效直径的1.5倍，且应符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，不应
小于15mm；对三股钢绞线，不应小于20mm；对七股钢绞线，不 应小于25mm。
对先张法预应力钢筋端部周围的混凝土应采取加强措施， 以防止放松预应力钢筋时，端部产生劈裂缝。 （1）对单根配置的预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于 150mm且不少于4圈的螺旋筋；当有可靠经验时，亦可利用支座
l2
1 con 1 x e
为了减小摩擦损失，对于较长的构件可采用一端张拉另一端补拉， 或两端同时张拉，也可采用超张拉。 超张拉程序为 0 1.1 con 2分钟 0.85 con con 。
混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间 的温差引起的预应力损失 l 3
10.5 预应力混凝土构件的构造要求
1
先张法构件
多根相同直径钢丝并筋配筋：并筋的等效直径，对双并筋应
取为单筋直径的1.4倍，对三并筋应取为单筋直径的1.7倍。并筋的 保护层厚度、锚固长度、预应力传递长度及正常使用极限状态验算
均应按等效直径考虑。当预应力钢绞线、热处理钢筋采用并筋方式
时，应有可靠的构造措施。 先张法预应力钢筋之间的净间距 ：不应小于其公称直径或等
垫板上的插筋代替螺旋筋，但插筋数量不应少于4根，其长度不
宜小于120mm； （2）对分散布置的多根预应力钢筋，在构件端部10d（d为
预应力钢筋的公称直径）范围内应设置3～5片与预应力钢筋垂直
的钢筋网； （3）对采用预应力钢丝配筋的薄板，在板端100mm范围内 应适当加密横向钢筋。
槽形板类构件，应在构件端部100mm范围内沿构件板面设 置附加横向钢筋，其数量不应少于2根。 预制肋形板，宜设置加强其整体性和横向刚度的横肋。端横 肋的受力钢筋应弯入纵肋内。当采用先张长线法生产有端横肋的
甚至避免裂缝的出现。
pk
Np
(a)
Np
(b) (c)
或
或
(d)
预应力混凝土受弯构件
通过人为控制预压力Np的大小，可使梁截面受拉边缘混 凝土产生压应力、零应力或很小的拉应力，以满足不同的裂 缝控制要求，从而改变了普通钢筋混凝土构件原有的裂缝状 态，成为预应力混凝土受弯构件。 美国混凝土协会（ACI）对预应力混凝土下的定义是： “预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内 应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土”。
各阶段预应力损失值的组合 预应力损失值的组合 混凝土预压前 (第一批)的损失 混凝土预压后 (第二批)的损失 先张法构件 后张法构件
l1 l 3 l 4
l5
l1 l 2
l4 l5 l6
考虑到预应力损失计算值与实际值的差异，并为了保 证预应力混凝土构件具有足够的抗裂度，应对预应力总损 失值做最低限值的规定。《规范》规定，当计算求得的预 应力总损失值小于下列数值时，应按下列数值取用： 先张法构件 100N/mm2； 后张法构件 80N/mm2。
第10章 预应力混凝土构件
主要内容：
预应力混凝土的概念及其与普通钢筋混凝土的
区别 预应力损失 构造要求
重点：
预应力混凝土的基本概念 各项预应力损失的意义、计算方法、减小措施
10.1 概述
一般概念 预应力混凝土（prestressed concrete）是在混凝土构 件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力。这种预压 应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少
用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土 的局部挤压引起的预应力损失 l 6
对水管、蓄水池等圆形结构物，可采用后张法施加预应力。把钢 筋张拉完毕锚固后，由于张紧的预应力钢筋挤压混凝土，钢筋处构件 的直径减小,一圈内钢筋的周长减小，预拉应力下降，即产生了预应力 损失。 规范规定：当构件直径d≤3m时， l 6 30 N/mm2； 当构件直径d>3m时， l 6 0 。
可以采用超张拉的方法减小松弛损失。
混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失 l 5
混凝土在空气中结硬时体积收缩（shrinkage），而在预压力作用 下，混凝土沿压力方向又发生徐变（creep）。收缩、徐变都导致预应 力混凝土构件的长度缩短，预应力钢筋也随之回缩，产生预应力损失。 混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区纵向预应力钢筋的预应力 损失值 l 5 、 l5（N/mm2）可按下列方法确定： 先张法：
张拉端
固定端
(a)
伸长
(b)
(c)
压缩 压缩
(d)
先张法构件制作
后张法 在浇灌混凝土并结硬之后张拉预应力钢筋，故称为后
张法（post-tensioning type）。
后张法构件是依靠其两端的锚具锚住预应力钢筋并传
递预应力的。因此，这样的锚具是构件的一部分，是永久
性的，不能重复使用。此方法适用于在施工现场制作大型

一次张拉 1 0.9 超张拉
con 当 con 0.7 f ptk 时 ， l4 0.125 0.5 con f 低松弛 ptk con 当 0.7 f ptk con 0.8 f ptk 时 ， l4 0.2 0.575 con f ptk 热处理钢筋： 0.05 con 一 次 张 拉 l4 0.035 con 超 张 拉
。
预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失 l 4
应力松弛（stress relaxation）是指钢筋受力后，在长度不变的条件下， 钢筋应力随时间的增长而降低的现象。 预应力钢丝、钢绞线： 普通松弛 l 4
con 0.4 0.5 con , f ptk
以及减少预应力损失的措施。
张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 l 1
无论先张法临时固定预应力钢筋还是后张法张拉完毕锚固预应力钢 筋时，在张拉端由于锚具的压缩变形，锚具与垫板之间、垫板与垫板之 间、垫板与构件之间的所有缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢绞线在 锚具内的滑移，使得被拉紧的预应力钢筋松动缩短从而引起预应力损失。 预应力直线钢筋锚具变形损失应按下列公式计算：
预应力混凝土的特点
预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，有如下特点：
提高了构件的抗裂能力 增大了构件的刚度 充分利用高强度材料 扩大了构件的应用范围
预应力混凝土具有施工工序多、对施工技术要求高，且
需要张拉设备、锚夹具及劳动力费用高等特点，因此特别适 用于普通钢筋混凝土构件力不能及的情形（如有防水、抗渗 要求者或大跨度及重荷载结构）。
l1
a Es l
为了减小具变形和钢筋内缩引起的预应力损失，应尽量少用垫板； 先张法采用长线台座张拉时损失较小；而后张法中构件长度越大则损失 越小。
预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失 l 2
张拉端 计算截面
x
θ
d
dP
σcon
σl2
Aps
dF
d dx
Ap (s ds )
45 280
pc
fcu
45 280
pc
l5
1+15
l5
f cu 1 + 15 pc
后张法：
35 280
pc
fcu
l5
35 280
1+15
l5
f cu 1 + 15
所有能减少混凝土收缩徐变的措施，相应地都将减少 l 5 。
fptk fptk
fptk
2
预应力损失
将预应力钢筋张拉到控制应力后，由于种种原因，其
拉应力值将逐渐下降到一定程度，即存在预应力损失（loss of prestress）。经损失后预应力钢筋的应力才会在混凝土中 建立相应的有效预应力（effective prestress）。 下面分项讨论引起预应力损失的原因、损失值的计算
的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积得出的拉应力值。
σcon是施工时张拉预应力钢筋的依据，其取值应适当。若过大，则会产
生如下问题：（1）个别钢筋可能被拉断；（2）施工阶段可能会引起构件某
些部位受到拉力（称为预拉区）甚至开裂，还可能使后张法构件端部混凝土
产生局部受压破坏；（3）使开裂荷载与破坏荷载相近，一旦裂缝，将很快 破坏，即可能产生无预兆的脆性破坏。另外，还会增大预应力钢筋的松弛损
摩擦损失计算简图
后张法由于孔道的制作偏差、孔道壁粗糙以及钢筋与孔壁的挤压等
原因，张拉预应力筋时，钢筋将与孔壁发生摩擦（friction）。距离张拉端 越远，摩擦阻力的累积值越大，从而使构件每一截面上预应力钢筋的拉应 力值逐渐减小，这种预应力值差额称为摩擦损失。预应力钢筋与孔道壁之 间的摩擦引起的预应力损失的计算公式如下：
锚具按其构造形式及锚固原理，可以分为三种基本类型：
锚块锚塞型锚具；螺杆螺帽型锚具；镦头型锚具。
10.3 预应力混凝土材料
预应力混凝土的材料
钢筋
预应力混凝土结构中的钢筋包括预应力钢筋（prestressing tendon）和非预应 力钢筋（ordinary steel bar）。 非预应力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用RRB400级钢筋。 由于通过张拉预应力钢筋给混凝土施加预压应力，因此预应力钢筋首先必须具有 很高的强度，才能有效提高构件的抗裂能力。规范规定，预应力钢筋宜采用预应 力钢绞线、消除应力钢丝及热处理钢筋。
构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。
灌浆孔
构件
(a)
拉伸钢筋 压缩混凝土 锚固 锚具
(b)
(c)
后张法构件制作
锚具 锚具是锚固预应力筋的装置，它对在构件中建立有效预 应力起着至关重要的作用。先张法构件中的锚具可重复使用， 也称夹具或工作锚；后张法构件依靠锚具传递预应力，锚具 也是构件的组成部分，不能重复使用。 对锚具的要求是：安全可靠，使用有效、节约钢材及制 作简单。