现代预应力混凝土结构

现代预应力混凝土复习
考试形式与分数比例：填空题（1.2×10=12％）；选择题（1.5×8=12％）；判断题（1.0×10=10％）；简答题4-5道（10×4=40％）；计算题二道（25％）
一、填空题/选择题
1、预应力混凝土先张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失σl1应为σl1+σl2+σl3+σl4
2、后张法构件预应力损失的组合：①管道摩阻损失；②锚固损失（锚具变形、预应力筋回缩及接缝压缩引起的损失）；③弹性压缩损失；④预应力筋应力松弛损失；⑤混凝土的收缩、徐变损失。

3、钢筋应力松弛引起的预应力的损失
钢筋在持久不变的力的作用下，随着持续加荷时间延长而增加的徐变变形，即钢筋的松弛或应力松弛
对于钢筋应力松弛引起的预应力损失，下面说法错误的是( C )。

A．应力松弛与时间有关系
B．应力松弛与钢筋品种有关系
C．应力松弛与张拉控制应力的大小有关，张拉控制应力越大，松弛越小
D．进行超张拉可以减少应力松弛引起的预应力损失
4、混凝土受弯构件的预应力度λ=M0
（消压弯矩M0与使用荷载短期组合作用下控制截面的
M
弯矩M的比值）
全预应力混凝土λ≥1.0 ；
部分预应力混凝土1＞λ＞0 ；
普通钢筋混凝土λ = 0
5、《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度最低不应低于C30，一般在C40以上。

6、预应力砼构件的裂缝控制等级为三级。

7、预应力钢筋性能满足下列要求高强度、具有一定的塑性、良好的加工性能、与砼有较好的粘结强度。

8、部分预应力混凝土按照预应力度的大小可分为A类构件与B类构件
9、对预应力构件端部局部加强措施：
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，其端部宜设置长度≥150mm且不少于4圈螺旋筋；当有可靠经验时，亦可利用支座垫板上的插筋代替螺旋筋但不少于4根，长度≥120mm.
2）对多根预应力钢筋，其端部10d范围内，应设置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。

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），并应在垫板下设置附加横向钢筋网片或螺旋式钢筋等措施。

2）在局部受压间接钢筋配置区以外，在构件端部长度不小于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，应均匀配置附加箍筋或网片。

10、预应力钢筋可分为钢筋、钢丝、钢绞线三大类
11、混凝土的变形模量：混凝土的弹性模量（原点模量）、混凝土的变形模量（割线模量）、混凝土的切线模量。

二、思考题
第1章预应力结构的概念与发展
1、为什么对同一预应力混凝土构件可以用三种不同的概念解析？P4
对于同一个预应力砼可以有三种不同的概念，它们之间并没有相互的矛盾，它们仅仅是从不同的角度来解释预应力砼的原理。

预应力使砼成为弹性材料的概念，可看成是全预应力混凝土分析的依据；对混凝土构件施加预应力是为了使高强钢材与混凝土能协同工作的概念，则可看成是强度理论，它指出预应力混凝土也不能超越其材料自身强度的界限；施加预应力是实现部分荷载平衡的概念，则为复杂的预应力混凝土超静定梁的设计与分析提供了简捷的方法。

这三种不同的概念恰恰为预应力混凝土结构的弹性设计，塑形设计以及平衡设计提供了理论依据。

2、部分预应力混凝土的A类与B类构件的区分是什么？P5 P128（第5章）
A类构件是指在正常使用极限状态构件的预压受拉区砼正截面拉应力不超过规定的限值；
B类指构件砼正截面的拉应力允许超过规定的限制，但裂缝宽度不超过容许值。

3、试从结构性能方面论述钢筋混凝土—预应力混凝土—部分预应力混凝土发展过程的“否
定之否定”的辨证关系。

（纯预应力混凝土比普通钢筋混凝土的优点）P7
预应力结构的发展包含着否定之否定的辩证发展规律，从钢筋混凝土发展到预应力混
凝土是一次否定，它使得高强钢材与高强混凝土得到了协调使用，预应力混凝土提高了结构的刚度，且改善了砼结构的刚度和抗裂性能，并很大程度的解决了大跨度结构中应用混凝土结构的问题。

部分预应力克服了全预应力砼混凝土长期处于高压应力的状态，受徐变影响大，构件的反拱大等缺点，同时，可适度解决构件端部的锚具过于集中的问题。

部分预应力砼结构设置一定数量的粘结非预应力筋，还可提高构件的延性，更有利于在预应力混凝土在地震区域的应用。

因此，部分预应力混凝土不是简单的替代全预应力混凝土，而是其自身的完善和提高。

部分预应力的概念是设计工程师对混凝土结构的设计更能够根据结构使用的功能有更大的选择范围。

但是部分预应力混凝土不可能完全代替全预应力混凝土，他们分别适用于不同的环境与工作条件要求，有些工作环境是必须适用全预应力混凝土结构。

部分预应力概念的提出使得预应力结构的应用更加广泛，他克服了全预应力混凝土的不足之处，提高了结构的延性，使结构设计既经济又合理。

第2章预应力混凝凝土材料与锚固体系
4、预应力混凝土结构用的混凝土与预应力筋的发展方向是什么？P10
预应力混凝土用的混凝土材料以高强度、高性能、轻质为主要发展方向；
预应力筋则主要是高强度、低松弛；
第3章施加预应力的基本方法与预应力损失
5、什么是张拉控制应力？为什么《规范》对预应力混凝土的锚下张拉控制应力进行控制？
P33 /何谓张拉控制应力？为什么张拉控制应力取值不能过高也不能过低？（同上题）张拉控制应力是指预应力筋锚固前被张拉的允许值，它主要与所采用的预应力钢筋的
材料有关。

因为张拉完毕锚下时，锚具受到很大的压力，会使锚具本身及锚垫板产生压缩变形，由此产生应力损失，所以对预应力混凝土的锚下张拉控制应力进行控制。

第4章预应力混凝凝土受弯构件的设计计算
20．预应力结构各阶段受力特点（包括预应力施加阶段、正常使用阶段、承载能力阶段）P53
第一阶段为预加应力阶段（包括预制、运输、安装）；第二阶段为正常使用阶段，即正常使用极限状态，在这一阶段全预应力混凝土结构不出现拉应力，部分预应力混凝土结构允许出现拉应力或有限的裂缝；第三阶段为承受极限荷载破坏阶段，即承载能力极限状态。

如图所示，后张法预应力混凝土简支梁从张拉预应力筋到破坏阶段受力过程跨中截面的应力状态。

第5章部分预应力混凝土结构
6、《混凝土结构设计规范》2002对混凝土结构的裂缝控制等级是如何划分的？对预应力
混凝土结构用公式如何表示？P117
一级：严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合进行计算时，构件受拉边
缘砼不应产生拉应力; σck - σpc ≤ 0，σck=M s
W
二级：一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的准永久组合进行计算时，构件受拉边缘砼不应产生拉应力，而荷载效应的标准组合进行计算时，构件受拉边缘砼容许产生拉
应力但拉应力不应超过混凝土的抗拉强度标准值f tk;σck - σpc≤f tk 或σcq - σpc ≤ 0,σcq=M q
W
0三级：允许出现裂缝的构件，最大裂缝宽度按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度值不应超过允许值。

W max ≤ W min
7、叙述混凝土结构裂缝经典理论的粘结滑移理论与粘结无滑移理论的对立统一关系。

我国
现行混凝土结构规范中是如何考虑的？P115
粘结无滑移和保护层厚度、配筋率有关系，配筋率越大，裂缝宽度越小，钢筋的直径越
小，裂缝越小。

粘结滑移理论：①裂缝的开展是由于钢筋和相邻混凝土不再保持变形协调，出现相对滑移而形成的。

②裂缝间距是通过粘结力从钢筋传递到混凝土上的力所决定的。

③裂缝宽度是构件开裂后钢筋和混凝土的相对滑移造成的。

④混凝土表面的裂缝宽度与钢筋表面处的裂缝宽度是一样的
无滑移理论：①在通常允许的裂缝宽度范围内，变形钢筋与混凝土之间的相对滑移几乎可以忽略不计。

②裂缝宽度主要是钢筋周围混凝土受力时变形不均匀造成的③裂缝宽度是由钢筋附近和离钢筋某部位处的应变差确定的。

④虑梁弯曲时，梁底裂缝比主筋位置处裂缝宽度增大。

⑤考强调裂缝两侧的混凝土截面不是相互平行的二个平面，而是两个曲面，且裂缝宽度随远离钢筋的距离的增大而增大。

⑥混凝土保护层的厚度对外观裂缝宽度有重要的影响
粘结滑移理论与粘结无滑移理论是裂缝计算的两个基本理论，这两个理论既对立又统一。

他们分别描述了钢筋混凝土构件在不同受力情况下的裂缝机理。

这两个既对立又统一的理论的结合应用，就能比较全面地描述混凝土的裂缝机理。

22、部分预应力混凝土受力优点与缺点。

P94（要求）
①与全预应力混凝土比较，节省高强预应力钢材。

②部分预应力混凝土由于所需预应力筋较少，因此，制孔、灌浆、锚固等工作量
少，梁端部的锚具也易于布置，总造价相应较低。

③可以避免过大的预应力反拱度。

④提高了结构的延性。

⑤可以合理控制裂缝。

⑥部分预应力混凝土的缺点是：与全预应力混凝土相比，抗裂性略低，刚度较小，
以及设计计算略为复杂；与钢筋混凝土相比，则所需的预应力工艺复杂。

第6章无粘结预应力混凝土结构
8、无粘结预应力混凝土结构与普通粘结预应力混凝土结构主要不同是什么? 由此产生的
理论计算、设计、施工有什么不同？P133
①施工工艺的不同：无须预留孔道，也不必灌浆，因此施工简便、工期短、造价也
较低。

还具有更换预应力筋的可能性，以及预应力筋可以单独防腐。

②力学性能的不同：无粘结预应力混凝土承载力比普通粘结预应力混凝土结构低，
无粘结梁抗弯极限强度比相应的粘结梁要低10%～30%左右。

9、无粘结预应力混凝土结构的特点是什么？如何减少无粘结预应力的损失？P133 P150
特点：无须预留孔道，也不必灌浆，因此施工简便、工期短、造价也较低，还具有更换预应力筋的可能性，以及预应力筋可以单独防腐。

措施：①无粘结预应力筋的防腐：涂刷防腐材料，保证钢筋耐久性。

②钢材与锚具：预应力钢材应尽可能采用高强钢绞线，锚具的静载锚固性能。

10、为什么说纯无粘结预应力混凝土构件的极限抗弯能力要比相应的粘结预应力混凝土构件的抗弯能力低？通过什么方法可以提高它的抗弯承载力？P134 P142
由于无粘结预应力混凝土结构的预应力筋与混凝土不是粘结在一起的，因此它的受力
性能与通常的粘结预应力混凝土构件不同。

由于预应力筋与混凝土不是粘结在一起，预应力筋在梁体内的变形不像粘结预应力混凝土一样，预应力筋与其周围的混凝土有相同的应变；无粘结预应力混凝土构件中无粘结预应力筋的变形是由两个锚固点间变形累积而成的，如果忽略局部孔道的摩擦力影响，那么无粘结筋的应变在两相邻锚固点间是均匀的。

在通常设计中的控制截面破坏时，无粘结的应力达不到设计强度。

因此存在无粘结预应力混凝土梁的受弯极限承载力要比相应的粘结预应力混凝土梁低10%—30%左右。

同时配有粘结非预应力钢筋时，梁的极限抗弯能力就会大有提高。

12、无粘结预应力混凝土结构的应用要注意那些问题？防腐问题尤其在抗震设防区域的应
用应注意什么？P149-150
（1）结构应用问题：①无粘结预应力筋的防腐：钢材沿全长涂刷防腐材料以保证钢材的耐久性。

②钢材与锚具：钢材应尽可能采用高强钢绞线，锚具强度应保证预应力筋能发挥95%的强度以上，且不发生超过预期值的滑动。

③非预应力粘结钢筋：无粘结预应力混凝土受弯构件的受拉区应配置一定数量的非预应力钢筋。

（2）抗震问题：无粘结预应力混凝土结构的抗震设计与其他混凝土结构抗震设计一样，应遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的原则。

第7章预应力混凝土超静定结构
13、预加力的次内力指的是什么？预应力在超静定结构中产生的多余力什么条件下会产生次内力？
预应力的次内力：张拉预应力筋时节点约束反力在结构中产生的内力；超静定结构在预加力作用下，由预加力产生的反力不能自身平衡，它要传递到外部支撑（支座），产生支座反力，由此产生了次力矩。

条件：结构为超静定结构且施加有预加力、连续梁桥梁。

14、计算结构由于预加力产生的次力矩有那些方法？力法、力矩分配法。

预加力的等效荷载：梁体中预应力筋对结构产生的效应，可以用等效荷载表示，根据预应力筋形式的不同，对结构的效应，可分别用一组集中力、力矩以及均布荷载来代替。

19、谈谈预应力结构应用的发展。

P7
主要从以下几个方面：①部分预应力混凝土概念的应用；②无粘结预应力筋的应用；③预应力技术在钢-混凝土组合结构和钢结构中的应用；④纤维增强塑料（FRP）筋的研制与应用。

21、后张法预应力混凝土受弯构件计算中，为什么要采用毛截面参数、净截面参数及换算截
面参数等三种不同的截面参数？列举各阶段中应考虑的荷载及相应阶段荷载效应计
算公式。

（理解考计算题）
①预加力阶段：孔道为灌浆，预应力筋与混凝土还未粘结在一起，计算截面应力时应采用扣除孔道影响的净截面几何特征值
②正常使用阶段：孔道已灌浆，预应力筋与混凝土已经粘结在一起共同受力，计算截面应力时应采用考虑预应力筋作用的换算截面的几何特征值
三、判断题
1、对混凝土受弯构件施加预应力可以避免构件裂缝过早出现，提高构件抗裂性。

（√）
2、预应力混凝土构件制作后不可以取下重复使用的称为锚具。

（√）
3、混凝土预压前发生的预应力损失称为第一批预应力损失组合。

（√）
4、普通钢筋混凝土中不能有效地利用高强度钢材和高等级混凝土，而在预应力结构中却必须采用高强度钢材和高等级混凝土。

（√）
5、一般情况下，无粘结预应力混凝土构件无粘结预应力筋在承载能力极限时应力可达到抗拉设计值。

（×）
6、施加纵向预应力后，主梁剪压区高度会增加，抗剪承载能力一般会相应提高。

（×）
四、计算题
1．计算部分预应力混凝土配筋与验算。

P129
2．掌握等代荷载计算预应力混凝土连续梁受力。

P174。