第7章预应力混凝土构件思考题及答案

第7章预应力混凝土构件基本知识
7-1什么叫预应力混凝土结构？为什么对构件要施加预应力？
答：（1）所谓预应力砼构件就是在构件受荷之前（制作阶段），人为给拉区砼施加预压应力，受荷之后（使用阶段）首先要抵消拉区砼的预压应力，若再加荷拉区砼开裂，直至破坏为止。

（2）普通混凝土抗裂性很差。

混凝土的极限拉应变很低，只有0.0001～0.0015，这时钢筋应力仅20～30N/mm2,另外提高混凝土的强度也不明显高强材料得不到充分应用。

裂缝宽度一般应限制在0.2～0.3mm以内，受拉钢筋应力
最高也只能达到150～250N/mm2
结构自重大使用性能不好。

普通混凝土结构不能适应现代化建设大跨度和大空间的需要，因为无法采用高强度的材料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。

7-2 为什么在普通钢筋混凝土中不能有效地利用高强钢材和高强混凝土？而在预力混凝土结构中却必须采用高强钢材和高强混凝土？
答：(1)混凝土的极限拉应变很低，只有0.0001～0.0015，这时钢筋应力仅20～30N/mm2,另外提高混凝土的强度也不明显，普通混凝土抗裂性很差；对于允许开裂构件，裂缝宽度一般应限制在0.2～0.3mm以内，这时受拉钢筋应力最高也只能达到150～250N/mm2；
综上分析可知;高强材料得不到充分应用.
(2)从制作到使用过程中钢筋实现的，钢筋一直处于高拉应力状态，同时还存在预应力损失，所以钢筋强度要高；制作过程中，预压区的混凝土受到比较的压应力，所以混凝土强度也必须要高；预应力结构采用大跨度结构为了减轻自重，减小截面尺寸，也必然采用高强材料。

7-3比较普通钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的区别，它们各自有何优缺点？答：（１）预应力混凝土结构中，混凝土的强度等级要高，钢筋的强度也要高；普通混凝土结构中采用高强材料不能充分应用。

（２）预应力程度较高预应力混凝土结构，性能如同均质弹性材料。

而普通钢筋混凝土在使用荷载作用下的性能是非线性的。

（３）预应力混凝土结构刚度大，挠度小，裂缝宽度小。

（４）一旦预应力被克服后，预应力混凝土和普通混凝土结构就没有本质上的不同，因而正截面承载力是一样的；
得较薄，大大减轻了自重。

7-4施加预应力的方法有哪几种？它们的主要区别是什么？
7-5预应力混凝土对材料有哪些要求？
答：（1）预应力钢筋的强度高、具有一定的塑性，具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求，具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度。

优先使用预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋。

（2）要求采用高强混凝土，徐变较小，强度早期发展较快。

一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强钢丝时不低于C40。

7-6什么是张拉控制应力？为什么其取值不能过高或过低？与哪些因素有关？
答：（1）张拉控制应力是指预应力钢筋在张拉时，所控制达到的最大应力值。

其值为张拉设备（如千斤顶上的油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得出的应力值，以σcon表示。

（2）如果σcon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，预应力混凝土的效果不明显；
（3）如果σcon取得太高，可能出现下列问题：
构件的开裂荷载与破坏荷载接近，使构件在破坏前无明显预兆，构件的延性较差。

7-7预应力损失有哪些？它们是如何产生的？采取什么措施可以减少这些损失？
答：1.锚固损失s11：
原因：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移。

措施：①选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数；
②对先张法构件，选择长台座。

2.摩擦损失s12 ：
原因：在预应力筋张拉过程中，后张法预应力筋与孔道壁之间的摩擦，先张法预应力筋与锚具之间以及折点处的摩擦，也会使张拉应力造成损失。

措施：①对较长的构件可在两端进行张拉；②采用超张拉。

3.温差损失s13 ：
原因：先张法中的热养护引起的温差损失
措施：①采用二次升温养护。

②在钢模上张拉预应力钢筋。

4.应力松弛损失σl4
原因：长度不变的预应力筋，在高应力的长期作用下会产生松弛，会引起预应力损失。

措施：超张拉或者松弛小的预应力钢筋。

5.混凝土的收缩和徐变引起的损失σl5
原因：混凝土结硬时产生体积收缩，在预压力作用作用下，混凝土会发生徐变，这都会使构件缩短，构件中的预应力钢筋跟着回缩，造成预应力损失。

措施：①采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比；
②采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；③加强养护，以减少混凝土的收缩，④控制混凝土应力σpc，要求
以防止发生非线性徐变。

6.环形配筋损失σl6
原因：用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土
的局部挤压引起的预应力损失σl6
7-8先张法和后张法预应力构件的第一批损失和第二批损失各有哪些项目？
各阶段预应力损失值的组合
7-9对不同的裂缝控制等级，预应力混凝土轴心受拉构件使用阶段的抗裂度验算应分别满足什么要求？
答：对严格要求不出现裂缝的构件（一级构件）
对一般要求不出现裂缝的构件（二级构件）
7-10、为什么要对构件的端部局部加强？其构造措施有哪些？
答：先张法端部加强措施由于先张法是在构件端部钢筋弹性回弹与砼产生相对滑动趋势（产生相对滑动趋势的长度叫传递长度），通过在端部粘结力的积累阻止其回弹，为了尽快阻止其回弹，其目的是减少传递长度所以端部要采取加强措施。

先张法端部加强措施：
1） 对单根预应力钢筋，其端部宜设臵长度≥150mm 且不少于4圈
s sc N σ=0
l lc A σ=
但不少于4根，长度≥120mm。

2）对多根预应力钢筋，其端部10d范围内，应设臵3~5片与预应力
钢筋垂直的钢筋网。

3）对钢丝配筋的薄板，在端部100mm范围内应适当加密横向钢筋。

3.后张法端部加强措施
1）为了提高锚具下砼的局部砼的抗压强度，防止局部砼压碎，应在端部予埋钢板（厚度≥10mm），并应在垫板下设臵附加横向钢筋网片或螺旋式钢筋图等措施。

2）在局部受压间接钢筋配臵区以外，在构件端部长度l不小于3e（e为截面重心线上部或下部预应力钢筋的合力点至邻近边缘的距离）但不大于1.2h（h为构件端部截面高度）、高度为2e的附加配筋区范围内，应均匀配臵附加箍筋或网片。

7-11、对预应力构件有哪些构造要求？
1.钢筋的净距及保护层
2.后张法（有粘结力预应力砼）孔道及排气孔要求
3.先后张法端部加强措施（略）见上题。