混凝土设计2 （ 预应力， 梁板结构设计 ， 单层厂房设计 ，多层级高层框架结构设计 ） 预应力 （一）填空题 1.先张法构件的预应力总损失至少应取 ，后强法构件的预应力总损失至少应取 。 2.预应力混凝土中，混凝土的强度等级一般不宜低于 ，当采用高强钢丝、钢绞线时，强度等级一般不宜低于 。 3.已知各项预应力损失：锚固损失11σ；管道摩擦损失12σ；温差损失13σ；钢筋松驰损失14σ；混凝土收缩和徐变损失15σ；螺旋式钢筋对混凝土的挤压损失16σ。先张法混凝土预压前（第一批）损失为 ；混凝土预压后（第二批）损失为 ；预应力总损失为 。后张法混凝土预压前（第一批）损失为 ；混凝土预压后（第二批）损失为 ；预应力总损失为 。 4.施回预应力时混凝土立方体强度应经计算确定，但不低于设计强度的 。 5.影响混凝土局压强度的主要因素是 ； ； 。 6.先张法预应力混凝土轴心受拉构件，当加荷至混凝土即将出现裂缝时，预应力钢筋的应力是 。 7.预应力混凝土轴心受拉构件（对一般要求不出现裂缝的构件）进行抗裂验算时，对荷载效应的超标准组合下应符合 ，在荷载效应的准永久组合下，宜符合 。 8.预应力混凝土轴心受拉构件（对于严格要求不出现裂缝的构件）进行抗裂验算时，对荷载效应的标准组合下应符合 。 9.为了保证在张拉（或放松）预应力钢筋时，混凝土不被压碎，混凝土的预压应力cc σ应符合 。其中先张法的cc σ应为 ，后张法的cc σ应为 。 10.轴心受拉构件施工阶段的验算包括 、 两个方面的验算。 11.在进行预应力混凝土受弯构件斜截面抗裂给算时，对严格要求不出现裂缝的构件奕符合 、 。对一般要求不出现裂缝的构件应符合 、 。 12.施加预应力的方法有 、 。 13.全预应力是指 。部分预应力是指 。 14.有粘结预应力是指 。无粘结预应力是指 。 15.张拉控制应力是指 。 16.先张法轴心受拉构件完成第一批损失时，混凝土的预压应力为 ，完成第二批损失时，混凝土的预压应力为 。 17.后张法轴心受拉构件完成第一批损失时，混凝土的预压应力为 ，完成第二批损
预应力钢结构的结构体系及节点设计 摘要预应力钢结构学科自诞生以来已经走过了60年历程。最近20年有较大的发展。尤其是近几年来的新材料、新工艺、新结构发展迅猛，且倍受国内建筑界重视和关注，对其研究越来越深入，技术越来越完善，应用也越来越广泛，新型的空间结构体系不断发展。，预应力钢结构的应用范围几乎已覆盖了全部钢结构领域。本文以综述的形式概述预应力钢结构的结构体系及节点设计。 关键词预应力钢结构结构体系节点设计 引言钢结构在设计、制造、施工、加固工程中，与外荷载应力符号相反的预应力被人为地在承重结构体系内引入，用来改善结构的承载特性，尽量利用材料强度幅值或者在主承重结构中引入预张力以使全部构件能够抗压或成型的，称为预应力加固钢结构或预应力钢结构。 预应力钢结构的结构体系可大致分为预应力平面结构体系和预应力空间结构体系。预应力平面结构体系包括预应力梁及楼盖系统、预应力钢桁架、预应力拱架、预应力框架结构、吊挂结构以及索绳结构体系。预应力空间结构体系包括预应力网架结构、预应力网壳结构、张弦结构、索穹顶结构、索膜(张拉膜)结构等等。 空间结构体系模型 一预应力钢结构设计原理和基本方法 1.1 预应力钢结构的工作机理 传统的钢结构引入预应力后受力机制受到改善，因为预应力调整为外部荷载与结构的内部抗力的关系，充分的挖掘了材料弹性强度的潜力，所以预应力钢结构的静，动力性能得到改善，刚度得到加强，众所皆知，在预应力作用下，任何结构的内力体系都是自相平衡的，预应力荷载及内力必须满足下列条件：
0X ∑= 0Y ∑= 0Z ∑= 0X M ∑= 0y M ∑= 0Z M ∑= 从预应力自平衡体系概念出发，除非结构的预应力体系与荷载作用系统完全吻合一致，否则在结构体系内总会产生杆件的卸载效应与增载效应，即某些杆件因预应力卸载的同时伴随着另外一些杆件的增载。因此，预应力的机理不是降低外部荷载力度，改变其作用状态或加固结构本身，而是利用材料弹性强度幅值的重复使用，内力的改性及转移来提高结构整体和杆件本身的承载能力和刚度。 预应力效应的几种主要的机制 图1-1 结构的承载力比较 a-非预应力结构 b-单次预应力结构 c-多次预应力结构 力的重复 图1-2 预应2.力梁的内力质变示意图
预应力混凝土结构设计 《现代预应力混凝土》 复习思考题 第一章 钢筋混凝土结构概念及材料物理力学性能 1. 什么是混凝土的徐变？影响混凝土徐变的主要因素有哪些？徐变对混凝土 结构造成哪些影响？ 2. 什么是混凝土的收缩？引起混凝土收缩的主要原因是什么？收缩对混凝土 结构产生的影响有哪些？ 3. 混凝土收缩与徐变的主要区别表现在哪里？ 第十二章 预应力混凝土结构的概念及其材料 1. 什么是预应力混凝土结构？简述预应力混凝土结构的基本原理？ 2. 简述与钢筋混凝土构件相比，预应力混凝土结构的优、缺点？ 3. 什么是预应力度？请简述不同配筋混凝土构件预应力度的取值？ 4. 我国《公路桥规》根据预应力度将结构分为几类？ 5. 预加应力的主要方法有几种？ 6. 简述先张法和后张法施工预应力混凝土构件的主要
施工工序，并指出其在施 加预应力方法上的不同之处。 7. 预应力混凝土构件对混凝土有哪些要求？为什么提出这些要求？ 8. 公路桥梁中对预应力混凝土结构所使用的预应力钢筋有何要求？其常用的 预应力钢筋有哪些？ 9. 锚具和夹具各指什么？预应力混凝土构件对锚具有何要求？按照传力锚固 的原理，锚具如何分类？ 10. 公路桥梁中常用的制孔器有哪些？ 11. 如何理解预应力混凝土结构的三种概念？它们在结构受力分析和设计中有何作用？ 第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算 1. 预应力混凝土受弯构件从预加力到最后破坏一般经历哪些受力阶段？ 2. 何为预应力筋的张拉控制应力？何为预应力筋的永存预应力？ 3. 预应力混凝土受弯构件计算中，何为消压弯矩？何为消压状态？该状态下构 件截面上的应力特征是什么？ 4. 预应力混凝土受弯构件计算中，何为开裂弯矩？其
1、预应力混凝土的定义：根据需要人为引入某一数值的反向荷载、用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土。 2、对预应力混凝土的三种理解：（1）是混凝土由脆性材料成为弹性材料；（2）预加应力充分发挥了高强钢材的作用，使其与混凝土能共同工作。从这一观点看，预加应力只是一种充分利用高强钢材的有效手段。所以，预应力混凝土又可看成是钢筋混凝土应用的扩展。这一概念清楚的告诉我们：预应力混凝土也不能超越材料本身的强度极限。（3）预加应力平衡了结构荷载。 3、预应力度：衡量预应力混凝土结构施加预应力的大小程度，它能够影响结构在承载时的受力性能和结构变形程度。 4、消压弯矩：使构件控制截面预压受拉边缘应力抵消到零时的弯矩。 5、预应力混凝土的分类：一、按施工工艺：先张法、后张法；二、按预应力度分类：（1）国外的分类：全预应力混凝土、限值预应力混凝土、部分预应力混凝土、普通混凝土；（2）国内的分类：全预应力混凝土、部分预应力混凝土、钢筋混凝土；三、按预应力筋的位置分类：体内预应力混凝土、体外预应力混凝土。 6、预应力混凝土结构所采用的混凝土应具有高强、轻质、高耐久性的性质。 7、现代预应力结构设计中，采用了概率极限状态和容许应力的设计理论。 8、提高钢材强度的三种方法：（1）在钢材成分中增加某些合金元素，如碳、锰、硅、铬等；（2）采用冷拔、冷拉、冷扭法提高钢材屈服强度；（3）用调质热处理、高频感应热处理、余热处理等方法。 9、金属预应力筋分为：高强钢筋（螺纹锚）、钢丝（墩头锚）、钢绞线（夹片锚）。 10、锚具按锚固方式分类：夹片式、支撑式、锥塞式、握裹式四种。 11、预应力钢材对电化腐蚀、应力腐蚀两种类型比较敏感。 12、高强钢丝按交货状态分为冷拉、矫直；按外形分为光面、螺旋肋、刻痕。 14、钢绞线的环氧涂层两种工艺：单丝喷涂式、整体喷涂式。 15、预应力钢筋一般取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显屈服点钢筋的强度限值。 16、预应力筋的松弛试验通常在温度20℃、初始应力范围0.6f pu至0.8f pu的情况下进行。 17、预应力混凝土结构中非预应力纵向钢筋宜选用HRB335、HRB400；箍筋宜选用Q235、HRB335和冷轧带肋钢筋。 18、用于承受静、动荷载的预应力混凝土结构，其预应力钢绞线—锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外，尚应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验。 19、钢丝拉索体系包括冷铸锚具（或墩头锚具）和OVM钢丝成品索。 20、钢绞线拉索体系包括钢绞线拉索锚具和WGS拉索群锚锚头。钢绞线拉索体系具有抗疲劳性能高、良好的异地施工性能、经济性好、良好的防护性能的优点。 21、常用的无粘结预应力筋由15.2mm钢绞线、建筑油脂、热挤PE套管组成。 22、连接器主要由连接体、夹片、保护罩、约束圈等组成。连接器用于连接构件的预应力筋接长，有单根、多根、扁形三种形式。 23、预应力机具系列包括高压油泵、千斤顶、墩头器、挤压器、压花机等设备类产品。 24、无粘结预应力施工工艺的基本特点与有粘结后张法预应力比较相似，区别在于：（1）由于避免了预留孔道、穿预应力筋及压力灌浆等施工工序，无粘结预应力的施工过程较为简单；（2）由于无粘结预应力筋通长与混凝土无粘结，其预应力的传递完全依靠构件两端的锚具，因此无粘结预应力对锚具要求非常高。 25、一套完整的体外预应力体系的组成应包括体外预应力防护系统和体外预应力减振器等。 26、张拉千斤顶在整拉整放工艺中，单束初调及张拉宜采用穿心式双作用千斤顶；整体张拉和整体放张宜采用自锁式千斤顶。
第10章 预应力混凝土构件 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 ）。 11．后张法预应力混凝土构件，预应力总损失值不应小于（ 2/80mm N ） 12．预应力轴心受拉构件，加载至混凝土预应力被抵消时，此时外荷载产生的轴向力为（ A ）。 A ．0A PC ∏σ； B ．0A P C I σ； C ．n PC A ∏σ； D ．n PC A I σ； 判断题 1．在浇灌混凝土之前张拉钢筋的方法称为先张法。（ ∨ ） 2．预应力混凝土结构可以避免构件裂缝的过早出现。（ ∨ ） 3．预应力混凝土构件制作后可以取下重复使用的称为锚具。（ × ） 4．con σ张拉控制应力的确定是越大越好。（ × ）
收稿日期:2002-07-16 作者简介:韩小雷(1963-),男,教授,主要从事高层建筑结构的研究. 文章编号:1000-565X(2002)10-0111-04 大跨度预应力钢结构屋盖体系设计 韩小雷 杨 春 季 静 陈庆军 郑 宜 林 鹏 (华南理工大学建筑学院,广东广州510640) 摘 要:介绍广东现代国际展览中心大跨度预应力钢结构屋盖体系结构设计,重点论述该结构体系的计算模型处理、结构设计方法和结构体系优化设计,得到一些有意义的结论. 关键词:结构设计;大跨度结构;预应力钢结构;网架结构中图分类号: 文献标识码:A 1 工程概况 广东现代国际展览中心属广东省东莞市标志性建筑,总占地面积约15万m 2.主馆平面形状似长方形,展厅主要部分为一层结构,两边局部为二层结构.展厅首层建筑面积约4.5万m 2,二层建筑面积约1.3万m 2 ,附房建筑面积约1.4万m 2 ,总建筑面积约7.2万m 2.展览馆建筑使用功能要求内部为大空间,利于展厅灵活布置.展览馆建筑图见图 1. 图1 展览馆建筑图 F ig.1 Ar chite ctur al dr aw ing o f e xhibitio n building 在满足建筑外观及使用功能要求的基础上,展览馆的支承结构采用钢筋混凝土柱,屋面采用预应力大跨空间网架,其规模是目前国内最大的建筑网架屋盖,柱混凝土强度等级为C35,屋盖钢结构的钢材主要采用Q235钢.基本风压值取0.6kPa,风压系数由风洞试验确定.抗震设防烈度为7b . 2 支承结构体系设计 支承展厅网架结构为32根钢筋混凝土柱,分列两排,跨度90m,沿跨度方向网架向两边分别悬挑约30m.中间8根柱截面为2200mm @2600m m,柱间距为30m;两边24根柱的截面为1400m m @1600m m,柱距为21m.纵、横向柱列采用排架计算模型进行内力计算,柱底与基础为刚接,柱顶与网架为铰接,假设网架平面内刚度无穷大,纵向力学计算模型如图2所示.柱所受荷载包括结构及设备自重、屋面活荷载、风荷载及地震作用.根据荷载效应组合下柱的最不利内力进行截面配筋、结构抗侧移刚度验算以及基础设计 . 图2 排架柱计算模型示意图 F ig.2 Sketch o f c alcula ting m odel of bent c olumns 通过计算,柱底最大轴力约为12000kN,最小轴力约为6500kN,最大弯矩为12000kN #m,属于大偏心受压,截面2200mm @2600m m 柱纵筋为 华南理工大学学报(自然科学版)第30卷第10期Jo urnal of So uth C hina Univ ersity o f Techno logy V o l.30 N o.102002年10月 (Natur al Scie nce Editio n) O ctober 2002
钢筋混凝土虽然改善了混凝土抗拉强度过低的缺点，但仍存在两个不能解决的问题:一是在带裂缝土作状态下，裂缝的存在不仅造成受拉区混凝土材料不能充分利用、结构刚度下降和自重比例上升，而且限制了它的使用范围;二是从保证结构耐久性的要求出发，必须限制混凝土裂缝开展的宽度，这就使高强度钢筋无法在钢筋混凝上结构中充分发挥其作用，相应也不可能使高强混凝土的作用发挥出来。 (l)第一种概念—预加应力能使混凝j几在使用状态下成为弹性材料 经过预压混凝土，使原先抗拉弱、抗压强的脆性材料变为一种既能抗压又能抗拉的弹性材料。由此，混凝上被看作承受两个力系，即内部预应力和外部荷载。若预应力所产生的压应力将外荷载所产生的拉应力全部抵消，则在正常使用状态下混凝土没有裂缝甚至不出现拉应力。在这两个力系的作用下，混凝土构件的应力、应变及变形均可按材料力学公式计算，并可在需要时采用叠加原理。 (2)第二种概念—预加应力能使高强钢材和混凝十共同上作并发挥两者的潜力这种概念是将预应力混凝十看作高强钢材和混凝土两种材料的一种协调结合。在混凝土构件中采用高强钢筋，要使高强钢筋的强度充分发挥，就必须使其有很大的伸长变形。如果高强钢筋只是简单地浇筑在混凝上体内，那么在使用荷载作用下混凝上势必严重开裂，构件将出现不能允许的宽裂缝和大挠度。预应力混凝土构件中的高强钢筋只有在与混凝土结合之前预先张拉，使在使用荷载作用下受拉的混凝土预压、储备抗拉能力，才能使受拉的高强钢筋的强度进一步发挥、因此，预加应力是一种充分利用高强钢材的能力、改变混凝土工作状态的有效手段，预应力混凝_上可看作钢筋混凝_L应用的扩展:但也应明确，预应力混凝土不能超越材料本身的强度极限。 (3)第三种概念—预加应力实现荷载平衡 预加应力的作用可以认为是对混凝土构件预先施加与使用荷载(外力)方向相反的荷载，用以抵消部分或全部使用荷载效应的一种方法。预应力筋位置的调整可对混凝土构件造成横向力。 四、预应力混凝土结构的优缺点 (1)提高了构件的抗裂性和刚度。构件施加预应力之后，裂缝的出现将大大推迟;在使用荷载作用下，构件可不出现裂缝或推迟出现，因而构件的刚度相应提高，结构的耐久性增强。 (Z)可以节省材料，减少自重。预应力混凝上由于必须采用高强度材料，因而可以减少钢筋用量和减小构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，从而降低结构物的自重。对于自重占总荷载比例很大的大跨径公路桥梁来说，采用预应力混凝土有着显著的优越性。一般大跨度或重荷载结构，采用预应力混凝土是比较经济合理的。 (3)可以减小混凝上梁的剪力和主拉应力。预应力混凝土梁的曲线筋(束)，可使混凝土梁在支座附近承受的剪力减小，又由于混凝土截面上预压应力的存在，使荷载作用厂的主拉应力也相应减小，有利于减薄混凝土梁腹的厚度，这也是预应力混凝上梁能减轻自重的原因之一。(4}结构安全、质量可靠。施加预应力时，预应力筋(束)与混凝土都将经受一次强度检验。如果在预应力筋张拉时预应力筋和混凝土都表现出良好的质量，那么，在使用时一般也可以认为是安全可靠的《 此外，预应力混凝土还能提高结构的耐劳性能。因为具有强大预应力筋、混凝上全截面或基本全截面参加工作的构件，在使用阶段因加荷或卸荷所引起的应力相对变化很小，因而引起疲劳破坏的可能性也小。这对于承受动荷载的桥梁结构来说是很有利的。 预应力混凝土结构也存在着一些缺点: s}}工艺较复杂，质量要求高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。 cZ)需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。 r}}预应力反拱不易控制，它将随混凝土的徐变增加而加大，可能影响结构使用效果。 (4)预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。 但是，以上缺点是可以设法克服的。例如应用于跨径较大的结构，或跨径虽不大但构件数量很大时，采用预应力混凝土就比较经济:总之，只要我们从实际出发，合理地进行设计和妥善安排，预应力混凝土结构就能充分发挥其优越性。 在设计、制造或选择锚固体系时，原则上应注意满足下列要求: (I)锚固体系受力安全可靠，确保构件的预应力要求;(})引起的预应力损失和在锚具附近的局部压应力小;(3) 构造简单，加工制作方便，重量轻、节约钢材; (4根据设计取用的预应力筋种类、预压力大小及布束 的需要选择锚具体系;(5)预应力筋张拉操作方便，设备简单。 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失
现代预应力混凝土桥梁结构的新发展 摘要：在最近的几年时间里，我国加大了对运输机构建设的投资力度，并且十 分关注桥梁项目的施工建造，促使预应力技术得以全面的发展。不少修建技术已 经达到了国际先进水平，本文主要对现代预应力混凝土桥梁结构进行探讨。 关键词：预应力混凝土；桥梁结构；发展 1桥梁结构中的预应力混凝土发展历史 1.1在上世纪初期，我国科研人员就完成了第一个横跨超过十米的预应力混凝土类型的桥梁结构，并且在接下来的近一年的时间里也成功修建了28孔24米跨的新沂河大桥，进而打 开了预应力混凝土施工技术在国内交通领域中的新篇章。经过了几十年的完善发展，通过了 很多的专业技术人员的不断研究创新，促使预应力技术达到了一个更高的水平，已经能够建 造横跨度超过三十米，孔洞大约三万个的桥梁工程，这种突破性的技术飞越，在世界范围内 也是非常罕见的，最为突出的项目就是跨越度达到168米的攀枝花金沙江铁路连续钢构桥， 这也正是体现我国交通桥梁预应力技术已经实现了质的飞越，达到国际标准的结果。 1.2早在上个实际中期，国家相关研究施工人员就已经在国内开始预应力混凝土桥梁项目的实验，随后的十年时间里很多的代表项目快速建造完成，并且使用效果非常良好，这些工 作为国内建筑预应力混凝土施工技术的发展提供了前提保证。伴着国内经济水平的大幅度提升，带动了整个交通运输行业发生了翻天覆地的变化，在最近的几十年时间里，预应力混凝 土施工技术已经被人呢大范围的运用到了桥梁项目的建造之中，特备是那些大范围跨度的桥 梁最为明显，现如今在国内超过四百米横跨度的混凝土桥梁项目已经有七个之多，并且其中 有几个工程已经达到了世界的顶级标准，成为了全球之最，这也充分的说明了国内这项技术 已经取得了非常显著的成绩。但是国内的专业人士并没有因此而满足，还是在不断的钻研创新，希望能够代领国内预应力混凝土施工技术达到世界的巅峰。 1.3 很多的城市为了缓解交通的压力，通常都会兴建立交桥，将预应力混凝土技术引用到 立交桥项目的建造之中，能够有效的提升工作效率和质量，这项工作是在上世纪七十年代就 已经开始实施了，并且已经取得了较为可喜的成绩，很多的北京立交桥都是使用的这项施工 技术，对于保证工程的整体稳固性也是非常有利的。 2我国预应力混凝土发展过程中的主要成就 2.1预应力材料技术的突破 2.1.1高强混凝土 伴着建筑行业的快速发展，高强混凝土符合，并且能够满足与行业的发展趋势和需求的，其实质就是说混凝土具备较高的强度，较高的持久性以及稳定性的有点。我们从高强度这个 概念来看，底抵抗压强的能力超过C50的混凝土可以被称之为高强混凝土，为了满足工程整 体不断提升的稳固性的需求，使用高强混凝土是比较有效的途径。使用高强混凝土能够有效 的减少物料的用量，减少自身重量，不仅能够降低项目成本，并且对保证处在结构下部的构 造承受较小的负荷提升自身稳固性都是非常有助益的。在我国现如今已经研发生产出了C100 的混凝土。就已经修建完成的预应力混凝土桥梁项目来讲大部分都是使用的C40-C50混凝土, 这样势必会使用减水剂等相关外加剂来生产具有一定塑性的混凝土物料，并且带动了泵送混 凝土技术的进步。 2.1.2钢材 （1）冷拉钢筋技术； （2）冷拔钢丝技术； （3）中强预应力筋技术； （4）高强预应力钢丝、钢绞线技术。 2.2预应力混凝土工艺技术的突破 （1）预应力砼张拉锚固技术的发展。 （2）无粘结预应力砼成套技术。 （3）斜拉索产品成套技术。 3我国预应力技术发展发展前景
预应力技术在建筑结构设计中的应用 发表时间：2017-11-20T10:36:12.073Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第17期作者：黄志勇 [导读] 促进了建筑工程的发展，同时建筑工程类型和规模也不断在变化，使得建筑工程预应力施工技术的要求也不断提升。 广东现代建筑设计与顾问有限公司广东省深圳市 518000 摘要：随着科技的进步发展，预应力技术也得到不断发展，当前预应力技术已经深入到土木工程施工的各个领域，其保障着整个工程结构的稳定性和使用的安全性。因此建筑工程预应力对建筑工程的整体结构具有非常重要的影响。本文简要阐述了预应力技术的相关概念和特点，对预应力技术的施工工艺进行探讨，最后对预应力技术在建筑结构设计中的应用进行了研究分析，旨在提高建筑工程的质量。 关键词：建筑工程；预应力技术；应用 建筑工程预应力施工技术是我国建设部重点推广施工新技术之一，现阶段建筑工程预应力施工技术应用逐渐广泛，在建筑工程施工过程中发挥着非常重要的作用。城市化建设的快速推进，促进了建筑工程的发展，同时建筑工程类型和规模也不断在变化，使得建筑工程预应力施工技术的要求也不断提升。 一、预应力技术概述 预应力技术一般是指对结构构件中的钢筋预先施加应力的技术，用以改善结构构件的受力性能。比如在承受外荷载之前，对受拉模块中的钢筋，施加预压应力，可以提高构件的刚度，推迟裂缝出现的时间，增加构件的耐久性。中国人在很早以前就懂得运用这种技术，人们通过在木桶周围套上铁皮或竹箍，以紧密木条，提高木桶的刚度。这里的铁皮或竹箍的作用就是对木桶壁产生一个环向的压应力，只要桶里的水压不大于这个预加的压应力，水桶就不会开裂不容易漏水。 二、预应力技术的特点 与非预应力结构相比，预应力结构具有很多的优点。具体如下： 1、结构的使用性能得到改善，结构的耐久性得到提高； 2、构件截面高度减小，自重减轻； 3、充分利用高强钢材的性能； 4、良好的裂缝闭合性能与变形回复性能； 5、抗剪承载力提高； 6、抗疲劳强度提高。 三、预应力技术的施工工艺 预应力技术的施工工艺依据不同分类方法不同：依据与构件制作相比较的先后顺序分为先张法和后张法；按钢筋的张拉方法分为机械张拉和电热张拉；根据施工工艺的不同分为后张法，后张自锚法，无粘结后张法，电热法等等。目前最常用到的是先张法和后张法。 1、先张法施工工艺 先张法预应力混凝土构件在台座上进行生产时，先是张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土，最后再放松预应力钢筋。施工中可以按照具体的情况进行适当的调整。 2、后张法施工工艺 与先张法相比较，后张法的主要施工步骤是：先制作构件，预留孔道。当构件的混凝土达到设计要求的强度时，在预留的孔道内穿预应力钢筋，预应力张拉并锚固，最后孔道灌浆。 四、预应力技术在建筑结构设计中的应用 建筑结构设计中用到预应力技术的地方主要是预应力平板结构、明梁大板框架（剪力墙）结构和转换层结构等。 1、预应力平板结构 近年来，建筑楼盖的抗裂性能、板厚、结构自重等均是设计难点，而预应力平板结构则可以有效处理这些问题。预应力无梁平板结构取消了室内明梁，仅仅在楼板周边、尺寸较大洞口周边和少数荷载较重的隔墙下部保留，整个顶板则为一个整体的平面，没有梁体的分割和梁高带来的高差。预应力平板结构的主要优势在于：（1）对于有地下室的建筑，这样的结构能减少基坑开挖深度和地下室埋深，从而减少了建筑耗材，更加经济实用；（2）减少层高，增加了楼层的有效净高；（3）预应力楼板给用户的空间自由度更大，空间可任意组合分隔；（4）避免了由于管线及通风管道的铺设降低层高的问题，同时方便了管道的安装；（5）预应力平板结构的预应力钢筋可以在楼板中产生一个轴向压力，使得平板的刚度提高，挠度减小，抗裂性能也大为提高，同时还减少了钢筋用量，降低了造价；（6）采用后张拉预应力技术的的构件在混凝土强度达到设计强度的75%后即可进行预应力张拉，张拉完成后即可拆除模板，施工速度要快于一般的梁板体系，而且提高了模板的利用率，大大缩短了施工周期。 预应力平板结构的设计也自成体系，以无粘结预应力混凝土平板结构为例，其设计步骤如下：（1）选择截面尺寸。在初步设计时，按跨高比求出板的最小厚度并且验算所选板厚的抗冲切能力；（2）预应力筋估算，包括预应力筋的线型选择和预应力筋的初步估算；（3）次内力与荷载效应组合计算，可以按照等代框架法或有限元法进行此步；（4）正截面承载力验算；（5）抗冲切验算。 虽然在目前的预应力平板设计过程中，仍然存在许多争议与问题，主要体现在结构的建模、预应力钢筋的估算与布置、极限状态和承载能力极限状态的验算等等，仍然需要设计人员大量的经验和不断的总结，但是预应力平板结构的优势是显而易见的，相信以后会被越来越多的工程所采用。 2、明梁大板框架（或剪力墙）结构 明梁大板框架结构是指在柱子（或剪力墙）间布置框架梁，在大板上布置隔墙的结构体系。这种结构与平板结构有很多相似之处，柱距大可以有效利用空间，省去了室内错综复杂的次梁，增加净高，抗裂性能好，节省材料、节省模板和人工，施工迅速。所不同的是，这种结构体系还带有明梁，仍然属于框架或剪力墙结构，可以用于平板结构所不太适宜的高层或抗震设防烈度比较大的地方。明梁大板框架结构体系配合预应力宽扁梁的使用，效果更明显，比如净跨8米左右的预应力宽扁梁可以做到400～450mm高，而普通混凝土梁的高度一般
中南大学考试试卷 2009 -- 2010 学年二学期时间120分钟 混凝土结构设计原理（二）课程 24 学时学分考试形式：卷专业年级：土木工程2007级总分100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空题（每空1分，共计26分） 1. 先张法和后张法对混凝土构件施加预应力的途径不同，先张法通过（预应力筋与混凝土间的黏结力）施加预应力，后张法则通过（锚具）施加预应力。 2. 按照预应力筋与混凝土的粘结程度分，预应力混凝土构件分为（有粘结）预应力混凝土构件和（无粘结）预应力混凝土构件。 3. 预应力混凝土中所用的锚具种类很多，但按照传力方式分，主要可分为：（摩擦型）、（粘结型）和（承压型）三类。 4. 在其他条件相同的情况下，由于预应力构件中建立的有效预压应力 pcⅡ高低不同，使用阶段先张法构件的消压荷载N0和开裂荷载N cr均（小于）后张法构件，但先张法构件的极限承载力（等于）后张法构件的极限承载力。（填“大于”、“小于”或“等于”）。 5. 预应力混凝土轴拉构件及受弯构件正截面承载力计算均是以（构件破坏）时的受力状态为计算依据，计算方法和步骤均类似于普通钢筋混凝土构件。 6. 铁路桥涵中普通钢筋混凝土铁路桥梁按（容许应力）法计算，预应力混凝土铁路桥梁按（破坏阶段）法计算。 7. 铁路桥涵钢筋混凝土受弯构件的计算是以应力阶段（Ⅱ）的应力状态为依据，但轴心受压构件的计算则以（破坏）阶段的截面应力状态为依据，但形式上按容许应力法表达。 8. 根据《铁路钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB1002.3-2005），普通钢筋混凝土单筋矩形截面梁的受压区高度完全取决于截面尺寸、材料及（配筋
课程设计任务书 一、课程设计的内容 根据给定的桥梁基本设计资料（主要结构尺寸、计算内力等）设计预应力混凝土简支T 形主梁。主要内容包括： 1．预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置； 2．截面几何性质计算； 3．承载能力极限状态计算（正截面与斜截面承载力计算）； 4．预应力损失估算； 5．应力验算（短暂状况和持久状况的应力验算）； 6．抗裂验算（正截面与斜截面抗裂验算）或裂缝宽度计算； 7．主梁变形（挠度）计算； 8．锚固局部承压计算与锚固区设计； 9．绘制主梁施工图。 二、课程设计的要求与数据 通过预应力混凝土简支T 形梁桥的一片主梁设计，要求掌握设计过程的数值计算方法及有关构造要求规定，并绘制施工图。要求：设计合理、计算无误、绘图规范。 （一）基本设计资料 1．设计荷载：公路—Ⅰ级荷载，人群荷载3.52 kN/m ，结构重要性系数0γ=1.0 2．环境标准:Ⅱ类环境 3．材料性能参数 （1）混凝土 强度等级为C50，主要强度指标为： 强度标准值 ck f =32.4MPa ，tk f =2.65MPa 强度设计值 cd f =22.4MPa ，td f =1.83MPa 弹性模量 c E =3.45?4 10MPa （2）预应力钢筋采用ASTM A416—97a 标准的低松弛钢绞线（1?7标准型）， 其强度指标为： 抗拉强度标准值 pk f =1860MPa 抗拉强度设计值 pd f =1260MPa 弹性模量 p E =1.95?5 10MPa
相对界限受压区高度 b ξ=0.4，pu ξ=0.2563 公称直径为15.24mm ，公称面积为140mm 2 （3）非预应力钢筋 1）纵向抗拉非预应力钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为： 抗拉强度标准值 sk f =400MPa 抗拉强度设计值 sd f =330MPa 弹性模量 s E =2.0?5 10MPa 相对界限受压区高度 b ξ=0.53，pu ξ=0.1985 2）箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为： 抗拉强度标准值 sk f =335MPa 抗拉强度设计值 sd f =280MPa 弹性模量 s E =2.0?5 10MPa 图1 主梁跨中截面尺寸（尺 寸单位：mm ） 4．主要结构尺寸 主梁标准跨径k L =25m ，梁全长24.96m ，计算跨径f L =24.3m 。 主梁高度h =1400mm ，主梁间距S =1600mm ，其中主梁上翼缘预制部分宽为1580mm ，现浇段宽为20mm ，全桥由9片梁组成。主梁跨中截面尺寸如图1所示。主梁支点截面或锚固截面的梁肋宽度为360mm 。 （二）内力计算结果摘录 各种情况下的组合结果见表。
《预应力混凝土结构设计》学习总结 王晖 20312152 1 绪论 1.1 预应力混凝土结构的定义 预应力混凝土——系其中已建立有内应力的混凝土，内应力的大小和分布能抵消给定外部加载所引起的应力至所预期的程度。 1.2 预应力混凝土的分类 1） 先张法和后张法； 2） 体内预应力和体外预应力； 3） 有粘结和无粘结预应力； 4） 全预应力和部分预应力 全预应力——在全部荷载最不利组合下，混凝土正截面不出现拉应力； 部分预应力——在全部荷载最不利组合下，正截面拉应力或裂缝宽度不超过容许值。 1.3 预应力混凝土的优缺点 优点：1）提高了构件的耐久性和刚度； 2）减小结构的截面尺寸； 3）充分利用材料的高强度； 4）具有良好的变形恢复能力； 5）提高抗剪强度； 6）提高疲劳强度； 缺点：1）工艺较复杂，质量要求高； 2）需要有一定的专门设备； 3）预应力反拱不易控制。 1.4 预应力混凝土的三种概念 1）第一种概念——预应力变混凝土为弹性材料 混凝土经过预压，如不产生裂缝，可视作弹性材料按照材料力学公式计算，并可在需要时采用叠加原理。 当预应力为F ，偏心距为e ，截面积为A ，惯性矩为I ，梁上荷载及自重所引起的弯矩为M 时，截面上任意一点的正应力可表示为： I My I Fey A F f ±±= 2）第二种概念——预应力为了使高强度钢筋和混凝土结合 在正常使用阶段，预应力基本保持不变，预应力混凝土通过调整内力偶臂a 来平衡外部弯矩。 y I Fc A F f e a c F M a ±=-==/ 其中，c 为混凝土合力中心的偏心距。
3）第三种概念——预应力实现荷载平衡 在预应力混凝土结构的总体设计中，预应力的效果被认为是平衡重力荷载，以便受弯构件在给定的荷载条件下将不受挠曲应力。 采用抛物线形预应力筋的简支梁，其等效向上的均布荷载用下式表示 28L Fh b =ω 其中，h 为抛物线垂度，L 为跨长。 对于一给定向下的均布荷载ω，由于力筋作用在梁上的横向荷载会受到平衡，梁仅受轴力F ，它在混凝土内产生均匀的应力A F f /=。 1.5 预应力混凝土的荷载阶段 1）初始阶段 预加预应力之前——承载能力弱，应防止支座下沉和混凝土可能的收缩； 预加应力期间——预应力最大，力筋传递是非对称的，须考虑张拉顺序； 预应力传递时——预应力可能在梁顶引起过大拉应力，造成梁的失效； 拆模架及重张拉——当预应力是分多个阶段施加的，对每个阶段梁的受力状况都必须加以考虑； 2）中间阶段 即安装运输阶段，须保证构件有正确的支承和吊运； 3）最后阶段 即工作使用阶段，须考虑各种荷载的组合； 持续荷载——控制挠度和反挠度； 工作荷载——校验应力应变是否过大； 开裂荷载——对结构的抗疲劳及耐久性有重要意义； 极限荷载——确定结构的极限承载能力。 2 材料 2.1 混凝土的强度要求 采用高强度混凝土的理由—— 1）采用与高强预应力筋像匹配的高强混凝土，可以充分发挥材料的强度，减小构件的截面尺寸，减轻自重； 2）高强度混凝土可降低对锚具的要求，节省成本； 3）高强度混凝土在受拉、受剪、粘结和承压等方面有高的抗力； 4）高强度混凝土不易产生收缩裂缝； 5）高强度混凝土还具有较高的弹性模量及较小的徐变，减少预应力损失。 2.2 混凝土的应变特征 2.2.1 应变类型 包括：弹性应变、横向应变、徐变应变、收缩应变； 横向应变——利用泊松比来计算，泊松比在0.15～0.2之间； 徐变应变——由于应力的存在而引起的混凝土随时间的变形； 收缩应变——由于干燥和化学变化引起的混凝土的缩小。 2.2.2 徐变应变的影响因素
- 本科课程设计 预应力混凝土简支梁设计
2011 年1 月9 日 目录 广东工业大学课程设计任务书----------------------------------------- 2部分混凝土A类简支梁设计-------------------------------------------- 7 1.主梁全截面几何特性-------------------------------------------------------- 7 1.1受压翼缘有效宽度的计算----------------------------------------------- 7 1.2全截面几何特性的计算------------------------------------------------- 7 2.预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置----------------------------------- 8 2.1预应力钢筋数量的确定------------------------------------------------- 8 2.2普通钢筋数量的确定--------------------------------------------------- 9 2.3预应力钢筋及普通钢筋的布置------------------------------------------ 10 3.主梁截面几何特性计算----------------------------------------------------- 11 4.承载能力极限状态计算----------------------------------------------------- 11 4.1正截面承载力计算---------------------------------------------------- 11 4.2斜截面承载力计算---------------------------------------------------- 12 5.钢束预应力损失估算------------------------------------------------------- 13 5.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失------------------------------ 13 5.2锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失------------------------------------ 14 5.3预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失-------------------- 15 5.4.钢筋松弛引起的预应力损失------------------------------------------- 16 5.5混凝土收缩、徐变引起的损失------------------------------------------ 16 5.6预应力收缩组合------------------------------------------------------ 17 6.应力验算----------------------------------------------------------------- 17 6.1短暂状况的正应力验算------------------------------------------------ 17 6.2持久状况的正应力验算------------------------------------------------ 18 6.2.1跨中截面混凝土正应力验算-------------------------------------- 18 6.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算-------------------------------- 18 6.3持久状况下的混凝土主应力验算---------------------------------------- 19 7．抗裂性验算--------------------------------------------------------------- 20 7.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂性验算---------------------------- 20 8.主梁变形（挠度）计算----------------------------------------------------- 21 8.1使用阶段的挠度计算-------------------------------------------------- 21 8.2预加力引起的反拱计算及预拱度的设置---------------------------------- 22 9锚固区局部承压计算-------------------------------------------------------- 22 9.1局部受压区尺寸要求-------------------------------------------------- 22 9.2局部抗压承载力计算-------------------------------------------------- 23
一、复习内容 1．预应力结构的概念与发展 预应力混凝土的基本原理、新概念，预应力砼的等级与分类，预应力度，预应力结构应用的发展。 重点：预应力混凝土的新概念，预应力砼的等级与分类，预应力度。 2．预应力混凝土结构材料与锚固体系 混凝土材料的发展，预应力筋(预应力钢筋的种类：冷拔低碳钢丝、碳素钢丝(消除应力钢丝)、碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋。近年来，我国强度高、性能好的预应力钢筋(钢丝、钢绞线)已可充分供应，故提倡用高强的预应力钢绞线、钢丝作为我国预应力混凝土结构的主力钢筋)，锚固张拉体系与锚具。 重点：混凝土的强度与变形，各种预应力筋的选用，工程常用锚具。 3．施加预应力的基本方法与预应力损失 施加预应力的基本方法，预应力损失的分类与各种损失的计算与组合。 重点：预应力损失的分类与各种损失的计算与组合。 4．预应力混凝土受弯构件的设计计算 混凝土结构设计基本原理、预应力混凝土受弯构件的正截面受力分析、 预应力混凝土受弯构件斜截面抗剪强度、预应力混凝土构件的局部受压承载力、预应力混凝土受弯构件的设计计算。 重点：预应力混凝土受弯构件的正截面受力分析、斜截面抗剪强度、局部受压承载力及设计计算。 5．部分预应力混凝土结构 概述、部分预应力混凝土受弯构件正截面强度规范与计算机分析方法、正常使用阶段开裂截面的应力分析、裂缝控制与计算、变形计算，综合设计 重点：部分预应力混凝土受弯构件正截面强度计算方法，采用名义拉应力设计部分预应力混凝土受弯构件，裂缝控制与计算，综合设计。 6．无粘结预应力混凝土结构 无粘结预应力混凝土的受力特性，无粘结预应力筋的极限应力的计算，无粘结预应力混凝土梁的极限弯矩、裂缝设计计算。