7.2 预应力混凝土构件一般规定
7.3预应力损失
7.3.1定义: 由于张拉工艺和材料特性的原因，从构件的制作、 运输、安装、使用等各个过程中，使预应力钢筋的应力不 断降低，这降低的部分就叫预应力损失。 7.3.2引起预应力损失的原因及的措施 1.锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1 a E l 当为直线型预应力钢筋时 式中 a——张拉端锚具变形和钢筋回缩值； l——张拉端至锚固端之间的距离。 减少此项损失的措施有： ①选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数； ②对先张法构件，选择长台座。
缺点：
1.3.7 工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配备 一支技术 较熟练的专业队伍。
1.3.8 需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。 1.3.9 预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的 工程成本较高。
7.1 预应力混凝土的基本概念
1.4 应用范围: 1.4.1 在建筑中可用于建造大型屋面板、屋面梁、承重桁架、 吊车梁，建造薄壁空间结构，多层框架和单层大跨度建筑， 也可建造墙板、柱子等。 1.4.2 桥梁中建造了预应力箱形截面简支梁跨度达240m，斜 拉预应力混凝土桥跨度可达400m。 1.4.3 特种结构方面可建造预应力混凝土电视塔，石油开采平 台、预应力混凝土囤船、预应力压力容器等。
受压区－砼 受拉区－钢筋
f2-f1
使用阶段的荷载逐渐逐渐增加
б1
预应力单独作 用截面应力
б2
使用荷载单独 作用截面应力
б2-б1
拉区砼未开裂
拉区砼已开是在构件受荷之前（制作阶 段），人为给拉区砼施加预压应力，受荷之后 （使用阶段）首先要抵消拉区砼的预压应力，若 再加荷拉区砼开裂，直至破坏为止。
预拉区
f1
预压区
预加应力单独作用下受力
σ1
σ1
7.1 预应力混凝土的基本概念
3、在外荷载作用下，截面下边缘产生拉应 力σ2=9N/mm2，其挠度为f
2
受压区－砼 受拉区－钢筋
f2
σ2
荷载单独作用下受力
7.1 预应力混凝土的基本概念
4、在预压力及外荷载作用，截面下边缘产生应力б2-σ1=1N/mm2, 其挠度为f 2 – f 1=f
后张法中应用广泛。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
钢丝绳与钢绞线的区别：
在制作工艺上，钢丝绳是由钢丝绞成股，
再由股捻成绳，有中间夹麻芯或钢芯和不加芯
的钢丝绳；钢绞线是由钢丝只经过一次扭绞。
在性能上，钢丝绳的弹性模量小与钢绞线。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1.2.3 热处理钢筋
将合金钢（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）经过调质热处 理而成，达到提高抗拉强度（fPy =1040N/mm2），改善塑性性 能。ΦHT表示。 这种筋具有强度高（节省钢材）低松弛的特点，其 Φ=6~10mm以盘园形式供给省去焊接，有利施工。 1.2.4 冷拉低合金钢和冷拔低碳钢丝 由于强度低，不再列入钢筋砼规范。
第7章 预应力混凝土构件
基本知识
第7章 预应力混凝土构件基本知识
qk=10kN/m
1.普通混凝土构件存在问题
1.1 普通混凝土抗裂性很差
L0
混凝土的极限拉应变很低，只有0.0001～0.0015，这时钢筋应力仅 20～30N/mm2,另外提高混凝土的强度也不明显 1.2 高强材料得不到充分应用 裂缝宽度一般应限制在0.2～0.3mm以内，受拉钢筋应力最高也只能达 到150～250N/mm2
7.2 预应力混凝土构件一般规定
张拉控制应力限值
钢筋的种类
张拉方法 先张法 后张法
ptk
预应力消除钢丝、 0.75 f 钢绞线 热处理钢筋 0.70 f
0.75 f
0.65 f
ptk
ptk
ptk
规范指出，为了提高构件制作、运输及吊装阶段的抗裂性 而在受压区设置的预应力钢筋，其允许控制应力提高5%。
1.3.5 提高构件的抗疲劳性能。在预应力结构中，由于钢筋事先张 拉，在往复移动荷载的作用下，钢筋应力变化幅度不大 10%以下， 不会引起钢筋疲劳。
7.1 预应力混凝土的基本概念
1.3.6 提高受压构件的稳定承载力。对于长细比较大的受压构件， 由于预应力钢筋张拉的很紧，不但预应力钢筋本身不会压弯， 而且可帮助周围混凝土提高抗弯的能力。
1.3预应力混凝土的特点 优点： 1.3.1 裂缝宽度小、刚度大、挠度小、结构的耐久性好。 1.3.2 抗裂性高，可建造水工建筑、储水结构、抗渗结构。 1.3.3 充分利用高强材料，节约了钢材、减轻了自重，特别在大跨度 的结构中更为经济。 1.3.4 提高构件的抗剪性能。试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓 的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展.
7.1 预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土预制桩 预应力空心板
打完预制桩后，预应力管桩施工现场
7.1 预应力混凝土的基本概念
预应力混凝土连续箱梁在未完成受力 体系转换时的支架系统至关重要
7.1 预应力混凝土的基本概念
2. 预加应力的方法
根据预应力筋张拉时间的先后，习惯上 把预加应力方法分为先张法、后张法和同 张法。
1.3 结构自重大使用性能不好
普通混凝土结构不能适应现代化建设大跨度和大空间的需要，因为无 法采用高强度的材料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。
问题引出
2.预应力混凝土的产生
1.1 最早给混凝土施加预应力的概念是1888年德国工程师道伦 （W .Doehring）提出的，由于当时钢材的强度不高，故未能获得实际结果。 1.2 1928年法国工程师费列西奥（E .Freyssinet）利用高强度的钢丝和高强度 等级的混凝土并施加高的预应力（大于400N/MM2）来制造预应力混凝土构 件才获得实际意义的成功。 1.3 我国是1954年开始研究预应力混凝土结构，并与1956年推广，以后获得 了较大的发展。
μ——预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数，
θ ——从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线的夹角
7.3 预应力损失
减少该项损失，可采取以下措施： ①对较长的构件可在两端
进行张拉；
②采用超张拉，张拉程序可采用：
当第一次张拉至1.1σcon时，预应力钢筋应力沿EHD分布， 当张拉应力降至0.85σcon，由于钢筋回缩受到孔道反向摩擦力 的影响，预应力沿FGHD分布，当再张拉至σcon时，钢筋应力 沿CFGHD分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至 σcon的应力分布均匀，预应力损失要小一些。
刻痕钢丝
螺旋肋钢丝
消除应力钢丝见《预应力砼用钢丝》GB/T5223，是用高
碳镇静钢轧制成的盘园，经过加温、淬火（铅浴）、酸洗、
冷拔、回火矫直等处理工序来消除应力，而成的碳素钢丝可 提高抗拉强度（光面钢丝fpy =1250N/mm2，其余fpy≥1110 N/mm2），这样钢直径4~9mm，强度高低、低松弛。
常见预应力钢筋砼构件有：预应力钢筋砼轴拉构 件、预应力钢筋砼受弯构件、预应力混凝土大偏 心受压构件、偏心受拉构件，预应力混凝土预制 桩等得到广泛的应用。
7.1 预应力混凝土的基本概念
1.2 预应力混凝土与钢筋混凝土的比较
1.2.1 预应力混凝土结构中，混凝土的强度等级要高，钢筋的强 度也要高。
1.2.2 预应力程度较高预应力混凝土结构，性能如同均质弹性材 料。而普通钢筋混凝土在使用荷载作用下的性能是非线性的。
1.2.3 预应力混凝土结构刚度大，挠度小，裂缝宽度小。 1.2.4 一旦预应力被克服后，预应力混凝土和普通混凝土结构就没 有本质上的不同，因而正截面承载力是一样的； 1.2.5 预应力混凝土梁的斜截面抗剪强度高于普通混凝土，因而预 应力混凝土梁的腹板可做得较薄，大大减轻了自重。
7.1 预应力混凝土的基本概念

先、后张法比较
7.1 预应力混凝土的基本概念
1. 先张法 张拉钢筋
比较先、后张法
浇筑混凝土 切断钢筋，混凝土预压
预应力由混凝土与钢筋间的粘结力来传递
2. 后张法
浇筑混凝土构件
穿预应力钢筋
锚固钢筋，孔道灌浆
预应力由构件两端锚具实现
7.1 预应力混凝土的基本概念
7.2 预应力混凝土构件的一般规定
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1.2.2钢绞线 由多根冷拉钢丝在绞线机
上咬合并经消除应力回火而
成的总称。 有1×3捻用于先张法。 1×7捻是外层钢丝围绕一根 直径大20%的中心钢丝绞成
直径用ΦS表示，外径 8.6~15.2mm，fpy=1110 ~1320 N/mm2 ，强度高、低松弛、伸 直性好，比较柔软 ，盘弯方便， 粘结性好。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1.3.混凝土
混凝土性能
高强度
收缩小、徐变小
快硬、早强
《规范》规定：预应力砼结构强度等级不宜低于C30，当 采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋时预应力砼结构强度等 级不宜低于C40。
7.2 预应力混凝土构件一般规定
2. 张拉控制应力σcon
2.1 定义：张拉控制应力是指预应力钢筋在张拉时，所控
1.预应力混凝土材料性能要求 1.1 钢筋的性能
预应力钢筋一直 处于高强受拉应力
钢筋的性能
提高与混凝土 粘结强度
强度高
较好的塑性、 可焊性。
良好的粘结性。
低松弛。
超载情况下 发生脆性破断， 同时还要求具有良好 的加工性能，
减少预应力 损失
7.2 预应力混凝土构件一般规定
1 .2预应力钢筋的种类
1.2.1 消除应力钢丝包括光面 （ΦP）、螺旋肋（ΦH）、三面刻痕 （ΦI）
7.3 预应力损失
3.混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差
引起的损失 σl3
为了缩短先张法构件的生产周期，混凝土常采用蒸汽养 护办法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应力筋与台座之 间的温差△ t 使钢筋受热自由伸长，但两端的台座是固定不动 的，即距离保持不变，于是钢筋就松了，钢筋的应力降低；降 温时，预应力钢筋与混凝土已黏结成整体，加上两者的温度线 膨胀系数相近，二者能够同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢 筋伸长的部分已不能回缩，因而产生了温差损失。仅先张法构 件有该项损失。