[科普中国]-预应力钢筋

预应力钢筋是在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。钢筋混凝土结构，构件受拉会有裂缝，虽然不影响安全，但是感观不好。采用先给钢筋施加拉力，然后浇筑混凝土，待强度达到要求松开钢筋，使钢筋回缩，与正常使用荷载的拉力抵消（先张法）后张法则是浇筑混凝土预留孔洞，成型后加受拉力的钢筋，然后用器械锚固在构件两头。

简介预应力钢筋是在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。钢筋混凝土结构，构件受拉会有裂缝，虽然不影响安全，但是感观不好。采用先给钢筋施加拉力，然后浇筑混凝土，待强度达到要求松开钢筋，使钢筋回缩，与正常使用荷载的拉力抵消（先张法）后张法则是浇筑混凝土预留孔洞，成型后加受拉力的钢筋，然后用器械锚固在构件两头1。

原理在普通钢筋混凝土的结构中，由于混凝土极限拉应变低，在使用荷载作用下，构件中钢筋的应变大大超过了混凝土的极限拉应变。钢筋混凝土构件中的钢筋强度得不到充分利用。所以普通钢筋混凝土结构，采用高强度钢筋是不合理的。为了充分利用高强度材料，弥补混凝土与钢筋拉应变之间的差距，人们把预应力运用到钢筋混凝土结构中去。亦即在外荷载作用到构件上之前，预先用某种方法，在构件上（主要在受拉区）施加压，构成预应力钢筋混凝土结构。当构件承受由外荷载产生的拉力时，首先抵消混凝土中已有的预压力，然后随荷载增加，才能使混凝土受拉而后出现裂缝，因而延迟了构件裂缝的出现和开展。

特点1.优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节约钢材。

2.缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差，钢材易发生脆性破坏。

3.锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。可通过选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失；

4.预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失；

5.预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失。可通过二次升温措施减小该项预应力损失；

6.预应力钢筋松弛引起的预应力损失。可通过超张拉减小该项预应力损失；

7.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养护等措施减小该项预应力损失；

8.螺旋式预应力钢筋构件，由于混凝土局部受挤压引起的预应力损失。可加强防护，减少局部受挤压的风险概率等措施减小该项预应力损失1。

制作安装1、预应力筋下料长度应经计算确定。计算时应考虑结构的孔道长度或台 座长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、镦头预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。首次使用应经试验，符合要求后方可成批下 料。预应力筋下料切断后，端头应齐整，其同束内长度相对差值不应大于计 算下料长度的1/5000，且其极差不得大于5mm。

2、预应力筋应釆用砂轮锯切断，不得釆用电弧或气焊切断，也不得使预 应力筋经受高温、焊接火花或接地电流的影响。钢绞线下料后不得散头。下料场地应平整、洁净。

3、预应力钢绞线编束时，梁体同一张拉截面上的钢绞线束应由同一厂家、 同一品种、同一规格、同一批号的钢绞线组成。编束时应先梳理顺直，每隔 1m〜1.5m捆扎成束。制束及移运时防止变形、碰伤和污染。

4、预应力钢丝束釆用镦头锚具时，应首先确认该批预应力钢丝的可镦性。钢丝镦头的头型尺寸：直径应为1.4d~1.5d，高度应为0.95d~1.05d (d为钢丝 公称直径）。冷镦头的强度应不低于钢丝母材强度的97%。高强钢丝镦头宜釆 用液压冷镦。

5、预应力螺纹钢筋端部螺母必须旋入足够的长度，螺纹钢筋应露出端部 螺母；当釆用连接器接长预应力螺纹钢筋时，应确保两端均旋至连接器中央。

6、配有折线预应力筋的先张法预应力混凝土梁的预应力筋安装宜自下而 上进行，先穿直线预应力筋，再穿折线预应力筋；折线预应力筋应通过转折器相应的槽口。

7、后张法预应力混凝土构件的预应力筋可在浇筑混凝土之前或之后穿入 管道，但釆用蒸汽养护时，在养护完成之前不应安装力筋。穿束前，应检查锚垫板和孔道，锚垫板应位置准确，孔道内应畅通、无水和其它杂物。钢绞 线应编束后整体装入管道中。

8、对在混凝土浇筑之前穿束的管道，预应力筋安装完成后，应进行全面检查，修复管道损坏的部位，并封闭锚垫板喇叭口、排气管口。

9、锚具定位及连接器安装应符合下列规定：

（1）锚具和连接器应按设计规定的位置、方向和形状安装、固定，并配置 锚固区加强钢筋。

（2）锚具的承压面应与预应力筋垂直。

（3）预应力筋需接长时，应保证连接器在张拉方向上有足够的移动空间。

（4）内埋式锚固端锚垫板不应重叠，锚具与锚垫板应贴紧。

（5）锚具安装时与锚垫板应对中，夹片应击紧且缝隙均匀。

10、预应力筋安装后的保护应符合下列规定：

（1）对在混凝土浇筑或养生之前安装在孔道中但未在规定时限内压浆的 预应力筋，应釆取防锈措施，直至压浆。

（2）不同暴露条件下，未釆取防锈措施的预应力筋在安装后至压浆时的容许间隔时间应符合规定，否则应釆用镀锌钢绞线。

（3）预应力筋安装在孔道中后，应釆取适当的方式，保护外露预应力筋， 后续工程施工中应避免预应力筋、管道、锚垫板及锚具损伤和移位。

（4）在任何情况下，在安装有预应力筋的构件附近进行电焊时，应对全部预应力筋和金属件进行保护，防止溅上焊渣或造成其它损坏1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学