混凝土结构(精)

1、混凝土结构习题集4北京科技大学土木与环境工程学院2007年5月综合练习、填充题1 预应力混凝土结构，就是在 作用之前，先对 预加应力，由此产生得预压应力能 外荷载所引起的 或 拉应力，从而使构件在外荷载作用下，即使发生了， 也不会开展过宽。2 采用预应力混凝土结构，就可利用，提高 指标；就有可能建造；混凝土不开裂，也就提高了构件的 ，并且在偏心预压 应力作用下构件又有 产生，从而可减少构件的 ；特别是由于可根本解决裂缝问题，对 的意义尤为重大。3 在构件上建立预应力，一般是通过 来实现的。4 .施加预应力的方法主要有先张法和后张法两种。 方法， 称为先张法，先张法预应力混凝土构件中，预应力是靠

2、 传递的；的方法称为后张法，后张法预应力混凝土构件中，预应力是 靠 传给混凝土的。5 先张法的生产工艺比较，适合工厂化成批生产的 ； 后张法工序较，适用于。6 .预应力混凝土构件对预应力筋的要求-2-。我国目前常用的预应力筋有:7 .预应力混凝土构件对混凝土的要求是:&锚具和夹具是锚固及张拉预应力筋时所用的工具。通常把构件制成后不再取下留在构件上的称；在张拉过程中夹持钢筋，以后可取下并重复使用的称。锚具和夹具的选择与 的外形、的品种规格和 有关，同时还须与配套。9 .对 构件施加预应力时，要求混凝土的实际强度不低于其设计强度等级的 。10 .预应力混凝土构件的混凝土 强度等级一般不宜低

3、于；当采用碳素钢丝、钢较线、热处理钢筋作预应力筋时，混凝土的强度等级不宜低于 。11 . 张拉控制应力是指，也 就是张拉设备所控制的，以 表示。12 .张拉控制应力允许值匚沏，按照预应力筋的 及 等因素加以确定。13 张拉控制应力允许值；con不应取得过低，否则会因 ,不能充分利用。14 .在没有外荷载的作用下，预应力钢筋在构件内各部分的实际预拉应力避张拉时_要小，其减小的那一部分称为。它与张拉工艺、和15.擦引起的预应力损失的方法。16.差引起的预应力损失17.fptk时，其应力松弛引起的预应力损失值C14可取为。等因素有关。为减少预应力筋与孔道壁之间摩二伐，可采用 或一为减少预应力筋与台座

4、之间的温 匚米量，可采取 制度。当碳素钢丝和钢较线的张拉控制应力二刈小于0.5-3-1 8 由预应力筋应力松弛引起的预应力损失-14，一般可采用 来减少。19 .预应力损失时按不同张拉方式分阶段发生的，通常把 称为第一批应力损失Cs , 称为第二批应力损失。20 .填写表10- 1 o已知各项预应力分别为：锚具损失小；摩擦损失二12 ；温差损失二13 ；松弛损失二14 ；收缩与徐变损失75 ；螺旋式钢筋对混凝土的挤压损失二16。表10 1预应力损失值组合预反力损失值组合先张法后张法混凝土于贝压前（第一批）损失坊1仁一混凝土预压后（第二批）损失6）广一预应力总损失°1 =°1

5、 =21 .先张法构件的预应力总损失值至少 应取 N/mm2,后张法构件的预应力总损失值至少应取 N/mm222 .先张法轴心受拉构件在施工阶段，放松预应力钢筋时混凝土所获得的预压应力为二PC预应力钢筋的应力 二PC -二，非预应力钢筋也得到 二S：，-s二o完成第二批损失后，混凝土中所建立的Vlpc） j称为，此时预应力钢 筋拉应力也由Cpe 降至 二pe匚pe=,非预应力钢筋的压应力也降至 Cs -O23 先张法轴心受拉构件加荷至混凝土应力为零时，预应力钢筋的拉应力二po二。加荷至构件裂缝即将出现，此时轴向拉力Ncr=，他表明，由于预压应力v!pc） j的作用（CTPC）比ftk ），使预

6、应力混凝土轴心受拉构件比普通钢筋混凝土触心受拉构件的Ncr，这就是预应力构件 的原因所在。加荷至构件破坏，此时轴向拉力肌二。24 .后张法轴心受拉构件-5 -完成第一批损失时，预应力钢筋的拉应力非预应力钢筋的压应力为'混凝土预压应力Cpc =后张法轴心受拉构件完成第二批损失（混凝土受到预压应力后）,预应力钢筋拉应-9-力二pe - =，非预应力钢筋二S, - = ，混凝土的有效预压力二pc = 。26. .后张法轴心受拉构件加荷至混凝土应力为零时，预应力钢筋的拉应力-po二，轴心拉力N。二;加荷至裂缝即将出现，混凝土受拉，拉应力达到ftk，预应力钢筋的拉应力二per = ，轴心拉力Nc

7、r = ；加荷至破坏，和 先张法相同，此时预应力钢筋和非预应力钢筋的拉应力分别达到 和，由 平衡条件可得Nu=。27. 后张法构件常因预应力筋根数较多而分批张拉，对先批张拉的那些钢筋要将其张拉控制应力比后批张拉的控制应力。28. 预应力和非预应力混凝土轴心受拉构件，在荽缝即将出现时，它们的相同处是混凝土的应力达到，不同处是预应力构件混凝土的应力经历了从 到的变化过程，而非预应力构件混凝土的应力是从 变化到，可见两者的抗裂能力是 的大。29. 计算预应力混凝土受弯构件由预加应力产生的混凝土法向应力时，对先张法构件用截面几何特征值，对后张法构件用 截面几何特征值。30. 对先张法预应力混凝土受弯构

8、件， 当其正截面上混凝土法向应力为零时，预应力筋Ap和Ap的拉应力分别为 和；非预应力钢筋As和As的压应力分别为 和。31. 预应力受弯构件的计算内容包 括：使用阶段 计算，、验算及验算；施工阶段 验算；对采用锚具的后张法构件还须进行验算。32. 预应力混凝土受弯构件的相对界限受压区计算高度；与 和有关。33. 预应力混凝土受弯构件正截面破坏时，受压区预应力筋Ap的应力为<34. 对于先张法混凝土构件，预应力是靠 来 传递的，这种方式称“”1打称为先张法构件35. 在计算先张法预应力混凝土构件端部锚固区的正截面和斜截面受弯承载力时，锚固区内的预应力钢筋抗拉强度设计值在锚固起点处取为，在

9、锚固终点处应取.，在两点之间可按 取值。36. 预应力混凝土构件的裂缝控制等级根据 和 不同分为 级。37. 预应力混凝土构件正截面抗裂验算时，对裂缝控制等级为一级的构件，要求在荷载效应的短期组合下，构件受拉边缘混凝土，寸裂缝控制等级为二级的构件，其受 拉边缘混凝土 ，但应加以限制。38. 预应力混凝土受弯构件使用阶段的挠度由 和 所组成，两者可以 ，故较非预应力构件的挠度。39. 预应力混凝土受弯构件由预加应力引起的反拱值，可先按刚度为的一构件计算，然后考虑 长期作用影响，将其值乘以。40. 为防止后张法构件端部混凝土因局部承压强度不足而发生脆性破坏，通常采取在局部受压区内配置 或 钢筋，以

10、约束混凝土的 变形，使局部受压承载力。41. 后张法构件端部局部受压承载力一般由 和 组成。42. .后张法构件端部局部受压时的计算底面积A是按与局部承压面积A原则确定的。二、单项选择题1 当先张法构件和后张法构件采用相同钢种的预应力筋时，先张法构件预应力筋的张拉控制应力取值应（A等于后张法的C.小于后张法的B大于后张法的2若先张法构件和后张法构件的预应力筋采用相同的张拉控制应力，则（A .在先张法构件中建立的预应力值较大B .在后张法构件中建立的预应力值较大C.在两种构件中建立的预应力值相同3. 以下有关预应力混凝土的表述，哪一项不正确？（）。A .预应力筋的张拉控制应力允许值二con 均以

11、其强度设计值给出的B .由于后张法的张拉控制应力是已扣除构件混凝土弹性压缩后的钢筋应力，故后张法构件的匚沏取值应适当低于先张法构件C.为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差因素产生的预应力损失，规范规定的二。.取值尚可适当的提高4. 为了保证获得必要的预应力效果，避免将定得过低，规范规定对下列哪种钢筋（丝）得控制应力值二沏不宜小于0.5fpyk?（）。A .碳素钢丝 B ,钢较线C.热处理钢筋D .冷拉钢筋5. .下列减少由于锚具变形和预应力钢筋回缩引起得预应力损失得措施不正确的是（）。A .尽量少用垫板B ,选择锚具变形小的或使预应力筋内缩小的锚具C.

12、增加台座长度D .在钢模上张拉控制应力钢筋6. 下列减少由于混凝土收缩、徐变引起的预应力损失的措施不正确的是（）。A .提高水灰比、增加水泥用量B .采用高标号水泥、减少水泥用量、降低水灰比C.振捣密实、加强养护D .控制混凝土的压应力叩。，二pc值不超过0.5 G7. 通过对钢筋预拉，对混凝土施加预压应力，则构件（）。A .承载力提高B .变形减少C .承载力提高，变形也减少D .变形增大&先张法和后张法预应力混凝土构件，其传递预应力方法的区别是（）。A .先张法靠钢筋与混凝土间的粘结力来传递预应力，而后张法则靠工作锚具来传递预应力B .后张法是靠钢筋与混凝土间的粘结力来传递预应力，

13、而先张法则靠工作锚具来传递预应力-11 -C.先张法依靠传力架传递预应力，而后张法则靠千斤顶来传递预应力 9.配置非预应力钢筋的先张法预应力混凝土轴心受拉构件，完成第二批预应力损失之后，在混凝土中建立的有效预压应力列为（）。A .1 con -1 Ap - ； r 15 As 1. AoB .匚 con6 Ap； Aoc , i'： con -八pc | Ao1。.配置非预应力钢筋的先张法预应力混凝土轴心受拉构件，在外荷载作用下，当截面上混凝土应力为零时，所施加的轴向了拉力N为（）。A . H1 j E： pcApB .二 con-ApC .二 con - I 1 Ap - J As1

14、 1.先张法预应力混凝土轴心受拉构件，当加荷至构件上裂缝即将出现时， 预应力筋的拉应力匚P为（）。A . -con 7 *EftkB 二 con一二 1 -:比二 pc| 二 E ftkC. C. con 7 2-EftkD . - con 一匚 1 一 飞仙12 在先张法预应力混凝土釉心受拉构件中，混凝土受到的最大预压应力时发生在（）°B .预应力损失全部出现时D.预应力筋的应力达到控制应力时混凝土受到的最大预压应力是发生在（）°B .第一批损失出现后后张法预应力 预应力筋的A第一批预应力损失出现时C .放松预应力筋混凝土收到预压时13 .对后张法预应力混凝土釉心受拉构件

15、，A .张拉预应力筋达到控制应力时C.第二批损失出现后14 .混凝土轴心受拉构件在施工阶段全部预应力损失出现后，B . pc |Ao合力Np |为（）°A . In - Ap i15Asc . J pc |And _k con _-k 1 Ap15 当后张法预应力混凝土轴心受拉构件加荷至混凝土应力为零时，所施加的外荷载Npo 为（）。A .匚 con b匚 1 二匚AoB .匚 co FpcAo - JAsC ,D pc |A0con -1 Ap - 1 15 As16 .当先张法和后张法预应力混凝土轴心受拉构件施工阶段预应力损失全部出现后，计算混凝土受到的有效预压应力；PC 一时，

16、所用表达式不完全相同的原因是（）0A 因为此时后张法构件尚未对孔道进行灌浆，需扣除预留孔道面积所致B 因为后张法构件混凝土受到预压应力 二PC 时，预应力筋的应力不减少:E二pc. 这一项所致C.因为后张法构件此时虽对孔道进行了灌浆，但认为预应力筋与混凝土尚未完全 粘结在一 起，不能共同变形所致D因为后张法构件与先张法构件的预应力损失组合不同所致17 钢筋施加预应力对于预应力混凝土受弯构件正截面开裂弯矩和破坏弯矩的影响是（）0A 受拉钢筋施加预应力会提高开裂弯矩和破坏弯矩，而受压钢筋施加预应力则降低开裂 弯矩和破坏弯矩B .受拉钢筋和受压钢筋施加预应力都会提高开裂弯矩和破坏弯矩，其中前者的效果

17、更好些C.受拉钢筋施加预应力会提高开裂弯矩，但不影响破坏弯矩；受压钢筋施加预应力将降低 开裂弯矩和破坏弯矩18 两个轴心受拉构件，其截面形状、大小、配筋数量及材料强度完全相同，但一个为预应力构件，一个为普通混凝土构件，则（）°A预应力混凝土构件比普通混凝土构件的承载力大B .预应力混凝土构件比普通混凝土构件的承载力小C预应力混凝土构件与普通混凝土构件的承载力相等条件相同（）°所谓“一般要求不出现裂在荷载效应短期组合及长19 .的钢筋混凝土轴心受拉构件和预应力混凝土轴心受拉构件相比较A .前者的承载能力高于后者B前者的抗裂度比后者差C .前者的承载力和抗裂度均低于后者D前者与

18、后者的承载力和抗裂度均相同20 .缝”的预应力混凝土受弯构件，期组合下均（）°A ,允许存在拉应力B 不允许存在拉应力C.拉应力为021 . “严格要求不出现裂缝”的预应力混凝土受弯构件，在荷载效应短期组合下应满足-2722.件使用阶段的受压区布置预应力钢筋在预应力混凝土受弯构Ap的目的是（）°A为了防止施工阶段预拉区发生裂缝B为了增加构件的受弯承载能力C.为了减少受压区高度，保证受拉区钢筋应力能达到其强度设计值D为了增加构件使用阶段的抗裂性23. 当外荷载在预应力混凝土受弯构件截面下边缘产生的拉应力等于（）。A . ftk时即出现裂缝B . ：- e ftk时即出现裂缝C

19、.匚pc： ftk时即将出现裂缝D 二pcmftk时即将出现裂缝24. 验算后张法预应力混凝土轴拉构件端部局部承压时，钢筋总拉力为（）。A .匚 2'- con Ap- con ApC . 1 .05%onAp25. 关于先张法预应力钢筋的预应力传递长度I",下列叙述哪一个不正确？（）°A .确定传递长度L时，表中混凝土强度等级应按放张时的混凝土立方体抗压强度确定B .采用骤然放松预应力钢筋的施工工艺时，Itr的起点应从距构件末端0.5ltr处开始计算c .冷拉n>m>w钢筋可不考虑预应力传递长度D .对先张法预应力混凝土构件端部进行斜截面受剪承载力计算

20、及正截面、斜截面抗裂验 算时，应考虑预应力钢筋在其预应力传递长度记范围内实际应力值的变化 26.后张法轴心受拉构件预留孔道之间的净距应满足（）。A .不应小于15 mmB .不应小于20 mmC.不应小于25 mmD .不应小于25 mm27.后张法轴心受拉构件两端及跨中设置灌浆孔或排气孔，其孔距（）。A .不宜大于15mB .不宜大于12 mC.不宜大于20 mD,没有限制三、问答题1.什么是预应力混凝土 ?为什么要对构件施加预应力？为什么预应力混凝土中必须采用高强度钢筋及高强度等级混凝土 ？2预应力混凝土结构的主要优缺点是什么？3什么是部分预应力混凝土 ？它的优点是什么？4 .什么是无粘结

21、预应力混凝土 ？它的主要受力特征是什么？5什么是先张法和后张法预应力混凝土 ？它们的主要区别是什么？其特点及适用的范围如何？ 6预应力混凝土结构对材料的性能分别有哪些要求？为什么？7 什么是张拉控制应力Ccon ?为什么要规定张拉控制应力的上、下限值？二con与哪些因素有关？&哪些因素会引起预应力损失？分别采取什么措施可以减少这些损失？对先张法、后张法预应力 构件通常分别发生的是哪几种应力损失？9先张法、后张法构件的第一批应力损失二1及第二批应力损失二.分别是如何组合 的？10 .先张法预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段，当混凝土受到预压应力作用后， 为什么预应力钢筋的应力除因预应力损

22、失而降低之外，还将进一步减少？11 什么是混凝土的有效预压应力？先、后张法的混凝土有效预压应力匚PC：值是否一样？12 .填写表10.2中配有预应力筋和非预应力钢筋的先张法触心受拉构件应力分析中的截面应力 图形以及预应力筋、混凝土、非预应力钢筋的应力值。13 .什么是预应力构件的换算截面面积A。和净截面面积/A ?为什么计算先张法预应力 轴心受拉构件在施工阶段的混凝土预压应力时用A。，而计算后张法轴心受拉构件在相应阶段的混凝土预压应力时用An ?为什么后张法预应力轴心受拉构件在计算外荷载产生的应力 时又改用A ?14 .在受弯构件截面受压区配置预应力钢筋对正截面受弯承载力有何影响？受拉区和受压

23、区设 置非预应力钢筋的作用是什么？15 .受拉区配置有屈服点预应力筋的预应力混凝土受弯构件和普通钢筋混凝土受弯构 件，在计算相对界限受压区计算高度b时，为什么不同？对配置无屈服点预应力筋的预应力受弯构件，；的计算为何与配置有屈服点预应力筋的构件有所不同？16 .预应力受弯构件正截面受弯承载力计算的基本公式的适用条件是什么？为何要规定这样的适用条件？17 .什么情况下需考虑构件端部锚固区内预应力筋抗拉强度设计值的变化？为什么？18 .为什么预应力受弯构件的斜截面受剪承载力比普通钢筋混凝土受弯构件的高？什么情况下不考虑因预应力而提高的受剪承载力VP ?19 .什么情况下应考虑预应力筋在其预应力传递

24、长度L范围内实际应力值的变化影响？这种应力的变化如何取值？20 .预应力构件正截面的抗裂验算是以哪一应力阶段为依据？试用计算式比较说明预应力构件 的抗裂比非预应力构件高。21 .预应力曲线（弯起）钢筋的作用是什么？22 .计算预应力混凝土受弯构件由预应力引起的反拱和因外荷载产生的挠度式，是否采用同样的截面刚度？为什么？23 .为什么要对预应力受弯构件施工阶段的混凝土法向应力进行验算？ 一般应取何处作 为计算截面？为什么此时采用第一批损失出现后的混凝土法向应力apcj （厉Pcj ），而不采用全部损失出现后的二pc -（二PC-） ?24 .为什么要对后张法构件的端部进行局部受压承载力计算？25

25、 .为什么要对构件的端部局部加强？其构造措施有哪些？26.学完本章内容之后，你认为预应力混凝土与普通钢筋混凝土之间的主要异同点是什么？ 设计计算1某先张法矩形截面预应力混凝土简支梁（图1 ）,处于一类环境，安全级别为n级。预制台座长100 m , 一次张拉预应力筋， 常温养护，当达到混凝土设计强度的80%时放松预应力筋。除自重外，承受永久荷载标准值为7.0 kN/m，可变荷载标准值为4.0 kN/m ,可变荷载标准值的长期组合系数0.5。混凝土采用C40,预应力筋采用此7刻痕钢丝，纵向非预应力筋为n级，箍筋为I级。试设计该梁。解：（1）计算数据C40混凝土且H二222fc = 19.5 N/m

26、m , fck = 27 N/mm , ftk = 2.45 N/mm ,feu = 0.8 X 40= 32 N/mm 20图10 1简支梁Ec = 3.25X 104 N/mm?,放张时混凝土的抗拉强度标准值ftk = 0.8X 2.45= 1.96 N/mm2。钢筋预应力筋采用吹7刻痕钢丝。fptk= 1470 N/mm2, fpy = 1000 N/mm2, fpy = 360 N/mm2, Es = 1.8 x 105 N/mm2, Ap =38.5 mm2(单根钢丝截面面积)，ap=35 mm，张拉控制应力.二二0.75f Ptk= 0.75X 1470 =1102.5 N/mm2

27、，钢筋与混凝土的弹性模量之比：E =1.8x 105/ (3.25X 104)= 5.54。其他100 m长线台座，不考虑锚具变形损失。常温养护，不考虑温差损失。一般要求不出现裂缝的构件，混凝土拉应力限制系数为：荷载效应短期组合时:Ct=0.7; 荷载效应长期组合时：-ct= 0.4 o允许挠度f ：荷载效应短期组合时为Io /200 ;荷载长期效应组合为I。/250。结构系数d=1.2 ;结构重要性系数。=1.0 ;设计状况为持久状况，二1.0。荷载分项系数：永久荷载g=1.05 ;可变荷载 q=1.2。计算跨度 |o = I - a 二 6000 - 370 二 5630 mm净跨 In

28、= I -2a =6000 - 2 370 =5260 mm截面几何特征初估截面尺寸为b h =150 mmx 350 mm毛截面：截面重心位于截面的中心截面惯性矩 I =bh3/12= 5.36 x 108 mm4截面抵抗矩W =b/6=3.06 x 106 mm3截面面积 A = bh = 5.25X 104 mm2初估预应力筋用量荷载及内力梁自重 gb = 0.15x0.35x25= 1.31 kN/m永久荷载标准值gk= 1.31+7.0= 8.31 kN/m可变荷载标准值qk=4.0 kN/m用于承载力计算2Mmax=(1.2 4.0 1.05 8.31) 5.63 /8 =53.5

29、9 kN - mV =(1.2 4.0 1.05 8.31) 5.26/ 2 =35.57 kN用于抗裂及变形验算荷载效应短期组合2Ms =(8.314.0) 5.63 /8 =48.77 kN - mV =(8.31 4.0) 5.26/ 2 =32.38 kN荷载效应长期组合2Mt =(8.31 0.5 4.0) 5.63 /8 =40.85 kN - m按抗裂条件初估预应力筋数量假设 3P = 35 mm, epe =140 mm二 pe =0.8 0.75 fptk =0.8 0.75 1470 = 882 N/mm2根据教材公式(10-85)可得： p0 + n p。)FpeCTT

30、W</ct mftkN pO | e Ap 二 pe将有关数值代入，可得:48.77 106/(3.06 1Oo 71 55 2.45, =232. 4m m214 _HP- oo25.25 104 3.06 106取 7 k7, Ap =269.5 mm2。按放张时截面上边缘抗裂要求估算上部预应力筋的数量；15彳放张时需要按照教材公式(10112), (10 114)验算上边缘的抗裂度，预-应力作为外荷载对待。对于直线配筋的预应力混凝土简支梁，由于其预应力.作为引起的弯矩处处相等，构件的端部时危险截面，因此不能考虑构件自重4_：的有利作用。图10 2矩形截为了保证在截面的上部配置的预应力筋不会对使用状态下的抗裂产生不面核心利的影响，估算上部预应力筋数量时，假定Ap的作用点位于截面核心的边缘，矩形截面高度的三分点处(图 1。- 2)。取 ep= h/6 = 350/6 = 58.3 mm , ap= 50 mm。放张时，应满足0.7 mftk整理后得ApJAp =牛 fo_7 m味?AA 一-125.6 mm2图10 3预应力筋位置将有关数值代入上式，得269.5 882 a4a-4-0.7 1.55 1.9613.06 域 106 5.25X104 J882晟缶为了便于配筋，需将按照上述方法计算出的预应力筋按合力使