为什么工程中有些管桩要施加预应力呢？

01 现状

钢筋抗拉抗弯能力强，混凝土抗压能力强，钢筋混凝土构件一直能很好的配合工作。但在变形方面却出现了矛盾：钢筋的弹性模量是混凝土的5~10倍，导致钢筋混凝土构件天生的缺陷就是变形不协调。

根据材料弹性变形的胡克定律F=Kx,在弹性限度内，同样力作用，混凝土的变形量是钢筋的5~10倍。

像管桩这样的细长型混凝土构件，变形不协调，会导致管桩在运输、吊装时仅在自重荷载下，混凝土就已经突破它的弹性极限，产生塑性开裂，而此时钢筋还处于弹性状态，它的强度才刚刚开始发挥。

为了避免构件的裂缝我们就要增大管桩截面或增加钢筋用量，但这样明显是不经济的。

而且桩身太粗大，送桩不仅困难，还会产生挤土效应。挤土效应会导致周围已有管桩的倾斜以及浅桩上浮。

在地面打桩就像在木头上钉钉子，桩要一定要细而且刚度足够大。

02 解决

为了弥补混凝土与钢筋的变形差距，把钢筋充分利用起来，在1900年左右，法国人尤金·弗雷西内发明了预应力混凝土技术。

下面我们以先张法预应力混凝土管桩为例来解释预应力混凝土的原理：制桩时先张拉钢筋使其应力达到规定值，再浇筑混凝土并离心制成管桩。管桩养护达到规定强度后，放松钢筋，此时钢筋会立即回缩，回缩产生的回弹力传递给混凝土，使混凝土产生弹性压缩并获得预压应力。

当荷载作用，管桩受拉时，首先要抵消混凝土的预压应力，随后才会逐渐使混凝土受拉进而出现裂缝。

管桩进行预应力张拉很好地保护了混凝土，推迟了裂缝的出现和开展，抵御了施工时桩体内部的弹性波破坏，提高了桩体在起吊、运输时的抗拉抗弯能力。