預應力混凝土結構基本構件習題答案

第10章預應力混凝土構件10.1選擇題1．《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定，預應力混凝土構件的混凝土強度等級不應低于（

B

）。A.C20；B.C30；C.C35；D.C40；2．預應力混凝土先張法構件中，混凝土預壓前第一批預應力損失應為（

C

）。A.；B.；C.；D.；3．下列哪種方法可以減少預應力直線鋼筋由于錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失（

C

）。A.兩次升溫法；B.采用超張拉；C.增加臺座長度；D.采用兩端張拉；4．對于鋼筋應力松弛引起的預應力的損失，下面說法錯誤的是：（

C

）。A.應力松弛與時間有關系；B.應力松弛與鋼筋品種有關系；C.應力松弛與張拉控制應力的大小有關，張拉控制應力越大，松弛越??；D.進行超張拉可以減少，應力松弛引起的預應力損失；5．其他條件相同時，預應力混凝土構件的延性比普通混凝土構件的延性（

C

）。A.相同；B.大些；C.小些；D.大很多；6．全預應力混凝土構件在使用條件下，構件截面混凝土（

A

）。A.不出現(xiàn)拉應力；B.允許出現(xiàn)拉應力；C.不出現(xiàn)壓應力；D.允許出現(xiàn)壓應力；7．《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定，當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋做預應力鋼筋時，混凝土強度等級不應低于（

D

）。A.C20；B.C30；C.C35；D.C40；8．《規(guī)范》規(guī)定，預應力鋼筋的張拉控制應力不宜超過規(guī)定的張拉控制應力限值，且不應小于（

B

）。A．；B．；C．；D．；9．預應力混凝土后張法構件中，混凝土預壓前第一批預應力損失應為（

A

）。A.；B.；C.；D.；10．先張法預應力混凝土構件，預應力總損失值不應小于（

）。11．后張法預應力混凝土構件，預應力總損失值不應小于（

）12．預應力軸心受拉構件，加載至混凝土預應力被抵消時，此時外荷載產(chǎn)生的軸向力為（

A

）。A．；B．；C．；D．；10.2判斷題1．在澆灌混凝土之前張拉鋼筋的方法稱為先張法。（

∨

）2．預應力混凝土結構可以避免構件裂縫的過早出現(xiàn)。（

∨

）3．預應力混凝土構件制作后可以取下重復使用的稱為錨具。（

×

）4．張拉控制應力的確定是越大越好。（

×

）5．預應力鋼筋應力松弛與張拉控制應力的大小有關，張拉控制應力越大，松弛越?。唬?/p>

×

）6．混凝土預壓前發(fā)生的預應力損失稱為第一批預應力損失組合。（

∨

）7．張拉控制應力只與張拉方法由關系；（

×

）10.3問答題1．何為預應力？預應力混凝土結構的優(yōu)缺點是什么？答：①預應力：在結構構件使用前，通過先張法或后張法預先對構件混凝土施加的壓應力。②優(yōu)點：提高構件的抗裂性、剛度及抗?jié)B性，能夠充分發(fā)揮材料的性能，節(jié)約鋼材。③缺點：構件的施工、計算及構造較復雜，且延性較差。2．為什么預應力混凝土構件所選用的材料都要求有較高的強度？答：①要求混凝土強度高。因為先張法構件要求提高鋼筋與混凝土之間的粘結應力，后張法構件要求具有足夠的錨固端的局部受壓承載力。②要求鋼筋強度高。因為張拉控制應力較高，同時考慮到為減小各構件的預應力損失。3．什么是張拉控制應力？為何先張法的張拉控制應力略高于后張法？答：①張拉控制應力：是指預應力鋼筋在進行張拉時所控制達到的最大應力值。②因為先張法是在澆灌混凝土之前在臺座上張拉鋼筋，預應力鋼筋中建立的拉應力就是控制應力。放張預應力鋼筋后構件產(chǎn)生回縮而引起預應力損失；而后張法是在混凝土構件上張拉鋼筋，張拉時構件被壓縮，張拉設備千斤頂所示的張拉控制應力為已扣除混凝土彈性壓縮后的鋼筋應力，所以先張法的張拉控制應力略高于后張法。4．預應力損失包括哪些？如何減少各項預應力損失值？答：預應力損失包括：①錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失?？赏ㄟ^選擇變形小錨具或增加臺座長度、少用墊板等措施減小該項預應力損失；②預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失。可通過兩端張拉或超張拉減小該項預應力損失；③預應力鋼筋與承受拉力設備之間的溫度差引起的預應力損失?？赏ㄟ^二次升溫措施減小該項預應力損失；④預應力鋼筋松弛引起的預應力損失?？赏ㄟ^超張拉減小該項預應力損失；⑤混凝土收縮、徐變引起的預應力損失。可通過減小水泥用量、降低水灰比、保證密實性、加強養(yǎng)互等措施減小該項預應力損失；⑥螺旋式預應力鋼筋構件，由于混凝土局部受擠壓引起的預應力損失。為減小該損失可適當增大構件直徑。5．預應力損失值為什么要分第一批和第二批損失？先張法和后張法各項預應力損失是怎樣組合的？答：應為六種預應力損失并非同時存在，有的只發(fā)生在先張法構件，有的只發(fā)生在后張法構件。此外，有的只發(fā)生在混凝土預壓前，有的發(fā)生在混凝土預壓后，所以應將其分為第一批和第二批損失。預應力損失的組合如下表。預應力損失值的組合先張法構件后張法構件混凝土預壓前（第一批）損失混凝土預壓后（第二批）損失6．試述先張法和后張法預應力軸心受拉構件在施工階段、荷載作用階段各自的應力變化過程及相應應力值的計算公式。答：①先張法構件：施工階段：從張拉預應力鋼筋到放松預應力鋼筋，最終完成第二批預應力損失后，混凝土中的有效預應力為使用階段：從混凝土壓應力變?yōu)榱悴⒔?jīng)過構件開裂，最終達到破壞時的極限拉應力為②后張法構件：施工階段：在完成第一批和第二批預應力損失后，混凝土的壓應力為使用階段：由混凝土壓應力變?yōu)榱憬?jīng)過構件開裂到構件破壞，極限軸向拉力為7．預應力軸心受拉構件，在施工階段計算預加應力產(chǎn)生的混凝土法向應力時，為什么先張法構件用，而后張法用？荷載作用階段時都采用？先張法和后張法的、如何計算？答：因為在施工階段，先張法構件放松預應力鋼筋時，由于粘結應力的作用使混凝土、預應力鋼筋和非預應力鋼筋共同工作，變形協(xié)調，所以采用換算截面，且；而后張法構件，構件中混凝土和非預應力鋼筋共同工作良好，而與預應力鋼筋較差，且預應力是通過錨具傳遞，所以采用凈截面，且。8．如采用相同的控制應力，相同的預應力損失值，當加載至混凝土預壓應力為零時，先張法和后張法兩種構件中預應力鋼筋的應力是否相同，哪個大？答：當為零時，由于先張法預應力鋼筋的應力為后張法構件應力鋼筋的應力為比較發(fā)現(xiàn)，二者不同，在給定條件下，后張法中預應力鋼筋中應力大一些。9．預應力軸心受拉構件的裂縫寬度計算公式中，為什么鋼筋的應力？答：因為為等效鋼筋應力，根據(jù)鋼筋合力點處混凝土預壓應力被抵消后的鋼筋中的應力來確定。10．什么是預應力鋼筋的預應力傳遞長度？為什么要分析預應力的傳遞長度，如何計算？答：①從鋼筋應力為零的端面到鋼筋應力為的截面之間的可以傳遞粘結應力的長度，稱為傳遞長度。②因為在先張法構件端部錨固區(qū)的正截面和斜截面受彎承載力計算及抗裂度驗算時，需要考慮預應力鋼筋在其傳遞長度范圍內的實際預應力值的變化。傳遞長度可以按下式計算11．后張法預應力混凝土構件，為什么要控制局部受壓區(qū)的截面尺寸，并需在錨具處配置間接鋼筋？在確定時，為什么和不扣除孔道面積？局部驗算和預應力作用下的軸壓驗算有何不同？答：①在后張法構件中，在端部控制局部尺寸和配置間接鋼筋是為了防止局部混凝土受壓開裂和破壞。②在確定時，和不扣除孔道面積是因為二者為同心面積，所包含的孔道為同一孔道。③兩者的不同在于，局部驗算是保證端部的受壓承載能力，未受載面積對于局部受載面積有約束作用，從而可以間接的提高混凝土的抗壓強度；而軸壓驗算是保證整個構件的強度和穩(wěn)定。12．對受彎構件的縱向受拉鋼筋施加預應力后，是否能提高正截面受彎承載力、斜截面受剪承載力，為什么？答：對正截面受彎承載力影響不明顯。因為預應力可以提高抗裂度和剛度。破壞時，預應力已經(jīng)抵消掉，與非預應力鋼筋混凝土受彎構件破壞特性相似。首先達到屈服，然后受壓區(qū)混凝土受壓邊緣應變到達極限應變而破壞。提高斜截面受剪承載力，因為預應力鋼筋有約束斜裂縫開展的作用，增加了混凝土剪壓區(qū)高度，從而提高了混凝土剪壓區(qū)所承擔的剪力。13．預應力混凝土受彎構件正截面的界限相對受壓區(qū)高度與鋼筋混凝土受彎構件正截面的界限相對受壓區(qū)高度是否相同？答：通過比較可知，兩者的正截面的界限相對受壓區(qū)高度是不同的。預應力混凝土受彎構件的界限相對受壓區(qū)高度與預應力鋼筋強度、混凝土壓應力為零時的應力有關。14．預應力混凝土構件為什么要進行施工階段的驗算？預應力軸心受拉構件在施工階段的正截面承載力驗算、抗裂度驗算與預應力混凝土受彎構件相比較，有何區(qū)別？答：①預應力混凝土構件在施工階段，由于施加預應力，構件必須滿足其承載和抗裂的要求，所以施工階段需要驗算。②兩者的區(qū)別為受彎構件受壓區(qū)混凝土壓應力需要滿足承載力、抗裂度要求之外，受拉區(qū)混凝土拉應力也需要滿足相應要求。15．預應力混凝土受彎構件的變形是如何進行計算的？與鋼筋混凝土受彎構件的變形相比有何異同？答：預應力混凝土受彎構件的撓度包括兩部分：一部分為預加應力產(chǎn)生的反拱；一部分為荷載產(chǎn)生的撓度。荷載作用產(chǎn)生的撓度計算與鋼筋混凝土受彎構件相似。16．預應力混凝土構件主要構造要求有哪些？答：預應力混凝土構件主要構造要求包括：①一般構造要求。如截面類型、尺寸，縱向預應力鋼筋和非預應力鋼筋；②先張法構造要求。如預應力鋼筋的凈間距及保護層厚度，端部混凝土加強措施；③后張法構造要求。如錨具，預應力鋼筋的孔道及灌漿，構件端部加強措施，非預應力鋼筋的布置，外露金屬的防腐等。17．公路預應力橋梁的預應力損失如何估算？與建筑結構預應力梁的預應力損失有何異同？答：公路預應力橋梁的預應力損失可按《公路橋規(guī)》進行估算。與建筑結構預應力梁的預應力損失比較，損失的種類相似，但有些損失計算方法有較大區(qū)別，如混凝土收縮、徐變引起的預應力損失。18．《公路橋規(guī)》對預應力混凝土受彎構件的應力驗算是如何規(guī)定的？答：略，可參見《公路橋規(guī)》相應條文。19．預應力混凝土的張拉控制應力為何不能取的太高？答：如果張拉控制應力取得太高，則可能引起構件的某些部位開裂或端部混凝土局部壓壞、構件的延性降低或產(chǎn)生較大塑性變形。10.4計算題1．一預應力混凝土軸心受拉構件，長24m，截面尺寸為250×160mm混凝土強度等級為C60，螺旋肋鋼絲為10φH9，，先張法施工，在100m臺座上張拉，端頭采用鐓頭錨具固定預應力鋼筋，超張拉，并考慮蒸養(yǎng)時臺座與預應力筋之間的溫差，混凝土達到強度設計值的80%時放松預應力筋（題圖10—1）。試計算各項預應力損失值。題圖10—1解：計算各項預應力損失：①錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失。已知臺座長為100m，設有一塊墊板，錨具變形和鋼筋內縮值為2mm。則由下式計算損失②預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失。由于先張法直線張拉，無特殊轉折，因此無此項損失。③預應力鋼筋與承受拉力設備之間的溫度差引起的預應力損失。溫差為20℃，由下面公式計算損失④預應力鋼筋松弛引起的預應力損失。因為；低松弛；所以⑤混凝土收縮、徐變引起的預應力損失該項損失為第二批損失。因為則

2．試對一后張法預應力混凝土屋架下弦桿錨具的局部受壓驗算（題圖10—2）。已知混凝土強度等級C60，預應力鋼筋采用刻痕鋼絲，鋼筋用7φⅠ5二束，張拉控制應力。用OVM型夾具式錨具進行錨固，錨具直徑為100mm，錨具下墊板厚度20mm，端部橫向鋼筋采用4片φ8焊接網(wǎng)片，網(wǎng)片間距為50mm。題圖10—2