第九章预应力混凝土构件的受力性能分析

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钢筋混凝土结构设计原理试题库及其参考答案(完美版)

第四版混凝土结构设计原理试题库及其参考答案一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“³”。

每小题1分。

）第1章钢筋和混凝土的力学性能1．混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。

（） 2．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。

（） 3．普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。

（） 4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。

（） 5．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。

（） 6．C20表示f cu =20N/mm 。

（）7．混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。

（） 8．混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。

（） 9．混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。

（）10．混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。

（）11．线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。

（） 12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（） 13．混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。

（）第1章钢筋和混凝土的力学性能判断题答案1. 错；对；对；错；对；2. 错；对；对；错；对；对;对；对；第3章轴心受力构件承载力1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。

（） 2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。

（） 3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。

（） 4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。

（） 5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mmN 。

（）6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。

（）第3章轴心受力构件承载力判断题答案1．错；对；对；错；错；错；第4章受弯构件正截面承载力1．混凝土保护层厚度越大越好。

（）2．对于'fh x ≤的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为'fb的矩形截面梁，所以其配筋率应按'h b Af s=ρ来计算。

《混凝土结构设计规范》(9-11章)白绍良

混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第九章～第十一章主讲：白绍良重庆大学土木工程学院教授博士生导师混凝土结构设计规范（GB50010-2002）主要起草人国际混凝土学会（fib）抗震设计委员会中方委员中国标准化协会混凝土结构标准技术委员会副主任委员《混凝土》、《抗震》、《高规》协调组成员建设部工程建设标准强制性条文咨询委员会委员9. 构造规定10.结构构件的基本规定11.混凝土结构构件抗震设计与第九章到第十一章有关的主要修订特点一、在综合国力有所提高的背景下，为了提高结构质量，从安全性角度调整了涉及各本结构规范的一系列偏弱、偏紧的规定，使结构设计可靠度水准与修订前相比适度提高。

二、为了提高结构质量和投资效益，使建筑物在更长时间内保有其使用价值，减小维修费用，提高了对结构耐久性的重视，并给出了一系列基本要求。

三、根据我国主导结构形式的变化和发展，提高了对结构整体设计思路、设计措施以及各类构造措施的重视，并给出了相应建议和规定。

四、反映了近年来已经逐步成熟的新材料、新技术和新的设计方法。

9.1伸缩缝本节实质性内容是尽可能减少由于混凝土收缩和温度变化所引起的结构开裂。

越向远端，结构构件（主要是竖向构件）中的弯矩、剪力越大；越向中间，水平构件（楼、屋盖）中的拉力或压力越大。

混凝土收缩与温度降低有类似效果。

•收缩内力主要发生在施工阶段和使用阶段初期；•温度内力主要发生在使用阶段(每年周期性,每天周期性)；•原规范伸缩缝间距主要着眼于控制温度内力,也可以起控制正常收缩内力的作用。

多年工程经验证明,控制效果良好。

•近年来混凝土强度等级提高，水泥标号提高或用量增大，早强（后期强度增长明显减小）、高发热量、高收缩。

构件混凝土体量增大,周边约束增强,进一步加大收缩内力。

•若采取措施（材料、施工）降低收缩内力到正常水平，原规范规定仍可用。

故表9.1.1保持原规范规定未变，但注意已将“可”改为“宜”。

•局部条文变动：1、增加了框架—剪力墙、框架—核心筒结构伸缩缝间距规定（短肢剪力墙—核心筒？）；2、增加了外露结构伸缩缝间距的规定；3、强调了有必要减小伸缩缝间距的情况。

预应力溷凝土构件设计

s = Es pcI (压)
pc = pcI (压)
混凝土结构基本原理
第九章
由截面平衡条件： pe Ap = pcI Ac + s As
(con–lI –EpcI ) Ap = pcI Ac + EspcI As
式中：A0 = Ac +Es ·As + E ·Ap －换算截面面积。
Ncr ( c =ftk)
Nu(pe = fpy)
(a)施加轴力前
(b)消压状态
(c)开裂轴力
Nu
N0
N0
Ncr
Ncr
（+）
（－）
混凝土结构基本原理
第九章
加载至砼应力为零：
pc= 0
s= l5
pe= p0 = con – l
式中 N0 ––– 消压轴力，抵消截面上混凝土有效预压应力所需的轴向力。
d > 3m， l6 = 0
d 3m，取l6 = 30N/mm2
混凝土结构基本原理
第九章
总损失： l = lI +lII
先张法： ls 100N/mm2
后张法： ls 80N/mm2
9.2.4 预应力损失值的组合
砼预压前 lI = l1 +l3 +l4
砼预压后 lII = l5
先张法构件：
用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 –––锚具
不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时所固定预应力筋不同，锚具则不同，回缩量也不同，尺寸外形对构件的影响也不同。
9.1.4预应力砼构件的锚、夹具
混凝土结构基本原理
第九章
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(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端镦头锚具

第九章预应力混凝土构件

裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般
Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承载力计算，Ms作用
下sss=(0.5~0.7)fy。对于HPB335级钢筋，fy
=300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。如采用RRB400级高强钢筋，fy=580MPa，则sss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。故钢筋混凝土结构限制了高强材料的应用，限制
无粘结预应力束
3.预应力螺纹钢筋也称精轧螺纹钢筋，是用热轧、轧后余热处理或热处理工艺制作成带有不连续无纵肋的外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处均可带有匹配的内螺纹的连接器或锚具进行连接或锚固。直径为18~50mm，具有高强度、高韧性等特点。
预应力钢筋
9.1.4施加预应力的方法
一、先张法
根据力的平衡条件
spcI
spcAc spAp ssAs scon sl aEspc Ap aES仍处于受压状态，不会出现开裂；
s c s pc 0
受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；
0 s c s pc ftk
s c s pc ftk
受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np =0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。
' cu
9.3预应力混凝土轴心受拉构件的计算
预应力混凝土的计算分两部分一、使用阶段计算 ⑴承载力计算。对于预应力轴心受拉构件，应进行正截面受拉承载力计算；对于预应力受弯构件，应进行正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。 ⑵裂缝控制验算。对于正常使用阶段不允许开裂的构件，应进行抗裂验算；对于允许开裂的构件，则应进行裂缝宽度验算。 ⑶变形验算。对预应力受弯构件，应进行挠度验算。二、施工阶段验算预应力混凝土构件在制作、运输和安装等施工过程中，应对其承载力和抗裂性进行验算。

预应力混凝土结构的受力性能-混凝土结构基本原理

pcI
混凝土应力： cpI
( con
lI ) Ap
A0
A0 A ( Ep 1) Ap
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的受力分析
施工阶段——完成第二批损失
Ep Ep Ec
预应力筋应力： peII con lI lII Ep pcII
pcII( A Ap ) ( con lI lII Ep pcII) Ap
0
1.1con停2分钟
0.85con停2分钟
锚固端
锚固端
con
五、预应力损失值
3. 锚具变形和预应力筋回缩损失l1
由于锚具、垫块本身的变形，其间裂缝的压紧及钢筋在锚具中的滑移引起的损失
l1
a l
Ep
张拉端锚具的变形和钢筋的内缩值，见教材表10-2
预应力筋的弹性模量
张拉端至锚固端之间的距离
*直接张拉法：用千斤顶等机械工具直接张拉预应力筋 *电热法：低电压强电流通过预应力筋使其发热伸长，达设计要求时断电 *连续配筋法：用旋转工作台将预应力筋缠绕于混凝土块体上或水池壁上
*自张法：用自应力水泥制成混凝土，结硬时混凝土膨胀带动混凝土中的预应力筋一起伸长，在混凝土中产生压力
*直接加压法：用千斤顶直接在构件两端加力使其获得预压力
混凝土中的有效预压应力
pcII
混凝土应力： pcII
( con
lI lII) Ap
A0
A0 A ( Ep 1) Ap
七、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的受力分析
加载阶段——加载至混凝土中的应力为0
p con lI lII Ep pcII
Nt0
预应力筋应力： p con lI lII

预应力混凝土构件的性能分析

预应力混凝土构件的性能分析在现代建筑工程中，预应力混凝土构件因其出色的性能而得到了广泛的应用。

预应力混凝土是一种在混凝土构件承受使用荷载前，预先对其施加压力，从而提高构件性能的技术。

下面我们就来详细分析一下预应力混凝土构件的性能特点。

首先，预应力混凝土构件具有出色的抗裂性能。

在普通混凝土构件中，由于混凝土的抗拉强度较低，当构件受到荷载作用时，很容易在受拉区产生裂缝。

而预应力混凝土构件通过预先施加的压力，在使用荷载作用下，使混凝土始终处于受压状态，从而有效地避免或推迟了裂缝的出现。

这不仅提高了构件的耐久性，减少了维修成本，还能保证结构的外观美观。

其次，预应力混凝土构件的刚度较大。

由于预应力的作用，构件在荷载作用下的变形较小，能够更好地满足结构对变形的要求。

这对于大跨度结构和对变形控制要求较高的结构来说，具有重要意义。

例如，在桥梁工程中，使用预应力混凝土梁可以减小梁的挠度，提高行车的舒适性和安全性。

再者，预应力混凝土构件能够节省材料。

通过施加预应力，可以充分发挥高强度钢筋和高强度混凝土的性能，减少钢筋和混凝土的用量。

与普通混凝土构件相比，在相同的承载能力下，预应力混凝土构件可以减轻自重，降低工程造价。

预应力混凝土构件的疲劳性能也较为优越。

在反复荷载作用下，预应力混凝土构件的抗疲劳能力更强，能够延长结构的使用寿命。

这对于承受动荷载的结构，如吊车梁、铁路桥梁等，具有重要的实用价值。

然而，预应力混凝土构件的施工工艺相对复杂。

预应力的施加需要专门的设备和技术，施工过程中的质量控制要求较高。

例如，在预应力筋的张拉过程中，如果张拉控制应力不准确，或者预应力筋的锚固不牢固，都可能影响构件的性能。

另外，预应力混凝土构件的成本相对较高。

预应力筋、锚具和张拉设备等的费用增加了工程的总造价。

但是，从长期来看，由于其良好的性能和耐久性，综合经济效益可能更为显著。

为了更好地理解预应力混凝土构件的性能，我们来对比一下它与普通混凝土构件的差异。

第九章预应力混凝土结构

16
承压型锚具（螺丝端杆锚具）：利用螺帽、垫板等承压作用将预应力钢筋锚固在端部
螺母预应力筋
板垫
螺丝杆端
对焊接头
17
摩擦型锚具（锥形锚具）
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墩头锚具
19
JM12型锚具
20
QM型锚具及配件
XM型锚具
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OVM型锚具
夹片式扁锚体系
22
23
24
25
五、预应力混凝土所用的材料
1.混凝土：要求高强、早强、收缩徐变小。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。 2.钢筋：要求： 1）高强、高屈服点。2）良好的塑性性能。3）良好的加工性。 4）与混凝土有良好的粘结力。选用： 1）钢绞线。2）中强度预应力钢丝。3）消除应力钢丝。4）预应力螺纹钢筋。
2.预应力混凝土预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力，这个压应力称为预应力。构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力；从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。
M h N pe p h pc c I 2 A I 2 b c pc
按《部分预应力混凝土结构设计建议》： M 预应力度： 0 Mk M 0 : 消压弯矩。受拉边缘混凝土应力为零时的弯矩。 1全预应力混凝土。 0 1部分预应力混凝土。 0钢筋混凝土。
8
2.有粘结与无粘结无粘结预应力混凝土指的是采用无粘结预应力筋（经涂抹防锈油脂，以减小摩擦力防止锈蚀，用聚乙烯材料包裹制成的专预用应力筋）的预应力混凝土。施工时，无粘结预应力筋可如同非预应力筋一样，按设臵要求铺放在模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，再张拉锚固。此时，无粘结预应力筋与混凝土不直接接触，而成无粘结状态。 (1)结构自重轻。由于不需预留孔道，可减少构件截面尺寸，减轻自重。 (2)施工简便，速度快。它无需预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工序，简化了施工工艺，加快了施工进度。特别适合用于构造复杂的曲线布筋构件或结构。无粘结预应力混凝土用于多层和高层建筑中的单向板、以及井字梁、悬臂梁、框架梁、扁梁等。无粘结预应力混凝土也适用于桥梁结构中的简支板（梁）、连续梁、预应力拱桥、桥梁下部结构、灌注桩的桥墩等，也可以应用于旧桥加固工 9 程中。

预应力混凝土构件2

结成整体；当再次升温时，二者可共同变形，不再引起预应力损失。因此，计算时取
。
t 20 25 C ～
14
预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失 l 4
应力松弛（stress relaxation）是指钢筋受力后，在长度不变的条件下，钢筋应力随时间的增长而降低的现象。预应力钢丝、钢绞线：
第9章预应力混凝土构件
1
§9.1 预应力混凝土的基本概念
一.预应力混凝土的概念
1.概念：在混凝土构件使用（承受使用荷载）以前预先施加作用使
之产生的应力（如压应力）与使用荷载产生的应力（如拉应力）方向相反，从而抵消部分或全部荷载产生的应力（如拉应力）； 2.意义：（1）提高混凝土构件的抗裂性能和刚度；（2）充分利用高强材料、降低构件自重。 3.使用范围：裂缝控制等级要求高、大跨度、挠度控制要求高
线张拉或钢模短线张拉。先张法构件是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预应力的。此方法适用于在预制厂大批制作中、小型构件，如预应力混凝土楼板、屋面板、梁等。
5
后张法在浇灌混凝土并结硬之后张拉预应力钢筋，故称为后
张法。
后张法构件是依靠其两端的锚具锚住预应力钢筋并传
递预应力的。因此，这样的锚具是构件的一部分，是永久
性的，不能重复使用。此方法适用于在施工现场制作大型
构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。
6
3
锚具锚具是锚固预应力筋的装置，它对在构件中建立有效预
应力起着至关重要的作用。先张法构件中的锚具可重复使用，也称夹具或工作锚；后张法构件依靠锚具传递预应力，锚具也是构件的组成部分，不能重复使用。对锚具的要求是：安全可靠，使用有效、节约钢材及制作简单。

第九章钢筋混凝土深受弯构件承载能力极限状态计算

（9-8）
（2）承载力复核对截面尺寸和配筋均为已的短梁，承载力复核的方法是：首先由公式（9-8），求得混凝土受压区高度x，将其代入公式（9-7）求得截面所能承担的弯矩设计值：
若，则说明正截面抗弯承载力是足够的。（三）钢筋混凝土盖梁作为短梁时的斜截面抗剪承载力计算钢筋混凝土盖梁的纵向受拉钢筋，一般均通长布置，中间不予剪断和弯起。斜截面的抗剪承载力主要由剪压区混凝土和箍筋提供。钢筋混凝土盖梁的斜截面抗剪承载力的计算可按<桥规JTG D62>给出的公式（9-4）计算。钢筋混凝土盖梁的截面尺寸，应满足公式（9-3）的要求。
于深受弯构件的短梁。
（一）深梁的受力特点及破坏形态钢筋混凝土深梁因其高度与计算跨径接近，在荷载作用下其受力性能与普通钢筋混凝土梁有较大差异。图9-1是用有限元分析确定的具有不同跨高比的均质弹性材料简支梁在均布荷载作用下，其跨中截面的弯曲应力分布图。从图9-1 (b)、(c)、(d)可以看出，深梁的正截面应变分布不符合平截面假设，应力分布亦不能再看作是线性关系。梁的跨高比越少，这种非线性分布越明显。
图9-2 中间支承处折减弯矩计算图
（9-6） q=R/a 式中 Me ——折减后的支点负弯矩； M ——按理论公式或方法计算的支点中心线处的负弯矩； M' ——折减弯矩； q ——梁的支点反力在支座两侧向上按45°分布于梁截面重心轴G-G的荷载集度。 R ——支座反力； a ——梁支点反力在支座（墩柱）按45°扩散交于重心轴G-G的长度（圆形墩柱可换算为0.8d的方形柱向上扩散）。
b
6d s
ha
t
图9-4 撑杆计算高度 1、墩柱；2、盖梁；3、系杆钢筋；4、支座
（2）钢筋系杆拉抗承载力计算《桥规JTG D62》规定钢筋系杆抗拉承载力按下式计算：（9-17）

混凝土构件中预应力钢筋对力学性能的影响研究

混凝土构件中预应力钢筋对力学性能的影响研究一、前言混凝土结构常常需要预应力钢筋的施加，以提高结构的承载能力和耐久性。

预应力钢筋的施加会对混凝土构件的力学性能产生一定的影响。

因此，本文将深入探讨预应力钢筋对混凝土构件力学性能的影响，并提出一些相关的建议。

二、预应力钢筋的作用预应力钢筋是在混凝土构件施工前施加的，目的是通过钢筋的张拉使混凝土产生压应力，从而提高混凝土的承载能力和耐久性。

预应力钢筋的作用主要有以下几个方面：1.增加混凝土的抗弯强度和抗剪强度；2.减小混凝土的变形，提高结构的刚度；3.减小混凝土的裂缝宽度，提高结构的耐久性；4.增加混凝土的抗震性能。

三、预应力钢筋对混凝土构件力学性能的影响1.抗弯强度预应力钢筋的施加可以增加混凝土的抗弯强度。

通过预应力钢筋施加，混凝土的受压区域会受到一定的压应力，从而提高了混凝土的承载能力。

同时，预应力钢筋的施加还可以改变混凝土的受力状态，使混凝土的受力更加均匀，从而提高了混凝土的抗弯强度。

2.抗剪强度预应力钢筋的施加可以提高混凝土的抗剪强度。

由于预应力钢筋的施加会改变混凝土的受力状态，使混凝土的受力更加均匀，从而提高了混凝土的抗剪强度。

3.刚度预应力钢筋的施加可以增加混凝土的刚度。

由于预应力钢筋的施加可以减小混凝土的变形，从而提高了结构的刚度。

同时，预应力钢筋的施加还可以改变混凝土的受力状态，使混凝土的受力更加均匀，从而提高了混凝土的刚度。

预应力钢筋的施加可以提高混凝土的耐久性。

由于预应力钢筋的施加可以减小混凝土的裂缝宽度，从而减少了混凝土的开裂，提高了结构的耐久性。

5.抗震性能预应力钢筋的施加可以增加混凝土的抗震性能。

由于预应力钢筋的施加可以改变混凝土的受力状态，使混凝土的受力更加均匀，从而提高了混凝土的抗震性能。

四、预应力钢筋的参数对混凝土构件力学性能的影响预应力钢筋的参数对混凝土构件力学性能也有一定的影响。

以下是预应力钢筋的参数及其对混凝土构件力学性能的影响：1.直径预应力钢筋的直径越大，混凝土的抗弯强度和抗剪强度就越大。

混凝土结构设计原理简答题部分答案

《混凝土结构设计原理》第1章概论1.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的原因是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层，混凝土的碱性环境使钢筋不易发生锈蚀，遇到火时不致因钢筋很快软化而导致结构破坏；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

混凝土结构的特点是什么？答：优点——取材容易、合理用材、整体性好、耐久性好、耐火性好可塑性好缺点——自重大、抗裂性差、施工复杂、施工周期长、施工受季节影响、结构隔热隔声性能差、修复加固困难。

第2章钢筋和混凝土的力学性能《规范》规定混凝土强度等级答：混凝土强度等级有C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 共十四个等级，其中C50以下的为普通混凝土，C50以上的为高强度等级混凝土2.什么叫混凝土徐变？引起徐变的原因有哪些？答：（1）混凝土结构或材料在不变的应力或荷载长期持续作用下，混凝土的变形或应变随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。

（2）内在因素：混凝土的组成成分是影响徐变的内在因素。

水泥用量越多，徐变越大。

水灰比越大，徐变越大。

集料的弹性模量越小徐变就越大。

构件尺寸越小，徐变越大。

环境因素：混凝土养护及使用时的温度是影响徐变的环境因素。

温度越高、湿度越低，徐变就越大。

若采用蒸汽养护则可以减少徐变量的20%-25%。

应力因素：施加初应力的大小和加荷时混凝土的龄期是影响徐变的应力因素。

加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小。

加荷龄期相同时，初应力越大，徐变也越大。

3.钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？答：（1）钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。

除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。

预应力混凝土梁的受力性能分析

预应力混凝土梁的受力性能分析预应力混凝土梁是一种常用的结构构件，其独特的受力性能使其在各种工程中得到广泛应用。

本文将从材料性能、受力分析和工程实践等方面探讨预应力混凝土梁的受力性能。

首先，预应力混凝土梁具有优异的耐久性和抗裂性能。

预应力混凝土梁采用高强度钢束或钢丝进行预先张拉，使混凝土在荷载作用下保持在压应力状态，从而增加了混凝土的抗弯能力和抗剪能力。

另外，预应力混凝土梁中的预应力钢材可以有效地抵消混凝土收缩和温度变形引起的内应力，减小了混凝土的开裂倾向。

这种预应力钢材与混凝土的协同工作，使得预应力混凝土梁具有良好的耐久性和抗裂性能。

其次，预应力混凝土梁的受力分析是预应力混凝土设计的关键。

在预应力混凝土设计中，首先需要确定荷载的作用形式和大小，包括常规荷载、变动荷载和地震荷载等。

然后，根据结构形式和设计要求，通过受力分析确定预应力混凝土梁的截面尺寸、受力状态和预应力的大小。

在受力分析中，需要考虑混凝土和预应力钢材的材料特性、截面形状和荷载作用方式等因素，并根据弯矩、剪力和轴力的要求进行计算。

受力分析的准确性和合理性对于预应力混凝土梁的受力性能至关重要。

最后，预应力混凝土梁的受力性能在工程实践中得到了充分验证。

预应力混凝土梁广泛应用于桥梁、建筑和水利工程等领域，并取得了良好的效果。

通过实际工程的观测和测试，可以验证预应力混凝土梁的受力性能和设计理论的正确性。

例如，在大跨度桥梁的设计中，预应力混凝土梁能够满足梁的强度、刚度和振动要求，有效地减小了结构自重，提高了桥梁的使用寿命和安全性能。

在建筑中，预应力混凝土梁能够灵活地满足不同跨度和荷载要求，实现结构的优化设计和施工的快速推进。

这些工程实践表明，预应力混凝土梁具有良好的受力性能和经济效益，对于提高工程质量和结构安全至关重要。

综上所述，预应力混凝土梁作为一种重要的结构构件，具有优异的受力性能。

其材料特性、受力分析和工程实践等方面对于预应力混凝土梁的设计和应用具有重要意义。

单元九_预应力结构的基本概念及材料

1. 钢筋
要求
强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的加工性能和一定的塑性冷拉钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、冷拔低碳钢丝
处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜采用热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等作为预应力钢筋
钢筋
注意
对直接承受动荷载的预应力混凝土构件，不得采用有焊接接头的冷拉钢筋
第二节部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土
使用荷载下不出现拉应力或裂缝
使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝
全预应力混凝土构件
部分预应力混凝土构件
第二节部分预应力混凝土与无粘结预应力混凝土
一、部分预应力混凝土结构的基本概念
全预应力混凝土设计的基本准则：零应力、无拉应力
全预应力的优缺点
2）无粘结部分预应力混凝土梁受力性能荷载-挠度曲线具有三直线的形状；破坏形态与普通梁非常接近；预应力筋的极限应力的量值较无粘结梁的要大得多；承受三分点作用时，跨高比对应力增量无明显影响；承受跨中作用时，跨高比对应力增量有一定影响。
第三节
预加应力的方法与设备
一、预加应力的方法
先张法：先张拉后浇筑筋束靠黏结力自锚，不需要锚具直线配筋的中小型构件后张法：先浇筑后张拉靠工具锚具来传递和保持预应力曲线配筋大型构件
钢筋混凝土结构—不预加应力的混凝土结构，即λ＝0。
3、部分预应力混凝土构件的分类为了设计的方便，《公路桥规》按照使用荷载作用下构件正截面混凝土的应力状态，又将部分预应力混凝土构件分为以下两类：
A类：构件正截面混凝土的法向拉应力，不超过下列规定的限值。对于受弯构件：荷载组合 I 时为0 . 8 R lb （ R lb 为混凝土抗拉标准强度）；荷载组合Ⅱ或组合III时为 0 . 9 R lb 。（拉受限） B类：构件正截面混凝土的拉应力允许超过A类构件规定的限值。但当出现裂缝时，其裂缝宽度不得超过允许限值。（裂受限）

预应力溷凝土构件(7)

§ 9-1 -5 预应力混凝土的材料
要求：强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的加工性能（可焊性和冷墩性及热墩性等）和一定的塑性。
我国预应力钢材主要有：钢绞线、钢丝（冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、刻痕钢丝）、冷拉和热处理低合金钢筋。
注意
处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜采用热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等作为预应力钢筋
•在施工阶段会使构件某些部位受拉甚至开裂，对后张法可能造成端部局部压坏； •构件出现裂缝时的荷载值和极限荷载值很接近，延性较差； •超张拉时钢筋应力可能超过实际屈服值，使钢筋产生较大塑性变形或脆断。 •增加钢筋的松弛损失但过小，则不能有效提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。因此规范规定，张拉控制应力不宜超过下表值。
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第九章预应力混凝土构件
无粘结预应力混凝土
后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件
特点
造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢筋
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第九章预应力混凝土构件
§ 9-1-4 夹具和锚具
夹具和锚具是锚固和夹持预应力筋的装置，是预应力锚固体系中的关键件，也是基础件。
夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失，可重复使用。
3.热处理钢筋：由热轧的螺纹钢筋经淬火和回火的调质热处理而成。按外形分纵肋和无纵肋两种。具有强度高、松弛小等特点。以盘圆形式供货，可省掉冷拉、对焊等工序，大大方便施工。
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第九章预应力混凝土构件
二、混凝土要求：强度高；收缩、徐变小；快硬、早强。《混凝土结构设计规范》规定：

混凝土结构设计原理课件及试题9

第九章预应力混凝土构件本章的意义和内容：本章讲述了预应力混凝土的基本知识、预应力混凝土构件设计的一般规定、预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析、预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算、预应力混凝土受弯构件的应力分析与设计计算以及预应力混凝土的构造要求。

通过本章的学习，使学生对预应力混凝土有全面的了解，并使学生掌握了以下的重点、难点：1. 预应力混凝土构件的工作原理，预应力混凝土改善了普通混凝土构件抗裂性差、刚度小、变形大、不能充分利用高强材料、适用范围受到限制的缺陷，可以运用到有防水、抗渗要求的特殊环境及大跨、重荷载结构。

2. 施加预应力的方法：先张法、后张法。

先张法是靠预应力钢筋和混凝土粘结力传递预应力的，在构件端部有预应力传递长度；后张法是依靠锚具传递预应力的，端部处于局压的应力状态。

3. 张拉控制应力con σ的取值。

con σ的大小对预应力混凝土构件非常重要，取值过高对构件安全有影响，过低预应力效果不好，因此张拉控制应力的取值应适当。

4. 与普通混凝土构件不同，预应力混凝土应采用高强钢筋和高强混凝土，对使用的锚具要求及施工要求比普通混凝土构件要更高。

5. 各项预应力损失的原因，损失的分析、计算方法以和减少各项损失的措施，以及先张法、后张法各有哪些损失，第一批和第二批损失是哪些组合。

6. 预应力混凝土轴心受拉构件，从施加预应力到施加荷载构件破坏经历了六个特殊阶段，各个阶段混凝土、钢筋的应力、应变情况，先张法和后张法有何相同点和不同点。

7. 预应力混凝土构件在外荷载作用后的使用阶段，两种极限状态的计算与普通混凝土构件类似，为了保证施工阶段构件的安全性，应进行相关的验算。

对后张法构件还应计算端部的局压承载力。

预应力混凝土受弯构件除了同普通混凝土受弯构件要进行使用阶段的承载能力计算（正截面、斜截面）、使用阶段的抗裂验算、使用阶段的变形验算，还要进行施工阶段的强度及抗裂验算。

一、概念题（一）填空题1．先张法构件的预应力总损失至少应取，后张法构件的预应力总损失至少应取。

混凝土结构设计原理考试题库答案

混凝土结构设计原理试题库及其参考答案三、简答题（简要回答下列问题，必要时绘图加以说明.每题8分.）绪论1．什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？2．钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么?3。

混凝土结构有哪些优缺点？4。

简述混凝土结构设计方法的主要阶段。

第2章钢筋和混凝土的力学性能1．软钢和硬钢的区别是什么？设计时分别采用什么值作为依据？2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧钢筋的强度分为几个等级？3．在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋？4．简述混凝土立方体抗压强度.5.简述混凝土轴心抗压强度。

6。

混凝土的强度等级是如何确定的。

7。

简述混凝土三轴受压强度的概念。

8.简述混凝土在单轴短期加载下的应力~应变关系特点。

9．什么叫混凝土徐变?混凝土徐变对结构有什么影响？10．钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的?第3章轴心受力构件承载力1.轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？2。

轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？3.简述轴心受压构件徐变引起应力重分布？（轴心受压柱在恒定荷载的作用下会产生什么现象？对截面中纵向钢筋和混凝土的应力将产生什么影响？)4.对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求？对箍筋的直径和间距又有何构造要求？5。

进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时，有哪些限制条件？为什么要作出这些限制条件？6。

简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程?第4章受弯构件正截面承载力1．受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏,经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据?2．钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破坏特征有何不同？3．什么叫最小配筋率？它是如何确定的?在计算中作用是什么？4．单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么?5。

确定等效矩形应力图的原则是什么？6．什么是双筋截面？在什么情况下才采用双筋截面？7.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？8．双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规定'2s a x ？当x ＜2a ‘s 应如何计算?9．第二类T 形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？10．计算T 形截面的最小配筋率时，为什么是用梁肋宽度b 而不用受压翼缘宽度b f ？11．单筋截面、双筋截面、T 形截面在受弯承载力方面，哪种更合理？,为什么？12．写出桥梁工程中单筋截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？比较这些公式与建筑工程中相应公式的异同.第5章受弯构件斜截面承载力1．斜截面破坏形态有几类?分别采用什么方法加以控制？2．影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?3．斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限？具体包含哪些条件？4．钢筋在支座的锚固有何要求？5．什么是鸭筋和浮筋？浮筋为什么不能作为受剪钢筋？第6章受扭构件承载力1．钢筋混凝土纯扭构件中适筋纯扭构件的破坏有什么特点？2．钢筋混凝土纯扭构件中超筋纯扭构件的破坏有什么特点？计算中如何避免发生完全超筋破坏？3．钢筋混凝土纯扭构件中少筋纯扭构件的破坏有什么特点？计算中如何避免发生少筋破坏？4．简述素混凝土纯扭构件的破坏特征.5．在抗扭计算中，配筋强度比的ζ含义是什么？起什么作用？有什么限制？6．从受扭构件的受力合理性看，采用螺旋式配筋比较合理，但实际上为什么采用封闭式箍筋加纵筋的形式?7．《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的？t β的意义是什么？起什么作用？上下限是多少？8．对受扭构件的截面尺寸有何要求?纵筋配筋率有哪些要求？第7章偏心受力构件承载力1.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什么?2。

混凝土结构设计原理课件第九章

《规范》规定张拉控制应力限值[ con]为：
张拉控制应力限值[ con]
钢筋种类
张拉方法
先张法
后张法
预应力钢丝、钢绞线热处理钢筋
0.75 fptk 0.70 fptk
0.75 fptk 0.65 fptk
为避免 con的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规范》规定 con不应小于0.4 fptk。
pc
fcu
C+D
受拉区或受压区预应力钢筋在各自合力作用点处混凝土的法向压应力
高湿环境中可降低50%
干燥环境中应增加20~30%
受拉区或受压区各自预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率
系数A、B、C、D参见教材中的相关规定
5
6.钢筋挤压混凝土损失 l6
采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失。
l1 = 2
l con f
(µ rc
+
)(1
x) lf
lf =
aE p
1000
con
(
µ rc
+
)
(m)
(2)摩擦损失 l2
摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张拉端距离的增加而逐渐减少的现象。
直线预应力筋
曲线预应力筋
(2)摩擦损失 l2
1
预应力混凝土结构
•预应力混凝土结构就是构件在承受外荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对结构使用阶段产生拉应力的混凝土区域施加压力，构件承受外荷载后，此项预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力；从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。 •优点：

9预应力混凝土工程

张。
9.3 后张法
一、概念、适用性二、设备 1、锚具——永久性的，一次性使用
预应力筋固定端锚具张拉端锚具螺丝端杆 JM-12型锥形螺杆钢质锥形张拉设备拉杆式千斤顶锥锚式、穿心式同上单根粗钢筋邦条、镦头钢筋束钢丝束镦头镦头
2、预埋管道——抽芯管（钢管，胶管）、预埋波纹管
第九章预应力混凝土工程
9.1 概述
混凝土拉应变值为0.0001～0.00015mm，对应的钢筋应力20～30MPa。允许出现裂缝也只限制在 0.2～0.3mm，此时对应150～250MPa。HRB335级钢筋的屈服应力为335MPa，可见出现允许最大裂缝时，
钢筋的抗拉强度仍未能发挥。
联想：普通钢筋混凝土结构抗拉强度低的缺点使混凝土过早开裂，限制自身的发展。能否利用混凝土抗压强度高的特点来帮助抗拉呢？预应力混凝土就是解决这一问题的有效方法。
9.2 先张法
一、概述 1、概念 2、优缺点 3、应用：多用于工厂生产中小型构件。常用钢丝或直径不大于16mm冷拉钢筋作预应力筋。
二、设备 1、台座 ①槽式：由传力柱、上下横梁、砖墙等组成，长45～ 76m，适于双向预应力构件，易于蒸汽养护。
上横梁下横梁
砖墙
砖墙
压杆压杆
②墩式：由传力墩、台面、横梁等组成，长度100～150m，适于中、小型构件。以混凝土墩作承力结构的台座称墩式台座。
预应力混凝土梁结构
• 普通荷载下，当跨度＞6m，通常选用普通混凝土板；当跨度＞12m 通常选用预应力混凝土板。 • 9m～24m 的跨度范围对在普通活载作用下的普通混凝土梁板结构、预应力混凝土梁板结构进行比较分析。
预应力混凝土的优点 1）提高了构件的抗裂能力，刚度大耐久性，减轻自重，节省材料。在外荷载作用下，只有当混凝土的预应力被全部抵消转而受拉且拉应变超过混凝土的极限拉应变时，构件才会开裂。而普通钢筋混凝土结构中不存在预应力，其开裂荷载的大小仅由混凝土极限抗拉强度（为抗压强度的1/10左右）所决定。因为预应力混凝土构件正常使用时，在荷载效应标准组合下可能不开裂或只有很小的裂缝，混凝土基本上处于弹性阶段工作，因而构件的刚度比普通钢筋混凝土构件有所增大。