预应力混凝土构件

第十章预应力混凝土构件问答题

计算题目录1.预应力混凝土结构的优缺点是什么?2.为什么预应力混凝土构件所选用的材料都要求有较高的强度?3.什么是张拉控制应力?为何不能取得大高，也不能取得大低?4.预应力损失有哪些?是由什么原因产生的?5.如何减少各项预应力的损失值?

答案答案答案答案答案10问答题目录答案答案答案目录6.预应力损失值为什么要分第一批和第二批损失?先张法和后张法各项预应力损失是怎样组合的?7.预应力轴心受拉构件，在施工阶段计算预加应力产生的混凝土法向应力σpc时，为什么先张法构件用A0，而后张法构件用An?而在使用阶段时，都采用

A0?先张法、后张法的A0、An如何进行计算?8.如采用相同的控制应力σcon，预应力损失值也相同，当加载至混凝土预压应力σpc＝0时，先张法和后张法两种构件中预应力钢筋的应力

是否相同，哪个大?

9.预应力轴心受拉构件的裂缝宽度计算公式中，为什么钢筋的应力为：

10.预应力混凝土构件主要构造要求有哪些?

答案答案目录预应力混凝土结构的优缺点是什么?

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。返回

为什么预应力混凝土构件所选用的材料都要求有较高的强度?

答：钢筋：预应力混凝土结构在制作和使用过程中，由于种种原因会出现各种预应力损失，为了在扣除预应力损失后，仍然能使混凝土建立起较高的预应力值，需采用较高的张拉应力，因此预应力钢筋必须采用高强钢筋（丝）。

混凝土：预应力混凝土只有采用较高强度的混凝土，才能建立起较高的预压应力，并可减少构件截面尺寸，减轻结构自重。对先张法构件，采用较高强度的混凝土可以提高黏结强度；对后张法构件，则可承受构件端部强大的预压力。返回

什么是张拉控制应力?为何不能取得太高，也不能取得太低?

答：张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积的到的应力值。从充分发挥预应力优点的角度考虑，张拉控制应力应尽可能地定得高一些，张拉控制应力定得高，形成的有效预压应力高，构件的抗裂性能好，且可以节约钢材，但如果控制应力过高，会有构件的延性较差、对后张法构件有可能造成端部混凝土局部受压破坏、预应力损失增大等缺点。张拉控制应力也不能定过低，它应有下限值。否则预应力钢筋在经历各种预应力损失后，对混凝土产生的预压应力过小，达不到预期的抗裂效果。返回预应力损失有哪些?是由什么原因产生的?

答：钢筋得张拉控制应力，从开始张拉至构件使用，由于张拉工艺和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失。预应力损失包括以下六项：1）锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1；2）预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失σl2；3）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失σl3；4）钢筋应力松弛的引起的预应力损失σl4；5）混凝土的收缩徐变引起的预应力损失σl5；6）环形构件预应力钢筋钢筋挤压混凝土引起的预应力损失σl6。返回如何减少各项预应力的损失值?

答：1）减少σl1的措施有：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）减少σl2的措施有：①对较长的构件可在两端进行张拉；②采用超张拉。3、减少σl3的措施有：①采用二次升温养护；②在钢模上张拉预应力钢筋。4）减少σl4的措施有：①采用超张拉可使应力松弛损失有所降低。5）减少σl5的措施有：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。返回预应力损失值为什么要分第一批和第二批损失?先张法和后张法各项预应力损失是怎样组合的?

各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合先张法构件后张法构件第一批损失σlⅠ

σl1+σl2+σl3+σl4σl1+σl2

第二批损失

σlⅡ

σl5

σl4+σl5+σl6

答：为了计算方便，《规范》把预应力损失分为两批，混凝土受预压前产生的预应力损失为第一批预应力损失σlⅠ，而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应力损失σlⅡ。返回预应力力轴心心受拉拉构件件，在在施工工阶段段计算算预加加应力力产生生的混混凝土土法向向应力力σpc时，为为什么么先张张法构构件用用A0，而后张张法构构件用用An?而在使使用阶阶段时时，都都采用用A0?先张法法、后后张法法的A0、An如何进进行计计算?答：先张法法构件件预应应力钢钢筋的的合力力通过过钢筋筋和混混凝土土之间间的黏黏结传传递给给混凝凝土和和非预预应力力钢筋筋，预预应力力传递递过程程中，，预应应力钢钢筋、、混凝凝土、、非预预应力力钢筋筋三者者协调调变形形；全全截面面受力力，所所以施施工阶阶段计计算时时采用用换算算截面面面积积A0(A0＝Ac+αEsAs+αEAp，αEs和αE分别为为非预预应力力钢筋筋、预预应力力钢筋筋弹性性模量量与混混凝土土弹性性模量量之比比)；后张法法构件件预应应力钢钢筋的的合力力靠锚锚具传传递给给孔道道外侧侧混凝凝土和和非预预应力力钢筋筋，由由于施施工阶阶段孔孔道没没有灌灌浆或或灌浆浆材料料强度度不够够，预预应力力钢筋筋和混混凝土土之间间没有有黏结结，预预应力力钢筋筋的预预应力力合力力相当当于外外力作作用在在钢筋筋混凝凝土净净截面面上，，因此此，后后张法法构件件在施施工阶阶段计计算时时用净净截面面面积积An(An＝Ac+αEsAs)。当计算算使用用阶段段外荷荷载所所引起起的截截面应应力时时，无无论先先张法法构件件还是是后张张法构构件，，预应应力钢钢筋和混混凝土土之间间都已已经黏黏结成成整体体，因因此，，都采采用A0。返回如采用用相同同的控控制应应力σcon，预应力力损失失值也也相同同，当当加载载至混混凝土土预压压应力力σpc＝0时，先先张法法和后后张法法两种种构件件中预预应力力钢筋筋的应应力是否相相同，，哪个个大?答：预应应力钢钢筋合合力点点处混混凝土土法向向应力力等于于零时时预应应力钢钢筋的的应力力计算算公式式分别别为：：先张法法：σp0=σcon-σl后张法法：σp0=σcon-σl+αEσpcⅡ从公式式可以以看出出，先先张法法预应应力钢钢筋的的应力力比后后张法法少αEσpcⅡ，所以说说后张法法构件件中预预应力力钢筋筋的应应力大大。返回预应力力轴心心受拉拉构件件的裂裂缝宽宽度计计算公公式中中，为为什么么钢筋筋的应应力为为：答：在钢钢筋混混凝土土构件件的裂缝宽宽度计计算公公式中中，σsk代表在在Nk作用下下纵向向受拉拉钢筋筋的应应力，，准确确地说说σsk应该是是从混混凝土土应力力为零零（N=0）到荷载载为Nk时纵向向钢筋筋应力力的增增量。。按照照上述述概念念，对对预应应力混混凝土土构件件，σsk应该从从混凝凝土应应力σpc＝0（相应的的轴力力为Np0),到荷载载为为Nk时的预预应力力钢筋筋的应应力增增量，，即返回预应力力混凝凝土构构件主主要构构造要要求有有哪些些?答：预应力力混凝凝土构构件的的构造造要求求主要要包括括以下下几个个方面面：1）截面形形式和尺寸寸；2）预应力力纵向钢筋筋及端部附附加竖向钢钢筋的布置置；3）非预应应力纵向钢钢筋的布置置；4）钢筋、、钢丝、钢钢绞线净间间距；5）预应力力钢筋的预预留孔道；；6）锚具；；7）端部混混凝土的局局部加强。。返回【10-1】一先张法轴轴心受拉预预应力构件件，截面为为b×h=120××200mm,预应力钢筋筋截面面积积Ap=804mm2，强度设计值值fpy=580MPa，弹性模量Es=1.8××105MPa，混凝土为C40级（ftk=2.40MPa，，Ec=3.25×104MPa），，完成第一批批预应力损损失并放松松预应力钢钢筋后，预预应力钢筋筋的应力为为，，然然后又发生生第二批预预应力损失失。。试试求：（1）完成成第二批预预应力损失失后，预应应力环境的的应力和混混凝土的应应力；（2）加荷至至混凝土应应力为零时时的轴力；；（3）加加荷至构件件开裂前瞬瞬间的轴力力；（4））此拉杆的的极限轴力力设计值。。【解】（1）截面面几何特征征目录10计算算题（2）完成成第二批预预应力损伤伤后混凝土土所受的预预压应力根据截面平平衡条件则由得则目录（3）求完完成第二批批预应力损损失后钢筋筋的应力及混凝土所受预压应应力求加荷至混混凝土应力力为零时的的轴力N0（5）求Ncr目录（6）求Nu讨论：（（1）熟熟悉并掌握握预应力构构件个阶段段截面应力力情况非常常重要，对对于不同阶阶段，要用用相应的公公式计算；；（2）预应应力构件开开裂荷载和和破坏荷载载比较接近近，本例结结果就所明明了这一点点，同时也也说明了预预应力构件件的延性比比普通钢筋筋混凝土构构件差；（3）本题关键在于根据已知条件求出，然后才能求出计算所需的。目录，张拉控制应力（2）计算算得到的预预应力损伤伤值为【10-2】某预应力混凝土屋架下弦杆，杆件长度21m，用后张法施加预应力，孔道直径为φ50，杆件截面尺寸和配筋如图所示，混凝土强度为C40，非预应力筋为4φ12（As=452mm2），预应力钢筋为冷拉Ⅲ级钢筋225（Ap=982mm2），张拉时混凝土强度fcu'=40MPa，fc'=19.5MPa。验算：（1）使用阶段正截面承载力；（2）使用阶段正截面抗裂；（3）施工阶段混凝土预压应力是否满足要求。说明：（1）该下弦杆属一般要求不出现裂缝的构件目录（3）计算算得到杆件件在荷载标标准组合和和准永久组组合下的轴轴向拉力设设计值分别别为：Ns＝360kN，Nl＝310kN。（4）验算用其它它数据C40混凝土E