混凝土結(jié)構(gòu)(精)

1、混凝土結(jié)構(gòu)習(xí)題集4北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院2007 年 5 月綜合練習(xí)一、 填充題1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在 作用之前，先對預(yù)加應(yīng)力，由此產(chǎn)生得預(yù)壓應(yīng)力能 外荷載所引起的 或拉應(yīng)力，從而使構(gòu)件在外荷載作用下，即使發(fā)生了， 也不會(huì)開展過寬。2 采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就可利用 ，提高指標(biāo)；就有可能建造 ;混凝土不開裂，也就提高了構(gòu)件的 ，并且在偏心預(yù)壓應(yīng)力作用下構(gòu)件又有 產(chǎn)生，從而可減少構(gòu)件的 ;特別是由于可根本解決裂縫問題，對 的意義尤為重大。3 在構(gòu)件上建立預(yù)應(yīng)力，一般是通過 來實(shí)現(xiàn)的。4.施加預(yù)應(yīng)力的方法主要有先張法和后張法兩種。方法，稱為先張法，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力是靠

2、 傳遞的； 的方法稱為后張法，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力是靠傳給混凝土的。5先張法的生產(chǎn)工藝比較 ，適合工廠化成批生產(chǎn)的 ;后張法工序較 ，適用于 。6. 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件對預(yù)應(yīng)力筋的要求有： ; ;。我國目前常用的預(yù)應(yīng)力筋有： ; ; _7. 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件對混凝土的要求是： ; ; 。&錨具和夾具是錨固及張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)所用的工具。通常把構(gòu)件制成后不再取下留在構(gòu)件上的稱 ;在張拉過程中夾持鋼筋， 以后可取下并重復(fù)使用的稱 。錨具和夾具的選擇與 的外形、的品種規(guī)格和 有關(guān)，同時(shí)還須與 配套。9. 對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，要求混凝土的實(shí)際強(qiáng)度不低于其設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的 。10. 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

3、的混凝土強(qiáng)度等級一般不宜低于 ;當(dāng)采用碳素鋼絲、 鋼鉸線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，混凝土的強(qiáng)度等級不宜低于。11. 張拉控制應(yīng)力是指 ，也就是張拉設(shè)備所控制的，以表示。12. 張拉控制應(yīng)力允許值匚沏，按照預(yù)應(yīng)力筋的 及等因素加以確定。13張拉控制應(yīng)力允許值；con不應(yīng)取得過低，否則會(huì)因 ,不能充分利用。14. 在沒有外荷載的作用下，預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件內(nèi)各部分的實(shí)際預(yù)拉應(yīng)力避張拉時(shí)_要小，其減小的那一部分稱為 。它與張拉工藝、和 等因素有關(guān)。15. 為減少預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失二伐，可采用 或的方法。16. 為減少預(yù)應(yīng)力筋與臺座之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失匚糧，可采取制度。17.

4、當(dāng)碳素鋼絲和鋼鉸線的張拉控制應(yīng)力二con小于0.5 fptk時(shí)，其應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失值c14可取為。18由預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失-14，一般可采用來減少。19. 預(yù)應(yīng)力損失時(shí)按不同張拉方式分階段發(fā)生的，通常把 稱為第一批應(yīng)力損失 cs , 稱為第二批應(yīng)力損失。20. 填寫表10 1。已知各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力分別為：錨具損失-11 ；摩擦損失二12 ；溫差損失二13 ；松弛損失二14 ；收縮與徐變損失-15 ；螺旋式鋼筋對混凝土的擠壓損失二16。表10 1預(yù)應(yīng)力損失值組合預(yù)應(yīng)力損失值組合先張法后張法混凝土預(yù)壓前（第一批）損失坊1=混凝土預(yù)壓后（第二批）損失6）廣一=一預(yù)應(yīng)力總損失1 =1

5、=21. 先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力總損失值至少應(yīng)取 N/mm2,后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力總損失值至少應(yīng)取 N/mm222. 先張法軸心受拉構(gòu)件在施工階段，放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)混凝土所獲得的預(yù)壓應(yīng)力為二pc .,預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力 二pc =，非預(yù)應(yīng)力鋼筋也得到 二S：，- s=。完成第二批損失后，混凝土中所建立的Ipc）j稱為，此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼 筋拉應(yīng)力也由C pe 降至二pe匚pe =，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力也降至C s -。23 先張法軸心受拉構(gòu)件加荷至混凝土應(yīng)力為零時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力二po=。加荷至構(gòu)件裂縫即將出現(xiàn)，此時(shí)軸向拉力Ncr =，他表明，由于預(yù)壓應(yīng)力! pc）j的作用（CT pc）比ftk ）,使

6、預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件比普通鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件的 Ncr,這就是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件 的原因所在。加荷至構(gòu)件破壞，此時(shí)軸向拉力肌=。24. 后張法軸心受拉構(gòu)件完成第一批損失時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力二pc = ,非預(yù)應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力為 ，混凝土預(yù)壓應(yīng)力 C pc =。25. 后張法軸心受拉構(gòu)件完成第二批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力后），預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力二pe - = ,非預(yù)應(yīng)力鋼筋 二s，- =,混凝土的有效預(yù)壓力 二pc - =。26 .后張法軸心受拉構(gòu)件加荷至混凝土應(yīng)力為零時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力-po=，軸心拉力N。=;加荷至裂縫即將出現(xiàn)，混凝土受拉，拉應(yīng)力達(dá)到ftk，預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力二per =，

7、軸心拉力Ncr =；加荷至破壞，和先張法相同，此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力分別達(dá)到 和 ,由平衡條件可得Nu =。27. 后張法構(gòu)件常因預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)較多而分批張拉，對先批張拉的那些鋼筋要將其張拉控制應(yīng)力比后批張拉的控制應(yīng)力 。28. 預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件，在裂縫即將出現(xiàn)時(shí)，它們的相同處是混凝土的應(yīng)力達(dá)到 ，不同處是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件混凝土的應(yīng)力經(jīng)歷了從 到的變化過程，而非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件混凝土的應(yīng)力是從 變化到,可見兩 者的抗裂能力是的大。29. 計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件由預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力時(shí)，對先張法構(gòu)件用截面幾何特征值，對后張法構(gòu)件用 截面幾何特征值。30. 對先張法預(yù)應(yīng)

8、力混凝土受彎構(gòu)件，當(dāng)其正截面上混凝土法向應(yīng)力為零時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p和Ap的拉應(yīng)力分別為 和；非預(yù)應(yīng)力鋼筋 As和As的壓應(yīng)力分別為 和。31. 預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的計(jì)算內(nèi)容包括：使用階段 計(jì)算，、驗(yàn)算及驗(yàn)算；施工階段驗(yàn)算；對采用錨具的后張法構(gòu)件還須 進(jìn)行驗(yàn)算。32. 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的相對界限受壓區(qū)計(jì)算高度；與和有關(guān)。33. 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面破壞時(shí)，受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋 Ap的應(yīng)力為 mw鋼筋可不考慮預(yù)應(yīng)力傳遞長度d .對先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件端部進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算及正截面、斜截面 抗裂驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋在其預(yù)應(yīng)力傳遞長度itr范圍內(nèi)實(shí)際應(yīng)力值的變化26. 后張法軸心受拉構(gòu)件預(yù)留

9、孔道之間的凈距應(yīng)滿足（）。A .不應(yīng)小于 15 mmB .不應(yīng)小于 20 mmC.不應(yīng)小于 25 mmD .不應(yīng)小于 25 mm27. 后張法軸心受拉構(gòu)件兩端及跨中設(shè)置灌漿孔或排氣孔，其孔距（）。A .不宜大于15 mB .不宜大于12 mC.不宜大于20 mD.沒有限制三、問答題1.什么是預(yù)應(yīng)力混凝土？為什么要對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力？為什么預(yù)應(yīng)力混凝土中必須采用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度等級混凝土？2預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？3什么是部分預(yù)應(yīng)力混凝土？它的優(yōu)點(diǎn)是什么？4.什么是無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土？它的主要受力特征是什么？5什么是先張法和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土？它們的主要區(qū)別是什么？其特點(diǎn)及適用的范

10、圍如何？6預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對材料的性能分別有哪些要求？為什么？7什么是張拉控制應(yīng)力 Ccon ?為什么要規(guī)定張拉控制應(yīng)力的上、下限值？二con與哪些因素有關(guān)？&哪些因素會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失？分別采取什么措施可以減少這些損失？對先張法、后 張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件通常分別發(fā)生的是哪幾種應(yīng)力損失？9先張法、后張法構(gòu)件的第一批應(yīng)力損失二1 及第二批應(yīng)力損失 二-.分別是如何組合的？10.先張法預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件在施工階段，當(dāng)混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力作用后，為什么預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力除因預(yù)應(yīng)力損失而降低之外，還將進(jìn)一步減少？11什么是混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力？先、后張法的混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力匚pc：值是否一樣？12. 填寫表

11、10-2中配有預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的先張法軸心受拉構(gòu)件應(yīng)力分析中的 截面應(yīng)力圖形以及預(yù)應(yīng)力筋、混凝土、非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力值。13. 什么是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的換算截面面積A。和凈截面面積 A ?為什么計(jì)算先張法預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件在施工階段的混凝土預(yù)壓應(yīng)力時(shí)用A。，而計(jì)算后張法軸心受拉構(gòu)件在相應(yīng)階段的混凝土預(yù)壓應(yīng)力時(shí)用 An ?為什么后張法預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件在計(jì)算外荷載產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)又改用A ？14. 在受彎構(gòu)件截面受壓區(qū)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋對正截面受彎承載力有何影響？受拉區(qū)和受 壓區(qū)設(shè)置非預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用是什么？15. 受拉區(qū)配置有屈服點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件和普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，在計(jì)算相對界限

12、受壓區(qū)計(jì)算高度b時(shí)，為什么不同？對配置無屈服點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件，；的計(jì)算為何與配置有屈服點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)件有所不同？16. 預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算的基本公式的適用條件是什么？為何要規(guī)定 這樣的適用條件？17. 什么情況下需考慮構(gòu)件端部錨固區(qū)內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的變化？為什么？18. 為什么預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力比普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的高？什么情況下不考慮因預(yù)應(yīng)力而提高的受剪承載力Vp ？19. 什么情況下應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力筋在其預(yù)應(yīng)力傳遞長度ltr范圍內(nèi)實(shí)際應(yīng)力值的變化影響？這種應(yīng)力的變化如何取值？20. 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件正截面的抗裂驗(yàn)算是以哪一應(yīng)力階段為依據(jù)？試用計(jì)算式

13、比較說明預(yù)應(yīng) 力構(gòu)件的抗裂比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件高。21 .預(yù)應(yīng)力曲線（彎起）鋼筋的作用是什么？22. 計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件由預(yù)應(yīng)力引起的反拱和因外荷載產(chǎn)生的撓度式，是否采 用同樣的截面剛度？為什么？23. 為什么要對預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件施工階段的混凝土法向應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算？ 一般應(yīng)取何處作為計(jì)算截面？為什么此時(shí)采用第一批損失出現(xiàn)后的混凝土法向應(yīng)力apcj （厲Pcj）,而不采用全部損失出現(xiàn)后的 二pc -（二pc -）？24 .為什么要對后張法構(gòu)件的端部進(jìn)行局部受壓承載力計(jì)算？25. 為什么要對構(gòu)件的端部局部加強(qiáng)？其構(gòu)造措施有哪些？26. 學(xué)完本章內(nèi)容之后，你認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土之間的主要異同

14、點(diǎn)是什 么？設(shè)計(jì)計(jì)算1某先張法矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁（圖10- 1）,處于一類環(huán)境，安全級別為n級。預(yù)制臺座長100 m，一次張拉預(yù)應(yīng)力筋，常溫養(yǎng)護(hù)，當(dāng)達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)放松預(yù)應(yīng)力筋。除自重外，承受永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為7.0 kN/m，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 4.0 kN/m ,可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的長期組合系數(shù)0.5?；炷敛捎肅40,預(yù)應(yīng)力筋采用k7刻痕鋼絲，縱向非預(yù)應(yīng)力筋為n級，箍筋為I級。試設(shè)計(jì)該梁。解：計(jì)算數(shù)據(jù) C40混凝土2 2 2fc = 19.5 N/mm , fck = 27 N/mm , ftk = 2.45 N/mm ,fcu = 0.8 X 40= 32 N/mm 2圖1

15、0 1 簡支梁Ec = 3.25X 104 N/mm2,放張時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk = 0.8X 2.45= 1.96 N/mm2。 鋼筋預(yù)應(yīng)力筋采用k 7刻痕鋼絲。fptk = 1470 N/mm2， fpy = 1000 N/mm2， fpy = 360 N/mm2， Es = 1.8 x 105 N/mm2, Ap =38.5 mm2 (單根鋼絲截面面積)，ap = 35 mm ,張拉控制應(yīng)力:二 con = 0.75 f ptk = 0.75X 1470 =1102.5 N/mm2，鋼筋與混凝土的彈性模量之比 :E =1.8x 105/ (3.25X 104)= 5.54。 其

16、他100 m長線臺座，不考慮錨具變形損失。常溫養(yǎng)護(hù)，不考慮溫差損失。一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)為：荷載效應(yīng)短期組合時(shí):ct = 0.7;荷載效應(yīng)長期組合時(shí)： ct = 0.4。允許撓度f :荷載效應(yīng)短期組合時(shí)為l0 /200 ;荷載長期效應(yīng)組合為l0 /250。結(jié)構(gòu)系數(shù)d =1.2 ;結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) =1.0 ;設(shè)計(jì)狀況為持久狀況，=1.0。荷載分項(xiàng)系數(shù)：永久荷載g =1.5 ;可變荷載Q =1.2。計(jì)算跨度 |0 = I - a 二 6000 - 370 二 5630 mm凈跨 ln = I -2a =6000 - 2 370 =5260 mm 截面幾何特征初估截面尺寸為

17、 b h =150 mmx 350 mm毛截面：截面重心位于截面的中心截面慣性矩 I =bh3 /12 = 5.36 x 108 mm4截面抵抗矩W =b/6 = 3.06 x 106 mm3截面面積 A = bh = 5.25X 104 mm2初估預(yù)應(yīng)力筋用量 荷載及內(nèi)力梁自重 gb = 0.15 x 0.35 x 25= 1.31 kN/m永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 gk = 1.31+7.0 = 8.31 kN/m可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk = 4.0 kN/m用于承載力計(jì)算2Mmax=(1.2 4.0 1.05 8.31) 5.63 /8 =53.59 kN mV =(1.2 4.0 1.05 8.31

18、) 5.26/ 2 =35.57 kN用于抗裂及變形驗(yàn)算荷載效應(yīng)短期組合2Ms =(8.314.0) 5.63 /8 =48.77 kN mV =(8.31 4.0) 5.26/ 2 =32.38 kN荷載效應(yīng)長期組合2Mt =(8.31 0.5 4.0) 5.63 /8 =40.85 kN m 按抗裂條件初估預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量假設(shè) ap = 35 mm, epe =140 mm二 pe =0.8 0.75 fptk =0.8 0.75 1470 = 882 N/mm2根據(jù)教材公式(10-85)可得:N p0 + N p0 )FpeCTT wJ ct mftkN p0 | Ap二 pe將有關(guān)數(shù)值代入

19、，可得:48.77 106/(3.06 106)-0.7 1.55 2.451 45.25 1041403.06 106=232.4mm2882圖10 2矩形截面核心取 7 k7, Ap =269.5 mm2。 按放張時(shí)截面上邊緣抗裂要求估算上部預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量放張時(shí)需要按照教材公式(10- 112), (10 114)驗(yàn)算上邊緣 的抗裂度，預(yù)應(yīng)力作為外荷載對待。對于直線配筋的預(yù)應(yīng)力混 凝土簡支梁，由于其預(yù)應(yīng)力作為引起的彎矩處處相等，構(gòu)件的 端部時(shí)危險(xiǎn)截面，因此不能考慮構(gòu)件自重的有利作用。為了保證在截面的上部配置的預(yù)應(yīng)力筋不會(huì)對使用狀態(tài)下的抗裂產(chǎn)生不利的影響，估算上部預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量時(shí)，假定Ap的作

20、用點(diǎn)位于截面核心的邊緣，矩形截面高度的三分點(diǎn)處（圖 10 2）。取 eP = h/6 = 350/6 = 58.3 mm , aP = 50 mm。放張時(shí)，應(yīng)滿足0.7 mftk整理后得ApJAp = f0-7 ；/m ftk 凹 A丿Aep將有關(guān)數(shù)值代入上式，得269.5 8824-4 -0.7 1.55 1.9613.06 域1065.25X104 丿882晟缶-125.6mm2為了便于配筋，需將按照上述方法計(jì)算出的預(yù)應(yīng)力筋按合力使用點(diǎn)不變的原則，分別配在靠近受壓區(qū)和受拉區(qū)邊緣的位置。經(jīng)調(diào)整，受拉區(qū)與受壓區(qū)的預(yù)應(yīng)力筋分別為(圖103):受拉區(qū) 取 8 k7, Ap = 308.0 mm2受

21、壓區(qū) 取 2 k7, Ap = 77.0 mm2截面平均壓應(yīng)力為- (30877) 882 /(5.25 104) =6.47 N/mm2= 0.22 fck以下計(jì)算內(nèi)容由讀者自行完成：預(yù)應(yīng)力損失值計(jì)算；使用階段正截面承載力計(jì)算；使用階段正截面抗裂驗(yàn)算；圖10 3 預(yù)應(yīng)力筋位置使用階段斜截面承載力計(jì)算;使用階段斜截面抗裂驗(yàn)算；撓度驗(yàn)算;放張、吊裝時(shí)截面上、下邊緣應(yīng)力驗(yàn)算(吊裝時(shí)的驗(yàn)算，可以從略)2某水閘為4級建筑物，其工作橋主梁采用后張法施工，支承情況級截面尺寸如圖105所示。承受的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：梁自重等gk = 7 kN/m，可變荷載qk = 2 kN/m，機(jī)墩及啟閉機(jī)重Gk =30kN，啟門力Qk =80 kN