐变。
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三、先张法构件与后张法构件的比较
1、先张法构件预应力筋的回弹力是通过钢筋与混凝土间的粘结力 传给混凝土的，在构件上无需任何锚具；后张法构件的钢筋回弹力 必须通过构件端部的锚具才能使混凝土建立起预压应力。因而锚具 必须永远留在构件上。 2、先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线形或折线形，多为直 线形。后张法构件中的预应力钢筋可以做成曲线形。 3、当以相同的张拉应力张拉钢筋时，两种方法在混凝土中所建立 的预压应力是不等的，先张法低，后张法高。在先张法构件切断或 放松预应力钢筋后，由于预应力钢筋回弹带动混凝土缩短，因而预 应力钢筋本身将缩短，应力将降低。在后张法中，混凝土的压缩与 张拉预应力钢筋同步发生，混凝土压缩造成的钢筋回弹随时得到补 偿，钢筋应力在张拉到预定的数值后不会再因混凝土压缩而减小。 所以，先张法构件混凝土截面上所建立的压应力常比后张法构件低。
（3）、待张拉到一定拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固
于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其压应力。
（4）、在预留孔道内压注水泥浆，以保护钢筋不致锈蚀，并使钢
筋束与混凝土粘结成为整体。
后张法的施工工序如图10.4。
2、后张法主要适用于以粗钢筋或钢绞线配筋的大型预应力构件，
如桥梁、屋架、屋面梁、吊车梁等。
三、 锚具和夹具
构件制成后能够取下重复使用的称为夹具；留在构件上不再取下的 称为锚具。夹具和锚具能家住或锚住钢筋，主要依靠摩阻、握裹和 承压锚固。 预应力夹具和锚具如图10.6。
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第四节 张拉控制应力
一、张拉控制应力
张拉控制应力是指张拉钢筋时，张拉设备（千斤顶和油泵）上的压 力表所控制的总张拉力除以预应力钢筋面积得出的应力值，
一、先张法
在浇筑混凝土之前张拉预应力筋的方法称为先张法；在浇筑混凝土 之后张拉预应力筋的方法称为后张法。 1、先张法的施工工序 （1）、先在台座上张拉预应力筋，并将它临时锚固在台座上； （2）、架设模板，绑扎普通钢筋骨架，浇筑构件混凝土； （3）、待混凝土达到要求的强度后，切断或放松预应力钢筋，让 钢筋的回弹力通过钢筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土，使其获 得预压应力。 先张法的施工工序如图10.3。 2、先张法主要适用于大批量生产以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、 小型构件，如常见的预应力混凝土楼板、轨枕、水管、电杆等。
第十章 预应力混凝土构件
第一节 概述
一、预应力混凝土
在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加一定的压应力，使其能够部 分或全部抵消由荷载产生的拉应力，这种利用混凝土较高的抗压能 力来弥补 其抗拉能 力的不足 ，就是预 应力混凝 土的概念 。
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预应力混凝土－施加了预应力的混凝土； 普通钢筋混凝土－不施加顶应力的钢筋混凝土，也简称钢筋混疑土。
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四、预应力混凝土构件抗裂等级
由于各种预应力构件所处的环境不同、使用要求不同，抗裂安全储 备也不同，所以，规范将预应力混凝土构件的抗裂等级划分三级： 1、一级为严格要求不出现裂缝的构件； 2、二级为一般要求不出现裂缝的构件； 3、三级构件则允许在使用中开裂，但要求计算所得的裂缝宽度小 于限值。
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第二节 施加预应力的方法