第10章预应力混凝土构件 (Pre-Stressed Concrete Member) §10.1概述 一.预应力混凝土的概念 1概念：在混凝土构件使用（承受使用荷载)以前预先施加作用使 之产生的应力（如压应力）与使用荷载产生的应力（如拉应力）方 向相反，从而抵消部分或全部荷载产生的应力（如拉应力）； 2.意义： (1)提高混凝土构件的抗裂性能和刚度； (2)充分利用高强材料、降低构件自重。 3.使用范围：裂缝控制等级要求高、大跨度、挠度控制要求高
1 第10章 预应力混凝土构件 (Pre-Stressed Concrete Member) §10.1 概述 一.预应力混凝土的概念 1.概念：在混凝土构件使用（承受使用荷载）以前预先施加作用使 之产生的应力（如压应力）与使用荷载产生的应力（如拉应力）方 向相反，从而抵消部分或全部荷载产生的应力（如拉应力）； 2.意义： （1）提高混凝土构件的抗裂性能和刚度； （2）充分利用高强材料、降低构件自重。 3.使用范围：裂缝控制等级要求高、大跨度、挠度控制要求高
4.预应力简支梁的试验介绍（图10-1) 二.预应力混凝土的分类 1.我国规范对预应力混凝土分类的原则：根据裂缝控制程度划分； 2.我国规范对预应力混凝土的具体分类 (1)裂缝控制等级为一级：严格要求不出现裂缝的构件，即在使 用荷载下，构件受拉区不允许出现拉应力； (2)裂缝控制等级为二级：一般要求不出现裂缝的构件，即在使 用荷载下，构件受拉区允许出现小于混凝土抗拉强度的拉应力： (3)裂缝控制等级为三级：允许出现裂缝的构件，即在使用荷载 下，构件受拉区允许出现小于规定的混凝土最大裂缝宽度的的裂缝。 3.其他分类方法（仅供参考）
2 4.预应力简支梁的试验介绍（图10-1） 二.预应力混凝土的分类 1.我国规范对预应力混凝土分类的原则：根据裂缝控制程度划分； 2.我国规范对预应力混凝土的具体分类 （1）裂缝控制等级为一级：严格要求不出现裂缝的构件，即在使 用荷载下，构件受拉区不允许出现拉应力； （2）裂缝控制等级为二级：一般要求不出现裂缝的构件，即在使 用荷载下，构件受拉区允许出现小于混凝土抗拉强度的拉应力； （3）裂缝控制等级为三级：允许出现裂缝的构件，即在使用荷载 下，构件受拉区允许出现小于规定的混凝土最大裂缝宽度的的裂缝。 3.其他分类方法（仅供参考）
三张拉预应力钢筋的方法 对构件预先施加作用的原理：张拉钢筋； 被张拉的钢筋称为预应力钢筋； 预应力钢筋的回缩趋势即对构件产生作用（形成预应力） 张拉钢筋根据施工工艺和结构适用条件分为两种。 l.先张法(pre-tension) (1)施工工艺（如图10-2）： (2)预应力传递方式：钢筋与混凝土之间的粘结力。 2.后张法(post-tension) (1)施工工艺（如图10-3） (2)预应力传递方式：预应力钢筋端部的锚具传递给构件端部
3 三.张拉预应力钢筋的方法 对构件预先施加作用的原理：张拉钢筋； 被张拉的钢筋称为预应力钢筋； 预应力钢筋的回缩趋势即对构件产生作用（形成预应力） 张拉钢筋根据施工工艺和结构适用条件分为两种。 1.先张法(pre-tension) （1）施工工艺（如图10-2）； （2）预应力传递方式：钢筋与混凝土之间的粘结力。 2.后张法（post-tension） （1）施工工艺（如图10-3） （2）预应力传递方式：预应力钢筋端部的锚具传递给构件端部
四夹具和锚具 1.夹具和锚具的作用：固定预应力钢筋； 2.夹具：能重复使用，一般用于先张法构件； 3.锚具：不能重复使用，一般用于后张法构件； 4.对锚具的要求：(P.246)1)4): 5.常用锚具：(P.246)1)4); 五.预应力混凝土材料 1.混凝土：快硬、早强和收缩、徐变小，一般不低于C40: 2.钢材：强度高、塑性好和表面有刻痕。 六张拉控制应力cm 1.定义：张拉控制应力ocm=N/A
4 四.夹具和锚具 1.夹具和锚具的作用：固定预应力钢筋； 2.夹具：能重复使用，一般用于先张法构件； 3.锚具：不能重复使用，一般用于后张法构件； 4.对锚具的要求：（P.246）1）~4）； 5.常用锚具：（P.246）1）~4）； 五.预应力混凝土材料 1.混凝土：快硬、早强和收缩、徐变小，一般不低于C40； 2.钢材：强度高、塑性好和表面有刻痕。 六.张拉控制应力 1.定义：张拉控制应力 con con N Ap = /
N为总张拉力，可由仪器读出； A为预应力钢筋截面面积； 2.为何要控制张拉应力 (1)太小时，产生的预应（压）力不足以抵消荷载产生的拉应力： (2)太大时，会使构件开裂、构件破坏无预兆和预应力钢筋脆断、 3.控制要求 (1)与张拉工艺有关； (2)同条件下，先张法的大于后张法： (3)规范的数值见表10-3； (4)一定条件下可略有提高。 5
5 N为总张拉力，可由仪器读出； 为预应力钢筋截面面积； 2.为何要控制张拉应力 （1）太小时，产生的预应（压）力不足以抵消荷载产生的拉应力； （2）太大时，会使构件开裂、构件破坏无预兆和预应力钢筋脆断。 3.控制要求 （1）与张拉工艺有关； （2）同条件下，先张法的大于后张法； （3）规范的数值见表10-3； （4）一定条件下可略有提高。 Ap
七预应力损失 概念：在施工和使用阶段，预应力钢筋中的预应力（如张拉完毕时 的控制应力)降低的现象。 可能有六（七）种原因将导致此现象发生。 1.锚具变形导致预应力钢筋内缩引起的预应力损失o (1)计算公式为(10-1)； (2)一般在先张法构件中产生（直线形构件）； (3)减小ō，的措施：A选择变形小的锚具和减少锚具个数 B增加台座长度； 2.预应力钢筋与孔道摩擦引起的预应力损失·2 (1)计算公式为(10-2)； 6
6 七.预应力损失 概念：在施工和使用阶段，预应力钢筋中的预应力（如张拉完毕时 的控制应力）降低的现象。 可能有六（七）种原因将导致此现象发生。 1.锚具变形导致预应力钢筋内缩引起的预应力损失 （1）计算公式为（10-1）； （2）一般在先张法构件中产生（直线形构件）； （3）减小 的措施：A选择变形小的锚具和减少锚具个数； B增加台座长度； 2.预应力钢筋与孔道摩擦引起的预应力损失 （1）计算公式为（10-2）； l1 l1 l 2
(2)一般在后张法构件中产生； (3)减小o2的措施：A两端张拉；B超张拉。 3.养护构件时预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失。分 (1)计算公式为(10-6)； (2)一般在先张法构件中产生： (3)减小O3的措施：A两次升温；B预应力钢筋与台座同时升温。 4.预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失可4 (1)计算公式视不同情况分别为(10-7)~(10-11)： (2)一般在先、后张法构件中均会产生； (3)减小O4的措施：超张拉
7 （2）一般在后张法构件中产生； （3）减小 的措施：A两端张拉；B超张拉。 3.养护构件时预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 （1）计算公式为（10-6）； （2）一般在先张法构件中产生； （3）减小 的措施：A两次升温；B预应力钢筋与台座同时升温。 4.预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失 （1）计算公式视不同情况分别为（10-7）~（10-11）； （2）一般在先、后张法构件中均会产生； （3）减小 的措施：超张拉。 l 2 l 3 l 3 l 4 l 4
5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损先1505 (1)计算公式根据先张法、后张法、受拉区和受压区分别为 (10-12)~(10-15); (2)一般在先张法和后张法构件中均会出现； (3)减小os、σs的措施：A采用高标号水泥；B提高密实性； C加强养护。 6.由于螺旋预应力钢筋对混凝土的挤压产生的预应力损失σ6 (1)计算公式为(10-19)； (2)一般在后张法环形（或圆形）截面构件中产生； (3)减小ō，的措施：避免采用小直径构件 8 7.分批张拉时产生的预应力损失
8 5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 、 （1）计算公式根据先张法、后张法、受拉区和受压区分别为 （10-12）~（10-15）； （2）一般在先张法和后张法构件中均会出现； （3）减小 、 的措施：A采用高标号水泥；B提高密实性； C加强养护。 6.由于螺旋预应力钢筋对混凝土的挤压产生的预应力损失 （1）计算公式为（10-19）； （2）一般在后张法环形（或圆形）截面构件中产生； （3）减小 的措施：避免采用小直径构件 7.分批张拉时产生的预应力损失。 l5 l5 l5 l5 l 6 l 6
八预应力损失值的组合 1.预应力损失的特点 (1)有的在先张法构件中产生，有的在后张法构件中产生，有的 在先、后张法构件中均产生； (2)有的是单独产生，有的是和别的预应力损失同时产生； (3)前述各公式是分别计算，未考虑相互关系； 2.我国规范规定应进行相应组合，如表10-6。 3.预应力损失的最低值 (1)先张法构件：≥100N/mm (2)后张法构件：≥80N/m2
9 八.预应力损失值的组合 1.预应力损失的特点 （1）有的在先张法构件中产生，有的在后张法构件中产生，有的 在先、后张法构件中均产生； （2）有的是单独产生，有的是和别的预应力损失同时产生； （3）前述各公式是分别计算，未考虑相互关系； 2.我国规范规定应进行相应组合，如表10-6。 3.预应力损失的最低值 （1）先张法构件： （2）后张法构件： 2 100N / mm 2 80N / mm
九.先张法构件预应力钢筋的传递长度 预应力钢筋的应力混凝土受到的预压应力 1.传递长度：预应力钢筋的应力从构件端部为0增长到某一稳定数值 (如控制应力)所需要的长度，如上图中的1 2.传递长度的计算公式为（10-20)； 3,基本假定：在传递长度范围内，预应力钢筋（含混凝土）的预应 力为线性变化，在传递长度末端达到最大值。 10
10 九.先张法构件预应力钢筋的传递长度 1.传递长度：预应力钢筋的应力从构件端部为0增长到某一稳定数值 （如控制应力）所需要的长度，如上图中的 ； 2.传递长度的计算公式为（10-20）； 3.基本假定：在传递长度范围内，预应力钢筋（含混凝土）的预应 力为线性变化，在传递长度末端达到最大值。 con cp l tp l tp l 预应力钢筋的应力 混凝土受到的预压应力 tp l