《结构设计原理》课后单元习题及答案9

单元9预应力混凝土结构基本概念及其材料

思考与练习

1.何谓预应力混凝土构件？与普通钢筋混凝土构件相比.预应力混凝土构件有何优缺

点。

答：为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，避免因满足变形和裂缝控制的要求而导

致构件自重过大所造成的不经济和不能应用于大跨度结构，也为了能充分利用高强度钢筋及

高强度混凝土，可以采用对构件施加预应力的方法来解决，即设法在结构构件受荷载作用前，

使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使结构构件的拉应力不大,

甚至处于受压状态。

预应力混凝土结构的优点是可以延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，并

取得节约钢筋，减轻自重的效果，克服了钢筋混凝土的主要缺点。其缺点是构造、施工和计

算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。

2.为什么预应力混凝土构件必须采用高强钢材，且应尽可能采用高强度等级的混凝土？

答：预应力混凝土结构构件必须采用强度高的混凝土，因为强度高的混凝土对采用先张

法的构件，可提高钢筋预混凝土之间的粘结力，对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部

承压承载力。预应力混凝土构件的钢筋(或钢丝)也要求由较高的强度，因为混凝土预压应

力的大小，取决于预应力钢筋张拉应力的大小，考虑到构件在制作过程中会出现各种应力损

失，因此需要采用较高的张拉应力，也就要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。

3.预加应力的施加方法有哪些？

答：先张法：即先张拉钢筋后浇筑构件混凝土的施J2方法。

后张法：即先浇筑构件混凝土，等养护结硬并达到一定的强度后，再在构件上用张

拉机具张拉预应力钢筋的方法。

4.在设计、制造或选择锚、夹具时应注意满足什么要求？

答：锚、夹具是保证预应力混凝土安全施工和结构可靠工作的关犍设备，因此，在设计、

制造或选择锚、夹具时应注意满足下列要求。

(1)锚具零部件一般选用45号优质碳素结构钢制作，除了强度要求外，尚应满足规定

的硬度要求，加工精度高，工作安全可靠，预应力损失小；

(2)构造简单，制作方便，用钢量少；

(3)张拉锚固方便，设备简单，使用安全。

5.什么是预应力度？我国的工程中的按预应力度的概念对加筋泥凝土是如何分类的？

答：将预应力度定义为4，；

0”一一扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂边缘产生的预压应力；

b”——由作用（或荷载）短期效应组合产生的构件抗裂边缘的法向拉应力，

预应力度人的变化范围是从九21变化到“;0,因此由预应力度2值可将配筋混凝土结

构系列分成全预应力、部分预应力和钢筋混凝土结构三类。

6.什么是张拉控制应力？应怎样确定较为合适？

答：张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉

设备所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得的应力值，以表示。张拉控制应力的

取值不能太高也不能太低C如果张拉捽制应力取值过低,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

控制应力取值过高，则可能引起以下问题：1）在施工阶段会使构件的某些部位受到预拉力

甚至开裂，对后张法构件可能造成端部混凝土局压破坏；2）构件出现裂缝时的荷载值与继

续荷载值很接近，使构件在破坏前无明显的预兆，构件的延性较差；3）为了减小预应力损

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。对于相同的钢种，先张法的张拉控制应力的取值高于后张

法，这是由于先张法和后张法建立预应力的方式是不同的。先张法是在浇灌混凝土之前在台

座上张拉钢筋，故在预应力钢筋中建立的拉应力就是张拉控制应力。后张法是在混凝土构

件上张拉钢筋，在张拉的同时，混凝土被压缩，张拉设备千斤顶所指示的张拉控制应力已扣

除混凝土弹性压缩后的钢筋应力。为此，后张法构件的值应适当低于先张法。

7.预应力损失分为哪几类？

答：预应力损失主要有以下六项：1）预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的

预应力损失。八；2）预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。/2；3）混凝土加

热养护时受张拉的预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失b/3；4）预应

力钢筋应力松弛引起的预应力损失：5）混凝土收缩、徐变的预应力损失b/5、b；5：6）

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b76。

8.什么是摩阻损失？为了减少摩阻损失，常采用哪些措施？

答：在后张法构件中，由丁张拉钢筋时预应力钢筋与管壁之间接触而产生摩擦阻力，此

项摩擦阻力与张拉力方向相反，因此，钢筋中的实际应力较张拉端拉力计中的读数要小，即

造成钢筋中的应力损失。

为了减少摩阻损失，常采用如下措施：

（1）采用两端同时张拉。实践表明，对于纵向对称配筋的情况，最大应力损失发生在

中间截面，管道长度X和曲线段切线夹角。均减小一半。

（2）对钢筋进行超张拉。张拉端首先超张拉5%〜10%,使得中间截面的预应力也相应

提高，但张拉端回到控制应力时，由于受到反向摩擦力的影响，这个回松的应力并没有传到

中间截面，使得中间截面仍可保持较大的张拉应力。

但要注意，超张拉程序应符合有关施工规范的规定。

9.什么是温差损失？为了减少温差损失，常采用哪些措施？

答：对于用先张法制作的预应力混凝土构件时，张拉钢筋是在常温下进行的。当混凝土

采用加热养护时，即形成钢筋与台座之间的温度差。升温时，混凝土尚未结硬，钢筋受热自

由伸长，产生温度变形（由于两端的台座埋在地下，基本上不发生变化），造成钢筋变松，

引起预应力损失。

可采用以下措施减少该项损失：

（1）采用两次升温养护。即先在常温下养护，或将初次升温与常温的温度差控制在20℃

以内，待混凝土强度达到7.5〜lOMPa时后，再逐渐升温至规定的养护温度，此时可认为钢

筋与混凝土已粘结成整体，能够一起胀缩而无损失。

（2）在钢模上张拉预应力钢筋或台座与构件共同受热变形，可以不考虑此项损失。

10.先张法、后张法各有哪几种损失？哪些属于第一批，哪些属于第二批？

答：因为六项预应力损失值有的只发生在先张法构件中，有的只发生在后张法构件中，

有的两种构件均有，而且是分批产生的，因此，为了便于分析和计算，《规范》按混凝土预

压前和混凝土预压后将预应力损失值分为第一批损失和第二批损失先张法构件的

预应力损失值的组合：第一批损失为CT/]++。/3+，第二批损失为。/5；后张法构

件的预应力损失值的组合：第一批损失为CF“+CT/2,第二批损失为（7/4+。乃+。

11.各种预应力损失是同时发生的吗？计算时如何进行预应力损失的组合？

答：有的只发生在后张法构件中，有的两种构件均有，而且是分批产生的。按混凝土预

压前和混凝土预压后将预应力损失值分为第一批损失CT”