混凝土結構原理階段性作業(yè)4

1、中國地質大學(武漢)遠程與繼續(xù)教育學院混凝土結構原理 課程作業(yè)4（共 4 次作業(yè)）學習層次：?？?涉及章節(jié)：第9章 第10章一、簡答題1、何謂張拉控制應力？張拉控制應力的大小對構件的性能有何影響？為什么先張法構件預應力筋的張拉控制應力限值比后張法構件高？2、最大裂縫寬度計算公式是怎樣建立起來的?3、如何減少各項預應力的損失值? 4、預應力混凝土構件的主要優(yōu)點是什么？5、試比較先張法和后張法的不同點。6、預應力混凝土構件對混凝土和鋼筋有何要求？二、計算題1、 24m屋架預應力混凝土下弦拉桿，截面構造如圖9-1。采用后張法一端施加預應力?？椎乐睆?0mm，預埋波紋管成孔。每個孔道配置3根 普通松弛

2、鋼絞線（Ap=839.88，fptk=1570），非預應力鋼筋采用HRB335級鋼筋412（As=452）。采用XM型錨具，張拉控制應力采用con=0.65fptk，混凝土為C40級，施加預應力時fcu'=40。要求計算預應力損失。2、（GB50010）處于室內正常環(huán)境下的鋼筋混凝土矩形截面簡支梁，截面尺寸b=200mm， h=500mm，配置HRB335鋼筋416，混凝土強度等級為C20，保護層厚度c=25mm?？缰薪孛鎻澗豈k=79.97kN·m，Mq=64.29kN·m。試驗算梁的最大裂縫寬度。參考答案一、簡答題1、答：張拉控制應力是指預應力鋼筋在進行張拉時所

3、控制達到的最大應力值。張拉控制應力取值過低，則預應力鋼筋經過各種損失后，對混凝土產生的預壓應力過小，不能有效的提高預應力混凝土構件的抗裂度和剛度。張拉控制應力取值過高，則可能引起下列問題：（1）、在施工階段會使構件的某些部位受到拉力甚至開裂，對后張法構件可能造成端部混凝土局壓破壞；（2）、構件出現裂縫時的荷載值與極限荷載值很接近，使構件在破壞前無明顯的預兆，構件的延性較差；（3）、為了減少預應力損失，有時需進行超張拉,有可能在超張拉過程中使個別鋼筋的應力超過它的實際屈服強度，使鋼筋產生較大的塑性變形或脆斷。先張法構件預應力鋼筋的張拉控制應力限值比后張法高的原因是：先張法是在澆灌混凝土之前在臺座

4、上張拉鋼筋，故在預應力鋼筋中建立的拉應力就是張拉控制應力。后張法是在混凝土構件上張拉鋼筋，在張拉的同時，混凝土被壓縮，張拉設備千斤頂所指示的張拉控制應力已扣除混凝土彈性壓縮后的鋼筋應力。所以后張法構件的值應適當低于先張法。2、答：規(guī)范采用了一個半理論半經驗的方法，即根據裂縫出現和開展的機理，先確定具有一定規(guī)律性的平均裂縫間距和平均裂縫寬度，然后對平均裂縫寬度乘以根據統(tǒng)計求得的擴大系數來確定最大裂縫寬度Wmax。對“擴大系數”，主要考慮兩種情況，一是荷載短期效應組合下裂縫寬度的不均勻性；二是荷載長期效應組合的影響下，最大裂縫寬度會進一步加大。規(guī)范要求計算的Wmax具有95的保證率。 3、答： 1

5、）減少l1的措施有：選擇變形小或預應力鋼筋內縮小的錨具，盡量減少墊板數；對先張法構件，選擇長臺座。2）減少l2的措施有： 對較長的構件可在兩端進行張拉； 采用超張拉。 3、減少l3的措施有：采用二次升溫養(yǎng)護；在鋼模上張拉預應力鋼筋。 4）減少l4的措施有：采用超張拉可使應力松弛損失有所降低 。5）減少l5的措施有： 采用高標號水泥，減少水泥用量，降低水灰比； 采用級配良好的骨料，加強振搗，提高混凝土的密實性； 加強養(yǎng)護，以減少混凝土的收縮；控制混凝土應力,以防止發(fā)生非線性徐變。4、答： （一）與普通混凝土結構相比，預應力混凝土結構主要有以下優(yōu)點：延遲了裂縫的出現，提高了結構的抗裂性能、剛度和耐

6、久性能，因而擴大了混凝土結構的適用范圍；（二）可合理地利用高強鋼材和混凝土。與鋼筋混凝土相比，可節(jié)約鋼材約3050%，減輕自重達30%左右；（三）通過預加應力，使結構經受了一次檢驗，因此從某種意義上講，預應力混凝土結構可稱為事先檢驗過的結構；（四）預加應力還可做為結構的一種拼裝方法和加固措施。5、答： 1）工具、實用范圍不同：先張法是指首先在臺座上或鋼模上張拉預應力鋼筋，然后澆筑混凝土的一種施工方法。其主要工序有：（1）在臺座或鋼模上穿入預應力鋼筋，一端用夾具錨固，另一端用千斤頂張拉，張拉到規(guī)定的拉力后，用夾具錨固在臺座橫梁上； (2) 支模綁扎非預應力鋼筋，澆筑混凝土并進行養(yǎng)護;（3）待混凝

7、土達到設計強度的75%以上時，切斷或放松鋼筋，通過鋼筋與混凝土之間的粘結力，擠壓混凝土，使構件產生預壓應力。.后張法是指先澆筑混凝土構件，預留孔道，然后直接在構件上張拉預應力鋼筋的一種施工方法。其主要工序有：（1）澆筑混凝土構件，預留孔道和灌漿孔；（2）待混凝土達到一定強度后，將預應力筋穿入孔道，安裝固定端錨具，然后在另一端用張拉機具張拉預應力筋，在張拉的同時擠壓混凝土；（3）在預應力筋張拉到符合設計要求后，用錨具將預應力筋錨固在構件上，使之保持張拉狀態(tài)；（4）最后在孔道內灌槳，使構件形成整體。2）兩種方法的適用范圍是不同的：先張法張拉工序簡單，不需永久性工作錨具，但需要臺座或鋼模設施，適用于

8、成批生產中小型構件；后張法工序多，工藝較復雜，需永久性錨具，成本高，適用于現場澆筑的大型構件及整個結構，可布置曲線預應力鋼筋，并可作為連續(xù)結構的拼裝手段。為改善后張法的缺點，可采用無粘結預應力來代替。6、答： （一）與普通混凝土構件不同，鋼筋在預應力構件中，始終處于高應力狀態(tài)，故對鋼筋有較高的質量要求。有以下幾方面：（1）高強度。為使混凝土構件在發(fā)生彈性回縮、收縮及徐變后內部仍能建立較高的預壓應力，就需要較高的初始張拉力，故要求預應力筋有較高 的抗拉強度。（2）與混凝土間有足夠的粘結強度。在受力傳遞長度內鋼筋與混凝土間的粘結力是先張法構件建立預壓應力的前提 ，必須保證兩者之間有足夠的粘結強度。

9、（3）良好的工作性能。如可焊性、冷鐓性、熱鐓性等。（4）具有一定的塑性。這是為了避免構件發(fā)生脆性破壞 ，要求預應力筋在拉斷時具有一定的延伸率，當構件處于低溫環(huán)境或沖擊荷載作用下，更應注意到鋼筋的塑性和沖擊韌性。（二）預應力混凝土構件對混凝土的要求（1）高強度。預應力混凝土必須具有較高的抗壓強度，才能建立起較高 的預壓應力，并可減小構件截面尺寸，減輕結構 自重,節(jié)約材料。對于先張法構件，高強混凝土具有較高的粘結強度。（2）收縮徐變小。這樣可減小預應力損失。（3）快硬、早強。這樣可以盡早地施加預應力，以提高臺座、模具的周轉率，加快施工進度，降低間接費用。二、計算題1、解：（1）截面幾何特征 預應力

10、鋼絞線Ep=1.95×105，非預應力鋼筋Es=2.0×105，C40級混凝土Ec=3.25×104，扣除孔道的凈換算截面面積An（2）預應力損失計算張拉控制應力con=0.65fptk=0.65×1570=1020.5錨具變形及鋼筋內縮損失11： XM型錨具采用鋼絞線內縮值a =5mm，構件長l=24m 孔道摩擦損失12：  預埋波紋管成孔，=0.0015，直線配筋=0第一批損失1 = 11 + 12 = 77.34N/mm2預應力筋應力松弛損失14： 非超張拉 = 1.0，按(9-20)式，混凝土收縮徐變損失15： 張拉中止后混凝土的預壓應

11、力pc      第二批損失1II = 14 + 15 = 172.6 N/2全部預應力損失為1 = 1II + 1II = 249.9 N/2。2、解： h0=500-30-16/2=462mm    查表得 ftk=1.78N/mm2,Es=2.0*105N/mm2    由于該梁處于室內正常環(huán)境，查表8-1和8-2，構件的使用環(huán)境類別為一類，其最大裂縫寬度限值wlim=0.3mm.                   &