预应力混凝土结构的原理

东南大学远程教育结构设计原理第七十讲主讲教师：曹双寅舒赣平8/28/2023工程结构设计原理第70讲:预应力混凝土结构的原理(1/16)

内容提要（1/1）一、预应力混凝土的基本概念

二、预应力混凝土材料及锚夹具

三、张拉控制应力和预应力损失

四、预应力的传递和局部承压

五、本章要点

8/28/2023工程结构设计原理第70讲:预应力混凝土结构的原理(2/16)

一、预应力混凝土的基本概念（1/5）

1、预应力的概念（1）预应力：受荷载前预先对混凝土施加（压）应力（2）工作原理：预压力可减少甚至抵消荷载产生的拉力

2施加预应力的目的（1）将混凝土变成弹性材料

预应力是改变混凝土性能的手段

无裂缝混凝土可用材料力学方法（2）利于使用高强钢材

极限状态：承载力、裂缝、挠度

问题：钢筋混凝土结构不能充分利用高强钢筋！（3）预加应力的目的是荷载平衡预先施加与使用相反的荷载，抵消部分或全部外荷载8/28/2023工程结构设计原理第70讲:预应力混凝土结构的原理(3/16)

一、预应力混凝土的基本概念（2/5）3、预加应力的效果（1）预应力混凝土梁与钢筋混凝土梁的比较

裂缝及变形：裂缝迟、裂宽小；刚度大，反拱，挠度很小。

钢筋应力变化（工作机理）

相同处：弯矩由钢筋和混凝土合力组成的力矩平衡

不同处：RC梁主要靠钢筋应力的增加,内力臂的变化不大PC梁主要靠内力臂增加，预应力筋处于高应力

裂缝闭合：超载时可能开裂，但卸载后裂缝会闭合

预应力被克服后：没有本质的不同，承载力与RC相同

材料：预应力构件能较充分地利用高强材料8/28/2023工程结构设计原理第70讲:预应力混凝土结构的原理(4/16)

一、预应力混凝土的基本概念（3/5）（2）预应力混凝土结构的优点

不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展，提高结构的耐久性

合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土

提高结构或构件的刚度，使混凝土结构的应用范围扩大

施加预应力是对结构作了一次检验，有利于保证质量

重复荷载下的抗疲劳性能较好。

具有良好的裂缝闭合性能。

提高抗剪性能

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一、预应力混凝土的基本概念（4/5）4、预加应力的方法（1）先张法

方法：在混凝土浇筑前张拉预应力筋

主要工序：张拉钢筋并临时锚固；制作构件；放松钢筋

预应力传递：通过预应力筋与混凝土之间的粘结力（2）后张法

方法：直接在成型的构件上张拉预应力筋

主要工序：制作构件并预留孔道；直接在构件上张拉；用锚具锚固

预应力传递：锚具等

8/28/2023工程结构设计原理第70讲:预应掌力混裕凝土衫结构独的原饶理(6绢/1竖6)一、随预应还力混拐凝土羽的基喂本概英念（5/妨5）5、预镜应力苹混凝仰土分念类（1）按椒照预触应力吴程度狂分

全预围应力版混凝刺土

定义四：在却使用晚荷载碧作用炮下受满拉区储不出犁现拉僻应力

优点衡：抗玻裂性范好、井刚度读大和练抗疲疑劳性多能好

缺点固：费舍钢材海；反卧拱大叙；预墙拉区午开裂脂；延约性差鬼；施董工费正高

部分更预应埋力混虑凝土

定义誓：在凝使用茅荷载岩作用市下受姿拉区艇已出贱现拉召应力陡或裂购缝的

优点步：克医服全州预应脚力构叙件的肢不足彻，可要合理借控制唇裂缝（2）按焰照预棍应力户筋与辨混凝遗土之佣间的孩粘结驰状态恳分

有粘献结:预应辉力筋什沿全棋长与内周围渔混凝劣土粘甩结

无粘乐结：预应删力筋杀沿全持长与悔混凝本土不辆粘结振、发尘生相同对滑舍动7/砌7/厌20浩23工程贺结构与设计崇原理第70讲:预应将力混欠凝土据结构旧的原稍理(7毅/1至6)二、雕预若应力舰混凝伶土材袍料及唐锚夹输具（1/裂1）1预应祸力混水凝土均材料（1）混钉凝土斧：高脸强度敲、驳低徐舅变描、低港收缩（2）预已应力瓦筋：翁高强谱度、栽低松皂驰、葵具有数一定帮的塑你性（3）灌炸浆材刃料（假一般茧采用缩慧纯水磁泥浆良）：宅强度沈、搜流动勾性2、预墙应力从混凝挽土结记构的案锚夹活具（1）锚纸具和揪夹具

夹具缓：能范够重漫复使况用的

锚具谱：留斤在构坦件上额不再载取下聪的（2）几岂种预安应力衬筋常周用的粮锚具

群锚瘦锚具

JM型锚照具

螺丝冻端杆壁锚具

镦头泉锚具

弗式施锚具7/险7/至20辨23工程蛇结构哭设计罗原理第70讲:预应项力混喉凝土倍结构职的原宗理（1）下一均讲的闻主要营内容1、预甲应力妇的损累失2、局驾部承厚压的杨验算7/叉7/稀20支23工程弟结构伪设计闪原理东南蜂大学寸远程葛教育结构蠢设计萝原理第生七触十一戒讲主讲概教师同：凡曹双去寅按舒赣驻平7/并7/期20六23工程警结构藏设计版原理第71讲：预应牛力混钥凝土虏结构阀的原滴理(2碍)上一逮讲的喷内容1、预存应力撇的概缺念和莫作用2、预盈应力惯混凝酸土构锦件和免非预轿应力扣混凝料土构店件的格异同杀处正常烘使用廉方面最、承昌载力搞方面害、材过料利菊用方娘面等3、预料应力东混凝疯土构忘件的估分类按照困施工桐方法躺分、浆按照太应力本程度令分、齐按照胃粘结伟状态梯分7/蚂7/皱20慎23工程型结构该设计拨原理第71讲：预应查力混倡凝土会结构烧的原你理(8剪/1元6)三、倦张拉满控制叉应力燃和预剥应力有损失（1/起5）1张拉详控制纪应力

co窄n（1）定义：张驰拉设导备控众制的嫌总张下拉力鼻除以云预应封力钢供筋面看积（2）要遵求

不宜窗过低假：使糟混凝净土获扫得较慨高的木预压庭应力

不宜嫂过高涛：

构件民开裂汁时的缝荷载喉与破确获时层的荷笨载接妖近

施工说时(一束借中)可能另个别隶钢筋蓄屈服向或断谁裂

规定萍：

最小堡值：屯不宜余小于0.截4fpt饱k

最大座值：沈与材滴料和大施工举方法导有关7/认7/永20旬23工程泥结构资设计鲜原理第71讲：预应跪力混唱凝土摘结构秧的原城理(9羡/1征6)三、激张拉捆控制林应力铸和预自应力幕损失（2/喊5）2、预班应力页损失（1）定锐义及跌影响

定义：由匀于工活艺和隙材料询等原咐因，玩初始叼预应穷力在蓬将不纪断降吃低

影响：会红降低敬预应尤力的肾效果（2）损犹失原厌因、罢特点界、影负响因窗素、瓦计算碌方法衬和减饼少措摄施

锚具伸变形梨和钢绿筋内吸缩引弊起的溜预应挂力损界失

原因每：锚抚具变捧形、圈缝隙剂压缩熔和钢绍筋在妖锚具孝中内灿缩滑由移等

特点园：先牺、后得张法限均有政，张趟拉端史有锚剂固端谊无，俗瞬时线完成

计算速模式嘴：（旁对直某线钢损筋）梦：

减少逝措施版：减富少垫舒片数尺量，让增加购台座泽的长宫度7/袍7/畜20蓬23工程第结构川设计银原理第71讲：预应梳力混迹凝土顿结构肃的原模理(1故0/萍16眉)三、兔张拉失控制贝应力赶和预剑应力滋损失（3/俱5）

钢筋推与孔烦道壁编之间怎的摩玻擦引辜起的防预应贵力损允失

原因凝：预酒应力辣钢筋秋与孔跨道壁暗（转看向装驳置）阁之间缸的摩畏擦作耍用

特点熟：先佛、后屈张法姓均有腾，与帐位置纪有关纱，瞬村时完奔成

计算女模式

减少途措施茎：两初端张朋拉，水超张处拉

加热脱养护勿时预鸦应力似筋与莫承拉疫设备积间温附差引朋起的冶预应键力损怜失

原因洞：T

砼未糖成型,钢筋哪伸长(变松)，T

共同真变形

特点粪：先率张法螺有，拆与升炒温时魂砼结鲜硬程份度有失关

计算浆方法出：

减少普措施软：两摩次升填温，盒在钢吹模上披张拉舟（共持同升疮温）7/铅7/跳20寇23工程涂结构运设计莲原理第71讲：预应争力混每凝土泰结构出的原就理(1摘1/源16苗)三、誉张拉认控制蝴应力校和预浪应力个损失（4/仪5）

预应珍力钢尸筋的鸦应力据松弛和引起睛的预鞋应力例损失

原因暮：钢葵筋松吓驰和广徐变

特点徒：先恩、后维张法黄均有充，需美要时侵间（甘初期粱快）

计算册方法察（与优钢筋室种类吹、强僻度和栋控制坑应力纱有关晌）：

措施回：超张治拉

混凝乏土的牺收缩歇和徐锯变引净起的纲预应糖力损矛失

原因烛：混睁凝土景的收愤缩和创徐变

特点云：先细、后载张法哥均有银，需算要时趋间（闪初期床快）

计算馒方法蜡：

l5=(帆45台(2堂5)唇+2备20

pc/fcu’)运/(苏1+枝15

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修正篇：高雅湿度偶环境稻可降唐低；法干燥隔环境浑应增怖加。可考汤虑荷禾载作游用时沫间的直影响偷，乘秃以不掀大于1的系艳数

措施丽：混狼凝土货质量摘，控伍制

pc/fcu’<壳0.做5，增加尊非预览应力莫钢筋7/帽7/晴20福23工程西结构软设计兆原理第71讲：预应眨力混竭凝土低结构秩的原革理(1助2/针16普)三、代张拉猫控制绸应力惊和预称应力趋损失（5/限5）

螺旋矿式预答应力利钢筋坑局部舅挤压宇混凝趁土引约起的粉预应浊力损雅失

原因礼：用盲螺旋雨预应肃力筋陕作配重筋，库混凝壶土受僚挤压雕变形

计算灿方法党：与如直径王有关反，d<纪3m时取30N/他mm2；d>掩3m时忽钳略。

分批邻张拉橡引起鼓的损撕失

原因杀：分乳批张唱拉时蜂，受侄后批济张拉锅使构培件压搭缩(或伸思长)

计算麦方法织：与尖在已广张拉堂筋处验产生饰的混谣凝土剥法向链应力筋有关（3）各爱阶段素预应集力损杜失的钻组合分舒批组亦合内揪容混凝伍土预逗压前堡的损扛失

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lI慰I）最小运限量：10勺0（先柱张法排），80（后示张法道）7/途7/宝20氧23工程繁结构陈设计谨原理第71讲：预应铲力混姓凝土翠结构历的原扇理(1独3/钟16改)四、奔预应晓力的饮传递周和局馅部承偏压（1/慨3）1、先罚张法缺预应醉力筋逃的应努力传逗递长庭度和培锚固除长度（1）预水应力以筋的孙预应瞧力传游递长宝度

先张者法构台件的尘“规自锚委”

原因哨：钢卵筋和良混凝晋土的抛粘结们作用

应力笋特点韵：端导部为视零，岛逐渐柜增大迟至最枕大。

传递龄长度：应力买由零士增至眨最大挥所需乔长度

说明：

ltr内预去应力让效果偶差，赞应按渡实际外应力急（按期照线填性）

ltr与预鉴应力则筋的缠种类征和直诊径、瓜混凝盆土强馆度等桃有关（2）预素应力腔筋的乱锚固佣长度预应笛力筋促的锚女固长梅度la应较微其传修递长贴度ltr大。7/洲7/战20干23工程康结构种设计阵原理第71讲：预应冷力混左凝土颂结构幻玉的原租理(1早4/欺16刻)四、托预应案力的胸传递子和局祥部承服压（2/圆3）2、局腔部受腿压承兴载力哗计算（1）特凤点

后张挖法构固件锚伶具的分垫板配下的浅混凝辅土承弃受较把大的拘局部多应力

局部耍应力戴分布庆复杂（2）局填部受昌压承曾载力崖计算

要求：

不开场裂，醉无过绸大变册形（沿下陷疾）

足够项的局诵部抗除压承穷载力

截面膝尺寸凤验算：Fl≤1案.3闸5βcβlfcAln

受压置承载毒力验盆算：间接消钢筋秤对混郊凝土安约束册的折扭减系样数ρv间接万钢筋缠的体扑积配颈筋率7/训7/幻玉20语23工程瘦结构冷设计壳原理第71讲：预应盯力混绸凝土牵结构矩的原籍理(1蕉5/信16辛)四、节预应馒力的功传递挠和局锤部承营压（3/帝3）

混凝粥土局读部受列压时馅的强砖度提通高系款数

局部万压力视设计却值，Fl=1断.2σco旦nAp

局部仅受压值时的残计算坟底面身积，沃按同削心、忆对称煎的原夫则确阿定

βco鸦r配置汉间接比钢筋定的局耕部受概压承多载力曾提高副系数7/缩慧7/元20陡23工程与结构暴设计拒原理第71讲：预应筋力混裙凝土扩结构钉的原叶理(1屋6/糟16密)五、任本章问要点例（1/循1）1、预消应力括的概金念：比目的坦、效稳果和洽分类2、张船拉控鞋制应索力的尘定义3、预扮应力巨损失覆原因格、减针少措软施、掏组合觉和计口算方疫法4、先麻张法柔构件回端部限钢筋剑应力街的传揭递特净点5、局侵部受叮压设曲计计约算。7/龟7/冷20享23工程肌结构说设计笑原理东南辅大学决远程副教育结构工设计垃原理第胆七露十二讲主讲竿教师俯：钢曹双辩寅婆舒赣熟平7/旨7/毙20术23工程尝结构购设计户原理第72讲：预应禾力混捷凝土巾结构歼的原比理(3叼)上一果讲的奇内容1、张现拉控灵制应逃力定义由及要乔求2、预省应力戏损失分类制、特报点和茶控制7/划7/炉20论23工程献结构探设计告原理第72讲：预应婶力混表凝土偷结构皇的原总理(1者3/会16臂)四、鱼预应虽力的谦传递傻和局间部承歪压（1/课3）1、先现张法急预应泼力筋喉的应盾力传增递长锅度和五锚固贡长度（1）预浇应力冈筋的资预应纠力传吊递长轧度

先张绣法构熟件的陪“幼自锚吃”

原因迎：钢弟筋和逆混凝址土的迷粘结铺作用

应力饲特点都：端浅部为票零，哗逐渐尖增大毫至最顿大。

传递俊长度：应力椒由零搅增至朗最大元所需兔长度

说明：

ltr内预幼应力勉效果贫差，陵应按宇实际冠应力套（按宝照线演性）

ltr与预纠应力已筋的摆种类粥和直便径、罪混凝税土强妇度等壳有关（2）预敲应力轰筋的下锚固牢长度预应值力筋窄的锚堂固长主度la应较干其传涨递长阴度ltr大。7/损7/旅20都23工程明结构权设计救原理第72讲：预应棉力混莫凝土脊结构案的原武理(1祖4/磨16坦)四、或预应岂力的剪传递皇和局丧部承雪压（2/瓦3）2、局墓部受阶压承粪载力甚计算（1）特天点

后张策法构夸件锚丽具的宴垫板