混凝土结构原理阶段性作业4

1、中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院混凝土结构原理 课程作业4（共 4 次作业）学习层次：专科 涉及章节：第9章 第10章一、简答题1、何谓张拉控制应力？张拉控制应力的大小对构件的性能有何影响？为什么先张法构件预应力筋的张拉控制应力限值比后张法构件高？2、最大裂缝宽度计算公式是怎样建立起来的?3、如何减少各项预应力的损失值? 4、预应力混凝土构件的主要优点是什么？5、试比较先张法和后张法的不同点。6、预应力混凝土构件对混凝土和钢筋有何要求？二、计算题1、 24m屋架预应力混凝土下弦拉杆，截面构造如图9-1。采用后张法一端施加预应力。孔道直径50mm，预埋波纹管成孔。每个孔道配置3根 普通松弛

2、钢绞线（Ap=839.88，fptk=1570），非预应力钢筋采用HRB335级钢筋412（As=452）。采用XM型锚具，张拉控制应力采用con=0.65fptk，混凝土为C40级，施加预应力时fcu'=40。要求计算预应力损失。2、（GB50010）处于室内正常环境下的钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸b=200mm， h=500mm，配置HRB335钢筋416，混凝土强度等级为C20，保护层厚度c=25mm。跨中截面弯矩Mk=79.97kN·m，Mq=64.29kN·m。试验算梁的最大裂缝宽度。参考答案一、简答题1、答：张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所

3、控制达到的最大应力值。张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后，对混凝土产生的预压应力过小，不能有效的提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。张拉控制应力取值过高，则可能引起下列问题：（1）、在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力甚至开裂，对后张法构件可能造成端部混凝土局压破坏；（2）、构件出现裂缝时的荷载值与极限荷载值很接近，使构件在破坏前无明显的预兆，构件的延性较差；（3）、为了减少预应力损失，有时需进行超张拉,有可能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，使钢筋产生较大的塑性变形或脆断。先张法构件预应力钢筋的张拉控制应力限值比后张法高的原因是：先张法是在浇灌混凝土之前在台座

4、上张拉钢筋，故在预应力钢筋中建立的拉应力就是张拉控制应力。后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，在张拉的同时，混凝土被压缩，张拉设备千斤顶所指示的张拉控制应力已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力。所以后张法构件的值应适当低于先张法。2、答：规范采用了一个半理论半经验的方法，即根据裂缝出现和开展的机理，先确定具有一定规律性的平均裂缝间距和平均裂缝宽度，然后对平均裂缝宽度乘以根据统计求得的扩大系数来确定最大裂缝宽度Wmax。对“扩大系数”，主要考虑两种情况，一是荷载短期效应组合下裂缝宽度的不均匀性；二是荷载长期效应组合的影响下，最大裂缝宽度会进一步加大。规范要求计算的Wmax具有95的保证率。 3、答： 1

5、）减少l1的措施有：选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数；对先张法构件，选择长台座。2）减少l2的措施有： 对较长的构件可在两端进行张拉； 采用超张拉。 3、减少l3的措施有：采用二次升温养护；在钢模上张拉预应力钢筋。 4）减少l4的措施有：采用超张拉可使应力松弛损失有所降低 。5）减少l5的措施有： 采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比； 采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性； 加强养护，以减少混凝土的收缩；控制混凝土应力,以防止发生非线性徐变。4、答： （一）与普通混凝土结构相比，预应力混凝土结构主要有以下优点：延迟了裂缝的出现，提高了结构的抗裂性能、刚度和耐

6、久性能，因而扩大了混凝土结构的适用范围；（二）可合理地利用高强钢材和混凝土。与钢筋混凝土相比，可节约钢材约3050%，减轻自重达30%左右；（三）通过预加应力，使结构经受了一次检验，因此从某种意义上讲，预应力混凝土结构可称为事先检验过的结构；（四）预加应力还可做为结构的一种拼装方法和加固措施。5、答： 1）工具、实用范围不同：先张法是指首先在台座上或钢模上张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的一种施工方法。其主要工序有：（1）在台座或钢模上穿入预应力钢筋，一端用夹具锚固，另一端用千斤顶张拉，张拉到规定的拉力后，用夹具锚固在台座横梁上； (2) 支模绑扎非预应力钢筋，浇筑混凝土并进行养护;（3）待混凝

7、土达到设计强度的75%以上时，切断或放松钢筋，通过钢筋与混凝土之间的粘结力，挤压混凝土，使构件产生预压应力。.后张法是指先浇筑混凝土构件，预留孔道，然后直接在构件上张拉预应力钢筋的一种施工方法。其主要工序有：（1）浇筑混凝土构件，预留孔道和灌浆孔；（2）待混凝土达到一定强度后，将预应力筋穿入孔道，安装固定端锚具，然后在另一端用张拉机具张拉预应力筋，在张拉的同时挤压混凝土；（3）在预应力筋张拉到符合设计要求后，用锚具将预应力筋锚固在构件上，使之保持张拉状态；（4）最后在孔道内灌桨，使构件形成整体。2）两种方法的适用范围是不同的：先张法张拉工序简单，不需永久性工作锚具，但需要台座或钢模设施，适用于

8、成批生产中小型构件；后张法工序多，工艺较复杂，需永久性锚具，成本高，适用于现场浇筑的大型构件及整个结构，可布置曲线预应力钢筋，并可作为连续结构的拼装手段。为改善后张法的缺点，可采用无粘结预应力来代替。6、答： （一）与普通混凝土构件不同，钢筋在预应力构件中，始终处于高应力状态，故对钢筋有较高的质量要求。有以下几方面：（1）高强度。为使混凝土构件在发生弹性回缩、收缩及徐变后内部仍能建立较高的预压应力，就需要较高的初始张拉力，故要求预应力筋有较高 的抗拉强度。（2）与混凝土间有足够的粘结强度。在受力传递长度内钢筋与混凝土间的粘结力是先张法构件建立预压应力的前提 ，必须保证两者之间有足够的粘结强度。

9、（3）良好的工作性能。如可焊性、冷镦性、热镦性等。（4）具有一定的塑性。这是为了避免构件发生脆性破坏 ，要求预应力筋在拉断时具有一定的延伸率，当构件处于低温环境或冲击荷载作用下，更应注意到钢筋的塑性和冲击韧性。（二）预应力混凝土构件对混凝土的要求（1）高强度。预应力混凝土必须具有较高的抗压强度，才能建立起较高 的预压应力，并可减小构件截面尺寸，减轻结构 自重,节约材料。对于先张法构件，高强混凝土具有较高的粘结强度。（2）收缩徐变小。这样可减小预应力损失。（3）快硬、早强。这样可以尽早地施加预应力，以提高台座、模具的周转率，加快施工进度，降低间接费用。二、计算题1、解：（1）截面几何特征 预应力

10、钢绞线Ep=1.95×105，非预应力钢筋Es=2.0×105，C40级混凝土Ec=3.25×104，扣除孔道的净换算截面面积An（2）预应力损失计算张拉控制应力con=0.65fptk=0.65×1570=1020.5锚具变形及钢筋内缩损失11： XM型锚具采用钢绞线内缩值a =5mm，构件长l=24m 孔道摩擦损失12：  预埋波纹管成孔，=0.0015，直线配筋=0第一批损失1 = 11 + 12 = 77.34N/mm2预应力筋应力松弛损失14： 非超张拉 = 1.0，按(9-20)式，混凝土收缩徐变损失15： 张拉中止后混凝土的预压应

11、力pc      第二批损失1II = 14 + 15 = 172.6 N/2全部预应力损失为1 = 1II + 1II = 249.9 N/2。2、解： h0=500-30-16/2=462mm    查表得 ftk=1.78N/mm2,Es=2.0*105N/mm2    由于该梁处于室内正常环境，查表8-1和8-2，构件的使用环境类别为一类，其最大裂缝宽度限值wlim=0.3mm.                   &