6
3.预应力混凝土的优、缺点
优点： a. 提高构件的抗裂能力。
b. 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲 劳，提高抗剪承载力。
c. 充分利用高强度材料的性能。预应力筋 Nu NPy d. 扩大了构件的使用范围：减轻自重，加大跨度，
提高适用能力。
缺点：成本高，材料质量要求高，工序复杂，技术 水平要求高。
…9－3
rc –––曲线的曲率半径； , k –––预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数及局 部
x –––张偏拉差端的至摩计擦算系截数面；的距离 x lf；
l –––张拉端至锚固端距离。
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2. 预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的损失l2
σl2
σ
con
1
1 e kx μθ
…9－4
x ––– 从张拉端至计算截面的孔道长度（m ）， 可用投影长度；
艺相结合。
非预应力钢筋
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9.1.4预应力混凝土构件的锚、夹具
锚、夹具：用于固定钢筋 构件制作完后，能取下重复使用–––夹具 用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 –––锚 具 不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时，
固定预应力筋、锚具不同，则钢筋的回缩量不同， 锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。
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预应力混凝土构件设计
1
本章重点
➢ 预应力混凝土的概念及其优点 ； ➢ 施加预应力的方法及预应力混凝土材
料的要求；
➢ 预应力损失的原因及其计算和组合； ➢ 预应力混凝土构件的受力性能分析；
。 ➢ 预应力混凝土构件的截面设计
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§9.1 预应力混凝土的基本知识
9.1.1 一般概念
1. 预应力混凝土的基本原理
钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线，也可采用 热处理钢筋；普通钢筋宜采用HRB400级和 HRB335 级钢筋，也可采用HPB235级钢筋。
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§9.2 预应力混凝土构件设计的一般规定

9.2.1 计算内容
1.使用阶段计算 ➢承载力计算
正截面：轴拉构件、受弯构件 斜截面：受弯构件
一级：严格不裂 ➢裂缝控制验算 二级：一般不裂
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9.1.3预应力的建立方法
1.先张法
①张拉钢筋
②浇注混凝土
③剪断钢筋
张拉钢筋 支模、浇混凝土 混凝土达到一定强 度剪钢丝 产生预应力
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2.后张法
①浇注混凝土 ②穿钢筋、张拉、锚固
③灌浆
浇混凝土，预留孔道 达到强度，穿筋 张拉 钢筋，锚固 产生预应力 孔道灌浆
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❖ 先张法、后张法有各自适用范围和优、缺点。 ❖ 无粘结预应力混凝土结构通常与后张预应力工
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确定con时考虑的因素 ❖con 增加。产生的预应力大，抗裂性好。 所以 con > 0.4 fptk。 ❖ con 过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断，
所以 ，控制应力的大小必须适当。
❖ con 过高，施工阶段可能引起构件某些部分
受拉开裂或局部受压破坏。
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张拉控制应力限值
钢筋种类
张拉方法 先张法 后张法
Np
pc
c
全预应力混 凝土
有限预应力混凝土 部分预应力混凝土
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日常生活中有许多应用预应力的例子。
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2.预应力混凝土构件的受力特征 ➢ 提高了构件的抗裂性； ➢ 预应力的大小可根据需要调整。 ➢ 在使用荷载下，预应力混凝土构件基本处于 弹性工作阶段(未裂)。 ➢ 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。
抗裂度验算
三级：允许开裂——裂缝宽度验算
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2.施工阶段验算 指构件制作、运输、吊装等施工阶段承
载力、抗裂或裂缝宽度验算。
9.2.2 张拉控制应力con
❖ con：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所
指示的总张拉力除以预应力筋面积。
❖ con的确定原则：与预应力的施加方式及钢
筋的强度标准值fptk有关。
(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具
常
见
的
几
种
锚
(a) JM12型锚具
具
锥塞式锚具
QM
XM
(b) XM型与QM型锚具夹片
(c) QM型单孔锚具
(d) QM型多孔锚具
夹片式锚具
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9.1.5预应力混凝土构件的材料
混凝土：一般要求不应低于C30；采用钢丝，钢铰 线，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝 土强度等级不宜低于 C40。
––– 从张拉端至计算截面曲线孔道长度的夹
角，rad。
当（ + kx ）0.2时， l2 = con(kx + )
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3. 受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预
应力损失l3
加热养护：此时混凝土未硬结，钢筋自由伸长，而台 座不动。钢筋松了––– 产生温差损失。
t st 通常 1.0105 /C
l3 st Es 2.0105 1.0105 t 2t …9－5
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9.1.2预应力混凝土的分类
根据制作、设计和施工的特点，预应力混凝土可以 有不同的分类： 1.先张法和后张法
钢筋张拉先于混凝土浇筑——先张法 钢筋张拉后于混凝土浇筑——后张法
2.全预应力和部分预应力 全截面受压——全预应力 部分截面受压——部分预应力
3.有粘结预应力和无粘结预应力 预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起——有粘结
普通混凝土的缺点： ➢ 在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、耐
久、 刚度和抗疲劳性。
➢ 难以利用高强度钢筋。与wmax对应的s = 200N/mm2
。 而高强钢丝强度可达1600N/mm2以上 。
3
预应力混凝土的基本原理：
预应力：在混凝土结构承受使用荷载之前的制作 阶段预先对混凝土施加应力。
ep
最终有效预应力：
pe = con–l
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1. 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1
直线：
l1
a l
Es
…9－1
曲线：
σl1
2σ l con f
μ rc
k
1
x lf
…9－2
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式中： a–––张拉端锚具变形和钢筋回缩量；
lf –––反向摩擦影响长度（m） ；
aE
l
c
f 1000 con rc k
消除应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋
0.75 fptk 0.75fptk 0.70 fptk 0.65 fptk
在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松 驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失 时，可以提高0.05fptk。
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9.2.3 预应力损失l
预应力筋张拉后，由于各种原因其张拉应力会下 降，这一现象称为预应力损失。引起预应力损失的原 因有六大类。先分别找出这些损失出现的原因，再根 据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失 的计算和组合。