结构设计原理第二篇复习自己整理

1、名词解释1 预应力混凝土：事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。2 预应力：在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力3 预应力度：公路桥规将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯矩的比值。4 预应力混凝土结构：由配置预应力钢筋再通过张拉或其他方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。5 预应力损失：设计预应力混凝土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载的情况，估定其预加应力的大小，但是，由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力

2、就称为预应力损失。6 张拉控制应力：张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积，所求得的钢筋应力值。7 后张法：先浇筑构件混凝土待混凝土结硬后再张拉预应力钢筋并锚固的方法8 先张法： 在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的75，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力的施工工艺。9 全预应力混凝土构件：在作用（荷载） 短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许出现拉应力（不得消压）10 部分预应力混凝土构件：在作

3、用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝11 钢筋的松弛：在一定的拉应力值和恒定温度下，钢筋长度固定不变，则钢筋中的应力将随时间延长而降低，一般称这种现象为钢筋的松弛或应力松弛。2 / 812消压弯矩：当构件加载至某一特定荷载，其下边缘混凝土的预压应力恰被抵消为零，此时在控制截面上锁产生的弯矩。13消压状态则在作用下的控制截面上的应力状态14 拉张控制应力：预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。15 预应力损失：由于施工因素，材料性能和环境条件的影响，预应力混凝土中预应力钢筋的预拉应力会逐渐减少，这种减少的

4、应力就称预应力损失简答题1 简述预应力混凝土结构的优缺点？答：优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料，减小自重；可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力；结构质量安全可靠；预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。缺点：工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍；需要有一定的专门设备；预应力反拱度不易控制；预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。2 为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应采取哪些措施？答：为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应尽可能地采用高标号水泥， 减少水泥用量 ， 降低水灰比，选用

5、优质 坚硬的 骨料 ，并注意采取以下措施：严格控制水灰比；注意选用高标号水泥；注意选用优质活性掺合料；加强振捣与养护 。3 在预应力混凝土构件中，对预应力钢筋有什么样的要求？答：首先 强度要高 ，预应力钢筋必须采用高强度钢材，这已从预应力混凝土结构本身的发展历史作了积好的说明；还要有较好的塑性和焊接性能，高强度钢材，其塑性性能一般较低，为了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力，必须保证预应力钢筋有足够的塑性性能，而良好的焊接性能则是保证钢筋加工质量的重要条件；要具有良好2 / 8的粘结性能；另外 应力松弛损失要低。4 全预应力混凝土和部分预应力混凝土相比的特点答：a、预应力筋和锚具用量大，造价

6、高；b、全预应力混凝土抗裂性能好；c、抗疲劳 性能好；d、反拱彳1大；e、延性较差；f、设计计算简单。5 预应力混凝土结构对所使用的混凝土有何要求？答： （ 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。6 公路桥梁中常用的制孔器有哪些？答：橡胶管制孔器、金属伸缩管制孔器、钢管制孔器7 简述在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算要求？答

7、：控制受弯构件上、下缘混凝土的最大 拉应力和压应力，以及梁腹的主应力，都 不应超出公路桥规的规定值；控制预应力筋的最大张拉应力；保证锚具下混 凝土局部承压的容许承载能力，应大于实际承受的压力，并有足够的安全度，以保证梁体不出现水平纵向裂缝。8 简述预应力混凝土梁的设计计算步骤？答：根据设计要求，参照已有设计的图纸与资料，选定构件的截面型式与相应尺寸； 或者直接对弯矩最大截面，根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸；根据 结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力；根据正截面抗弯 要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的数量，并进行合理的布置；计 算主梁截面几何特性；进行

8、正截面与斜截面承载力计算；确定预应力钢筋的张拉 控制应力，估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力；按短暂状况和持3 / 8久状况进行构件的应力验算；进行正截面和斜截面的抗裂验算；主梁的变形计算;锚端局部承压计算与锚固区设计。9 简述预应力钢束的布置原则？答：钢束的布置，应使其 重心线不超出束界范围。大部分钢束在靠近支点时，均须 逐步弯起；钢束 弯起的角度，应与所承受的剪力变化规律相配合；钢束的布置应 符合构造要求，这对保证构件的耐久性和满足设计、施工的具体要求都是必不可少的。10预应力损失包括哪些？如何减少各项预应力损失值？答：预应力损失包括：锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。可通过

9、选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失；预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失；预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失。可通过二次升温措施减小该项预应力损失；预应力钢筋松弛引起的预应力损失。可通过超张拉减小该项预应力损失；混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养互等措施减小该项预应力损失；螺旋式预应力钢筋构件，由于混凝土局部受挤压引起的预应力损失。为减小该损失可适当增大构件直径。11 简述全预应力混凝土结构的优缺点？答：全预应力混凝土结构的优点是：刚度大，抗疲劳，防

10、渗漏。缺点是：结构构件的反拱过大 ，在恒载小、活荷载大、预加力大、且在持续荷载长期作用下，使梁的反拱不断增长，影响行车顺适；当预加力过大时，锚具下混凝土横向拉应变超出了极限拉应变，易出现沿预应力钢筋纵向不能恢复的水平裂缝。12简述部分预应力混凝土结构的优点？答：节省预应力钢筋与锚具，与全预应力混凝土结构比较，可以减少预压力，因此， 预应力钢筋用量可以大大减少； 改善结构性能，由于预加力的减少，使构件的弹性 和徐变变形所引起的反拱度减小，锚下混凝土的局部应力降低，构件未裂前刚度较大，而开裂后刚度降低，但卸荷后，刚度部分恢复，裂缝闭合能力强，故综合使用性能优于普通钢筋混凝土，部分预应力混凝土构件，

11、由于配置了非预应力钢筋，提高了结构的延性和反复荷载作用下结构的能量耗散能力，这对结构的抗震极为有利。13述部分预应力混凝土受弯构件的设计内容？答：部分预应力混凝土受弯构件的设计内容包括：以确定所需的预应力钢筋，非预应力钢筋的面积及其布置为主要计算目标的截面设计；对初步设计的梁进行承载能力极限状态计算（截面复核）和正常使用极限状态计算（截面验算）。14 为什么预应力混凝土构件所选用的材料都要求有较高的强度？答：要求混凝土强度高。因为先张法构件要求提高钢筋与混凝土之间的粘结应力，后张法构件要求具有足够的锚固端的局部受压承载力。要求钢筋强度高。因为张拉控制应力较高，同时考虑到为减小各构件的预应力损失

12、。15什么是张拉控制应力？为何先张法的张拉控制应力略高于后张法？答：张拉控制应力：是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，预应力钢筋中建立的拉应力就是控制应力。放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失；而后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，张拉时构件被压缩，张拉设备千斤顶所示的张拉控制应力为已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力，所以先张法的张拉控制应力略高于后张法。16 预应力损失值为什么要分第一批和第二批损失？先张法和后张法各项预应力损失是怎样组合的？答：应为六种预应力损失并非同时存在，有的只发生在先张法构件，有的只发生在后张法构件。此外，

13、有的只发生在混凝土预压前，有的发生在混凝土预压后，所以应将其分为第一批和第二批损失。预应力损失的组合如下表。预应力损失值的组合先张法构件后张法构件混凝土预压前（第一批）损失混凝土预压后（第二批）损失17 试述先张法和后张法预应力轴心受拉构件在施工阶段、荷载作用阶段各自的应力变化过程及相应应力值的计算公式。答：先张法构件：施工阶段：从张拉预应力钢筋到放松预应力钢筋，最终完成第二批预应力损失后，混凝土中的有效预应力为使用阶段：从混凝土压应力变为零并经过构件开裂，最终达到破坏时的极限拉应力为后张法构件：施工阶段：在完成第一批和第二批预应力损失后，混凝土的压应力为使用阶段：由混凝土压应力变为零经过构件

14、开裂到构件破坏，极限轴向拉力为18 预应力轴心受拉构件，在施工阶段计算预加应力产生的混凝土法向应力时，为什么先张法构件用，而后张法用？荷载作用阶段时都采用？先张法和后张法的、 如何计算？答：因为在施工阶段，先张法构件放松预应力钢筋时，由于粘结应力的作用使混凝土、预应力钢筋和非预应力钢筋共同工作，变形协调，所以采用换算截面，且 ；而后张法构件，构件中混凝土和非预应力钢筋共同工作良好，而与预应力钢筋较差，且预应力是通过锚具传递，所以采用净截面，且 。19如采用相同的控制应力， 相同的预应力损失值，当加载至混凝土预压应力为零时，先张法和后张法两种构件中预应力钢筋的应力是否相同，哪个大？答：在给定条件

15、下，后张法中预应力钢筋中应力大一些。20 预应力轴心受拉构件的裂缝宽度计算公式中，为什么钢筋的应力？答：因为为等效钢筋应力，根据钢筋合力点处混凝土预压应力被抵消后的钢筋中的应力来确定。21 什么是预应力钢筋的预应力传递长度？为什么要分析预应力的传递长度，如何计算？答：从钢筋应力为零的端面到钢筋应力为的截面之间的可以传递粘结应力的长度，称为传递长度 因为在先张法构件端部锚固区的正截面和斜截面受弯承载力计算及抗裂度验算时，需要考虑预应力钢筋在其传递长度范围内的实际预应力值的变化。传递长度可以按下式计算22 后张法预应力混凝土构件，为什么要控制局部受压区的截面尺寸，并需在锚具处配置间接钢筋？在确定时

16、，为什么和不扣除孔道面积？局部验算和预应力作用下的轴压验算有何不同？答：在后张法构件中，在端部控制局部尺寸和配置间接钢筋是为了防止局部混凝土 受压开裂和破坏。在确定 时，和不扣除孔道面积是因为二者为同心面积，所包含的 孔道为同一孔道。两者的不同在于，局部验算是保证端部的受压承载能力，未受载面积对于局部受载面积有约束作用，从而可以间接的提高混凝土的抗压强度；而轴压验算是保证整个构件的强度和稳定。23 对受弯构件的纵向受拉钢筋施加预应力后，是否能提高正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力，为什么？答：对正截面受弯承载力影响不明显。因为预应力可以提高抗裂度和刚度。破坏时，预应力已经抵消掉，与非预应力钢筋

17、混凝土受弯构件破坏特性相似。首先达到屈服，然后受压区混凝土受压边缘应变到达极限应变而破坏。提高斜截面受剪承载力，因为预应力钢筋有约束斜裂缝开展的作用，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。24 预应力混凝土受弯构件正截面的界限相对受压区高度与钢筋混凝土受弯构件正截面的界限相对受压区高度是否相同？答：通过比较可知，两者的正截面的界限相对受压区高度是不同的。预应力混凝土受弯构件的界限相对受压区高度与预应力钢筋强度、混凝土压应力为零时的应力有关。25 预应力混凝土构件为什么要进行施工阶段的验算？预应力轴心受拉构件在施工阶段的正截面承载力验算、抗裂度验算与预应力混凝土受弯构件相比

18、较，有何区别？答：预应力混凝土构件在施工阶段，由于施加预应力，构件必须满足其承载和抗裂 的要求，所以施工阶段需要验算。两者的区别为受弯构件受压区混凝土压应力需要 满足承载力、抗裂度要求之外，受拉区混凝土拉应力也需要满足相应要求。26 预应力混凝土受弯构件的变形是如何进行计算的？与钢筋混凝土受弯构件的变形相比有何异同？答：预应力混凝土受弯构件的挠度包括两部分：一部分为预加应力产生的反拱；一部分为荷载产生的挠度。荷载作用产生的挠度计算与钢筋混凝土受弯构件相似。27 预应力混凝土构件主要构造要求有哪些？答：预应力混凝土构件主要构造要求包括：一般构造要求。如截面类型、尺寸，纵 向预应力钢筋和非预应力钢筋；先张法构造要求。如预应力钢筋的净间距