第二篇 预应力砼结构
? 概述,预应力砼预先建立一个与使用荷载产生的
应力效应大致相反的应力效应，从而能非常有效
地改善结构在正常使用阶段的工作性能（砼不开
裂或晚开裂）。预应力技术使结构施工技术产生
了飞跃的发展（如悬浇、悬拼）；同时使砼的应
用范围大为拓展。预应力砼可采用高强材料，大
幅度的提高了构件的承载能力及跨越能力。
第十二章 预应力砼结构的基本概念及其材料
? 概述,本章主要介绍预应力砼结构的基本概念；
预应力建立的方法及施工设备，预应力砼对材料
的要求。
第一节 概述
? 钢筋砼的优点：
①就地取材，造价低；
②耐久性好；
③延性好。
? 钢筋砼的缺点：
①开裂早（仅在自重下就会开裂）；
②不宜采用高强材料（裂缝宽度受限）；
③不适应现代化大跨度的需要。
? 一、预应力砼结构的基本原理
? 预应力砼事先人为地在砼或钢筋砼中引入内部应
力，其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力
抵消到一个合适程度的砼。
? 原理：对比图 12-1
? 由上可知，由于预压力的存在避免混凝土开裂，
使梁全截面参与工作，改善了梁中混凝土的抗拉
性能，并且达到充分利用高强钢材性能的目的。
二、加筋砼结构的分类
分 类
国外 国内
按预加应力的大小 按预应力度 ?
Ⅰ级：全预应力 全预应力 ? ≥ 1
Ⅱ 级：有限预应力 A 类构件
Ⅲ 级：部分预应力
部分预应力
0 ≤ 1??
B 类构件
Ⅳ 级：普通钢筋混凝土 钢筋混凝土 0??
MM0??
0
使用荷载产生的控
制截面弯矩
消压
弯矩
三、全预应力砼结构的优缺点
优点：①提高了构件的抗裂性和刚度
②采用高强材料，减少了截面和自重
③结构质量安全可靠
④促使结构新体系和施工技术的发展
缺点：①工艺较复杂；②需专门的设备；③反拱不易控
制④延性较差，对抗震不利；⑤承载力富余大（抗裂性控制
设计，承载力过大）。
第二节 预加应力的方法与设备
一、预加应力的主要方法
（一）先张法：先张拉钢筋，后浇筑混凝土，靠粘
结力传力。
所需设备：千斤顶、台座（具有足够的刚度、强度和
稳定性）
预应力筋线型：直线或折线
优点,1 ）工序简单 2 ）不必耗费锚具 3 ）质量较
稳定
缺点,1 ）仅适于中、小跨度结构 2 ）需台座和预制
场地
（二）后张法：先浇筑砼，后张拉力筋并锚固，靠锚具
来传递并保持预加力
优点,1 ）无需台座 2 ）适宜大跨度和曲线配筋
缺点,1 ）工艺复杂 2 ）锚具用量大
二、锚具
（一）对锚具的要求
①受力安全可靠
②预应力损失小
③构造简单
④用钢量少
⑤施工设备简单，张拉锚固方便迅速
（二）分类
? 按传力锚固的受力原理来分
? 1．摩阻型锚具 —— 依靠摩阻力实现锚固
? 2．承压型锚具 —— 依靠局部承压实现锚固
? 3．自锚 —— 依靠粘结力实现锚固
二、锚具
（三）常用的锚具
1,锥形锚
组成,1 ）锚塞 2 ）锚圈
优点：锚具尺寸较小，便于布置
缺点：钢丝回缩量较大，对应的预应力损
失较大，无法重复张拉和接长，冲击可能松动
（需压浆）
3,钢筋螺纹锚 —— 用于锚高强粗钢筋
优点：锚固可靠；构造简单；施工方
便；预应力损失小
缺点：有时螺纹不易咬紧而需要用双
螺母
2,墩头锚 —— 锚 ? 14 以下钢筋束
组成,1 ）锚杯 2 ）锚圈 3 ）冷墩头
优点,1 ）可靠（不滑丝） 2 ）预应
力损失小 3 ）工序简单
4,夹片锚 —— 用于锚钢胶线
组成：夹片；锚板；锚垫板
优点：锚固性能稳定，安全可靠；适应范
围广
三、千斤顶
三作用
两作用
? 主缸夏位时顶出卡楔的放松钢丝
? 主缸进油张拉钢筋
? 小缸进油顶紧锚塞
四、预加应力的其他设备
? （一）制孔器
后张法构件的预留孔道是由制孔器来形成的。
? 1．橡胶抽拨管
? 2．金属波纹管
穿束方法：
? 先穿法 —— 适合较短力筋，
? 后穿法 —— 适合较长力筋，较常用
? （二）水泥浆
? 作用 —— 避免力筋锈蚀和锚具松动，并使力筋与
具体砼结合为整体
? 配合比 —— 水灰比 0.40～ 0.45；适量的减小剂；铝
粉
? 强度等级：不低于构件砼等级的 80%； ≥30MPa
? （三）张拉台座
? 张拉台座需承受力筋的回缩力，设计时应保证它
具有足够的强度、刚度、稳定性。
第三节 预应力砼结构的材料
? 预应力混凝土结构对材料的要求
? 混凝土
?
?
?
?
?
?
?
、收缩徐变小
、快硬、早强
、均质性好
、强度高
4
3
2
1
（二）收缩、徐变的影响及其计算
砼的收缩和徐变使构件缩短，导致预应力损失。
为了减小由于收缩和徐变对预应力砼结构产生的不
利影响，故在设计施工中，应尽量设法减少砼的收缩和
徐变，并能准确计算。
1, 混凝土的徐变
现在的结构计算中，均按线性徐变计算
e
czt
?
?
?? ?? ),(
其中：
c
?
— 徐变，
e
?
— 弹性应变
2, 砼的收缩
砼的硬化收缩应变是非受力变形，其计算可按下式,
)()τt,(
sc s 0cs
???? ??? t
（ 12 - 13 ）
? （ 三 ） 砼的配制要求与措施
?
?
?
?
?
?
?
、加强振捣与养护
、选用优质活性掺合料
少水泥用量足强度要求下，尽量减、用高标号水泥，在满
、严格控制水灰比
4
3
2
1
二、预应力钢筋
? （一）对预应力钢筋的要求
?
?
?
?
?
?
?
、低松弛
、粘结性好
、塑性、可焊性好
、强度高
4
3
2
1
（二）预应力钢筋的种类
1,冷拉热轧钢筋 经冷拉后
提高了抗拉强度的热轧低合金钢
筋
2,热处理钢筋 由Ⅳ级钢筋
经过调质热处理而成
特点：高强、高弹模、低松弛、盘
圆供应成本纸
缺点：匀质性差
3,高强钢丝 高碳镇静钢轧制成
盘并经热处理而成
矫直回火钢丝（ ? 4, ? 5 ）
刻痕钢丝（ ? 5 ） —— 粘结力较大，
刻痕对强度有影响
4,钢纹线
在铰线机上的一种稍粗的直钢丝
为中心，其余钢丝绕其进行螺旋状铰
合，再经低温回火处理而成，即普通
钢胶线。
低松弛钢胶线 —— 热处理的同时
进行预拉
特点：强度高、截面集中，易布置、
盘圆供应、粘结性能好
缺点：松弛大（不经预拉）、对锚
具要求高
5,冷拔低碳钢丝 —— 热轧光圆钢
筋经冷拔而成
特点：强度较低、成本低、塑性差
（三）钢筋的冷加工和时效
冷加工后,?
S
,?
b
提高,E y 和塑性下降
1,冷拉 —— 常温下，拉伸超过屈服强度，而小于极
限强度
目的：提高屈服强度，以提高利用率、时效后可提高
极限强度
双控：控制应力 ?
K
、控制冷拉率 ?
K
单控：仅控制冷拉率 ?
K
2．冷拔
? 将盘园钢条强拉过比原直径小的硬质合金拔丝
模
? 强度有所提高
? 塑性和弹模下降
? 3．冷轧 —— 通过冷轧机把钢筋冷轧成规律变
形钢筋
? 目的：提高强度、增强粘结力
? 概述,预应力砼预先建立一个与使用荷载产生的
应力效应大致相反的应力效应，从而能非常有效
地改善结构在正常使用阶段的工作性能（砼不开
裂或晚开裂）。预应力技术使结构施工技术产生
了飞跃的发展（如悬浇、悬拼）；同时使砼的应
用范围大为拓展。预应力砼可采用高强材料，大
幅度的提高了构件的承载能力及跨越能力。
第十二章 预应力砼结构的基本概念及其材料
? 概述,本章主要介绍预应力砼结构的基本概念；
预应力建立的方法及施工设备，预应力砼对材料
的要求。
第一节 概述
? 钢筋砼的优点：
①就地取材，造价低；
②耐久性好；
③延性好。
? 钢筋砼的缺点：
①开裂早（仅在自重下就会开裂）；
②不宜采用高强材料（裂缝宽度受限）；
③不适应现代化大跨度的需要。
? 一、预应力砼结构的基本原理
? 预应力砼事先人为地在砼或钢筋砼中引入内部应
力，其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力
抵消到一个合适程度的砼。
? 原理：对比图 12-1
? 由上可知，由于预压力的存在避免混凝土开裂，
使梁全截面参与工作，改善了梁中混凝土的抗拉
性能，并且达到充分利用高强钢材性能的目的。
二、加筋砼结构的分类
分 类
国外 国内
按预加应力的大小 按预应力度 ?
Ⅰ级：全预应力 全预应力 ? ≥ 1
Ⅱ 级：有限预应力 A 类构件
Ⅲ 级：部分预应力
部分预应力
0 ≤ 1??
B 类构件
Ⅳ 级：普通钢筋混凝土 钢筋混凝土 0??
MM0??
0
使用荷载产生的控
制截面弯矩
消压
弯矩
三、全预应力砼结构的优缺点
优点：①提高了构件的抗裂性和刚度
②采用高强材料，减少了截面和自重
③结构质量安全可靠
④促使结构新体系和施工技术的发展
缺点：①工艺较复杂；②需专门的设备；③反拱不易控
制④延性较差，对抗震不利；⑤承载力富余大（抗裂性控制
设计，承载力过大）。
第二节 预加应力的方法与设备
一、预加应力的主要方法
（一）先张法：先张拉钢筋，后浇筑混凝土，靠粘
结力传力。
所需设备：千斤顶、台座（具有足够的刚度、强度和
稳定性）
预应力筋线型：直线或折线
优点,1 ）工序简单 2 ）不必耗费锚具 3 ）质量较
稳定
缺点,1 ）仅适于中、小跨度结构 2 ）需台座和预制
场地
（二）后张法：先浇筑砼，后张拉力筋并锚固，靠锚具
来传递并保持预加力
优点,1 ）无需台座 2 ）适宜大跨度和曲线配筋
缺点,1 ）工艺复杂 2 ）锚具用量大
二、锚具
（一）对锚具的要求
①受力安全可靠
②预应力损失小
③构造简单
④用钢量少
⑤施工设备简单，张拉锚固方便迅速
（二）分类
? 按传力锚固的受力原理来分
? 1．摩阻型锚具 —— 依靠摩阻力实现锚固
? 2．承压型锚具 —— 依靠局部承压实现锚固
? 3．自锚 —— 依靠粘结力实现锚固
二、锚具
（三）常用的锚具
1,锥形锚
组成,1 ）锚塞 2 ）锚圈
优点：锚具尺寸较小，便于布置
缺点：钢丝回缩量较大，对应的预应力损
失较大，无法重复张拉和接长，冲击可能松动
（需压浆）
3,钢筋螺纹锚 —— 用于锚高强粗钢筋
优点：锚固可靠；构造简单；施工方
便；预应力损失小
缺点：有时螺纹不易咬紧而需要用双
螺母
2,墩头锚 —— 锚 ? 14 以下钢筋束
组成,1 ）锚杯 2 ）锚圈 3 ）冷墩头
优点,1 ）可靠（不滑丝） 2 ）预应
力损失小 3 ）工序简单
4,夹片锚 —— 用于锚钢胶线
组成：夹片；锚板；锚垫板
优点：锚固性能稳定，安全可靠；适应范
围广
三、千斤顶
三作用
两作用
? 主缸夏位时顶出卡楔的放松钢丝
? 主缸进油张拉钢筋
? 小缸进油顶紧锚塞
四、预加应力的其他设备
? （一）制孔器
后张法构件的预留孔道是由制孔器来形成的。
? 1．橡胶抽拨管
? 2．金属波纹管
穿束方法：
? 先穿法 —— 适合较短力筋，
? 后穿法 —— 适合较长力筋，较常用
? （二）水泥浆
? 作用 —— 避免力筋锈蚀和锚具松动，并使力筋与
具体砼结合为整体
? 配合比 —— 水灰比 0.40～ 0.45；适量的减小剂；铝
粉
? 强度等级：不低于构件砼等级的 80%； ≥30MPa
? （三）张拉台座
? 张拉台座需承受力筋的回缩力，设计时应保证它
具有足够的强度、刚度、稳定性。
第三节 预应力砼结构的材料
? 预应力混凝土结构对材料的要求
? 混凝土
?
?
?
?
?
?
?
、收缩徐变小
、快硬、早强
、均质性好
、强度高
4
3
2
1
（二）收缩、徐变的影响及其计算
砼的收缩和徐变使构件缩短，导致预应力损失。
为了减小由于收缩和徐变对预应力砼结构产生的不
利影响，故在设计施工中，应尽量设法减少砼的收缩和
徐变，并能准确计算。
1, 混凝土的徐变
现在的结构计算中，均按线性徐变计算
e
czt
?
?
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其中：
c
?
— 徐变，
e
?
— 弹性应变
2, 砼的收缩
砼的硬化收缩应变是非受力变形，其计算可按下式,
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（ 12 - 13 ）
? （ 三 ） 砼的配制要求与措施
?
?
?
?
?
?
?
、加强振捣与养护
、选用优质活性掺合料
少水泥用量足强度要求下，尽量减、用高标号水泥，在满
、严格控制水灰比
4
3
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1
二、预应力钢筋
? （一）对预应力钢筋的要求
?
?
?
?
?
?
?
、低松弛
、粘结性好
、塑性、可焊性好
、强度高
4
3
2
1
（二）预应力钢筋的种类
1,冷拉热轧钢筋 经冷拉后
提高了抗拉强度的热轧低合金钢
筋
2,热处理钢筋 由Ⅳ级钢筋
经过调质热处理而成
特点：高强、高弹模、低松弛、盘
圆供应成本纸
缺点：匀质性差
3,高强钢丝 高碳镇静钢轧制成
盘并经热处理而成
矫直回火钢丝（ ? 4, ? 5 ）
刻痕钢丝（ ? 5 ） —— 粘结力较大，
刻痕对强度有影响
4,钢纹线
在铰线机上的一种稍粗的直钢丝
为中心，其余钢丝绕其进行螺旋状铰
合，再经低温回火处理而成，即普通
钢胶线。
低松弛钢胶线 —— 热处理的同时
进行预拉
特点：强度高、截面集中，易布置、
盘圆供应、粘结性能好
缺点：松弛大（不经预拉）、对锚
具要求高
5,冷拔低碳钢丝 —— 热轧光圆钢
筋经冷拔而成
特点：强度较低、成本低、塑性差
（三）钢筋的冷加工和时效
冷加工后,?
S
,?
b
提高,E y 和塑性下降
1,冷拉 —— 常温下，拉伸超过屈服强度，而小于极
限强度
目的：提高屈服强度，以提高利用率、时效后可提高
极限强度
双控：控制应力 ?
K
、控制冷拉率 ?
K
单控：仅控制冷拉率 ?
K
2．冷拔
? 将盘园钢条强拉过比原直径小的硬质合金拔丝
模
? 强度有所提高
? 塑性和弹模下降
? 3．冷轧 —— 通过冷轧机把钢筋冷轧成规律变
形钢筋
? 目的：提高强度、增强粘结力
