第四章 预应力混凝土工程
第一节 概述
一、什么是预应力？
普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有 0.0001～ 0.0015，在正
常使用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。
要使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到 30Mpa；对允
许出现裂缝的构件，当裂缝宽度限制在 0.2～ 0.3mm时，受
拉钢筋的应力也只能达到 200 Mpa 左右。为了克服普通钢筋
混凝土过早出现裂缝和钢筋不能充分发挥其作用这一矛盾，
人们创造了对混凝土施加预应力的方法。即在结构或构件受
拉区域，通过对钢筋进行张拉后将钢筋的回弹力施加给混凝
土，使混凝土受到一个预压应力，产生一定的压缩变形。当
该构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形，首先与压缩变形
抵消，然后随着外力的增加，混凝土才逐渐被拉伸，明显推
迟了裂缝出现时间。 预应力混凝土的优点：能提高钢筋混凝
土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢筋
和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在同样条件下
具有截面小、自重轻、质量好、材料省（要节约钢材 20％～
40％），并能扩大预制装配化程度。
1、混凝土发展过程：
素混凝土 → 钢筋混凝土 → 预应力混凝土
2、预应力的优点：
① 截面小，重量轻，刚度大；
② 抗裂性、耐久性好；
③ 节约钢材；
④在较大跨度结构中，综合经济效益好 。
3、预应力筋的种类
① 冷拔低碳钢丝，直径,3～ 5ｍｍ；
② 冷拉钢筋；
③ 碳素钢丝，直径,3～ 8ｍｍ；
④ 钢绞线，由 6根碳素钢丝缠绕而成；
⑤ 热处理钢筋，直径,6～ 10ｍｍ；
⑥ 精轧螺纹钢筋，直径,25,32ｍｍ。
4、对混凝土的要求
混凝土强度等级一般不低于 C30；
当采用碳素钢丝、钢绞线,V级钢筋（热处理）作预应力时，
混凝土强度等级不宜低于 C40。
第二节 先张法
（一）、先张法施工设备
一）台座
组成：台面、横梁、承力结构。
分为：墩式台座、槽式台座、桩式台座等。
1、墩式台座：
以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。
一般用于生产中小型构件。
（ 1） 墩式台座分类：简易墩式台座；
重力墩式台座；
构架式台座；
计算简图：
（ 2） 墩式台座计算要点：
1' KM
M ?
M－ 抗倾覆力矩
M＝ G1l1+G2l2
M,－ 倾覆力矩
M,－ Tｅ
Ｋ 1－抗倾覆系数
① 稳定性验算：（抗倾覆、抗滑移的能力）
A,抗倾覆验算：
B,抗滑移验算：
2KP
T ?
T－ 抗滑移能力。
T＝ N,＋ F Ｆ＝ u(G1+G2) 摩擦力
N,－ 台面抵抗力
P－ 张拉力合力
② 强度验算：
支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋；
墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压构件计算；
台面按轴心受压构件计算；
横梁按承受均布荷载的简支梁计算。
2、槽式台座
用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。
二）张拉机具和夹具
1、钢丝的夹具和张拉机具
（ 1）钢丝夹具
① 锚固夹具：锥形、楔形。
② 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。
③ 墩头锚具：
采用冷墩形成。
（ 2）张拉机具
① 要求：
简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。
② 种类：
A,卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。
B,电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小，重量轻，
操作灵活，移动方便。
2、钢筋的夹具和张拉机具
（ 1）钢筋夹具
① 锚固夹具：工具式螺杆－螺丝端杆锚具；
穿心式夹具－自锚；
墩头锚固,d < 12mm 冷墩
d < 22mm 热墩
d > 22mm 加热锻打
② 张拉夹具：压销式、穿心式。
（ 2）钢筋张拉机具
油压千斤顶、拉伸机、穿心式千斤顶、电动螺杆张拉机。
螺丝端杆锚具：
（二）先张法施工工艺
工艺流程图：
一）张拉
1、张拉控制应力和超张拉最大应力
① 张拉控制应力（规范规定）
冷拉钢筋 0.9fPYK
冷拔低碳钢丝 0.70fPUK
碳素刻痕钢丝、钢绞线 0.75fPUK
② 超张拉最大应力
冷拉钢筋 0.95fPYK
其 它 0.75fPUK
2、张拉程序
（ 1）超张拉法：
0 1.05
0 1.03
con? con?
持荷 2分钟
con?
（ 2）一次张拉法
0
con?
3、张拉顺序
（ 1）多根同时张拉；
（ 2）单根张拉。
二）混凝土的浇筑与养护
1、浇筑要求：
① 同一生产线的构件应一次浇筑完毕；
② 构件应避开温度缝；
③ 振捣时不应碰撞钢丝；
④ 叠层生产时，下层混凝土强度达 5MPa,方可浇筑上层构件；
⑤ 混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。
2、养护：
① 自然养护；
② 湿热养护。
三）预应力筋放张
1、放张要求
① 混凝土强度应大于 75％ C设 ；（重叠生产指最上层构件）
② 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免过大的冲击
与偏心。同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小；
③ 保证预应力筋与混凝土之间的粘结。
2、放张方法
① 钢丝：数量少，逐根放张；数量多，同时放张。
② 粗钢筋：数量少，逐根加热熔断；数量多，同时放张。
3、放张顺序
① 轴心受压构件：同时放张。
② 偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应力筋；
再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。
③ 如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错进行放
张。
注意：放张时，应拆除侧模。
第三节 后张法施工
1、定义：
制备留有孔道的混凝土构件，混凝土达到设计规定强度后，
穿筋并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值，借助锚具把预应
力筋锚固在构件端部，最后，孔道灌浆，这种预加应力的方法称
为后张法。
2、特点：
① 混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响；
② 锚具不能重复使用，成本高；
③ 工艺比较复杂（构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆）；
④ 可拼装预制构件（现场拼装）。
3、适用范围
现场制作大型构件，避免大型构件运输的麻烦。
4、生产过程
（ 1）构件生产阶段；
（ 2）预加应力阶段
（包括锚具、预应力筋制作、张拉、灌浆等）
对锚具的要求：
① 尺寸准确；
② 不致产生预应力筋的滑移；
③ 有足够刚度和强度。
（一）锚具和预应力筋的制作
常见预应力筋类型：① 单根钢筋，直径大于 12毫米；
② 钢筋束与钢绞线束；
③ 钢丝束。
1、锚具
张拉端：螺丝端杆锚具。
固定端：帮条锚具或墩头锚具。
（ 1）螺丝端杆锚具
组成：螺丝端杆、螺母、垫板。
（ 2）帮条锚具
组成：帮条、衬板。
（ 3）镦头锚具
直接在钢筋端部用热镦、冷镦、锻打成型。
（ 4） Ⅳ 级精轧螺旋钢筋 直径有 25和 32两种。
一）单根预应力筋的锚具及制作
2、预应力筋的制作
（ 1）制作：
包括配料、对焊、冷拉等工序。
（ 2）下料长度计算
① 锚具特点：螺丝端杆外露在孔道外的长度为 120～ 150mm，
帮条,镦 头视锚具尺寸而定。
② 对焊接头：每个对焊接头的压缩量约等于钢筋直径。
③ 钢筋冷拉率：实际测定作为下料依据。
④ 弹性回缩率：冷拉后的回缩值与冷拉完成时的长度的比值，
一般为 0.3％左右。
1〉 两端用螺丝端杆锚具时
预应力筋的成品长度 L1（冷拉后的全长）为：
预应力筋中钢筋冷拉完成后的长度为 L0：
预应力筋中的钢筋冷拉前的下料长度 L为：
21 2 llL ??
110 2 lLL ??
0
0
1
nlLL ?
??
?
??
式中：
l
－构件的孔道长度。
2l
－螺丝端杆伸出构件外的长度。
1l
－螺丝端杆的长度，一般为 320mm。
? －预应力筋的冷拉率。
? －预应力筋的冷拉弹性回缩率。
n － 对焊接头数量。
0l
－每个对焊接头的压缩量。
2〉 一端用螺丝端杆，另一端用帮条锚具时
预应力筋的成品长度：
321 lllL ???
预应力筋中的钢筋冷拉完成后的长度：
110 lLL ??
预应力筋中的钢筋下料长度：
0
0
1
nlLL ?
??
?
??
3l
式中,－帮条或镦头锚具长度（包括垫板厚度）
二）钢筋束、钢绞线束预应力筋的锚具及制作
钢筋束采用,12,3～ 6根
钢绞线束采用,3～ 6根 7 5
1、锚具
（ 1)JM12型锚具
楔块原理
可锚具多根预应力筋
既可作张拉端锚具，又可作固定端锚具。
JM12型锚具构造：
（ 2） KT－ Z型锚具（可锻铸铁锥形锚具）
用于螺纹钢
筋束和钢绞线束。
（ 3） XM型锚具
可锚固：
钢绞线束
钢丝束
单根预应力筋
多根预应力筋
2、预应力筋制作
（ 1）制作工序：
开盘－－下料－－编束
（ 2）下料长度计算（与张拉设备和选用的锚具有关）
三）钢丝束预应力筋的锚具及制作
1、锚具
（ 1）钢质锥形锚具
适用于 6,12,18,24根直径 5mm碳素钢丝
（ 2）钢丝束镦头锚具
用于锚具 12～ 54根直径
5mm碳素钢丝的钢丝束。
（ 3）锥形螺杆锚具
适用于 14,16,20,24、
28根直径 5mm的钢筋束。
2、钢丝束的制作
（ 1）制作程序：
调直－－下料－－编束－－安装锚具
（ 2）下料长度计算：
① 用钢质锥形锚具锚固的钢丝束，下料长度计算同钢筋束。
② 用镦头锚具锚固的钢丝束，下料长度与 A型,B型锚具以
及一端张拉或两端张拉有关。
③ 用锥形螺杆锚固的钢丝束，应在非应力状态下料。
（二）后张法施工工艺
一）孔道留设
1、要求
（ 1）孔道尺寸、位置应正确，孔道要平顺；
（ 2）端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线；
（ 3）孔道直径取决于预应力筋和锚具、保证预应力筋穿入。
2、施工方法
（ 1）钢管抽芯法－－－适宜于留设直线孔道
① 方法：在需留设孔道处预埋钢管，在混凝土浇筑、养护
中定期慢转钢管，以防粘结，待混凝土初凝后，终凝前抽出钢
管，形成孔道。
② 施工时应注意的问题
? 钢管应平直，光滑，埋前应出锈，刷油，位置正确；
? 每根长度小于 15米，以便于旋转、抽管；
? 恰当掌握抽管时间 早：坍孔；
晚：抽管难，抽不出来。
一般在初凝后终凝前，手指按压混凝土不粘浆又无明显印
痕时，则可抽管。
常温下，一般 3～ 6小时即可抽管。
? 抽管顺序和方法
先上后下，边抽边转，速度均匀，与孔道保持在同一直线。
（ 2）胶管抽芯法
－－ 适宜于留设直线孔道、曲线孔道、折线孔道等
① 方法：在孔道留设处，安放胶管（内充气或水、钢丝网胶
管），浇筑混凝土，养护，初凝后，通过放气（水）或直
接拉，形成孔道。
② 施工时应注意的问题,
? 长度 20～ 30米以内整根管，一端抽出。较长时在中间接长，
接头处应防漏气、漏水。
? 抽管顺序：先上后下，先曲后直。
（ 3）预埋波纹管法
－－适宜于曲线孔道
① 方法：波纹管直接埋设在需留设孔道处，不再抽出。
② 施工时应注意的问题：
? 使用前应作灌水试验，检查有无渗漏；
? 连接用大一号波纹管（接长时）；
? 固定：用钢筋卡子，并用铁丝绑牢；
? 避免反复弯曲。
高架桥预应力混凝土梁拆除场景
二）预应力筋的张拉
核心问题－－预应力筋的应力控制
1、张拉控制应力和超张拉最大应力
（ 1）张拉控制应力
预应力钢材品种 先张法 后张法
碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.75 0.70
热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.70 0.65
冷拉钢筋 0.90 0.85
pukf pukf
pukf pukf
pykf pykf
（ 2）超张拉最大应力
冷拉钢筋（软钢） 0.95
钢丝、钢绞线、热处理钢筋（硬钢） 0.75
pykf
pukf
2、预应力损失
① 孔道摩擦损失
② 锚固损失
③ 钢筋应力松弛损失
④ 混凝土收缩徐变损失
⑤ 受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起应力损失
2l?
1l?
4l?
5l?
3l?
各阶段预应力损失值的组合：
先张法：
4321 5.0 llll ???? ???
后张法：
21 ll ?? ?
混凝土预压后的损失（第二批）
混凝土预压前的损失（第一批）
先张法：
545.0 ll ?? ?
后张法：
54 ll ?? ?
3、张拉程序
根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素确定。
（ 1） 0 105％ （持荷 2分钟）
con? con?
（ 2） 0 103％
con?
? 超张拉 5％目的：主要是减少钢筋松弛、混凝土弹性压缩、锚
具变形和孔道摩擦等所引起的应力损失。
? 超张拉 3％目的：主要是弥补设计或施工中不可预见的损失。
? 持荷 2分钟目的：主要是为了加速钢筋松弛的早发展。
4、张拉力计算
（ 1）全部筋一次张拉：
)1( mAN pc o n ??? ?
M－ 超张拉百分率
（ 2）同一构件分批张拉
设：分两批张拉，则第一批的张拉应力为：
cEc o nc o n ???? ???
'式中：
con?
－设计控制应力，即第二批预应力筋的设计控制应力。
E?
－钢筋与混凝土的弹性模量比值。
c
s
E
E
E＝?
c?
－第二批预应力筋张拉时，在已张拉预应力筋重心处产
生的混凝土法向应力。
pAc An
lco n ?? ? 1???
其中：
1l?
－第一批预应力损失。
Ap － 预应力筋截面面积（第一批总截面面积）。
An － 混凝土净截面面积。
第一批张拉力：
)1('' mAN pc o nc o n ??? ?
第二批张拉力,)1(2 mAN
pc o nc o n ??? ?
〖 例题 〗
24m预应力折线形屋架，混凝土强度等级为 C40，
Ec=3.25*104MPa,下弦净截面面积 An=456cm2,下弦配制 4根
直径 25的预应力筋，单根预应力筋截面面积 Ap=4.91cm2,钢
筋弹性模量 Es=1.8*105MPa。
M Paf p y kc o n 4 2 55 0 085.085.0 ?????张拉控制应力：
单根预应力筋的张拉力,KNAN
pc o nc o n 2 0 9??? ?
按设计规范计算得第一批预应力损失为,M P a
l 2.311 ??
采用对角线对称分两批张拉，则第二批两根预应力筋的张拉
控制应力为 425MPa,单根预应力筋的张拉力为 209KN
第一批预应力筋的张拉控制应力和张拉力计算如下：
M PaA pAc n lc o n 5.891.42456 )2.31425()( 1 ?????? ?? ???
M PacEc o nc o n 1.4725.854.5425' ??????? ????
KNAN pc o nc o n 8.23191.4101.472 410 13'' ??????? ?
54.5?? csEEE?
（单根钢筋张拉力）
5、张拉注意事项
（ 1）混凝土强度要求：张拉时应符合设计要求；若设计无要求
时，不应低于 70％ C设计 。
块体拼装，立缝处混凝土或砂浆强度，
不应低于 15MPa或 40％ C设计 。
（ 2）多根预应力筋张拉：当不可能同时张拉时，宜分批、分阶
段、对称地张拉。
（ 3）重叠多层张拉：现场生产构件，重叠多层构件中预应力的
施加，其损失自上而下逐层增加。
重叠构件张拉宜先上后下，超张拉应力
依次增加。
（ 4）张拉方式的影响
－－主要是克服、减小摩阻力的影响
① 一端张拉：构件长度小于 24米的直线预应力筋。
② 两端同时张拉：构件长度大于 24米或曲线预应力筋。
三）孔道灌浆
1、作用
① 保护预应力筋，防锈。
②使预应力筋与混凝土结构形成整体。
2、要求
① 孔道用灰浆应满足强度、粘结力、流动性、干缩性、
泌水性要求；
② 灌浆前，混凝土孔道应用压力水冲刷干净并湿润孔壁；
③ 灌浆时，水泥浆应缓慢均匀地泵入，不得中断；
④ 灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆而将下层孔道
堵塞。
后张法预应力施工工艺：
有粘结：预应力筋与混凝土之间灌浆成永久性粘结。
无粘结：预应力筋与混凝土之间可永久性相对滑动。
无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土的发展。
第四节 无粘结预应力混凝土结构施工
? 1,无粘结预应力筋的制作
? 无粘结预应力筋的制作是无粘结后张预应
力混凝土施工中的主要工序。无粘结筋一
般由钢丝、钢绞线等柔性较好的预应力钢
材制作，当用电热法张拉时，亦可用冷拉
钢筋制作
? 2,无粘结筋的铺放
? 无粘结筋的铺设工序通常在绑扎完底筋后进行。
无粘结筋铺放的曲率，可用垫铁马凳,或其他构
造措施控制。其放置间距不宜大于 2m，用铁丝与
非预应力筋扎紧。铺设双向配筋的无粘结筋时，
应先铺低的，再铺高的，应尽量避免两个方向的
无粘结筋相互穿插编结。绑扎无粘结筋时，应先
在两端拉紧，同时从中间往两端绑扎定位。
? 浇筑混凝土前应对无粘结筋进行检查验收，如各
控制点的矢高；塑料保护套有无脱落和歪斜；固
定端镦头与锚板是否贴紧；无粘结筋涂层有无破
损等；合格后方可浇筑混凝土
? 3．无粘结筋的张拉
? 无粘结预应力束的张拉与有粘结预应力钢丝束的
张拉相似。张拉程序一般采用 0－ 103%,然后进
行锚固。由于无粘结预应力束为曲线配筋，固应
采用两端同时张拉。
? 成束无粘结筋正式张拉前，宜先用千斤顶往复抽
动几次，以降低张拉摩擦损失。实验表明，进行
三次张拉时，第三次的摩阻损失值可比第一次降
低 16.8~49.1% 。在张拉过程中，当有个别钢丝发
生滑脱或断裂时，可相应降低张拉力，但滑脱或
断裂的根数，不应超过结构同一截面钢丝总根数
的 2％。
? 4．锚头端部的处理
? 无粘结预应力束通常采用镦头锚具，外径较大，钢丝束两
端留有一定长度的孔道，其直径略大于锚具的外径。钢丝
束张拉锚固以后，其端部便留下孔道，且该部分钢丝没有
涂层，必须采取保护措施，防止钢丝锈蚀。
? 无粘结预应力束锚头端部处理的办法，目前常用的有两种
办法：一是在孔道中注入油脂并加以封闭。二是在两端留
设的孔道内注入环氧树脂水泥砂浆，将端部孔道全部灌注
密实，以防预应力筋发生局部锈蚀。灌筑用环氧树脂水泥
砂浆的强度不得低于 35Mpa。灌浆时同时将锚杯内也用环
氧树脂水泥砂浆封闭，即可防止钢丝锈蚀，又可起一定的
锚固作用。最后浇筑混凝土或外包钢筋混凝土，或用环氧
砂浆将锚具封闭。用混凝土做堵头封闭时，要防止产生收
缩裂缝。当不能采用混凝土或环氧砂浆作封闭保护时，预
应力筋锚具要全部涂刷抗锈漆或油脂，并加其他保护措施。
第五节 整体预应力结构施工
? 整体预应力板柱结构体系简介
? 以预制楼板和柱为基本构件。柱截面尺寸常为
30cm× 30cm,35cm× 35cm,40cm× 40cm。楼板一般
预制成 20cm厚的整块密肋楼板。板与柱接触面间的立缝
中灌入砂浆或细石混凝土形成平接接头，在楼板与楼板之
间的明槽中设置直线形或折线形预应力筋，然后对整个楼
层施加双向预应力，使之形成整体空间结构。楼板依靠预
应力的静摩擦力支承在柱上，板柱之间形成预应力摩擦节
点。这是一种新型的结构体系，它改变了传统的“搁支传
力”的习惯做法。板柱之间形成的摩擦节点是整体预应力
板柱结构的关键部位。摩擦节点在双向预应力作用下，加
上垂直荷载，节点处于三向受压状态，具有良好的强度和
刚度，节点核芯区柱的混凝土具有较强的抗剪能力，这对
抗震十分有利。
第一节 概述
一、什么是预应力？
普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有 0.0001～ 0.0015，在正
常使用条件下受拉区混凝土开裂，构件的刚度小、挠度大。
要使混凝土不开裂，受拉钢筋的应力只能达到 30Mpa；对允
许出现裂缝的构件，当裂缝宽度限制在 0.2～ 0.3mm时，受
拉钢筋的应力也只能达到 200 Mpa 左右。为了克服普通钢筋
混凝土过早出现裂缝和钢筋不能充分发挥其作用这一矛盾，
人们创造了对混凝土施加预应力的方法。即在结构或构件受
拉区域，通过对钢筋进行张拉后将钢筋的回弹力施加给混凝
土，使混凝土受到一个预压应力，产生一定的压缩变形。当
该构件受力后，受拉区混凝土的拉伸变形，首先与压缩变形
抵消，然后随着外力的增加，混凝土才逐渐被拉伸，明显推
迟了裂缝出现时间。 预应力混凝土的优点：能提高钢筋混凝
土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢筋
和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在同样条件下
具有截面小、自重轻、质量好、材料省（要节约钢材 20％～
40％），并能扩大预制装配化程度。
1、混凝土发展过程：
素混凝土 → 钢筋混凝土 → 预应力混凝土
2、预应力的优点：
① 截面小，重量轻，刚度大；
② 抗裂性、耐久性好；
③ 节约钢材；
④在较大跨度结构中，综合经济效益好 。
3、预应力筋的种类
① 冷拔低碳钢丝，直径,3～ 5ｍｍ；
② 冷拉钢筋；
③ 碳素钢丝，直径,3～ 8ｍｍ；
④ 钢绞线，由 6根碳素钢丝缠绕而成；
⑤ 热处理钢筋，直径,6～ 10ｍｍ；
⑥ 精轧螺纹钢筋，直径,25,32ｍｍ。
4、对混凝土的要求
混凝土强度等级一般不低于 C30；
当采用碳素钢丝、钢绞线,V级钢筋（热处理）作预应力时，
混凝土强度等级不宜低于 C40。
第二节 先张法
（一）、先张法施工设备
一）台座
组成：台面、横梁、承力结构。
分为：墩式台座、槽式台座、桩式台座等。
1、墩式台座：
以混凝土墩作为承力结构的台座称为墩式台座。
一般用于生产中小型构件。
（ 1） 墩式台座分类：简易墩式台座；
重力墩式台座；
构架式台座；
计算简图：
（ 2） 墩式台座计算要点：
1' KM
M ?
M－ 抗倾覆力矩
M＝ G1l1+G2l2
M,－ 倾覆力矩
M,－ Tｅ
Ｋ 1－抗倾覆系数
① 稳定性验算：（抗倾覆、抗滑移的能力）
A,抗倾覆验算：
B,抗滑移验算：
2KP
T ?
T－ 抗滑移能力。
T＝ N,＋ F Ｆ＝ u(G1+G2) 摩擦力
N,－ 台面抵抗力
P－ 张拉力合力
② 强度验算：
支承横梁的牛腿，按柱子的牛腿计算配筋；
墩式台座与台面接触的外伸部分，按偏心受压构件计算；
台面按轴心受压构件计算；
横梁按承受均布荷载的简支梁计算。
2、槽式台座
用于张拉力和倾覆力矩较大的构件生产。
二）张拉机具和夹具
1、钢丝的夹具和张拉机具
（ 1）钢丝夹具
① 锚固夹具：锥形、楔形。
② 张拉夹具：偏心式、钳式、楔形。
③ 墩头锚具：
采用冷墩形成。
（ 2）张拉机具
① 要求：
简易可靠，准确控制钢丝的拉力，稳速增大拉力。
② 种类：
A,卷扬机张拉：弹簧测力、杠杆测力。
B,电动螺杆张拉机张拉：构造简单，体积小，重量轻，
操作灵活，移动方便。
2、钢筋的夹具和张拉机具
（ 1）钢筋夹具
① 锚固夹具：工具式螺杆－螺丝端杆锚具；
穿心式夹具－自锚；
墩头锚固,d < 12mm 冷墩
d < 22mm 热墩
d > 22mm 加热锻打
② 张拉夹具：压销式、穿心式。
（ 2）钢筋张拉机具
油压千斤顶、拉伸机、穿心式千斤顶、电动螺杆张拉机。
螺丝端杆锚具：
（二）先张法施工工艺
工艺流程图：
一）张拉
1、张拉控制应力和超张拉最大应力
① 张拉控制应力（规范规定）
冷拉钢筋 0.9fPYK
冷拔低碳钢丝 0.70fPUK
碳素刻痕钢丝、钢绞线 0.75fPUK
② 超张拉最大应力
冷拉钢筋 0.95fPYK
其 它 0.75fPUK
2、张拉程序
（ 1）超张拉法：
0 1.05
0 1.03
con? con?
持荷 2分钟
con?
（ 2）一次张拉法
0
con?
3、张拉顺序
（ 1）多根同时张拉；
（ 2）单根张拉。
二）混凝土的浇筑与养护
1、浇筑要求：
① 同一生产线的构件应一次浇筑完毕；
② 构件应避开温度缝；
③ 振捣时不应碰撞钢丝；
④ 叠层生产时，下层混凝土强度达 5MPa,方可浇筑上层构件；
⑤ 混凝土的水灰比应严格控制，振捣应密实。
2、养护：
① 自然养护；
② 湿热养护。
三）预应力筋放张
1、放张要求
① 混凝土强度应大于 75％ C设 ；（重叠生产指最上层构件）
② 放张过程中，应使预应力构件自由伸缩，避免过大的冲击
与偏心。同时还应使台座承受的倾覆力矩及偏心力减小；
③ 保证预应力筋与混凝土之间的粘结。
2、放张方法
① 钢丝：数量少，逐根放张；数量多，同时放张。
② 粗钢筋：数量少，逐根加热熔断；数量多，同时放张。
3、放张顺序
① 轴心受压构件：同时放张。
② 偏心构件：先同时放张预应力较小区域内的预应力筋；
再同时放张预应力较大区域内的预应力筋。
③ 如不能满足上述要求，应分阶段、对称、相互交错进行放
张。
注意：放张时，应拆除侧模。
第三节 后张法施工
1、定义：
制备留有孔道的混凝土构件，混凝土达到设计规定强度后，
穿筋并用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值，借助锚具把预应
力筋锚固在构件端部，最后，孔道灌浆，这种预加应力的方法称
为后张法。
2、特点：
① 混凝土的弹性压缩对预应力值的建立无直接影响；
② 锚具不能重复使用，成本高；
③ 工艺比较复杂（构件制作、留孔、穿筋、张拉、灌浆）；
④ 可拼装预制构件（现场拼装）。
3、适用范围
现场制作大型构件，避免大型构件运输的麻烦。
4、生产过程
（ 1）构件生产阶段；
（ 2）预加应力阶段
（包括锚具、预应力筋制作、张拉、灌浆等）
对锚具的要求：
① 尺寸准确；
② 不致产生预应力筋的滑移；
③ 有足够刚度和强度。
（一）锚具和预应力筋的制作
常见预应力筋类型：① 单根钢筋，直径大于 12毫米；
② 钢筋束与钢绞线束；
③ 钢丝束。
1、锚具
张拉端：螺丝端杆锚具。
固定端：帮条锚具或墩头锚具。
（ 1）螺丝端杆锚具
组成：螺丝端杆、螺母、垫板。
（ 2）帮条锚具
组成：帮条、衬板。
（ 3）镦头锚具
直接在钢筋端部用热镦、冷镦、锻打成型。
（ 4） Ⅳ 级精轧螺旋钢筋 直径有 25和 32两种。
一）单根预应力筋的锚具及制作
2、预应力筋的制作
（ 1）制作：
包括配料、对焊、冷拉等工序。
（ 2）下料长度计算
① 锚具特点：螺丝端杆外露在孔道外的长度为 120～ 150mm，
帮条,镦 头视锚具尺寸而定。
② 对焊接头：每个对焊接头的压缩量约等于钢筋直径。
③ 钢筋冷拉率：实际测定作为下料依据。
④ 弹性回缩率：冷拉后的回缩值与冷拉完成时的长度的比值，
一般为 0.3％左右。
1〉 两端用螺丝端杆锚具时
预应力筋的成品长度 L1（冷拉后的全长）为：
预应力筋中钢筋冷拉完成后的长度为 L0：
预应力筋中的钢筋冷拉前的下料长度 L为：
21 2 llL ??
110 2 lLL ??
0
0
1
nlLL ?
??
?
??
式中：
l
－构件的孔道长度。
2l
－螺丝端杆伸出构件外的长度。
1l
－螺丝端杆的长度，一般为 320mm。
? －预应力筋的冷拉率。
? －预应力筋的冷拉弹性回缩率。
n － 对焊接头数量。
0l
－每个对焊接头的压缩量。
2〉 一端用螺丝端杆，另一端用帮条锚具时
预应力筋的成品长度：
321 lllL ???
预应力筋中的钢筋冷拉完成后的长度：
110 lLL ??
预应力筋中的钢筋下料长度：
0
0
1
nlLL ?
??
?
??
3l
式中,－帮条或镦头锚具长度（包括垫板厚度）
二）钢筋束、钢绞线束预应力筋的锚具及制作
钢筋束采用,12,3～ 6根
钢绞线束采用,3～ 6根 7 5
1、锚具
（ 1)JM12型锚具
楔块原理
可锚具多根预应力筋
既可作张拉端锚具，又可作固定端锚具。
JM12型锚具构造：
（ 2） KT－ Z型锚具（可锻铸铁锥形锚具）
用于螺纹钢
筋束和钢绞线束。
（ 3） XM型锚具
可锚固：
钢绞线束
钢丝束
单根预应力筋
多根预应力筋
2、预应力筋制作
（ 1）制作工序：
开盘－－下料－－编束
（ 2）下料长度计算（与张拉设备和选用的锚具有关）
三）钢丝束预应力筋的锚具及制作
1、锚具
（ 1）钢质锥形锚具
适用于 6,12,18,24根直径 5mm碳素钢丝
（ 2）钢丝束镦头锚具
用于锚具 12～ 54根直径
5mm碳素钢丝的钢丝束。
（ 3）锥形螺杆锚具
适用于 14,16,20,24、
28根直径 5mm的钢筋束。
2、钢丝束的制作
（ 1）制作程序：
调直－－下料－－编束－－安装锚具
（ 2）下料长度计算：
① 用钢质锥形锚具锚固的钢丝束，下料长度计算同钢筋束。
② 用镦头锚具锚固的钢丝束，下料长度与 A型,B型锚具以
及一端张拉或两端张拉有关。
③ 用锥形螺杆锚固的钢丝束，应在非应力状态下料。
（二）后张法施工工艺
一）孔道留设
1、要求
（ 1）孔道尺寸、位置应正确，孔道要平顺；
（ 2）端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线；
（ 3）孔道直径取决于预应力筋和锚具、保证预应力筋穿入。
2、施工方法
（ 1）钢管抽芯法－－－适宜于留设直线孔道
① 方法：在需留设孔道处预埋钢管，在混凝土浇筑、养护
中定期慢转钢管，以防粘结，待混凝土初凝后，终凝前抽出钢
管，形成孔道。
② 施工时应注意的问题
? 钢管应平直，光滑，埋前应出锈，刷油，位置正确；
? 每根长度小于 15米，以便于旋转、抽管；
? 恰当掌握抽管时间 早：坍孔；
晚：抽管难，抽不出来。
一般在初凝后终凝前，手指按压混凝土不粘浆又无明显印
痕时，则可抽管。
常温下，一般 3～ 6小时即可抽管。
? 抽管顺序和方法
先上后下，边抽边转，速度均匀，与孔道保持在同一直线。
（ 2）胶管抽芯法
－－ 适宜于留设直线孔道、曲线孔道、折线孔道等
① 方法：在孔道留设处，安放胶管（内充气或水、钢丝网胶
管），浇筑混凝土，养护，初凝后，通过放气（水）或直
接拉，形成孔道。
② 施工时应注意的问题,
? 长度 20～ 30米以内整根管，一端抽出。较长时在中间接长，
接头处应防漏气、漏水。
? 抽管顺序：先上后下，先曲后直。
（ 3）预埋波纹管法
－－适宜于曲线孔道
① 方法：波纹管直接埋设在需留设孔道处，不再抽出。
② 施工时应注意的问题：
? 使用前应作灌水试验，检查有无渗漏；
? 连接用大一号波纹管（接长时）；
? 固定：用钢筋卡子，并用铁丝绑牢；
? 避免反复弯曲。
高架桥预应力混凝土梁拆除场景
二）预应力筋的张拉
核心问题－－预应力筋的应力控制
1、张拉控制应力和超张拉最大应力
（ 1）张拉控制应力
预应力钢材品种 先张法 后张法
碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.75 0.70
热处理钢筋、冷拔低碳钢丝 0.70 0.65
冷拉钢筋 0.90 0.85
pukf pukf
pukf pukf
pykf pykf
（ 2）超张拉最大应力
冷拉钢筋（软钢） 0.95
钢丝、钢绞线、热处理钢筋（硬钢） 0.75
pykf
pukf
2、预应力损失
① 孔道摩擦损失
② 锚固损失
③ 钢筋应力松弛损失
④ 混凝土收缩徐变损失
⑤ 受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起应力损失
2l?
1l?
4l?
5l?
3l?
各阶段预应力损失值的组合：
先张法：
4321 5.0 llll ???? ???
后张法：
21 ll ?? ?
混凝土预压后的损失（第二批）
混凝土预压前的损失（第一批）
先张法：
545.0 ll ?? ?
后张法：
54 ll ?? ?
3、张拉程序
根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素确定。
（ 1） 0 105％ （持荷 2分钟）
con? con?
（ 2） 0 103％
con?
? 超张拉 5％目的：主要是减少钢筋松弛、混凝土弹性压缩、锚
具变形和孔道摩擦等所引起的应力损失。
? 超张拉 3％目的：主要是弥补设计或施工中不可预见的损失。
? 持荷 2分钟目的：主要是为了加速钢筋松弛的早发展。
4、张拉力计算
（ 1）全部筋一次张拉：
)1( mAN pc o n ??? ?
M－ 超张拉百分率
（ 2）同一构件分批张拉
设：分两批张拉，则第一批的张拉应力为：
cEc o nc o n ???? ???
'式中：
con?
－设计控制应力，即第二批预应力筋的设计控制应力。
E?
－钢筋与混凝土的弹性模量比值。
c
s
E
E
E＝?
c?
－第二批预应力筋张拉时，在已张拉预应力筋重心处产
生的混凝土法向应力。
pAc An
lco n ?? ? 1???
其中：
1l?
－第一批预应力损失。
Ap － 预应力筋截面面积（第一批总截面面积）。
An － 混凝土净截面面积。
第一批张拉力：
)1('' mAN pc o nc o n ??? ?
第二批张拉力,)1(2 mAN
pc o nc o n ??? ?
〖 例题 〗
24m预应力折线形屋架，混凝土强度等级为 C40，
Ec=3.25*104MPa,下弦净截面面积 An=456cm2,下弦配制 4根
直径 25的预应力筋，单根预应力筋截面面积 Ap=4.91cm2,钢
筋弹性模量 Es=1.8*105MPa。
M Paf p y kc o n 4 2 55 0 085.085.0 ?????张拉控制应力：
单根预应力筋的张拉力,KNAN
pc o nc o n 2 0 9??? ?
按设计规范计算得第一批预应力损失为,M P a
l 2.311 ??
采用对角线对称分两批张拉，则第二批两根预应力筋的张拉
控制应力为 425MPa,单根预应力筋的张拉力为 209KN
第一批预应力筋的张拉控制应力和张拉力计算如下：
M PaA pAc n lc o n 5.891.42456 )2.31425()( 1 ?????? ?? ???
M PacEc o nc o n 1.4725.854.5425' ??????? ????
KNAN pc o nc o n 8.23191.4101.472 410 13'' ??????? ?
54.5?? csEEE?
（单根钢筋张拉力）
5、张拉注意事项
（ 1）混凝土强度要求：张拉时应符合设计要求；若设计无要求
时，不应低于 70％ C设计 。
块体拼装，立缝处混凝土或砂浆强度，
不应低于 15MPa或 40％ C设计 。
（ 2）多根预应力筋张拉：当不可能同时张拉时，宜分批、分阶
段、对称地张拉。
（ 3）重叠多层张拉：现场生产构件，重叠多层构件中预应力的
施加，其损失自上而下逐层增加。
重叠构件张拉宜先上后下，超张拉应力
依次增加。
（ 4）张拉方式的影响
－－主要是克服、减小摩阻力的影响
① 一端张拉：构件长度小于 24米的直线预应力筋。
② 两端同时张拉：构件长度大于 24米或曲线预应力筋。
三）孔道灌浆
1、作用
① 保护预应力筋，防锈。
②使预应力筋与混凝土结构形成整体。
2、要求
① 孔道用灰浆应满足强度、粘结力、流动性、干缩性、
泌水性要求；
② 灌浆前，混凝土孔道应用压力水冲刷干净并湿润孔壁；
③ 灌浆时，水泥浆应缓慢均匀地泵入，不得中断；
④ 灌浆顺序应先下后上，以免上层孔道漏浆而将下层孔道
堵塞。
后张法预应力施工工艺：
有粘结：预应力筋与混凝土之间灌浆成永久性粘结。
无粘结：预应力筋与混凝土之间可永久性相对滑动。
无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土的发展。
第四节 无粘结预应力混凝土结构施工
? 1,无粘结预应力筋的制作
? 无粘结预应力筋的制作是无粘结后张预应
力混凝土施工中的主要工序。无粘结筋一
般由钢丝、钢绞线等柔性较好的预应力钢
材制作，当用电热法张拉时，亦可用冷拉
钢筋制作
? 2,无粘结筋的铺放
? 无粘结筋的铺设工序通常在绑扎完底筋后进行。
无粘结筋铺放的曲率，可用垫铁马凳,或其他构
造措施控制。其放置间距不宜大于 2m，用铁丝与
非预应力筋扎紧。铺设双向配筋的无粘结筋时，
应先铺低的，再铺高的，应尽量避免两个方向的
无粘结筋相互穿插编结。绑扎无粘结筋时，应先
在两端拉紧，同时从中间往两端绑扎定位。
? 浇筑混凝土前应对无粘结筋进行检查验收，如各
控制点的矢高；塑料保护套有无脱落和歪斜；固
定端镦头与锚板是否贴紧；无粘结筋涂层有无破
损等；合格后方可浇筑混凝土
? 3．无粘结筋的张拉
? 无粘结预应力束的张拉与有粘结预应力钢丝束的
张拉相似。张拉程序一般采用 0－ 103%,然后进
行锚固。由于无粘结预应力束为曲线配筋，固应
采用两端同时张拉。
? 成束无粘结筋正式张拉前，宜先用千斤顶往复抽
动几次，以降低张拉摩擦损失。实验表明，进行
三次张拉时，第三次的摩阻损失值可比第一次降
低 16.8~49.1% 。在张拉过程中，当有个别钢丝发
生滑脱或断裂时，可相应降低张拉力，但滑脱或
断裂的根数，不应超过结构同一截面钢丝总根数
的 2％。
? 4．锚头端部的处理
? 无粘结预应力束通常采用镦头锚具，外径较大，钢丝束两
端留有一定长度的孔道，其直径略大于锚具的外径。钢丝
束张拉锚固以后，其端部便留下孔道，且该部分钢丝没有
涂层，必须采取保护措施，防止钢丝锈蚀。
? 无粘结预应力束锚头端部处理的办法，目前常用的有两种
办法：一是在孔道中注入油脂并加以封闭。二是在两端留
设的孔道内注入环氧树脂水泥砂浆，将端部孔道全部灌注
密实，以防预应力筋发生局部锈蚀。灌筑用环氧树脂水泥
砂浆的强度不得低于 35Mpa。灌浆时同时将锚杯内也用环
氧树脂水泥砂浆封闭，即可防止钢丝锈蚀，又可起一定的
锚固作用。最后浇筑混凝土或外包钢筋混凝土，或用环氧
砂浆将锚具封闭。用混凝土做堵头封闭时，要防止产生收
缩裂缝。当不能采用混凝土或环氧砂浆作封闭保护时，预
应力筋锚具要全部涂刷抗锈漆或油脂，并加其他保护措施。
第五节 整体预应力结构施工
? 整体预应力板柱结构体系简介
? 以预制楼板和柱为基本构件。柱截面尺寸常为
30cm× 30cm,35cm× 35cm,40cm× 40cm。楼板一般
预制成 20cm厚的整块密肋楼板。板与柱接触面间的立缝
中灌入砂浆或细石混凝土形成平接接头，在楼板与楼板之
间的明槽中设置直线形或折线形预应力筋，然后对整个楼
层施加双向预应力，使之形成整体空间结构。楼板依靠预
应力的静摩擦力支承在柱上，板柱之间形成预应力摩擦节
点。这是一种新型的结构体系，它改变了传统的“搁支传
力”的习惯做法。板柱之间形成的摩擦节点是整体预应力
板柱结构的关键部位。摩擦节点在双向预应力作用下，加
上垂直荷载，节点处于三向受压状态，具有良好的强度和
刚度，节点核芯区柱的混凝土具有较强的抗剪能力，这对
抗震十分有利。
