预应力混凝土结构是配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。采用此种方式能够在一定程度上消除或部分消除由于荷载产生的拉应力，从而有效减少结构裂缝等现象出现。按预应力度（抗裂等级）来划分，预应力混凝土结构可分为：1.全预应力混凝土构件：在使用荷载下，截面不出现拉应力；2.部分预应力混凝土A类构件：在使用荷载下，截面出现拉应力，但拉应力不超过混凝土的抗拉强度；3.部分预应力混凝土B类构件：使用荷载大于开裂荷载，即构件出现裂缝，但最大裂缝宽度控制在容许范围内。

全预应力混凝土构件具有抗裂、抗疲劳性能好，刚度大，设计计算简单等特点。适用于对抗裂有很高要求的结构，如有防渗漏要求的压力容器（核反应堆压力容器和安全壳）和在严重腐蚀环境下需防止钢材锈蚀的结构，以及承受高频反复荷载易产生疲劳破坏的结构。早期的预应力混凝土构件一般为全预应力混凝土构件，但全预应力混凝土也存在着一些不足，如：抗裂要求过高、反拱过大、开裂到破坏之间过程很短且破坏后延性小、对张拉设备及锚具有较高要求等。事实上，结构产生的裂缝不仅仅是荷载的原因，温度、收缩徐变以及其他因素产生变形受到约束时（如沉降、水化热等），都可能使全预应力混凝土构件产生裂缝。因此，要完全靠预应力来保证结构中不出现裂缝，不仅技术很难做到，而且在经济上也是不合理的。

部分预应力混凝土构件即使出现裂缝，当活荷载移去后，裂缝还可以闭合，裂缝的开展是短暂的；因此从满足结构功能要求的角度，很多情况不必采用全预应力混凝土。采用部分预应力混凝土可以节约预应力钢材、有效地控制反拱、提高延性，也有助于结构内力的调整，以减小由于约束变形（如温差、不均匀沉降等）而产生的内力。因此，适当降低预压应力，容许混凝土出现拉应力甚至开裂，做成部分预应力混凝土，有时可以使设计更加合理和经济。

在预应力混凝土结构设计中，其材料的选择与布置需满足一定要求：混凝土强度等级应符合设计要求，不宜低于C40，且不应低于C30；预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋，也可采用纤维增强复合材料预应力筋，其质量应符合相关标准，并具有足够的抗拉强度和疲劳性能，布置应满足设计要求，不得随意更改，同时应保证预应力筋的间距和保护层厚度；锚具和连接件是预应力混凝土结构中用于固定预应力筋的关键部件，其中锚具应根据预应力筋的规格和长度进行选择，以保证预应力筋的有效锚固，连接件应选用高强度材料，如不锈钢、铝合金等，以保证结构的整体性和稳定性，其质量应符合相关标准，并经过严格的质量检测和认证。

预应力筋在张拉到控制应力后，由于多重原因，会产生预应力损失，最终在混凝土中建立相应的有效预应力。准确计算预应力损失对结构至关重要，直接影响到结构的抗裂度、裂缝与反拱；损失估计过大，会导致实际的反拱大，相反，会导致结构构件过早开裂，甚至承载力不足，影响结构安全。引起预应力损失的因素有：（1）张拉端锚具变形和预应力筋内缩；（2）预应力筋的摩擦（与孔道壁之间的摩擦、张拉端锚口损失、在转向处的摩擦）；（3）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差；（4）预应力筋的应力松弛；（5）混凝土的收缩和徐变；（6）混凝土弹性压缩。上述因素引起的预应力损失均有各自的计算公式（详见《预应力混凝土结构设计规范》JGJ 369）及减小措施，其中为了减少锚具变形引起的损失，可以选择变形小的锚具和垫板、减少垫板数量、进行超张拉；为了减少摩擦引起的损失，可以采用两端张拉、超张拉、清理孔道壁、弯道处设转向装置的方式；为了减少温差引起的损失，可以采用二次升温的养护方法；为了减少预应力筋松弛引起的损失，可以采用低松弛预应力筋或采用超张拉及增加持荷时间；为了减少混凝土收缩、徐变引起的损失，可以提高混凝土质量、增加非预应力钢筋；为了减少混凝土弹性压缩引起的损失，后张构件可采用重复张拉。

在预应力混凝土结构的设计过程中，需要满足安全适用性、耐久性、施工方便和经济合理的基本原则，保证构件具有足够的强度、刚度和稳定性。设计时需进行承载能力极限状态计算、正常使用极限状态以及施工阶段验算，其计算结果均应符合国家标准要求，设计方法如图一所示。预应力混凝土结构分析可根据结构类型、材料性能和受力特点等，选择弹性分析方法、塑性内力重分布分析方法、弹塑性分析方法、塑性极限分析方法、试验分析方法等进行分析计算。

图一 预应力混凝土结构的设计方法