预应力混凝土结构的主要优点

第十章

预应力混凝土结构的性能与计算

★产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。

★钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。

★如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。

★采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。

★一般，钢筋混凝土梁的经济适用跨度为5～8m，材料宜采用

C20～C30级混凝土，HPB235，HRB335和HRB400级钢筋。

σσ

10.1.2 典型的预应力结构

★预应力混凝土核安全壳

★预应力混凝土看台建筑

天津电视塔、南京电视塔

10.1.3 预应力混凝土的分类

1、全预应力混凝土在使用荷载下，截面不出现拉应力，

σc-σpc≤0

对于受弯构件有M≤M

M0为消压弯矩

2、有限预应力混凝土在使用荷载下，截面出现拉应力，但未达到混凝土的抗拉强度，

σc-σpc≤(0.85-0.95)f tk

对于受弯构件有M

0≤M ≤M

cr

3、部分预应力混凝土使用荷载大于开裂荷载，即，

M > M cr

构件出现裂缝，但最大裂缝宽度控制在容许范围内

10.2.1 施加预应力的方法

先张法机械

一、填空题 1. 张拉预应力钢筋的方法主要有( 先张法 ) 和( 后张法 )两种，前者靠(粘结力)传 递预应力，而后者靠(锚 具)传递预应2. 受弯构件的预应力度是指( 消压弯矩 )和 ( 短期效应组合 )计算弯矩值的比值。 3. 对构件受拉区施加预应力能延迟裂缝的出 现，提高构件的(抗裂度)和( 刚度)。

4. 对预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的预 应力损失而言，采用两端张拉较一端张拉 时所产生的摩擦损失要( 小 )。5. 减少钢筋松弛损失的主要措施有 ( 超张拉 )。 6. ( 先张法 )构件无σl1项预应力损失， ( 后张法 )构件无σl3项预应力损失。

7. 先张法构件传力锚固时的预应力损失(第 一批)为( σl2+ σl3+ σl4 +0.5σl5 )传力 锚固后的预应力损失(第二批)为 ( 0.5 σl5 +σl6 )。 8. 后张法构件传力锚固时的预应力损失(第 一批)为( σl1+ σl2+ σl4 )传力锚固后 的预应力损失(第二批)为 ( σl5 +σl6 )。

9. 适筋预应力混凝土构件达到极限状态的标 志是( 受拉区钢筋屈服及受压区普通钢筋屈服，受压区外边缘混凝土达到极 限压应变 )。

10. 预应力混凝土结构在使用阶段，钢筋

第9章 预应力混凝土结构构件计算

1．何谓预应力混凝土结构？

答：所谓预应力混凝土结构，就是在外荷载作用之前，先对混凝土施加压力，造成人为的应力状态，它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的部分或全部拉应力?。这样，在外荷载作用下，裂缝就能延缓或不会产生，即使出现了裂缝，裂缝宽度也不致过大。

2．与非钢筋混凝土结构相比较，预应力混凝土结构主要有哪几方面的优点？ 答：与非钢筋混凝土结构相比较，预应力混凝土结构主要有以下几方面的优点： （1）预应力混凝土结构在使用荷载作用下不出现裂缝或推迟裂缝的出现，在同样的荷载下，能减小裂缝宽度，因此也提高了构件的刚度，增加结构的耐久性。如用在处于腐蚀性介质和潮湿环境中的结构以及海洋工程结构中，可根本解决裂缝问题，对水工建筑物的意义尤为重大。

（2）预应力混凝土结构可以合理、有效地利用高强钢筋?和高强混凝土，从而节省材料，减轻结构自重，可建造大跨度结构。

（3）施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成，使受剪承载力得到提高。 （4）预应力可以降低钢筋的疲劳应力比，因而提高了构件的抗疲劳性能。 3．根据预应力对构件裂缝控制程度不同预应力混凝土结构可分成哪几类，各有何特点？ 答：根据预应力对构件裂缝控制程度不同预应力混凝土

２００９预应力上海论坛学术论文集

预应力混凝土结构的耐久性浅析

杨敬平

（同济大学预应力研究所，上海２０００９２）

摘要：由于预应力结构裂缝宽度很小，一直认为其耐久性要大大高于普通混凝土结构。但大量工程实践表明，预应力混凝土结构也存在耐久性问题，有时甚至很严重。从影响预应力混凝土耐久性的的各个方面入手，讨论其产生的原因，并初步提出一些提高预应力混凝土耐久性的方案。

关键词：预应力，裂缝，耐久性

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

ＹａｎｇＪｉｎｇｐｉｎｇ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｔｉｓｔｈｏｕｇｈｔｔｈａｔｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅＷ

ｔｈｅｉｒｓｍａｌｌｃｒａｃｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｖｅｂｅｔｔｅｒｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｔｈａｎｎｏｒｍａｌｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｅｃａｕｓｅｗｉｄｔｈ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，舔ｉｓｓｈｏｗｎｉｓｍａｎｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃａｓｅｓ，ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｕｒｅｔｅ

ｅｖｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｌｓｏｈａｖｅ

第十章 预应力混凝土构件

本章要求

1、预应力混凝土的基本概念，了解预应力混凝土构件工作的原理。 2、了解预应力的施加方法和对钢材及混凝土材料的要求。

3、掌握各项预应力损失产生的原因及各项损失减小的措施和各项损失的不同组合。 4、熟练掌握预应力混凝土轴心受拉构件的设计计算方法。

5、掌握预应力混凝土受弯构件在受力后的强度、刚度。裂缝及设计计算方面的联系和区别。 6、掌握部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土的基本概念。 7、熟悉预应力混凝土构件的构造要求。 第一节 预应力混凝土结构原理及计算规定 一、预应力混凝土的概念

普通钢筋混凝土构件，在各种荷载作用下，一般都存在混凝土的受拉区。而混凝土本身的抗拉强度及极限拉应变却很小（混凝土抗拉强度约为抗压强度1/10，抗拉极限应变约

-3

为极限压应变的1/12）。其极限拉应变约为（0.1~0.15）×10，因此，对使用上不允许出现裂缝的构件，受拉钢筋的应力仅为20~30N/mm（

），对于允许开裂的构件，当裂缝宽度限制在0.2~0.3

时，受拉钢

2

筋的应力也只能在左右。所以，如果采用高强度的钢筋，在使用阶段钢筋达到

-3

屈服时其拉应变很大，约在2×10以上，与混凝土极限拉应变相差悬殊，裂缝宽度将很大，无法

第十章 预应力混凝土构件

本章要求

1、预应力混凝土的基本概念，了解预应力混凝土构件工作的原理。 2、了解预应力的施加方法和对钢材及混凝土材料的要求。

3、掌握各项预应力损失产生的原因及各项损失减小的措施和各项损失的不同组合。 4、熟练掌握预应力混凝土轴心受拉构件的设计计算方法。

5、掌握预应力混凝土受弯构件在受力后的强度、刚度。裂缝及设计计算方面的联系和区别。 6、掌握部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土的基本概念。 7、熟悉预应力混凝土构件的构造要求。 第一节 预应力混凝土结构原理及计算规定 一、预应力混凝土的概念

普通钢筋混凝土构件，在各种荷载作用下，一般都存在混凝土的受拉区。而混凝土本身的抗拉强度及极限拉应变却很小（混凝土抗拉强度约为抗压强度1/10，抗拉极限应变约

-3

为极限压应变的1/12）。其极限拉应变约为（0.1~0.15）×10，因此，对使用上不允许出现裂缝的构件，受拉钢筋的应力仅为20~30N/mm（

），对于允许开裂的构件，当裂缝宽度限制在0.2~0.3

时，受拉钢

2

筋的应力也只能在左右。所以，如果采用高强度的钢筋，在使用阶段钢筋达到

-3

屈服时其拉应变很大，约在2×10以上，与混凝土极限拉应变相差悬殊，裂缝宽度将很大，无法

预应力混凝土管桩系指预应力高强混凝土管桩（代号PHC）、预应力混凝土管桩（代号PC）和预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC）。预应力砼管桩基础，因其在施工中具有低噪声、无污染、施工快等特点，在工程上越来越得到广泛应用。为了保证其施工质量，在预应力管桩的施工前和施工过程中，应对其进行控制。根据对预应力管桩施工监理工作的实践总结，特拟定预应力砼管桩基础监理要点，供监理工程师在工作中参考、使用。

一、预应力砼管桩基础施工相关标准及技术规范

1、建筑桩基技术规范JGJ94-94；

2、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001；

3、建筑地基与基础施工质量验收规范GB50202-2002；

4、砼结构工程施工质量验收规范GB50204-2002；

5、砼强度检验评定标准GBJ107-87；

6、先张法预应力砼管桩GB13476-1999；

7、预应力混凝土管桩（图集）03SG409.

二、施工准备：

1、场地要求：

1）施工场地的动力供应，应与所选用的桩机机型、数量的动力需求相匹配，其供电电缆应完好，以确保其正常供电和安全用电。

2）施工场地已经平整，其场地坡度应在10%以内，并具有与选用的桩机机型相适应的地耐力，以确保在管桩施工时地面不致沉陷过大或桩机倾斜超限，影响

营城子至抚民段高速公路

17+22+22+17米（桥宽17.0米）预应力混凝土连续箱梁

上部结构计算书

设计：

复核：

审核：

17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书

吉林省公路勘测设计院二室

2007年02月

第 1 页

17+22+22+17米预应力混凝土连续箱梁上部结构计算书

第一部分 数据参数

一、规范及参考资料

1、中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）； 2、中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）； 3、中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）；

二、主要计算指标

桥宽：17.0米(0.5+16.0+0.5)

跨径：17+22+22+17米 荷载等级：公路—Ⅰ级

三、有关计算数据的选取

1、有关计算参数的选取 1）混凝土材料之力学特性

C50混凝土（加载龄期14天）: 立方强度50MPa

抗压弹性模量 EC =3.45e4Mpa 抗剪弹性模量 GC =1.38e4Mpa

轴心抗压标准强度fck=32.4Mpa

轴心抗拉标准强度ftk=2

预应力混凝土管桩系指预应力高强混凝土管桩（代号PHC）、预应力混凝土管桩（代号PC）和预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC）。预应力砼管桩基础，因其在施工中具有低噪声、无污染、施工快等特点，在工程上越来越得到广泛应用。为了保证其施工质量，在预应力管桩的施工前和施工过程中，应对其进行控制。根据对预应力管桩施工监理工作的实践总结，特拟定预应力砼管桩基础监理要点，供监理工程师在工作中参考、使用。

一、预应力砼管桩基础施工相关标准及技术规范

1、建筑桩基技术规范JGJ94-94；

2、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001；

3、建筑地基与基础施工质量验收规范GB50202-2002；

4、砼结构工程施工质量验收规范GB50204-2002；

5、砼强度检验评定标准GBJ107-87；

6、先张法预应力砼管桩GB13476-1999；

7、预应力混凝土管桩（图集）03SG409.

二、施工准备：

1、场地要求：

1）施工场地的动力供应，应与所选用的桩机机型、数量的动力需求相匹配，其供电电缆应完好，以确保其正常供电和安全用电。

2）施工场地已经平整，其场地坡度应在10%以内，并具有与选用的桩机机型相适应的地耐力，以确保在管桩施工时地面不致沉陷过大或桩机倾斜超限，影响

浅谈超静定预应力混凝土结构

次内力的影响

摘要：本文阐明了有关预应力引起“次内力"的研究的意义及研究现状，从次内力的基本概念出发，对国内外几种常见的计算次内力的方法进行了比较研究。同时本文还详细介绍了超静定预应力混凝土结构次内力的影响。最后进行了次内力的合理利用研究，从次内力的影响因素方面提出了相关的设计建议。

关键词：预应力混凝土结构；超静定结构；次内力；合理利用；影响

1 有关次内力的研究意义及研究现状

次内力是超静定预应力混凝土结构的重要特征，它的“次”字，意喻此项内力是预应力超静定结构建立有效预应力时的次生物，但应注意的是常常“次内力”在量级大小上并不次要，对杆件的抗裂度和强度有不容忽视的影响。

国内外结构设计规范中对预应力次内力的考虑经历了一个从无到有的过程：规范

GBJ10-89及之前的规范没有考虑次内力的影响；在规范JGJ/T92-93中只考虑了次弯矩对结构的影响，而没有考虑次剪力和次轴力的影响；GB50010-2002中规定，后张法预应力混凝土超静定结构，在进行正截面受弯承载力计算及抗裂验算时，在弯矩设计值中次弯矩应参与组合；在进行斜截面受剪承载力计算及抗裂验算时，在剪力设计值中次剪力应参与组合。

可见在目前的规范中，已经重视预应力