钢筋混凝土第九章变形第十章预应力答案

第九章钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性

第十章预应力混凝土结构设计（252分）

一、填空（每空1分，共35分）

1．验算变形及裂缝宽度时，采用荷载标准值，准永久值和材料强度的标准值。

2．裂缝间纵向受拉钢筋重心处的拉应变不均匀系数ψ的物理意义是反映裂缝间混凝土协助钢筋抗拉工作的程度。

3．一根适筋梁，单筋矩形，若在受压区添加两根细钢筋，梁抗弯刚度将增大。

4．配筋率和材料给定时，截面高度对截面弯曲刚度的提高作用最明显。

5．确定最大裂缝宽度限值，主要考虑两个方面理由，一是耐久性要求，二是外观要求。

6．预应力构件所用混凝土，需满足强度高，收缩徐变小，快硬、早强要求；钢材需满足强度高，具有一定的塑性，良好的加工性能，与混凝土之

间能较好地粘结要求。

7.张拉控制应力值的大小与张拉方法及钢筋种类有关。

8．减少预应力摩擦损失的措施有两端张拉，超张拉。钢筋应力松弛与张拉控制应力，钢材品种有关。

9．后张法构件σl5的取值比先张法低，因为后张发构件在施加预应力时混凝土的收缩已完成了一部分。

10．材料强度等级和截面尺寸相同时，预应力混凝土轴心受拉构件与普通钢筋混凝土构件的极限承载力相同，但抗裂度普通构件低，延性普通构件好。

11．预应力受弯构件的挠度由两部分叠加而成，一部分由使用荷载产生，另一部分施加预应力时产生的反拱。

12.所谓预应力结构就是人为地在结构承受外荷载前先造成一个

与_使用时产生的应力状态相反的应力状态。

13.预应力构件与普通钢筋砼构件相比,其最大的优点

是提高构件的抗裂性能。

14.当采用相同的材料时,预应力砼构件与普通钢筋砼构件相比,不能

提高构件的极限承载能力。

15．划分第一批和第二批预应力损失是以预压是否完成分界的。

16.锚具变形损失σl1=a*Es/l.式中l对先张法,应取台座长,

对后张法应取构件长。

17.预应力损失的最低限值,先张法为100N/㎜2,后张法

为80N/㎜2。

二.选择题(50×2分=100分)

1-10 CCABC BADBB 11-20 ABDDB CBABB 21-30 CBAAC BADBB

31-40 CABBB ABBCC 41-50 BABBB ABBAC

三简答题(每个6分，共72分)

1．何谓“最小刚度原则”？试分析应用该原则的合理性。

答：最小刚度原则：各截面的刚度不相等，就是在简支梁全跨长范围内．可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度。亦即按最小的截面弯曲刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响

的公式来计算挠度。为简化计算取最大内力max M 处的最小刚度min B 计算。当有变号弯矩时，

可分别取同号弯矩|M |max 处的最小刚度。

试验分析表明，一方面按min B 计算的挠度值偏大；另一方面，不考虑剪切变形的影响，导

致挠度计算值偏小。上述两方面的影响大致可以相互抵消。

2． 简述配筋率对受弯构件正截面承载力，挠度和裂缝宽度的影响。

答：在适筋梁范围内，增大配筋率对提高构件承载力效果明显，但对减小挠度效果不明显。—个构件不能盲目的用增大配筋率的方法来解决挠度不满足的问题。有效配筋率增大，裂缝宽度减小。

3． 影响混凝土耐久性的主要因素是那些？

答：内部因素：混凝土的强度、密实性、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、保护层厚度等；

外部因素：环境条件、包括温度、湿度、CO 2含量、侵蚀性介质等。

4． 预应力构件张拉控制应力为什么不宜太高，也不宜太低？

答：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，不能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。

如果张拉挖制应力取值过高，则可能引起以下的问题：

(1) 在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力(称为预拉力)甚至开裂，对后张法构件可能造成局部混凝土局压破坏；

(2) 构件出现裂缝时的荷载值与极限荷载值很接近，使构件在破坏前无明显的预兆，构件延性较差；

(3) 为了减少预应力损失，有时需进行超张拉．有可能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度。使钢筋产生较大塑性变形或脆断。

5． 简述各种预应力损失的含义及减小措施。

答：锚具变形损失：选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具，尽量少用垫 板；增加台座长度。

预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失2l σ

减少损失措施：两端张拉；超张拉。

温差损失：采用两次升温养护；钢模上张拉预应力钢筋。

钢筋应力松弛损失：超张拉

混凝土收缩、徐变的预应力损失5l σ：减少混凝土收缩徐变的措施。

6． 为什么预应力砼构件必须采用高强材料？

答：1．混凝土

收缩、徐变小。以减少因收缩、徐变引起的预应力损失；快硬、早强。利于加速施工进度。

2．钢材：扣除预应力后，能达到较好的预应力效果。

7． 分别写出先后张法第一批，第二批预应力损失表达式。

答：

8．比较先后张法轴心受拉构件计算的异同点。

答：1.钢筋应力：后张法比先张法相应时刻的钢筋应力多α

E

σpc；2.混凝土应力：施工阶段，先张法用构件换算截面面积，后张法用净截面面积，使用阶段，都采用换算截面面积。9．什么是先张法构件预应力钢筋的传递长度，和锚固长度有什么不同？

答：先张法构件是依靠预应力钢筋和混凝土之间的粘结力传递预应力，在构件的端部需经过一定的传递长度才能在构件的中间建立不变的预应力，这一段长度，叫预应力传递长度。

锚固长度是指构件在外荷载作用下，为了使力筋不被拔出，钢筋应力从端部的零到屈服强度的长度。

10．预应力受弯构件计算包括哪些内容？

答：1.使用阶段计算：正截面受弯、受剪承载力计算；

正截面受弯、受剪抗裂计算

2.施工阶段验算。

11.简述保证耐久性的措施。

答：规定最小保护层厚度；满足混凝土的基本要求；控制最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量以及最大碱含量。

对环境较差的构件，宜采用可更换或易更换的构件；

对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件，宜采用带肋环氧涂层钢筋，预应力钢筋应有防护措施。

采用有利提高耐久性的高强混凝土。

答：预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比，其主要优点是：1）提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对裂缝要求严格的结构；2）由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；3）提高了构件的刚度，减少构件的变型，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；4）提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。

预应力混凝土结构的缺点是需要增设施加预应力的设备，制作技术要求高，施工周期较长。

三、计算题（每题15分，共30分）

1.一先张法轴心受拉正方形截面构件，截面尺寸：200×200mm,张拉控制应力σ

con

=700N/mmm2.,第一批预应力损失为30 N/mmm2, 第一批预应力损失为120 N/mmm2,预应力

筋截面面积A

p =490mm2,非预应力筋面积为450 mm2，σ

l5

=80 N/mmm2.,钢筋与混凝土弹性模

量之比为5，混凝土抗拉强度标准值f

tk

=2.45 N/mmm2..

1）.有效预压应力，消压荷载，开裂荷载，极限荷载。（9分）

2）.当混凝土在使用荷载作用下拉应力达2.0 N/mm2,此时轴心拉力为多少？（6分）

解：1）

2

43760mm

A

A

A

A

P

E

S

E

C

=

+

+

=α

α

（2分）预应力损失的组合