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第九章 预应力混凝土结构的基本概念及材料

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预应力混凝土结构概述(修正)

预应力混凝土结构概述(修正)
恳请各位老师批评指正！
部分预应力混凝土结构：这种结构中的部分混凝土构件承受预应力，其他构件则为普通混凝土构件
复合预应力混凝土结构：这种结构由两种或两种以上的预应力混凝土构件组成
Part 3
预应力混凝土结构的优点
预应力混凝土结构的优点
预应力混凝土结构的优点主要包括以下几点
提高承载能力：由于预应力钢筋对混凝土的拉伸作用，使得混凝土的承载能力得到提高。这种提高可以通过预先对钢筋进行拉伸计算得出，因此可以精确控制
设计灵活性：预应力混凝土结构的设计灵活性较大，可以根据实际需要进行灵活的设计和施工。例如，可以在结构的不同部位采用不同的预应力度和不同的材料等
Part 4
预应力混凝Leabharlann 结构的缺点预应力混凝土结构的缺点
然而，预应力混凝土结构也存在一些缺点，主要包括以下几点
施工难度大：预应力混凝土结构的施工需要使用高强度钢筋和特殊工艺，如张拉和锚固等，因此施工难度较大，需要专业的技术人员进行指导和操作
建造成本高：由于预应力混凝土结构的施工难度大，需要使用更多的高强度钢筋和特殊工艺，因此其建造成本相对较高
预应力混凝土结构的缺点
维护和修复困难：由于预应力混凝土结构的材料用量减少，使得结构的自重减轻，同时也降低了结构的刚度。因此，在结构出现损伤或裂缝时，维护和修复工作相对较为困难
对环境影响大：预应力混凝土结构的施工需要使用大量的水泥和砂石等材料，这些材料的生产和使用会对环境产生较大的影响。同时，在结构的拆除和废弃过程中也会产生大量的建筑垃圾
体育场馆
在体育场馆建设中，预应力混凝土结构被广泛应用于看台和舞台等部位。由于其具有高强度和延展性的特点，能够承受大量观众的载荷以及各种激烈运动的冲击作用
**

预应力砼结构的基本知识

预应力砼结构的基本知识
适于：在预制厂制造标准预应力构件，如楼板或过梁等。
后张法：通过锚具传递预压应力工艺较复杂，慢，需要 在构件上安装永久性的工作锚具，成本高。
适于：现场浇筑、就地张拉、吊装的大型建筑中的特大 构件。
2021
30
第三节 预应力砼的材料
一． 预应力钢筋
（一）对钢筋性能要求：
⑴.强度高 ——使混凝土获得较高的预压应力； ⑵.良好的塑性——以保证在较高应力下不会发生拉断
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16
3．充分利用高强度材料 前已分析
4．扩大了构件的应用范围 因改善了抗裂性能，可用于防水、抗渗性及抗腐
蚀要求的环境。
采用高强度材料，结构轻巧，刚度大、变形小，可 用于大跨度、重荷载及承受反复荷载的结构。
2021
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预应力混凝土结构的缺点
施工麻烦，工艺复杂，需要锚具，精度要求较 高，施工周期较长，造价高，且不能提高构件 的承载力。
直径不大于3m的圆筒形结构（如水管等）采 用环形配筋时，因钢筋在圆筒上作螺旋式张拉 时，砼受到局部挤压而产生压陷，引起预应力 损失，约占总损失的15% 左右。
减少各项预应力损失的措施有很多，有兴趣同学 可看书。
2021
53
注意：
一般情况下，预应力损失总值大约可达200 ~ 250 N / mm2 之多，
2021
37
时效硬化——冷拔后，若停留相当时间或高温
作用后再张拉，曲线将沿0’kk’变化，转折 点提高到k’点。
工程应用：一方面提高钢筋的屈服强度，同时钢 筋的长度也延长了，从而达到节约钢材的目的。
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2．钢筋的冷拔
将直径为6~8mm的钢筋在常温下通过比自身 直径小0.5~1mm的钨金拔丝模冷拔而成。

预应力混凝土结构的基本概念及材料—预应力混凝土结构的三种概念

预应力混凝土结构的基本概念及材料—预应力混凝土结构的三种概念

(—AF + —MI—c)
My —I—
(—AF -+ —MI—y)
A—F
—MI—c
(—AF - —MI—c)
预应力钢筋的重心与梁的重心重合时截面的应力分布
1. 第一种概念
a）
截面重心线
e cc
偏心预应力钢筋
b）
c）
d）
e）
(—AF -—FI—ec +—MI—c)
—FI—ey
—M—I y
(—AF -+—FI—ey +-—M— I y )
b）的内部抵抗力矩 a）钢筋混凝土梁的隔离体 b）预应力混凝土梁的隔离体
2. 第二种概念
根据两者的相似性，可以将预应力钢筋与普 通钢筋作等强代换，减少用钢量，这在很多情况 下是经济可行的。
该种概念是预应力混凝土的强度理论， 表明预应力可充分发挥高强钢材和高强混 凝土，但却不能超越材料自身强度的界限。
—AF
—FI—ec
—M—I c
(—AF + —FI—ec - —MI—c)
预应力钢筋偏离混凝土截面的重心时截面应力分布
1. 第一种概念
这种概念将预应力钢筋的作用看成是改变 混凝土性能的一种手段。通过施加预应力将混 凝土作为弹性材料，采用材料力学公式及叠加 原理计算混凝土的应力、应变和挠度、上拱， 计算十分方便。
a)
b)
具有弯折形预应力筋的预应力梁
3. 第三种概念
该种概念的作用将预加应力看成是 改善使用荷载作用下结构工作性能的有 效手段，指出了预加应力效应和荷载效 应之间的相互关系，为分析、设计复杂 的预应力结构提供简捷的方法。
《钢筋混凝土结构》
预应力混凝土结构
预应力混凝土结构的 三种概念

第九章 预应力混凝土构件

第九章 预应力混凝土构件

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作用
下sss=(0.5~0.7)fy。对于HPB335级钢筋，fy
=300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。如采用RRB400级高强钢筋，fy=580MPa， 则sss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。 故钢筋混凝土结构限制了高强材料的应用，限制
无粘结预应力束
3.预应力螺纹钢筋 也称精轧螺纹钢筋，是用热轧、轧后余热 处理或热处理工艺制作成带有不连续无纵肋的 外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处均可 带有匹配的内螺纹的连接器或锚具进行连接或 锚固。直径为18~50mm，具有高强度、高韧性 等特点。
预应力钢筋
9.1.4施加预应力的方法
一、先张法
根据力的平衡条件
spcI
spcAc spAp ssAs scon sl aEspc Ap aES仍处 于受压状态，不会出现开裂；
s c s pc 0
受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混 凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；
0 s c s pc ftk
s c s pc ftk
受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强 度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混 凝土构件（Np =0）的开裂明显推迟， 裂缝宽度也显著减小。
' cu
9.3预应力混凝土轴心受拉构件的计算
预应力混凝土的计算分两部分 一、使用阶段计算 ⑴承载力计算。对于预应力轴心受拉构件，应进行正 截面受拉承载力计算；对于预应力受弯构件，应进行 正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。 ⑵裂缝控制验算。对于正常使用阶段不允许开裂的构 件，应进行抗裂验算；对于允许开裂的构件，则应进 行裂缝宽度验算。 ⑶变形验算。对预应力受弯构件，应进行挠度验算。 二、施工阶段验算 预应力混凝土构件在制作、运输和安装等施工过 程中，应对其承载力和抗裂性进行验算。

预应力混凝土ppt教学课件

预应力混凝土ppt教学课件

定义
预应力混凝土是一种在混凝土浇筑前或浇筑过程中，通过张拉钢筋 或钢束对混凝土预先施加压力，以改善其受力性能的结构形式。
特点
具有较高的抗裂性、刚度和耐久性，能有效控制裂缝的开展和宽度， 提高结构的承载能力和使用寿命。
预应力原理及作用机制
原理
通过在混凝土中引入预压应力，使混 凝土在承受外荷载之前已经处于受压 状态，从而提高其抗裂性和承载能力。
应用领域
预应力混凝土广泛应用于桥梁、高层建筑、水利工程、海洋工程等需要承受大 荷载和严酷环境的结构中。
国内外发展现状与趋势
发展现状
预应力混凝土技术在国内外得到了广泛应用和深入研究，形成了完善的理论体系和 施工工艺。
发展趋势
随着新材料、新工艺和计算机技术的发展，预应力混凝土技术将朝着更高强度、更 轻量化、更耐久性和更环保的方向发展。同时，智能化施工和监测技术也将得到更 广泛的应用。
80%
安全管理
建立结构安全管理制度，对结构进 行安全评估，确保结构在使用过程 中的安全性。
损伤诊断技术应用
无损检测技术
应用无损检测技术对预应力混 凝土结构进行检测，如超声检 测、射线检测等，确定结构的 损伤位置和程度。
结构健康监测技术
通过安装传感器等监测设备， 实时监测结构的变形、应力等 参数，评估结构的健康状况。
预应力混凝土ppt教学课件
目
CONTENCT
录
• 预应力混凝土基本概念与原理 • 预应力混凝土材料与性能要求 • 预应力混凝土设计方法与步骤 • 预应力混凝土施工工艺流程与技术
要点 • 预应力混凝土质量检测与验收标准 • 预应力混凝土结构维护与加固方法
01
预应力混凝土基本概念与原理

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

2.2 预应力混凝土结构的优点
1．变被动设计为主动设计; 2．在使用荷载作用下不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展，提高 结构的耐久性。 3．可以合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土，从而节省材 料，减轻结构自重。 4．可以提高结构或构件的刚度，使混凝土结构的应用范围进一 步扩大。 5．施加预应力相当于对结构或构件作了一次检验，有利于保证 质量。 6．由于在正常使用阶段钢筋和混凝土的应力变化幅度较小，重 复荷载下的抗疲劳性能较好。 7．具有良好的裂缝闭合性能。 8．提高抗剪性能。
l tr
pe ltr ' d 二．预应力筋的锚固长度 f
tk
la a
f py ft
d
7.2 局部受压承载力计算
一．局部受压面积验算 Fl≤1.35βcβlfcAln
l
Ab Al
二．局部受压承载力验算 Fl 0.9( c l f c 2v cor f y ) Aln
一．预应力钢筋与孔道壁之间的摩 擦引起的预应力损失
l2
l 2 con (1
1 e
x
)


——考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦 系数，按表 14-3取用； x——张拉端至计算截面的距离（m）， 并不应大于； l 2 (x ) con 当 x+≤0.2时，l2可按下列近似公式计算： 为了减少摩擦损失，可采用两端张拉或超张
0.7 f ptk con 0.8 f ptk
热处理钢筋 一次张拉 超张拉
l 4 0.2( con / f ptk 0.575) con
l 4 0.05 con
l 4 0.035 con

单元九_预应力结构的基本概念及材料

单元九_预应力结构的基本概念及材料

1. 钢筋
要求
强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的加 工性能和一定的塑性 冷拉钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、 钢绞线、冷拔低碳钢丝
处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜采用 热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等作 为预应力钢筋
钢筋
注意
对直接承受动荷载的预应力混凝土构件，不得采 用有焊接接头的冷拉钢筋
第二节 部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土
使用荷载下不出现 拉应力或裂缝
使用荷载下允许混凝土 受拉区产生宽度不大的裂缝
全预应力混凝土构件
部分预应力混凝土构件
第二节 部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土
一、部分预应力混凝土结构的基本概念
全预应力混凝土设计的基本准则：零应力、无拉应力
全预应力的优缺点
2）无粘结部分预应力混凝土梁受力性能 荷载-挠度曲线具有三直线的形状； 破坏形态与普通梁非常接近； 预应力筋的极限应力的量值较无粘结梁的要大得多； 承受三分点作用时，跨高比对应力增量无明显影响； 承受跨中作用时，跨高比对应力增量有一定影响。
第三节
预加应力的方法与设备
一、预加应力的方法
先张法：先张拉后浇筑 筋束靠黏结力自锚，不需要锚具 直线配筋的中小型构件 后张法：先浇筑后张拉 靠工具锚具来传递和保持预应力 曲线配筋大型构件
钢筋混凝土结构—不预加应力的混凝土结构，即λ＝0。
3、部分预应力混凝土构件的分类 为了设计的方便，《公路桥规》按照使用荷载作用下构 件正截面混凝土的应力状态，又将部分预应力混凝土构件分 为以下两类：
A类： 构件正截面混凝土的法向拉应力，不超过下列规定的限 值。对于受弯构件：荷载组合 I 时为0 . 8 R lb （ R lb 为混凝土抗拉 标准强度）； 荷载组合Ⅱ或组合III时为 0 . 9 R lb 。（拉受限） B类： 构件正截面混凝土的拉应力允许超过A类构件规定的限值。 但当出现裂缝 时，其裂 缝宽度不得超过允许限值。 （裂受 限）

预应力混凝土

预应力混凝土

♂ ♂ ♂ ♂
预应力混凝土施工方法及其区别
I. 先张法 II. 后张法 III. 两者的区别
●先张法 先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件浇注成型的方法， 先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件浇注成型的方法， 其主要工序如下： 其主要工序如下：
(1)、在台座或钢模 、
♂ ♂ ♂ ♂
上张拉预应力筋： 上张拉预应力筋： 将预应力筋传入 台座横梁或钢模 的孔洞中， 的孔洞中，一端 用夹具固定， 用夹具固定，另 一端用千斤顶张 如图所示， 拉，如图所示， 待张拉到预定的 拉力后， 拉力后，将预应 力筋用夹具固在 台座横梁上； 台座横梁上；
(2)、支模、绑扎非预应力钢筋、浇筑混凝土，如 、支模、绑扎非预应力钢筋、浇筑混凝土，
图所示； 图所示； 待混凝土养护到一定强度后，切断或放松钢筋， 待混凝土养护到一定强度后，切断或放松钢筋， 通过钢筋与混凝土之间的粘结力挤压混凝土， 通过钢筋与混凝土之间的粘结力挤压混凝土，使 构件产生预压应力，如图所示。 构件产生预压应力，如图所示。
II. III.
预应力钢筋 混凝土 孔道及灌浆材料
●预应力钢筋 ★高强度。预应力混凝土构件在制作和使用过程中， 高强度。 高强度 预应力混凝土构件在制作和使用过程中， 由于种种原因，会出现各种预应力损失， 由于种种原因，会出现各种预应力损失，为了在扣 除预应力损失后仍然能使混凝土建立起较高的的预 应力值，需采用较高的张拉应力， 应力值，需采用较高的张拉应力，因此预应力钢筋 必须采用高强钢筋（ 必须采用高强钢筋（丝）。 具有一定得塑性。为防止发生脆性破坏， 具有一定得塑性。为防止发生脆性破坏，要求预应力 钢筋在拉断时，具有一定的伸长率。 钢筋在拉断时，具有一定的伸长率。 ★具有一定得塑性。为防止发生脆性破坏，要求预应 具有一定得塑性。 具有一定得塑性 为防止发生脆性破坏， 力钢筋在拉断时，具有一定的伸长率。 力钢筋在拉断时，具有一定的伸长率。 ★良好的加工性能。要求钢筋有良好的可焊性，以及 良好的加工性能。 良好的加工性能 要求钢筋有良好的可焊性， 钢筋“镦粗”后并不影响原来的物理性能。 钢筋“镦粗”后并不影响原来的物理性能。 ★与混凝土之间有较好的粘结强度。先张法构件的预 与混凝土之间有较好的粘结强度。 与混凝土之间有较好的粘结强度 应力传递是靠钢筋和混凝土的粘结力完成的， 应力传递是靠钢筋和混凝土的粘结力完成的，因此 需要有有足够的粘结强度。 需要有有足够的粘结强度。 ♂

预应力溷凝土构件(7)

预应力溷凝土构件(7)

§ 9-1 -5 预应力混凝土的材料
要求：强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的 加工性能（可焊性和冷墩性及热墩性等）和一定的塑 性。
我国预应力钢材主要有：钢绞线、钢丝（冷拔低碳钢 丝、碳素钢丝、刻痕钢丝）、冷拉和热处理低合金钢 筋。
注意
处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜 采用热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢 绞线等作为预应力钢筋
•在施工阶段会使构件某些部位受拉甚至开裂，对后张法可能造成端部局部压坏； •构件出现裂缝时的荷载值和极限荷载值很接近，延性较差； •超张拉时钢筋应力可能超过实际屈服值，使钢筋产生较大塑性变形或脆断。 •增加钢筋的松弛损失 但过小，则不能有效提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。因此规范规定， 张拉控制应力不宜超过下表值。
2021/2/6
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第九章 预应力混凝土构件
无粘结预应力混凝土
后张法张拉钢筋后不在孔道中灌 浆所生产的预应力混凝土构件
特点
造价低，便于以后再次张拉或更换预 应力钢筋
2021/2/6
12
第九章 预应力混凝土构件
§ 9-1-4 夹具和锚具
夹具和锚具是锚固和夹持预应力筋的装置，是预应力锚固体系中的关键 件，也是基础件。
夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋， 它不留在构件上，剪断预应力筋后 夹具的作用即消失，可重复使用。
3.热处理钢筋：由热轧的螺纹钢筋经淬火和回火的调质热处理 而成。按外形分纵肋和无纵肋两种。具有强度高、松弛小等特 点。以盘圆形式供货，可省掉冷拉、对焊等工序，大大方便施 工。
2021/2/6
19
第九章 预应力混凝土构件
二、混凝土 要求： 强度高； 收缩、徐变小；快硬、早强。 《混凝土结构设计规范》规定：

预应力混凝土结构设计--复习题

预应力混凝土结构设计--复习题

预应力混凝土结构设计--复习题《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？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？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？其与钢筋混凝土受弯构件比较有何变化？其变化的原因是什么？5.对构件施加预应力是否会降低或增加其极限承载能力？为什么？6.为什么预应力筋的张拉控制应力值不能取得太高，也不能取得太低？7.什么情况下预应力筋的张拉控制应力允许值[σcon]可提高0.05f pk？8.对同一钢种的预应力筋，为什么不同的张拉方法其张拉控制应力取值不同？9.混凝土收缩、徐变对预应力混凝土构件有何影响？10.什么是预应力损失？什么是钢筋的张拉控制应力？11.预应力损失有哪几种？对先张法构件通常发生的是哪几种？对后张法构件发生的又是哪几种？12.《公路桥规》中考虑的预应力损失主要有哪些？引起各项预应力损失的主要原因是什么？如何减小各项预应力损失？13.请解释钢筋的松弛或应力松弛？钢筋松弛的特点有哪些？14.什么是预应力钢筋的有效预应力？对于先张预应力构件与后张预应力构件各阶段的预应力损失应如何组合？15.对后张法构件中的预应力曲线钢筋，计算由锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失值σl1时，如何考虑预应力钢绞线与管道的摩擦影响？16.后张法构件的预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失值σl1，从张拉端开始沿预应力筋长度方向是如何变化的？为什么？17.对后张法构件中的预应力筋，为什么采用两端张拉或超张拉方法，可减少由预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值σl1？18.计算由锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失值σl2时，为什么仅考虑张拉端而不考虑锚固端？19.先张法构件采用蒸汽养护时，预应力筋与台座之间的温差是怎样引起预应力损失的？20.何谓钢筋的应力松驰？预应力筋应力松驰引起的预应力损失值σl4与哪些因素有关？21.对碳素钢丝、钢绞线，当σcon/f pk≤0.5时，为什么可不考虑预应力筋应力松驰引起的预应力损失值σl5？22.为什么后张法构件由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失比先张法构件的小？23.结构构件从预加应力时起至承受外荷载的天数，对混凝土收缩和徐变引起的预应力损失有何影响？为什么？采用什么措施可减少由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失？24.处于高潮湿条件下的预应力混凝土结构，其预应力损失值为什么比处于干燥条件下的小？25.先张法构件和后张法构件的第一批损失σl1及第二批损失σlⅡ各是如何组合的？26.为什么先张法构件由预应力筋应力松驰引起的预应力损失σl5一般情况下计入第一批损失中，而后张法构件则计入第二批损失中？27.为什么后张法预应力混凝土轴心受弯构件在使用阶段的应力分析中，采用换算截面面积A0？28.将后张法和先张法预应力混凝土轴心受弯构件在使用阶段、破坏阶段的应力状态进行比较，指出预应力筋及混凝土的应力各有何差异？29.在实际工程中，为什么对构件的受压部位也有施加预应力的？30.在预应力混凝土受弯构件中，配置非预应力纵向主筋A s和A 的作用各是什s 么？31.在预应力混凝土受弯构件中，为什么配置非预应力钢筋A s和A 可增加构件s 的延性？32.在分析预应力混凝土受弯构件受拉区开裂前各应力状态的混凝土应力时，为什么可采用材料力学公式？33.在两个预应力混凝土受弯构件的受拉区内分别配置有屈服点、无屈服点预应力筋，计算相对界限受压区高度ξb时，二者有何不同？为什么？34.预应力和非预应力混凝土受弯构件的斜截面受剪承载力计算及要求有何不同？35.当预应力混凝土受弯构件施工阶段计算中，构件预拉区边缘的混凝土法向拉应力不满足规定的要求时，可采取哪些措施？36.在预应力混凝土受弯构件承载力计算时，A0和A n的意义是什么？各自的用途是什么？37.《公路桥规》中，针对持久状况下的使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大压应力有何规定？38.《公路桥规》中，针对持久状况下的使用阶段预应力混凝土受弯构件受拉区预应力钢筋的最大拉应力值进行限制的原因是什么？39.《公路桥规》中，针对预应力混凝土受弯构件为什么要进行抗裂性验算？其抗裂性验算分为哪两种？对于全预应力混凝土和A类部分预应力混凝土构件的正截面抗裂性验算具体要求是什么？40.《公路桥规》中，针对预应力混凝土受弯构件进行持久状况下应力验算和抗裂性验算时，其作用效应的组合系数、汽车荷载的冲击系数各是如何考虑？41.预应力混凝土受弯构件受压区配置预应力钢筋的主要目的是什么？它对构件的正截面抗弯承载能力计算有何影响？42.为什么要对预应力混凝土构件的端部采取局部加强措施？43.预应力混凝土构件的挠度由哪些部分组成？什么是预应力混凝土构件的上拱度、预拱度、倒拱度？《公路桥规》中，预应力混凝土构件如何设置预拱度？44.预应力混凝土简支梁设计计算的主要步骤有哪些？45.预应力混凝土简支梁设计计算中预应力钢筋截面面积的估算方法有哪些？各是如何计算的？46.什么是预应力钢筋混凝土受弯构件的束界？预应力钢筋的布置原则是什么？47.预应力钢筋混凝土受弯构件在支点附近弯起原因有哪些？48.比较普通钢筋混凝土构件与预应力混凝土构件的受力特点，以及两者的优、缺点。

预应力混凝土的基本概念

预应力混凝土的基本概念




预应力混凝土的应用

预应力混凝土结构成功使用的历史，至今不到100年，但由于它具有许多优点， 广泛地用于桥梁 房屋建设 水工结构 轨枕 电杆 压力管道 储存罐 水塔 岩土工程 能源工程 海洋工程等，尤其是在大跨径或重荷载结构，以及不允许开裂的结构 中应用更为普遍。 预应力混凝土结构在我国桥梁建设中引用也得到了迅速发展。预应力混凝土空 心板 槽型梁 T型梁等早已被普遍应用。 随着我国高速铁路的建设，也基本都采用了预应力结构，如郑西—西安的客运 专线采用32m预应力简支箱梁作为本铁路线路的标准跨径梁。
预应力混凝土的优点提高了构建的抗裂度和刚度可以节省材料和减轻结构的自重可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力结构安全质量可靠提高了构建的耐疲劳性能预应力混凝土的缺点施工工艺比较复杂对施工过程的监控和施工质量要求比较高因而需要配备一支技术较熟练的专业对伍
预应力混凝土的基本概念
普通混凝图结构特点
混凝土是一种抗压强度高，抗拉强度低的材料，它的抗拉强度不仅很低，只有 抗压强度的1/18~1/9，而且还很不可靠，它的抗拉变形能力也很小，每米仅能 伸长0.10~0.15mm,在伸长就要出现裂缝，如果要其不开裂，则钢筋的拉力只能 达到20~30MPa；即使允许开裂，为保证构件的耐久性，需将裂缝宽度限制在 0.15~0.20mm以内，此时钢筋拉应力也只能达到150~250MPa。 预应力混凝土结构就是克服钢筋混凝土结构的缺点，经人们长期实践而 创造出来的一种具有广泛发展潜力，性能优良的结构。
预应力混凝土的基本原理
预应力是预加应力的简称，其基本原理在很早以前就被聪明的人类所运用。 木桶就是预加应力抵抗压应力的一个典型的例子。
所谓预应力混凝土，就是能将使用荷载产生的应力抵 消到一个合适程度的混凝土。

混凝土结构设计原理 课件及试题9

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 。

预应力混凝土结构的基本概念及其材料

预应力混凝土结构的基本概念及其材料

预应力混凝土结构的基本概念及其材料前言预应力混凝土结构是一种常见的建筑结构形式，它以钢筋或钢缆为预应力材料，通过预应力作用将混凝土构件产生压力，增大了抗弯能力和承载能力。

本文将介绍预应力混凝土结构的基本概念和常见的材料。

预应力混凝土结构的基本概念预应力混凝土结构是指采用预应力技术将混凝土构件在施工过程中施加与自重相抵消的预应力，以提高混凝土的各项力学性能。

预应力混凝土构件由混凝土和预应力钢条或钢缆构成。

一般情况下，在混凝土浇筑前，预先在混凝土构件中设置钢筋或钢缆，并通过张紧等方式预先施加预应力，这种预先施加的钢筋或钢缆即预应力材料。

预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比，具有更优秀的抗弯承载能力、变形性能、耐久性能以及更好的抗震性能。

预应力材料预应力钢筋预应力钢筋是一种高强度钢材，其强度等级一般为1870MPa、1770MPa、1570MPa、1270MPa等。

预应力钢筋的主要作用是在混凝土结构中施加张力，通过预应力的作用进行混凝土结构的强化。

预应力钢筋一般采用直径为12mm、16mm、20mm、25mm、32mm等规格。

预应力钢缆预应力钢缆是一种高强度预应力材料，它是由许多根小细钢束扭绞成为一束，然后分别涂上脱脂剂、涂层和防锈剂。

预应力钢缆的结构比预应力钢筋更为复杂。

预应力钢缆的强度等级一般为1860MPa、1770MPa、1570MPa、1370MPa等。

预应力钢缆一般采用直径为5mm、7mm、9mm、12mm等规格。

预应力混凝土结构的优点预应力混凝土结构相比于普通混凝土结构，具有许多优点：1.抗弯承载能力更强，能够承受更大的荷载；2.变形性能更好，大幅度降低了混凝土结构的裂缝产生；3.耐久性能更高，延长了混凝土结构使用寿命；4.抗震能力更强，能够有效地减少地震对建筑物的破坏。

预应力混凝土结构是一种具有高强度、高韧性、高耐久性和高抗震性的新型建筑结构形式，预应力钢筋和预应力钢缆是其主要的预应力材料。

预应力 混凝土结构的基本概念及材料

预应力 混凝土结构的基本概念及材料
桥梁结构新体系与施工方法的发展。
缺点：
1．工艺较复杂，对施工质量要求高,需要配备 技术较熟练的专业队伍; 2．需要有一定的专门设备; 3．预应力反拱度不易控制;
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。
子学习情境二 预应力混凝土结构的材料
一、混凝土 混凝土强度等级不应低于C40，高强混凝土 。 预应力钢筋混凝土结构构件对混凝上的要求比
四、语言区角活动中教师指导策略 （一）在观察的基础上解读并指导幼儿语言行为 （1）观察幼儿接触所投放材料的频率和活动方 式 （2）观察幼儿的兴趣 （3）观察幼儿活动参与情况 （二）有效介入幼儿语言区角活动 （1）以教师的身份自然介入 （2）以“游戏者”的身份自然介入游戏 （三）教师应成为幼儿语言的“全预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面不出
1 现拉应力，即
部分预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面出
现拉应力或出现不超过规定
宽度的裂缝，即 1 0
钢筋混凝土
：不施加预应力的混凝土结构，
即 0
部分预应力混凝土构件分为以下两类：
Ａ类：构件控制截面混凝土的拉应力，不超过规定 的限值。
二、有粘结预应力与无粘结预应力混凝土结构
1、有粘结预应力混凝土结构 按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后次序分
为： 先张法
后张法
（1）先张法预应力混凝土结构
（一）先张法：
a、定义： 先张拉钢筋，后浇筑混凝土，靠粘结力传力。 b、适用范围 直线配筋的中小型构件 c、所需设备：
千斤顶、台座 d、施工工序
③预应力钢材要有足够的塑性和良好的加工性 能。
④应力松弛损失要低。
（2）常用预应力钢筋的种类
预应力钢筋通常采用；高强钢丝，钢绞线，精 轧螺纹钢筋。

9预应力混凝土工程

9预应力混凝土工程

张。
9.3 后张法
一、概念、适用性 二、设备 1、锚具——永久性的，一次性使用
预应力筋 固定端锚具 张拉端锚具 螺丝端杆 JM-12型 锥形螺杆 钢质锥形 张拉设备 拉杆式千斤顶 锥锚式、穿心式 同上 单根粗钢筋 邦条、镦头 钢筋束 钢丝束 镦头 镦头
2、预埋管道——抽芯管（钢管，胶管）、 预埋波纹管
第九章 预应力混凝土工程
9.1 概述
混凝土拉应变值为0.0001～0.00015mm，对应的 钢筋应力20～30MPa。允许出现裂缝也只限制在 0.2～0.3mm，此时对应150～250MPa。HRB335级钢筋 的屈服应力为335MPa，可见出现允许最大裂缝时，
钢筋的抗拉强度仍未能发挥。
联想：普通钢筋混凝土结构抗拉强度低的缺点 使混凝土过早开裂，限制自身的发展。能否利用混 凝土抗压强度高的特点来帮助抗拉呢？ 预应力混凝土就是解决这一问题的有效方法。
9.2 先张法
一、概述 1、概念 2、优缺点 3、应用：多用于工厂生产中小型构件。常用钢丝或 直径不大于16mm冷拉钢筋作预应力筋。
二、设备 1、台座 ①槽式：由传力柱、上下横梁、砖墙等组成，长45～ 76m，适于双向预应力构件，易于蒸汽养护。
上横梁 下横梁
砖墙
砖墙
压杆 压杆
②墩式：由传力墩、台面、横梁等组成，长度100～150m， 适于中、小型构件。以混凝土墩作承力结构的台座称墩式 台座。
预应力混凝土梁结构
• 普通荷载下，当跨度＞6m，通常选用普通混凝土板；当跨 度＞12m 通常选用预应力混凝土板。 • 9m～24m 的跨度范围对在普通活载作用下的普通混凝土梁 板结构、预应力混凝土梁板结构进行比较分析。
预应力混凝土的优点 1）提高了构件的抗裂能力，刚度大耐久性，减轻自重， 节省材料。 在外荷载作用下，只有当混凝土的预应力被全部抵消转 而受拉且拉应变超过混凝土的极限拉应变时，构件才会开 裂。而普通钢筋混凝土结构中不存在预应力，其开裂荷载 的大小仅由混凝土极限抗拉强度（为抗压强度的1/10左右） 所决定。 因为预应力混凝土构件正常使用时，在荷载效应标准组 合下可能不开裂或只有很小的裂缝，混凝土基本上处于弹 性阶段工作，因而构件的刚度比普通钢筋混凝土构件有所 增大。

预应力混凝土结构的材料

预应力混凝土结构的材料
2.匀质性好，承受高应力
3.收缩、徐变小，以减小因收缩、徐变引起的预应力损失
4.快硬、早强，可尽早施加预应力，加快台座、锚具、
夹具的周转率
▪ 预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30， 对于采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力筋的构 件，混凝土强度等级不宜低于C40。
《结构设计原理》课件
081、预应力混凝土结构的材料
预加应力混凝土结构的材料 一、钢材
目前，常用的预应力钢筋有下列几种： (1)精轧螺纹钢筋 专用于中、小型构件或竖、横向预应力钢筋。其级别有 JL540、JL785、JL930三种；直径一般为18mm、25mm 、32mm、40mm。要求10小时松弛率不大于1．5％。 (2)钢丝 用于预应力混凝土构件中的钢丝有消除应力的三面刻痕 钢丝、螺旋肋钢丝和光面钢丝三种。 (3)钢绞线 钢绞线是把多根平行的高强钢丝围绕一根中心芯丝用绞 盘绞捻成束而形成。常用的钢胶线有7ф4和7ф5两种。
预加应力混凝土结构的材料 一、钢材
对预应力钢筋的要求 1) 强度高：钢筋受拉，抗拉强度要高 2) 具有一定的塑性：避免脆性破坏
3) 良好的加工性能：可焊、镦粗
4) 与混凝土之间能较好地粘结 5源自 应力松弛低预加应力混凝土结构的材料 二、混凝土
对混凝土的要求：
1.强度高，减小构件截面尺寸，减小自重，提高局压强度
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第九章习题
一、填空题
1、《桥规JTG D62》根据预应力大小的程度（严格定义为预应力度），将预
应力混凝土划分为（）和（）两大类。

2、部分预应力混凝土分为（）和（）两种情况。

3、对混凝土施加预应力。

从施工工艺上有（）和（）之分。

4、目前预应力混凝土结构中所用的锚、夹具种类很多，但从原理上分只有
三种：即（）、（）、（）。

二、选择题
1、在使用荷载作用下，沿预应力筋方向的正截面始终不出现拉应力预应力
混凝土，称为( )
A、全预应力混凝土；
B、部分预应力混凝土
2、预应力度λ的变化范围是从λ≥１变化到λ=0,当1＞λ＞0时的构件,称
为( )
A、全预应力混凝土；、部分预应力混凝土；C、钢筋混凝土
3、构件在作用（或荷载）短期效应组合下控制截面受拉边缘允许出现拉应
力：当对拉应力加以限制时，为( )
A、部分预应力混凝土A类构件；
B、为部分预应力混凝土B类构件。

4、适用于多跨、连续的整体现浇结构中的结构( )
A、无粘结预应力混凝土结构；
B、有粘结预应力混凝土结构
5、我国预应力混凝土结构采用混凝土,强度等级不应低于( )
A、C40；
B、C60；
C、C50
三、名词解释
1、全预应力混凝土；
2、部分预应力混凝土A类构件；
3、部分预应力混凝土B类构件；
4、先张法；
5、后张法；
四、简答题
1、何谓预应力混凝土？与普通钢筋混凝土构件相比．预应力混凝土构件有
何优缺点．
2、为什么预应力混凝土构件必须采用高强钢材，且应尽可能采用高强度等
级的混凝土？
3、在设计、制造或选择锚、夹具时应注意满足什么要求？
4、什么是预应力度？我国的工程中的按预应力度的概念对加筋混凝土是如
何分类的？
5、什么是无粘结预应力混凝土？无粘结预应力混凝土结构有哪些优点？
6、孔道压浆的目的是什么？孔道压浆时应该注意哪些问题？
第九章习题答案
一、填空题
1、全预应力混凝土；部分预应力混凝土；
2、A类构件；B类构件
3、先张法；后张法
4、摩阻锚固；承压锚固；粘着锚固
二、选择题
1、A；
2、B；
3、B；
4、A；
5、A
三、名词解释
1、在作用（或荷载）短期效应下，控制截面受拉边缘不允许出现拉应
力。

2、部分预应力混凝土A类构件——在作用（或荷载）短期效应下，控
制截面受拉边缘允许出现拉应力，但应控制拉应力不得超过某个允
许值。

（对于这种情况，国际上习惯称为有限预应力混凝土）。

3、部分预应力混凝土B类构件——在作用（或荷载）短期效应下，允
许出现裂缝，但对最大裂缝宽度加以限制。

4、先张法即先张拉钢筋后浇筑构件混凝土的施工方法。

5、后张法即先浇筑构件混凝土,等养护结硬并达到一定的强度后，再在
构件上用张拉机具张拉预应力钢筋的方法。

四、简答题
1、所谓预应力混凝土结构，是指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，限制裂缝的展开，提高结构的刚度。

2、预应力混凝土结构虽然和钢筋混凝土一样，都是由混凝土和钢筋构筑而成，但不同之处是预应力混凝土必须采用高强度的钢筋和混凝土。

如果采用强度不高的预应力筋，所产生的预加应力就会由于各种原因而有全部消失的可能。

只有采用高强度钢筋来预加应力，才能建立相当大的预应力，使得经过预应力损失后，还能剩余足够大的有效预应力（永存预应力）。

同样，只有采用高强度混凝土，才能承受得了这么大的预压应力，充分发挥高强度钢筋的作用，有效地减小构件截面尺寸和减轻结构自重。

3、锚、夹具是保证预应力混凝土安全施工和结构可靠工作的关键设备，因此，在设计、制造或选择锚、夹具时应注意满足下列要求。

（1）锚具零部件一般选用45号优质碳素结构钢制作，除了强度要求外，尚应满足规定的硬度要求，加工精度高，工作安全可靠，预应力损失小；
（2）构造简单，制作方便，用钢量少；
（3）张拉锚固方便，设备简单，使用安全。

4、将预应力度定义为st
pc σσλ= pc σ——扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的预压应力；st σ——由作用（或荷载）短期效应组合产生的构件抗裂边缘的法向拉应力，预应力度λ的变化范围是从λ≥１变化到λ=0，因此由预应力度λ值可将配筋混凝土结构系列分成全
预应力、部分预应力和钢筋混凝土结构三类。

5、无粘结预应力混凝土结构，是指预应力钢筋伸缩、滑动自由，不与周
围混凝土粘结的预应力混凝土结构。

一般是在预应力钢筋外面涂防腐油脂外包塑料套管防止钢筋与混凝土粘结、按后张法制作的预应力混凝土结构。

施工时，无粘结预应力钢筋可如同非预应力钢筋一样，按设计要求铺放在模板内，然后浇灌混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，再张拉、锚固。

此时，无粘结预应力钢筋与混凝土不直接接触，而成为无粘结状态。

在外荷载作用下，结构中预应力钢筋束与混凝土在横截面内存在线性变形协调关系，但在纵向可以相对周围混凝土发生纵向滑移。

无粘结预应力混凝土的设计理论与有粘结预应力混凝土相似，一般需增设普通受力钢筋以改善结构的性能，避免构件在极限状态下发生集中裂缝。

无粘结部分预应力混凝土是继有粘结预应力混凝土和部分预应力混凝土之后又一种新的预应力形式。

由于无粘结预应力混凝土结构在施工时不需要事先预留孔道、穿筋和张拉后灌浆等，极大地简化了常规后张法预应力混凝土结构的施工工艺。

尤其适用于多跨、连续的整体现浇结构中。

6、压浆的目的是：防止预应力钢筋锈蚀；使预应力筋与梁体混凝土粘结成整体；填充孔道的空间以防积水和冰冻。

灰浆的质量也应有严格的要求，应该密实均质、有较高的抗压强度和粘度，并且应该快硬和具有较好的抗冻性。

为了减少灰浆结硬时的收缩，保证孔道内密实，可在水泥浆中加入少量膨胀剂，以往多采用铝粉作膨胀剂，后发现铝粉同水泥起化学作用将释放出氢，可能引起钢筋氢脆，因此目前国际上多采用能产生氮的化学膨胀剂。

加入膨胀剂的水泥浆，应控制其膨胀率在5～10％之内，以免引起孔道破裂。

水泥浆的水灰比宜在0.4～0.45，如加入适量的减水剂（如加入占水泥重量0.25％的木质素磺酸钙等），则水灰比可降低10%-15%；所用水泥不应低于425号，建议采用硅酸盐水泥或普通水泥；水泥浆强度不应低于构件混凝土的80%，亦不低于30号；水泥浆的沁水率最大不得超过3%，稠度宜控制在14～18s之间。