預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

第十章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件問答題

計算題目錄1.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是什么?2.為什么預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件所選用的材料都要求有較高的強(qiáng)度?3.什么是張拉控制應(yīng)力?為何不能取得大高，也不能取得大低?4.預(yù)應(yīng)力損失有哪些?是由什么原因產(chǎn)生的?5.如何減少各項預(yù)應(yīng)力的損失值?

答案答案答案答案答案10問答題目錄答案答案答案目錄6.預(yù)應(yīng)力損失值為什么要分第一批和第二批損失?先張法和后張法各項預(yù)應(yīng)力損失是怎樣組合的?7.預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件，在施工階段計算預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力σpc時，為什么先張法構(gòu)件用A0，而后張法構(gòu)件用An?而在使用階段時，都采用

A0?先張法、后張法的A0、An如何進(jìn)行計算?8.如采用相同的控制應(yīng)力σcon，預(yù)應(yīng)力損失值也相同，當(dāng)加載至混凝土預(yù)壓應(yīng)力σpc＝0時，先張法和后張法兩種構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力

是否相同，哪個大?

9.預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的裂縫寬度計算公式中，為什么鋼筋的應(yīng)力為：

10.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要構(gòu)造要求有哪些?

答案答案目錄預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點是什么?

答：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比，其主要優(yōu)點是：1）提高構(gòu)件的抗裂度，改善了構(gòu)件的受力性能。因此適用于對裂縫要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)；2）由于采用了高強(qiáng)度混凝土和鋼筋，從而節(jié)省材料和減輕結(jié)構(gòu)自重，因此適用于跨度大或承受重型荷載的構(gòu)件；3）提高了構(gòu)件的剛度，減少構(gòu)件的變型，因此適用于對構(gòu)件的剛度和變形控制較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；4）提高了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的缺點是需要增設(shè)施加預(yù)應(yīng)力的設(shè)備，制作技術(shù)要求高，施工周期較長。返回

為什么預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件所選用的材料都要求有較高的強(qiáng)度?

答：鋼筋：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在制作和使用過程中，由于種種原因會出現(xiàn)各種預(yù)應(yīng)力損失，為了在扣除預(yù)應(yīng)力損失后，仍然能使混凝土建立起較高的預(yù)應(yīng)力值，需采用較高的張拉應(yīng)力，因此預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強(qiáng)鋼筋（絲）。

混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土只有采用較高強(qiáng)度的混凝土，才能建立起較高的預(yù)壓應(yīng)力，并可減少構(gòu)件截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重。對先張法構(gòu)件，采用較高強(qiáng)度的混凝土可以提高黏結(jié)強(qiáng)度；對后張法構(gòu)件，則可承受構(gòu)件端部強(qiáng)大的預(yù)壓力。返回

什么是張拉控制應(yīng)力?為何不能取得太高，也不能取得太低?

答：張拉控制應(yīng)力是指張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時所控制的最大應(yīng)力值，其值為張拉設(shè)備所控制的總的張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋面積的到的應(yīng)力值。從充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力優(yōu)點的角度考慮，張拉控制應(yīng)力應(yīng)盡可能地定得高一些，張拉控制應(yīng)力定得高，形成的有效預(yù)壓應(yīng)力高，構(gòu)件的抗裂性能好，且可以節(jié)約鋼材，但如果控制應(yīng)力過高，會有構(gòu)件的延性較差、對后張法構(gòu)件有可能造成端部混凝土局部受壓破壞、預(yù)應(yīng)力損失增大等缺點。張拉控制應(yīng)力也不能定過低，它應(yīng)有下限值。否則預(yù)應(yīng)力鋼筋在經(jīng)歷各種預(yù)應(yīng)力損失后，對混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力過小，達(dá)不到預(yù)期的抗裂效果。返回預(yù)應(yīng)力損失有哪些?是由什么原因產(chǎn)生的?

答：鋼筋得張拉控制應(yīng)力，從開始張拉至構(gòu)件使用，由于張拉工藝和材料特性等原因?qū)⒉粩嘟档?，這種預(yù)應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失包括以下六項：1）錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1；2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2；3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的損失σl3；4）鋼筋應(yīng)力松弛的引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4；5）混凝土的收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5；6）環(huán)形構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失σl6。返回如何減少各項預(yù)應(yīng)力的損失值?

答：1）減少σl1的措施有：①選擇變形小或預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具，盡量減少墊板數(shù)；②對先張法構(gòu)件，選擇長臺座。2）減少σl2的措施有：①對較長的構(gòu)件可在兩端進(jìn)行張拉；②采用超張拉。3、減少σl3的措施有：①采用二次升溫養(yǎng)護(hù)；②在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。4）減少σl4的措施有：①采用超張拉可使應(yīng)力松弛損失有所降低。5）減少σl5的措施有：①采用高標(biāo)號水泥，減少水泥用量，降低水灰比；②采用級配良好的骨料，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實性；③加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土的收縮；④控制混凝土應(yīng)力σpc,要求,以防止發(fā)生非線性徐變。返回預(yù)應(yīng)力損失值為什么要分第一批和第二批損失?先張法和后張法各項預(yù)應(yīng)力損失是怎樣組合的?

各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件第一批損失σlⅠ

σl1+σl2+σl3+σl4σl1+σl2

第二批損失

σlⅡ

σl5

σl4+σl5+σl6

答：為了計算方便，《規(guī)范》把預(yù)應(yīng)力損失分為兩批，混凝土受預(yù)壓前產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失為第一批預(yù)應(yīng)力損失σlⅠ，而混凝土受預(yù)壓后產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失為第二批預(yù)應(yīng)力損失σlⅡ。返回預(yù)應(yīng)力力軸心心受拉拉構(gòu)件件，在在施工工階段段計算算預(yù)加加應(yīng)力力產(chǎn)生生的混混凝土土法向向應(yīng)力力σpc時，為為什么么先張張法構(gòu)構(gòu)件用用A0，而后張張法構(gòu)構(gòu)件用用An?而在使使用階階段時時，都都采用用A0?先張法法、后后張法法的A0、An如何進(jìn)進(jìn)行計計算?答：先張法法構(gòu)件件預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋的的合力力通過過鋼筋筋和混混凝土土之間間的黏黏結(jié)傳傳遞給給混凝凝土和和非預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋，預(yù)預(yù)應(yīng)力力傳遞遞過程程中，，預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋、、混凝凝土、、非預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋三者者協(xié)調(diào)調(diào)變形形；全全截面面受力力，所所以施施工階階段計計算時時采用用換算算截面面面積積A0(A0＝Ac+αEsAs+αEAp，αEs和αE分別為為非預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋、預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋彈性性模量量與混混凝土土彈性性模量量之比比)；后張法法構(gòu)件件預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋的的合力力靠錨錨具傳傳遞給給孔道道外側(cè)側(cè)混凝凝土和和非預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋，由由于施施工階階段孔孔道沒沒有灌灌漿或或灌漿漿材料料強(qiáng)度度不夠夠，預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋和混混凝土土之間間沒有有黏結(jié)結(jié)，預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋的預(yù)預(yù)應(yīng)力力合力力相當(dāng)當(dāng)于外外力作作用在在鋼筋筋混凝凝土凈凈截面面上，，因此此，后后張法法構(gòu)件件在施施工階階段計計算時時用凈凈截面面面積積An(An＝Ac+αEsAs)。當(dāng)計算算使用用階段段外荷荷載所所引起起的截截面應(yīng)應(yīng)力時時，無無論先先張法法構(gòu)件件還是是后張張法構(gòu)構(gòu)件，，預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋和混混凝土土之間間都已已經(jīng)黏黏結(jié)成成整體體，因因此，，都采采用A0。返回如采用用相同同的控控制應(yīng)應(yīng)力σcon，預(yù)應(yīng)力力損失失值也也相同同，當(dāng)當(dāng)加載載至混混凝土土預(yù)壓壓應(yīng)力力σpc＝0時，先先張法法和后后張法法兩種種構(gòu)件件中預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋的應(yīng)應(yīng)力是否相相同，，哪個個大?答：預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋合合力點點處混混凝土土法向向應(yīng)力力等于于零時時預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋的的應(yīng)力力計算算公式式分別別為：：先張法法：σp0=σcon-σl后張法法：σp0=σcon-σl+αEσpcⅡ從公式式可以以看出出，先先張法法預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼筋的的應(yīng)力力比后后張法法少αEσpcⅡ，所以說說后張法法構(gòu)件件中預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼筋筋的應(yīng)應(yīng)力大大。返回預(yù)應(yīng)力力軸心心受拉拉構(gòu)件件的裂裂縫寬寬度計計算公公式中中，為為什么么鋼筋筋的應(yīng)應(yīng)力為為：答：在在鋼鋼筋筋混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件的的裂縫縫寬寬度度計計算算公公式式中中，，σsk代表表在在Nk作用用下下縱縱向向受受拉拉鋼鋼筋筋的的應(yīng)應(yīng)力力，，準(zhǔn)準(zhǔn)確確地地說說σsk應(yīng)該該是是從從混混凝凝土土應(yīng)應(yīng)力力為為零零（（N=0）到荷荷載載為為Nk時縱縱向向鋼鋼筋筋應(yīng)應(yīng)力力的的增增量量。。按按照照上上述述概概念念，，對對預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件，，σsk應(yīng)該該從從混混凝凝土土應(yīng)應(yīng)力力σpc＝0（相應(yīng)應(yīng)的的軸軸力力為為Np0),到荷荷載載為為為Nk時的的預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力鋼鋼筋筋的的應(yīng)應(yīng)力力增增量量，，即即返回回預(yù)應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件主主要要構(gòu)構(gòu)造造要要求求有有哪哪些些?答：預(yù)應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件的的構(gòu)構(gòu)造造要要求求主主要要包包括括以以下下幾幾個個方方面面：1））截截面面形形式式和和尺尺寸寸；；2））預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力縱縱向向鋼鋼筋筋及及端端部部附附加加豎豎向向鋼鋼筋筋的的布布置置；；3））非非預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力縱縱向向鋼鋼筋筋的的布布置置；；4））鋼鋼筋筋、、鋼鋼絲絲、、鋼鋼絞絞線線凈凈間間距距；；5））預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力鋼鋼筋筋的的預(yù)預(yù)留留孔孔道道；；6））錨錨具具；；7））端端部部混混凝凝土土的的局局部部加加強(qiáng)強(qiáng)。。返回回【10-1】】一先先張張法法軸軸心心受受拉拉預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力構(gòu)構(gòu)件件，，截截面面為為b×h=120××200mm,預(yù)應(yīng)應(yīng)力力鋼鋼筋筋截截面面面面積積Ap=804mm2，強(qiáng)度度設(shè)設(shè)計計值值fpy=580MPa，，彈性性模模量量Es=1.8××105MPa，，混凝凝土土為為C40級（（ftk=2.40MPa，，Ec=3.25××104MPa）），，完成成第第一一批批預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力損損失失并并放放松松預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力鋼鋼筋筋后后，，預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力鋼鋼筋筋的的應(yīng)應(yīng)力力為為，，然然后后又又發(fā)發(fā)生生第第二二批批預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力損損失失。。試試求求：：（1））完完成成第第二二批批預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力損損失失后后，，預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力環(huán)環(huán)境境的的應(yīng)應(yīng)力力和和混混凝凝土土的的應(yīng)應(yīng)力力；；（（2））加加荷荷至至混混凝凝土土應(yīng)應(yīng)力力為為零零時時的的軸軸力力；；（（3））加加荷荷至至構(gòu)構(gòu)件件開開裂裂前前瞬瞬間間的的軸軸力力；；（（4））此此拉拉桿桿的的極極限限軸軸力力設(shè)設(shè)計計值值。?！窘狻浚?）截截面幾何何特征目錄10計計算題（2）完完成第二二批預(yù)應(yīng)應(yīng)力損傷傷后混凝凝土所受受的預(yù)壓壓應(yīng)力根據(jù)截面面平衡條條件則由得則目錄（3）求求完成第第二批預(yù)預(yù)應(yīng)力損損失后鋼鋼筋的應(yīng)應(yīng)力及混凝土土所受預(yù)壓壓應(yīng)力求加荷至至混凝土土應(yīng)力為為零時的的軸力N0（5）求求Ncr目錄（6）求求Nu討論：（（1）熟悉悉并掌握握預(yù)應(yīng)力力構(gòu)件個個階段截截面應(yīng)力力情況非非常重要要，對于于不同階階段，要要用相應(yīng)應(yīng)的公式式計算；；（2）預(yù)預(yù)應(yīng)力構(gòu)構(gòu)件開裂裂荷載和和破壞荷荷載比較較接近，，本例結(jié)結(jié)果就所所明了這這一點，，同時也也說明了了預(yù)應(yīng)力力構(gòu)件的的延性比比普通鋼鋼筋混凝凝土構(gòu)件件差；（3）本題關(guān)鍵在于根據(jù)已知條件求出，然后才能求出計算所需的。目錄，張拉控制應(yīng)力（2）計計算得到到的預(yù)應(yīng)應(yīng)力損傷傷值為【10-2】某預(yù)應(yīng)力混凝土屋架下弦桿，桿件長度21m，用后張法施加預(yù)應(yīng)力，孔道直徑為φ50，桿件截面尺寸和配筋如圖所示，混凝土強(qiáng)度為C40，非預(yù)應(yīng)力筋為4φ12（As=452mm2），預(yù)應(yīng)力鋼筋為冷拉Ⅲ級鋼筋225（Ap=982mm2），張拉時混凝土強(qiáng)度fcu'=40MPa，fc'=19.5MPa。驗算：（1）使用階段正截面承載力；（2）使用階段正截面抗裂；（3）施工階段混凝土預(yù)壓應(yīng)力是否滿足要求。說明：（1）該下弦桿屬一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件目錄（3）計計算得到到桿件在在荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合合和準(zhǔn)永永久組合合下的軸軸向拉力力設(shè)計值值分別為為：Ns＝360kN，，Nl＝310kN。。（4）