預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件習題答案

第10章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件10.1選擇題1．《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不應(yīng)低于（

B

）。A.C20；B.C30；C.C35；D.C40；2．預(yù)應(yīng)力混凝土先張法構(gòu)件中，混凝土預(yù)壓前第一批預(yù)應(yīng)力損失應(yīng)為（

C

）。A.；B.；C.；D.；3．下列哪種方法可以減少預(yù)應(yīng)力直線鋼筋由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)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(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力的損失，下面說法錯誤的是：（

C

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

C

）。A.相同；B.大些；C.小些；D.大很多；6．全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在使用條件下，構(gòu)件截面混凝土（

A

）。A.不出現(xiàn)拉應(yīng)力；B.允許出現(xiàn)拉應(yīng)力；C.不出現(xiàn)壓應(yīng)力；D.允許出現(xiàn)壓應(yīng)力；7．《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋做預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強度等級不應(yīng)低于（

D

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

B

）。A．；B．；C．；D．；9．預(yù)應(yīng)力混凝土后張法構(gòu)件中，混凝土預(yù)壓前第一批預(yù)應(yīng)力損失應(yīng)為（

A

）。A.；B.；C.；D.；10．先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力總損失值不應(yīng)小于（

）。11．后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力總損失值不應(yīng)小于（

）12．預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件，加載至混凝土預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以避免構(gòu)件裂縫的過早出現(xiàn)。（

∨

）3．預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件制作后可以取下重復(fù)使用的稱為錨具。（

×

）4．張拉控制應(yīng)力的確定是越大越好。（

×

）5．預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛與張拉控制應(yīng)力的大小有關(guān)，張拉控制應(yīng)力越大，松弛越??；（

×

）6．混凝土預(yù)壓前發(fā)生的預(yù)應(yīng)力損失稱為第一批預(yù)應(yīng)力損失組合。（

∨

）7．張拉控制應(yīng)力只與張拉方法由關(guān)系；（

×

）10.3問答題1．何為預(yù)應(yīng)力？預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是什么？答：①預(yù)應(yīng)力：在結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用前，通過先張法或后張法預(yù)先對構(gòu)件混凝土施加的壓應(yīng)力。②優(yōu)點：提高構(gòu)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(gòu)件的施工、計算及構(gòu)造較復(fù)雜，且延性較差。2．為什么預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)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(gòu)件要求提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力，后張法構(gòu)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(yīng)力較高，同時考慮到為減小各構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失。3．什么是張拉控制應(yīng)力？為何先張法的張拉控制應(yīng)力略高于后張法？答：①張拉控制應(yīng)力：是指預(yù)應(yīng)力鋼筋在進行張拉時所控制達到的最大應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋中建立的拉應(yīng)力就是控制應(yīng)力。放張預(yù)應(yīng)力鋼筋后構(gòu)件產(chǎn)生回縮而引起預(yù)應(yīng)力損失；而后張法是在混凝土構(gòu)件上張拉鋼筋，張拉時構(gòu)件被壓縮，張拉設(shè)備千斤頂所示的張拉控制應(yīng)力為已扣除混凝土彈性壓縮后的鋼筋應(yīng)力，所以先張法的張拉控制應(yīng)力略高于后張法。4．預(yù)應(yīng)力損失包括哪些？如何減少各項預(yù)應(yīng)力損失值？答：預(yù)應(yīng)力損失包括：①錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力損失；②預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失?？赏ㄟ^兩端張拉或超張拉減小該項預(yù)應(yīng)力損失；③預(yù)應(yīng)力鋼筋與承受拉力設(shè)備之間的溫度差引起的預(yù)應(yīng)力損失?？赏ㄟ^二次升溫措施減小該項預(yù)應(yīng)力損失；④預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失。可通過超張拉減小該項預(yù)應(yīng)力損失；⑤混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失?？赏ㄟ^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(yù)應(yīng)力損失；⑥螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)件，由于混凝土局部受擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失。為減小該損失可適當增大構(gòu)件直徑。5．預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力損失是怎樣組合的？答：應(yīng)為六種預(yù)應(yīng)力損失并非同時存在，有的只發(fā)生在先張法構(gòu)件，有的只發(fā)生在后張法構(gòu)件。此外，有的只發(fā)生在混凝土預(yù)壓前，有的發(fā)生在混凝土預(yù)壓后，所以應(yīng)將其分為第一批和第二批損失。預(yù)應(yīng)力損失的組合如下表。預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件混凝土預(yù)壓前（第一批）損失混凝土預(yù)壓后（第二批）損失6．試述先張法和后張法預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件在施工階段、荷載作用階段各自的應(yīng)力變化過程及相應(yīng)應(yīng)力值的計算公式。答：①先張法構(gòu)件：施工階段：從張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋到放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，最終完成第二批預(yù)應(yīng)力損失后，混凝土中的有效預(yù)應(yīng)力為使用階段：從混凝土壓應(yīng)力變?yōu)榱悴⒔?jīng)過構(gòu)件開裂，最終達到破壞時的極限拉應(yīng)力為②后張法構(gòu)件：施工階段：在完成第一批和第二批預(yù)應(yīng)力損失后，混凝土的壓應(yīng)力為使用階段：由混凝土壓應(yīng)力變?yōu)榱憬?jīng)過構(gòu)件開裂到構(gòu)件破壞，極限軸向拉力為7．預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件，在施工階段計算預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力時，為什么先張法構(gòu)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(gòu)件放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時，由于粘結(jié)應(yīng)力的作用使混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋共同工作，變形協(xié)調(diào)，所以采用換算截面，且；而后張法構(gòu)件，構(gòu)件中混凝土和非預(yù)應(yīng)力鋼筋共同工作良好，而與預(yù)應(yīng)力鋼筋較差，且預(yù)應(yīng)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(yīng)力，相同的預(yù)應(yīng)力損失值，當加載至混凝土預(yù)壓應(yīng)力為零時，先張法和后張法兩種構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力是否相同，哪個大？答：當為零時，由于先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為后張法構(gòu)件應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為比較發(fā)現(xiàn)，二者不同，在給定條件下，后張法中預(yù)應(yīng)力鋼筋中應(yīng)力大一些。9．預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的裂縫寬度計算公式中，為什么鋼筋的應(yīng)力？答：因為為等效鋼筋應(yīng)力，根據(jù)鋼筋合力點處混凝土預(yù)壓應(yīng)力被抵消后的鋼筋中的應(yīng)力來確定。10．什么是預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力傳遞長度？為什么要分析預(yù)應(yīng)力的傳遞長度，如何計算？答：①從鋼筋應(yīng)力為零的端面到鋼筋應(yīng)力為的截面之間的可以傳遞粘結(jié)應(yīng)力的長度，稱為傳遞長度。②因為在先張法構(gòu)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(yù)應(yīng)力鋼筋在其傳遞長度范圍內(nèi)的實際預(yù)應(yīng)力值的變化。傳遞長度可以按下式計算11．后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)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(yù)應(yīng)力作用下的軸壓驗算有何不同？答：①在后張法構(gòu)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(gòu)件的強度和穩(wěn)定。12．對受彎構(gòu)件的縱向受拉鋼筋施加預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力可以提高抗裂度和剛度。破壞時，預(yù)應(yīng)力已經(jīng)抵消掉，與非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土受彎構(gòu)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(yīng)變到達極限應(yīng)變而破壞。提高斜截面受剪承載力，因為預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面的界限相對受壓區(qū)高度與鋼筋混凝土受彎構(gòu)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(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的界限相對受壓區(qū)高度與預(yù)應(yīng)力鋼筋強度、混凝土壓應(yīng)力為零時的應(yīng)力有關(guān)。14．預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件為什么要進行施工階段的驗算？預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件在施工階段的正截面承載力驗算、抗裂度驗算與預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件相比較，有何區(qū)別？答：①預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在施工階段，由于施加預(yù)應(yīng)力，構(gòu)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(gòu)件受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力需要滿足承載力、抗裂度要求之外，受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)力也需要滿足相應(yīng)要求。15．預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的變形是如何進行計算的？與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的變形相比有何異同？答：預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的撓度包括兩部分：一部分為預(yù)加應(yīng)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(gòu)件相似。16．預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要構(gòu)造要求有哪些？答：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要構(gòu)造要求包括：①一般構(gòu)造要求。如截面類型、尺寸，縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋；②先張法構(gòu)造要求。如預(yù)應(yīng)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(gòu)造要求。如錨具，預(yù)應(yīng)力鋼筋的孔道及灌漿，構(gòu)件端部加強措施，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置，外露金屬的防腐等。17．公路預(yù)應(yīng)力橋梁的預(yù)應(yīng)力損失如何估算？與建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)應(yīng)力損失有何異同？答：公路預(yù)應(yīng)力橋梁的預(yù)應(yīng)力損失可按《公路橋規(guī)》進行估算。與建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力損失。18．《公路橋規(guī)》對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力驗算是如何規(guī)定的？答：略，可參見《公路橋規(guī)》相應(yīng)條文。19．預(yù)應(yīng)力混凝土的張拉控制應(yīng)力為何不能取的太高？答：如果張拉控制應(yīng)力取得太高，則可能引起構(gòu)件的某些部位開裂或端部混凝土局部壓壞、構(gòu)件的延性降低或產(chǎn)生較大塑性變形。10.4計算題1．一預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)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(yù)應(yīng)力鋼筋，超張拉，并考慮蒸養(yǎng)時臺座與預(yù)應(yīng)力筋之間的溫差，混凝土達到強度設(shè)計值的80%時放松預(yù)應(yīng)力筋（題圖10—1）。試計算各項預(yù)應(yīng)力損失值。題圖10—1解：計算各項預(yù)應(yīng)力損失：①錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失。已知臺座長為100m，設(shè)有一塊墊板，錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值為2mm。則由下式計算損失②預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失。由于先張法直線張拉，無特殊轉(zhuǎn)折，因此無此項損失。③預(yù)應(yīng)力鋼筋與承受拉力設(shè)備之間的溫度差引起的預(yù)應(yīng)力損失。溫差為20℃，由下面公式計算損失④預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失。因為；低松弛；所以⑤混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失該項損失為第二批損失。因為則

2．試對一后張法預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋采用刻痕鋼絲，鋼筋用7φⅠ5二束，張拉控制應(yīng)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