混凝土材料具有抗拉强度低、抗压强度高的特性，其中抗拉强度为抗压强度的1/10~1/15，通过与钢筋的极限拉应变进行对比发现：两者极限拉应变相差较大且混凝土极限拉应变很小。在钢筋混凝土结构中，若要保证混凝土不开裂，则钢筋的拉应力需满足以下公式：
=（0.001~0.0015）×2.0×=20~30（MPa）
    在现行的规范要求下，裂缝宽度需限制在0.3mm容许的范围内，然而，钢筋的拉应力在不超过250MPa条件下仍不能得到充分发挥，故钢筋混凝土存在以下两种不同裂缝工作状态下的问题：
    一是在带裂缝工作状态下，需充分考虑结构中不允许裂缝产生的情况，在对结构允许裂缝产生的情况下，裂缝会造成受拉区混凝土材料不能得到充分利用且结构刚度下降的问题。
    二是为提高结构的耐久性，需限制裂缝开展的宽度，然而通过使用高强钢筋和高标号混凝土仍不能充分的发挥其作用。在实际工程下，为适应结构的使用范围，需增加结构的荷载和跨度时，通过改变构件截面尺寸和增加钢筋用量的方法，加大了构件的自重，既不经济也不美观，钢筋混凝土结构发展受限。预应力混凝土结构的出现，对混凝土结构发展起到重要作用。
预应力混凝土结构具有抗裂性好、刚度大、节省材料和减少自重等特点，可以较好地弥补钢筋混凝土存在的不足。预应力的原理在于通过提前施加预应力产生的压应力以抵消外荷载产生的拉应力，从而使结构裂缝延迟产生或不产生裂缝。为较好地解释预加应力在混凝土结构中的作用，可由图 1 所示的梁来说明。首先在外荷载作用之前，在粱的中心轴以下部位预先施加一偏心压力 N，使得梁的下缘产生预压应力。在外荷载作用条件下，粱缘产生拉应力。在外荷载和预压应力共同作用下，梁横截面的最后应力分布将是上述二者的叠加，即(-)。通过改变梁的下缘压应力的大小，从而改变(-)的值的大小，即可控制裂缝是否产生。

a)预压力作用下b)荷载作用下c)预压力与荷载共同作用下
图1 预应力梁的受力情况

    预应力混凝土具有以下三种不同的概念。
第一种概念：预加应力能使混凝土在使用状态下成为弹性材料
    脆性材料具有抗拉弱、抗压强的特点，为解决这一问题，可以在混凝土上施加预应力，使脆性材料变成一种既能抗压又能抗拉的弹性材料。需要明确的是，预应力筋的作用不等同于配筋，而是通过施加预应力以改变混凝土性能。混凝土的受力由内部预应力和外部荷载两大力系组成，内部预应力产生的压应力可以用以抵抗外荷载产生拉力，即混凝土在外部荷载作用下产生的裂缝可在提前施加的内部预应力的作用下得到延迟或者抵消。在分析混凝土应力时，可将预应力混凝土结构作为均值的弹性材料，以无拉应力或零应力这一概念为混凝土结构设计原则，运用材料力学的理论公式来计算。
第二种概念：预加应力能使高强钢材和混凝土共同工作并发挥两者的潜力
    这种概念是将预应力混凝土等同于高强钢材和混凝土两种材料的相互协调结合。混凝土构件中所采用高强钢筋要使其强度充分发挥，就必须使其有很大的伸长变形，否则在荷载作用下混凝土势必严重开裂和挠曲，构件将出现不能允许的宽裂缝和大挠度。高强钢筋在预应力混凝土构件中需提前张拉，从而能具备发挥高强钢筋的强度的条件，又能使受拉的混凝土预压和存储抗拉的能力。
第三种概念：预加应力实现荷载平衡
    预应力的作用可视为通过在混凝土构件上预先施加与外加荷载方向相反的荷载，来抵消部分或全部外加荷载的影响。预应力筋位置的调整会对混凝土构件产生横向力。如果外荷载与预应力筋所产生的反力完全平衡，即梁的每个截面上的外荷载所产生的力矩都被预应力筋所产生的力矩抵消，此时，梁有如轴心受压构件一样，只承受一个均匀压应力而不受弯。如果外部荷载超过预应力筋产生的反向荷载，则可利用荷载差来计算梁截面上增加的应力。
    预应力混凝土有三个不同的概念，可以从三个不同的角度解释预应力混凝土的原理。第一个概念是预应力混凝土弹性分析的基础，指出了预应力混凝土的基本工作状态；第二个概念反映了预应力发挥高强度钢和混凝土潜力的必要性，指出了预应力混凝土的极限强度；第三个概念揭示了预应力和外荷载效应之间的关系，同时为预应力混凝土结构的设计和分析提供了一种简捷的方法。目前，常采用等效荷载法对预应力结构中预加力进行分析计算。等效荷载法的主要原理是：通过计算适当取值，用一种等效荷载代替预应力对结构的作用力，使等效荷载产生的变形和预应力产生的变形相同，即等效荷载代替预应力筋的作用进行计算。