預應力混凝土結構複習思考題答案

2021-03-04 06:41:16 字數 2919 閱讀 3455

1、 答:預應力砼是指構件承受外荷載之前,人為地預先對受拉區的砼施加壓力,造**為的應力狀態。當構件在荷載作用下產生拉應力時,首先要抵消砼的預壓應力,然後隨著荷載的增加,砼才受拉並隨荷載繼續增加而出現裂縫,因此可推遲裂縫的出現或減小裂縫的寬度。

這種結構稱為預應力砼結構。

2、 答:因為在普通鋼筋砼結構中,不可能充分利用高強材料。主要原因有兩個:

其一,提高砼強度等級對於提高其極限拉應變的作用很小;其二,在普通鋼筋砼中,提高鋼筋強度卻達不到預期的效果,原因是普通砼的抗裂效能差。砼的受壓極限應變為(0.1~0.

5)×10-3,而鋼筋達到屈服強度時的應變卻達到(0.1~2.5)×10-3,兩者相差懸殊。

因此,使用時不允許開裂的構件,,受拉鋼筋的應力僅為20~30n/mm2,對於使用時允許出現裂縫的構件,當裂縫最大允許寬度[wmax] =0.2~0.3mm時,鋼筋應力也只有150~200 n/mm2。

所以,普通鋼筋砼中高強鋼筋得不到充分利用,因而採用高強度鋼筋是不經濟的。

在預應力砼結構中必須採用高強鋼筋和高強砼。這是因為預應力鋼筋的張拉應力在構件的整個製作和使用過程中會出現各種應力損失。這些應力損失的總和有時可達200 n/mm2以上,所以,如果利用的鋼筋強度不高,那麼張拉時能的預壓應力會損失怡盡。

另外,在預應力砼結構件中,,採用高強砼,以適應高強預應力鋼筋的要求,保證鋼筋充分發揮作用,有效減少構件的截面尺寸和自重,節約材料。因此要求砼強度等級不得低於c30,採用碳素鋼絲、鋼絞線或熱處理鋼筋時,則不宜低於c40。

3、 答:預應力砼結構與普通砼結構相比具有以下優缺點:

優點:(1)抗裂性和耐久性好。由於砼中存在預壓應力,可以避免開裂和限制裂縫的開展、減少構件發生鏽蝕的可能性,提高構件的抗滲性,抗腐蝕性和耐久性。

(2)剛度大。因為砼不開裂,提高了構件的剛度,預加偏心壓力產生的反拱可以減少構件的總撓度。

(3)節約材料,減輕自重。由於預應力構件利用材料合理,從而提高結構的經濟指標,與普通砼結構相比可節省鋼材(30~50)%,節約砼(20~40)%,減輕自重約30%左右。特別適合建造大跨度承重結構。

缺點:(1) 施工工序複雜,技術要求高

(2) 錨具和張拉裝置以及預應力鋼筋等材料變貴

(3) 完全採用預應力鋼筋的構件,破壞前無明顯預兆

(4) 某些結構構件施加預應力時產生過大反拱,會影響結構正常使用。

4、 答:先張法——是指首先在台座上或鋼模內張拉鋼筋,然後澆築砼構件的一種施工方法。具體做法是:

先在專門的台座上張拉鋼筋,後將鋼筋臨時固定在台座上,再澆築砼,待砼達到設計強度的75%後,切斷鋼筋,在鋼筋彈性回縮時,利用鋼筋與砼之間產生的粘結力,使砼受到壓力作用,從而產生預壓應力。

後張法——指先澆築砼構件,然後直接在構件上張拉鋼筋的一種施工方法。具體做法是:先澆築砼構件,並預留孔道,待砼達到設計強度的75%後,將鋼筋穿入孔道,利用構件本身作為台座張拉鋼筋,在張拉鋼筋的過程中,構件砼同時受到壓縮,然後用錨具將預應力鋼筋錨固在構件上。

在後張法構件中,預應力靠構件兩端的工作錨具傳給砼。

先張法與後張法相比較,先張法工藝比較簡單,但需要台座設施,後張法工藝比較複雜,需要對構件永久性的工作錨具,但不需要台座。前者用於工廠批量生產磚中,小型構件,後張法適用於現場或分階段張拉的大型構件。

5、答:預應力損失有六種

第一種:錨具變形和鋼筋內縮引起的損失,,先張法和後張法都有;

第二種:預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失,,後張法有;

第三種:砼採用蒸汽養護時預應力鋼筋與張拉台座之間的溫差引起的損失,,先張法有;

第四種:預應力鋼筋的應力鬆弛也引起的損失,先張法和後張法都有;

第五種:砼收縮和徐變引起的損失,先張法和後張法都有;

第六種,螺旋式預應力鋼筋擠壓砼引起的損失,後張法有。

在以上六種預應力損失中,第五種產生的預應力損失值是最大的。

6、答:先張法的預應力總損失值:

後張法的預應力總損失值:

預應力損失分為兩批。在砼預壓前產生的為第一批,記。

在砼預壓後產生為第二批,極為

因此:先張法

後張法7、答:在一般濕度條件下,砼在結硬過程中體積發生收縮,而在預壓應力作用下砼又發生沿壓應力方向的徐變。砼的收縮和徐變都繞構件的長度縮短,預應力鋼筋也隨之回縮,造成預壓應力的損失。

影響收縮和徐變的主要因素有:張拉鋼筋時砼中的預壓應力與此時的砼立方體強度之比以及砼的量(水灰比,水泥用量等)和構件所處環境的溫度濕度條件。此外,不同的張拉方式也有一定的影響。

後張法構件比先張法構件的收縮和徐變損失相對小一點。

8、答:鋼的應力鬆弛是指鋼筋在高應力下具有隨時間而增長的塑性變形效能。其一是當鋼筋應力保持不變時,應變會隨時間增長而逐漸增大。

其二當鋼筋長度保持不變時,應力會隨時間的增長而逐漸降低。前者稱為鋼筋的徐變,後者稱為鋼筋的鬆弛。鋼筋的徐變和鬆弛都會引起預應力砼中的應力損失。

在預應力砼構件中,鋼筋的鬆弛和徐變是並存的,但是一般來說鬆弛是主要的,因為構件長度在張拉錨固後,幾乎是保持不變。因此,由鋼筋的鬆弛和徐變引起的損失統稱為鋼筋應力鬆弛損失。

鬆弛損失與時間有關,開始階段發展較快,第1小時鬆弛損失可達到全部鬆弛損失的50%左右,24小時後可達到80%左右,以後發展緩慢。

鬆弛損失與鋼材品有關。熱處理鋼筋的應力鬆弛比鋼絲、鋼絞線小。

鬆弛損失與張拉控制應力值有關。張拉控制應力值高,應力鬆弛大,反之,則小。

9、答:施加預應力對砼軸心受拉構件的承載力沒有影響。因為預應力砼軸心受拉構件和同條件的普通同軸心受拉構件在破壞時,都是鋼筋達到屈服強度而破壞(兩者都不考慮同的承載作用),它們的承載公式是一樣的。

所以,施加預應力不能提高軸心受拉構件的承載力。

10、答:為滿足承載力、構造和施工需要,往往在預應力同構件中配置部分非預應力鋼筋。由於它對砼預壓變形起約束作用,從而使砼收縮徐變減少,相應地也減少了預應力鋼筋因收縮、徐變引起的損失,這樣對增加砼預壓應力,提高抗裂性有利。

但當砼發生收縮、徐變時,非預應力鋼筋阻止它發生(非預應力鋼筋受壓),對砼產生附加的拉應力,使砼的預應力減少,這是對構件抗裂不利的。

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