混凝土结构基本原理第10章汇总

1、思考题10-1 什么是预应力混凝土结构？答：预应力 5 混凝土是根据需要人为地引入某一分布与数值的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。10-2 预应力混凝土结构的优点是什么？为什么预应力混凝土结构中必须使用较高强度等级 的混凝土和较高强度的钢筋作为预应力钢筋？ 答：优点： 1、改善结构使用性能；2、减小构件截面高度，减轻自重；3、充分利用高强钢材；4、具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能；5、提高抗剪承载力；6、提高抗疲劳强度；7、具有良好的经济性。采用高强混凝土配合采用高强度钢筋可以有效地减小构件的截面尺寸和减轻自重， 可以 获得较高的理想的有效预压应力， 提高构件的抗裂能

2、力。 对于先张法构件， 随混凝土强度等 级的提高可增大混凝土的粘结强度。 对后张法构件， 采用高强度混凝土， 可承受构件端部强 大的预压力。10-3 什么叫全预应力混凝土结构？什么叫部分预应力混凝土结构？什么叫预应力度？ 答：全预应力：在全部荷载最不利组合作用下，混凝土不出现拉应力。部分预应力： 在全部荷载最不利组合作用下， 构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定 的容许值，或允许超过规定的限值，但当裂缝出现时，其宽度不超过容许值。 预应力度指消压弯矩与使用荷载标准组合作用下控制截面的弯矩之比。10-4 什么叫先张法预应力混凝土结构和后张法混凝土结构？先张法： 在台座或钢模上张拉预应力筋至预

3、定值并作临时固定； 然后浇灌混凝土， 待混凝土 达到一定强度后， 切断预应力筋， 其在回缩时对混凝土施加预应力。 预应力的传递主要靠预 应力筋与混凝土间的握裹力，有时也补充设置特殊的锚具。后张法： 先浇灌构件并在混凝土中预留孔道， 待混凝土达到一定的强度后， 在孔道内穿筋和 安装张拉设备； 张拉预应力筋同时挤压混凝土； 张拉完毕后将张拉端预应力筋用工作锚具锚 紧，然后往孔道内压力灌浆。后张法预应力靠设置在构件两端的锚具装置获得。10-5 各种锚具的传力方法是什么？ 答：螺丝短杆锚具， 帮条锚具： 张拉端的螺丝端杆连在张拉设备上，张拉后预应力钢筋通过 螺帽和钢垫板将预应力传到构件上。夹片式锚具：

4、 每个锚板上设有锥形的孔洞， 夹持钢绞线的夹片按楔块作用的原理， 在钢绞线 回缩过程中将其拉紧，从而达到锚固的目的。锥形锚塞锚具： 张拉时， 需用专门的双作用千斤顶，在张拉钢丝束的同时， 将锚塞压入锚环 顶紧，使钢丝夹紧在锚环和锚塞之间，依靠摩阻力锚固。钢丝束墩头锚具： 这种锚具由被镦粗的钢丝头、 锚杯或锚板和螺母组成， 借镦粗头将许多单 根钢丝锚定在锚杯或锚板上，组合成束。张拉后依靠螺帽把整个预应力束锚固在结构上。10-6对预应力混凝土结构所用材料的要求是什么？ 答：混凝土：强度高，收缩、徐变小，快硬、早强。要求与混凝土之间有良好的粘预应力筋：高强，有一定的塑形，对先张法构件的预应力筋, 结

5、性能。10-7张拉控制允许应力值与哪些因素有关，为什么? 答：与构件极限荷载、钢丝塑形、材质有关。10-8预应力混凝土结构中，有哪几种预应力损失，如何计算？如何降低这些损失？答：1.直线预应力筋由于锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失“柠讯即"1。可按下列公式计算：aWi二严减少此项损失的措施有：（1）选择变形小或使预应力筋内缩小的锚具、夹具，尽量少用垫板；（2）增加台座长度。2预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失i瞰於遨伽家。可按下式计算：减少此项损失的措施有：1叫2 =无on ° 一护x你）（1）对于较长的构件可在两端进行张拉，则计算中孔道长度可按构件的一半长度

6、计算；（2）采用超张拉。3混凝土加热养护时，受张拉的预应力筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失<?:,:'讥空二卅r。可按下式计算：aI3 = O.OOOOlEjjAt减少此项损失的措施有：（1）采用两次升温养护；（2）钢模上张拉预应力筋。4预应力筋应力松弛引起的预应力损失氓成邂谯浪逬。可按下式计算：预应力螺纹钢筋：一次张拉：；-u.超张拉：:沁 LOlq 丁，普通松弛预应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝：叫=0A申（护网超张拉：世匚：心低松弛预应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝:当皿曲紬时°句朗当應临跟益沁庞紐时如=0.敬笋临珀Aptfit减少此项损失的措施有：

7、（1）进行超张拉；（2）防止初应力过大。5. 混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区预应力筋的预应力损失算：先张法:60 十 340-rT.J 巾=1 + 15p州，十60 4-340%= IF"后张法:55 十 300t55 + 3COt-%= IF"减少此项损失的措施有：（1）采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性混凝土;（2）采用级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；（3）加强养护，以减少混凝土的收缩。6. 用螺旋式预应力筋作配筋的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失订*m计買可按下列规定取值:当冷“屈匕竈卿細订'用当二：工二时，J

8、” .;10-9什么叫做预应力传递长度 ？如何进行后张法预应力混凝土构件端部区的局部受压验算 答：在埋有预应力钢筋的混凝土构件中，预应力钢筋需要经过一定的长度才能建立起稳定的预拉应力pe,此长度ltr称为预应力传递长度；可以按第九章局部受压承载力的情况进行计算。，消压状10-10试画出先张法，后张法预应力混凝土轴拉构件的内力自平衡体系的截面内力图 态,临界开裂状态，抗拉极限状态下的截面应力图答：先张法：图10.1截面内力平衡图图10.2消压状态下截面应力图图10.3临界开裂状态下截面应力图图10.4临近破坏状态下截面受力示意图后张法:图10.6消压状态下截面应力图图10.7临界开裂状态下截面应

9、力图图10.8临近破坏状态下截面受力示意图10-11 一般情况下，在受弯构件中预应力筋应设置在什么部位？用简图画出简支，简支外伸和一两跨连续的预应力混凝土梁的预应力筋设置的部位图答：在受弯构件中预应力筋应设置在在使用荷载作用下混凝土产生拉应力的区域。(1 )简支梁：图10.9简支梁预应力筋设置的部位图(2)简支外伸梁:图10.10简支外伸梁预应力筋设置的部位图(3) 两跨连续梁：，受拉边10-12试画出先张法，后张法预应力混凝土受弯构件的内力自平衡体系的截面内力图 缘混凝土应力为零状态，临界开裂状态，抗弯极限状态下的截面应力图答：先张法：图10.12截面内力平衡图側眸敎麻.用中力眾丧曄直点嚴疔

10、 l*i fl 4 汕 4，鬼叵»直»律*的和喇)CJ冷蚌呼樹u和價2力布用I：的图10.13消压状态下截面应力图 WWiL flwibh B.M 斡卉* 甘忡H|宇* < I l i 弹*I* % 丸權讳九幡用AL老卜戟毎.常晝斛専*图10.14临界开裂状态下截面应力图图10.15临近破坏状态下截面受力示意图后张法:图10.16截面内力平衡图应力IS图10.18消压状态下截面应力图g叫网力抽餐M或J就直内力谢AfL1fi用下. 住）转幷时却村？*曲作用下*图10.19临界开裂状态下截面应力图 加载至破坏阶段的情形与先张法预应力混凝土受弯构件相同。10-13预应力混凝

11、土受弯构件的界限相对受压区高度计算公式的推导过程与普通钢筋混凝土受弯构件的界限相对受压区高度计算公式推导过程的不同点是什么？答：相对受压区高度指当受拉钢筋达到屈服时，受压区混凝土同时被破坏.对于普通钢筋混凝土，受拉钢筋经历由0至fy的过程，而对于预应力钢筋混凝土 ，受拉钢筋经历由0至fpy的过程，所以对于预应力混凝土py(Epcu10-14为什么预应力混凝土结构的抗剪能力比普通钢筋混凝土梁的抗剪能力高？答：主要在于预应力的作用阻碍了斜裂缝的出现和发展，增加了混凝土剪压区高度，从而提高了混凝土剪压区所承担的剪力10-15在预应力混凝土受弯构件中，为什么要进行斜截面抗裂度验算？具体步骤是什么？答：

12、预应力混凝土受拉构件在弯矩和剪力共同作用下，可能由于主拉应力达到混凝土的抗拉强度而形成斜裂缝，所以需要进行验算具体步骤为先计算受弯构件主应力，然后与混凝土强度作相应对比即可。10-16预应力混凝土结构的构造措施与普通混凝土结构的构造措施的主要异同点是什么？答：由于预应力混凝土的复杂性，对于先张法预应力混凝土，对钢筋间距，厚度，端部构造及放张工艺均有不同于普通混凝土的要求，对于后张法预应力混凝土，对预留孔道尺寸，构件端部形状，配筋及加强端部的措施均有特定的要求练习题10-1先张法预应力轴心受拉杆件，截面尺寸 二上.：.：1 -，混凝土 C40,已配置沁陀；预应力筋，张拉控制应力f%沁一二疋能吧軌

13、陝？；陰丽7】工*曲釦屁用，无非预应力筋，第I批预 应力损失盹y ：卅伽闻讥第n批预应力损失 嘔:厂、譌住你獗；试计算：(1 )施工时混凝(3 )使用荷载加至多土的预应力二；(2)使用荷载加至多少时使混凝土的法向压应力为零;少时构件即将出现裂缝；(4)构件的极限承载能力是多少？解：(1 )混凝土为C40，钢筋为.故 H、1小厂汽匚 3 25 - . 所以切=3生:工,一 1見，=壮0翻.1警说*故知%-一（2）7.住一偏恳（3）查表知：.-；'/ “H士cr 竹 7 珂ZT十 ”J!卩齐）九 + 虚（A 勺?） 57744Aflf（4）碣沁!_10-2已知预应力混凝土轴心受拉构件，用后

14、张法预加预应力，截面尺寸'：.一 U 二二一 '_:' j ：._，已配非预应力钢筋 4?12，构件长为21m，混凝土为C40,预应力钢筋采用.，采用螺丝端杆锚具，当混凝土强度达到设计强度时张拉预应力钢筋，超张拉，一端张拉，孔道直径为？?50,充压橡皮管抽芯成型，承受轴向拉力N=700kN。求：（1）预应力筋数量；（2）校核施工阶段混凝土抗压能力；（3）验算施工阶段锚固区局部承压能力。解：（1）.-I - ：查表得' mi :门庄= 751Tnm2选用.駅沁伽閘M(2)=心申=6.15AnAc + 50505mFn7如=毎 + GEpp =施工阶段验算：采用超张

15、拉5%,取心"-兀心、时门心，故最大张拉应力为:% = 1 仍 = 590940W截面上混凝土压应力为：=11.7nN；mm2 < 0.8' =满足晏求(3)锚具下局部受压验算设螺丝端杆锚具的直径为100mm，锚具下垫板厚 20mm ,局部受压面积可按压力从锚具边缘垫板中按45度扩散的面积计算，以一近似矩形面积代替圆面积。= 62500mm3, ft = 才=1.786一 匚血热-675360WAIa 一 17637mrn?F如 一 09焉时芒s - 541400jV < 丹一 6753605'故局部受压不满足，局部会被压坏。10-3有一后张法预应力混凝土

16、梁，采用直线配筋，截面为I形，不考虑非预应力筋的存在，假定上 下预应力筋同时张拉，求张拉时该截面不出现拉应力的上部预应力钢筋截面面积的表达式.解：根据题意得，peconApe pe0c ， pe concpe Ap y pp，hp为形心至截面上边缘的距离其中，Ao, I o为换算截面的截面积和惯性矩化简，得Apppy'p)10-4一先张法预应力混凝土受弯构件,截面尺寸b h 150mm300mm.已知:承载受弯矩M10kN m ,已配有预应力筋(仅在受拉区)3hm9 ,张拉控制应力con°7 f ptk , f ptk21270N/mm2 :2，预应力损失i1 10.5N / mm ，l30，l 4219N /mm2，2l5 53N / mm，混凝土 C40要求进行：(1)承载能力验算；(2)放松钢筋时(此时混凝土的强度已达到设计强度的85%)的施工验算解:根据题意得，h0265mm, f19.1N/mm2, ft 1.71N / mm22(1)f py 900N / mm , Ap3*3 1422*92190.8mm2,40.3430.0048,min0.450.0009,f pymaxaib0.007py受拉钢筋可屈服a/cbx fpyApMufpyAp (h0 x/2)解之得，Mu 40.36kNMu M 10kN m,满足承载力要求