《預應力混凝土》期末考試試卷(三套含答案)

1、班級 姓名 學號 -裝-訂-線-專業(yè)：土木工程 課程名稱： 現(xiàn)代預應力結(jié)構(gòu) 學分：1.5 試卷編號（A ）課程編號： 1411360 考試方式： 開卷 考試時間： 100 分鐘擬卷人(簽字)： 擬卷日期： 20011-5-12 審核人(簽字)： 得分統(tǒng)計表：題號一二三四五六七八九十總 分得分得分閱卷人一 、簡答題：（每小題8分，共80分）1、簡述預應力度的定義。答：1）基于抗彎承載力的預應力度的定義（PPR），其中表示由預應力筋提供的抵抗彎矩；表示由預應力筋和非預應力筋共同提供的抵抗彎矩2）基于鋼筋拉力的預應力度的定義（PPR），對于無明顯屈服臺階的鋼筋時：3）基于消壓彎矩或消壓軸力的預應力度

2、的定義（PPR）其中：（或）表示消壓彎矩（或消壓軸力），即將控制截面受拉邊緣預壓應力抵消為零時的彎矩值（或軸力值）；（或）表示使用荷載（不包括預應力）下控制截面的彎矩值（或軸力值）2、用兩種理論解釋混凝土收縮的原因。答：第一種理論是：混凝土的收縮是由凝縮（水泥水化作用時體積減少）和干縮（混凝土中水分子揮發(fā)而引起體積減少）所組成的。第二種理論是：毛細管的作用：即混凝土內(nèi)部由骨架和小孔隙組成，水分在孔隙中形成凹形液面而產(chǎn)生表面張力，對孔壁產(chǎn)生垂直壓力而引起水泥漿膠體的壓縮。3、解釋預應力混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土的性能要求及其原因。答：1）高強：有效減小構(gòu)件尺寸、減輕自重，利于適應大跨徑E較大，變形小，預

3、應力損失較小提高粘結(jié)強度提高（錨固）端的受壓承載力2）低收縮、低徐變：原因為可降低預應力損失3）快硬、早強：原因是可盡早施加預應力，加快施工進度4）良好耐久性：原因是防止受腐蝕4、試說明張拉控制應力不能太高和太低的原因。答：1）不能太高的原因：開裂荷載容易接近破壞荷載反拱過大，不易恢復局壓破壞可能性增加鋼筋易拉斷2）不能過低的原因：可能達不到預應力的效果。5、試分別說明預應力損失中瞬時損失和長期損失的含義及其所包括的具體預應力損失。答：1）瞬時損失：是指施加預應力時短期時間內(nèi)完成的損失，包括錨具變形鋼筋滑移的預應力損失、混凝土彈性壓縮引起的預應力損失、先張法蒸汽養(yǎng)護引起的預應力損失、彎折點的摩

4、阻損失、后張法孔道摩擦損失、分批張拉引起的預應力損失等2）長期損失：是指考慮了材料的時間效應所引起的預應力損失，包括混凝土的收縮徐變所引起的損失、張拉鋼筋應力松弛引起的損失6、簡述無粘結(jié)預應力混凝土受彎構(gòu)件的特點。答：1）預應力鋼筋在縱向的兩錨固點間可以自由滑動，在混凝土梁體中起著拉桿的作用，其受力具有內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu)的特征；2）預應力鋼筋可在混凝土體內(nèi)，也可以在體外；3）預應力鋼筋的變形與混凝土變形不一致；4）預應力鋼筋的應力基本相等（尤其是摩擦力小時）：其抗彎承載力要比相應的有粘結(jié)預應力低，而且預應力鋼筋很難達到極限強度；5）無粘結(jié)的體外預應力：無需預留孔道，無需灌漿，易更換，經(jīng)濟性好；6）

5、平截面假定只適用于混凝土梁體的平均變形，不適用于無粘結(jié)鋼筋；7）最大彎矩區(qū)段的裂縫少（對于不配粘結(jié)非預應力鋼筋的無粘結(jié)預應力混凝土構(gòu)件）；7、解釋預應力混凝土受壓構(gòu)件中大偏心受壓破壞的過程、特征、條件及承載能力的主要影響部分。答：1）破壞過程：（遠離偏心壓力側(cè)）受拉鋼筋屈服，然后受壓區(qū)混凝土面積逐漸減少，直到最終被壓碎；2）破壞特征：臨近破壞時截面轉(zhuǎn)角較大，有明顯預兆，具有塑性破壞性質(zhì)；3）破壞條件：初始偏心距較大，（遠離偏心壓力側(cè)）受拉鋼筋的配筋率不高；4）承載能力：主要取決于遠離偏心壓力側(cè)的受拉鋼筋。8、試畫出先張法預應力混凝土構(gòu)件端部自錨區(qū)的粘結(jié)應力、鋼筋應力和混凝土應力的圖形。答：粘結(jié)

6、應力圖（1）：鋼筋應力圖（2）混凝土應力圖（3）9、試解釋下列各圖中非預應力鋼筋的作用（其中實線表示預應力鋼筋，虛線表示非預應力鋼筋）。答：圖（1）表示在跨中處承受預應力所引起的拉力；圖（2）表示承受預應力所引起的壓力；圖（3）表示加強吊裝施工期間的預制梁的拉力；圖（4）表示分散裂縫和提高極限強度的作用；圖（5）表示在梁端處承受預應力所引起的拉力；圖（6）表示加強有峰值彎矩（也即負彎矩）的懸臂和連續(xù)梁的支座；10、試寫出部分預應力混凝土受彎構(gòu)件中以極限強度為基礎的截面設計方法的具體步驟。答：1）擬定截面（按介于鋼筋混凝土與全預應力混凝土的中間情況）2）確定總的受拉鋼筋數(shù)量A（設都為預應力）（按

7、正截面強度計算）3）確定所需的預應力度PPR（按抗裂度要求），再根據(jù)PPR計算所需的預應力鋼筋AP；4）確定非預應力鋼筋的鋼筋種類和面積AS：5）統(tǒng)籌考慮選擇預應力鋼筋及非預應力鋼筋，重新計算并驗算；得分閱卷人二、計算題（每題10小題，共20分）1、已知一混合配筋的部分有粘結(jié)預應力混凝土T形截面受彎構(gòu)件，截面尺寸及主要參數(shù)如下圖所示。，試采用簡化分析方法計算正截面抗彎承載力。解：1）截面混凝土受壓區(qū)形狀判別和高度計算：則。于是，混凝土受壓區(qū)高度可按下式計算：即4546=4066+1.0，解得2）正截面抗彎承載能力計算：2、已知，如圖所示，構(gòu)件計算長度；C50混凝土，；，（各），；，有效預應力；

8、外荷載產(chǎn)生的，；求預應力鋼筋的面積。解：軸向壓力對截面重心偏心距附加偏心距，取，計算偏心距增大系數(shù)：取上式中，取和的中點離受壓邊的距離，計算彎矩一般來說，預應力受壓構(gòu)件為大偏心受力，C50的由平衡方程求解得：，配11根鋼絞線相對界限受壓區(qū)高度計算相對界限受壓區(qū)高度：由預應力產(chǎn)生的混凝土應力C50的，為大偏心受壓構(gòu)件。專業(yè)：土木工程 課程名稱： 現(xiàn)代預應力結(jié)構(gòu) 學分： 試卷編號（B ）課程編號： 考試方式： 考試時間： 100 分鐘擬卷人(簽字)： 擬卷日期： 審核人(簽字)： 得分統(tǒng)計表：題號一二三四五六七八九十總 分得分一 、簡答題：（每小題8分，共80分）1、什么叫預應力混凝土？答：美國混

9、凝土學會的定義：預應力混凝土四根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應力，用以部分或全部抵消外荷載應力的一種加筋混凝土。我國專家建議的預應力混凝土的定義為：預應力混凝土是根據(jù)需要人為到引入某一數(shù)值的反向荷載、用以部分或全部抵消使用荷載的一種加筋混凝土。所謂預應力混凝土結(jié)構(gòu)：即結(jié)構(gòu)在承受外荷載以前，預先采用某種人為的方法，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部造成一種應力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)在使用階段產(chǎn)生拉應力的區(qū)域先受到壓應力，這項壓應力與使用階段荷載產(chǎn)生的拉應力抵消一部分或全部，從而推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的開展，提高結(jié)構(gòu)的剛度。2、解釋預應力混凝土對鋼筋的性能要求及其原因。答：1）高強：原因是可建立較高的有效預應力值。2）較好

10、的塑性：原因是為了滿足一定的彎折要求和延性破壞要求。3）較好的粘結(jié)性：4）耐腐蝕性：5）穩(wěn)定性好：3、試分別說明、的含義。答：表示錨具變形和預應力鋼筋內(nèi)縮所引起的損失：表示預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失；：表示預應力鋼筋與張拉臺座之間的溫差引起的損失； ：表示預應力鋼筋的應力松弛引起的損失；：混凝土收縮和徐變引起的損失；：環(huán)向預應力引起的損失；4、試寫出預應力混凝土受彎構(gòu)件設計的基本假定并作出適當?shù)慕忉尅４穑?）平截面假定：即受彎前后，沿截面高度混凝土應變與離開中性軸的距離成正比；2）不考慮混凝土的抗拉強度；即從正截面裂縫頂端到中性層間有一小部分受拉區(qū)混凝土抗拉強度所承擔的拉力很小。故

11、偏安全又適應于簡化而將其忽略不計；3）變形協(xié)調(diào)假定；即預應力混凝土與鋼材有很好的粘結(jié)強度，由荷載引起的鋼材應變與相同位置混凝土應變相同；4）混凝土的極限壓應變應力本構(gòu)關(guān)系。5、具體解釋預應力混凝土受彎構(gòu)件沿斜截面破壞的可能形式。答：1）斜截面剪切破壞：梁內(nèi)縱筋配置較多，而且錨固可靠，阻礙了斜裂縫分開的兩部分相對轉(zhuǎn)動，受壓區(qū)混凝土在壓力和剪力的共同作用下被剪斷或壓碎；2）斜截面彎曲破壞：糧內(nèi)縱向鋼筋配置不足或錨固不牢，鋼筋屈服后斜裂縫割開的兩個部分繞公共鉸轉(zhuǎn)動，斜裂縫擴張，受壓區(qū)減少，致使混凝土受壓區(qū)被壓碎而破壞。6、簡述預應力混凝土受彎構(gòu)件在斜截面剪切破壞中預應力的影響。答：1）斜裂縫出現(xiàn)前：

12、減少主拉力，提高開裂時的荷載改變主拉應力方向增大腹筋抗剪的作用；彎起的預應力鋼筋可抵消部分荷載剪力；2）斜裂縫出現(xiàn)后：阻滯裂縫開裂，減小裂縫寬度，增加剪壓區(qū)高度等。7、解釋預應力混凝土受壓構(gòu)件中小偏心受壓破壞的過程、特征、條件及承載能力的主要影響部分。答：1）破壞過程：受壓區(qū)混凝土先被壓碎，而此時遠離偏心壓力側(cè)的鋼筋還未屈服；2）破壞特征：轉(zhuǎn)角不大，無明顯預兆，具有脆性性質(zhì)；3）破壞條件：初始偏心距較小或（遠離偏心壓力側(cè)）受拉鋼筋的配筋率過高；4）承載能力：主要取決于受壓區(qū)混凝土及其內(nèi)部的鋼筋。8、簡述混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力的組成。答：兩者之間的粘結(jié)力包括粘著力：硬化過程中產(chǎn)生的；摩擦力：混

13、凝土收縮等形成對鋼筋的擠壓而產(chǎn)生的；咬合力：鋼筋表面凹凸不平而產(chǎn)生的機械咬合力。9、試簡述施加部分預應力的方法。答：1）所以鋼筋只有預應力鋼筋，而且全部預應力鋼筋均施加較低的預應力（但不張拉足）此法很少采用；2）所以鋼筋只有預應力鋼筋，而且全部預應力鋼筋一部分張拉足，另一部分不張拉足此法較少采用；3）所以鋼筋由預應力鋼筋和非預應力鋼筋組成，其中所有預應力鋼筋全部張拉足，非預應力鋼筋補足強度此法應用最普遍；10、試說明下圖（部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能圖）中A、B、C、D點的含義。答：A點（未受外載）：有反拱；B點（撓度為零）：但受拉區(qū)邊緣應力并非為零；C點（消壓彎矩）：受拉區(qū)邊緣應力為零；D

14、點（開裂彎矩）：受拉區(qū)邊緣應力達到混凝土極限抗拉強度；二、計算題（每題10小題，共20分）1、某無粘結(jié)預應力混凝土矩形截面梁，截面外形尺寸和配筋如圖所示。已知：C40混凝土，預應力鋼筋采用鋼絞線，非預應力鋼筋采用HRB400，扣除預應力損失后的有效預應力，梁的跨高比小于35。求該梁的極限彎矩。解：由于梁的跨高比小于35，而且而且滿足的要求。=2、已知，如圖所示，構(gòu)件計算長度；C50混凝土，；，（各），；，有效預應力；外荷載產(chǎn)生的，；求預應力鋼筋的面積。解：軸向壓力對截面重心偏心距附加偏心距，取，計算偏心距增大系數(shù)：取上式中，取和的中點離受壓邊的距離，計算彎矩一般來說，預應力受壓構(gòu)件為大偏心受力

15、，C50的由平衡方程求解得：，配11根鋼絞線相對界限受壓區(qū)高度計算相對界限受壓區(qū)高度：由預應力產(chǎn)生的混凝土應力C50的，為大偏心受壓構(gòu)件。專業(yè)：土木工程 課程名稱： 現(xiàn)代預應力結(jié)構(gòu) 學分：1.5 試卷編號（C ）課程編號： 1411360 考試方式： 開卷 考試時間： 100 分鐘擬卷人(簽字)： 擬卷日期：20011-5-12 審核人(簽字)： 得分統(tǒng)計表：題號一二三四五六七八九十總 分得分得分閱卷人一 、簡答題：（每小題8分，共80分）1、預應力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點有哪些？答：1）提高抗裂度和抗?jié)B性；2）提高剛度；3）提高受剪承載力；4）提高抗疲勞性；5）減輕自重；6）充分利用高強材料；7）具

16、有良好的經(jīng)濟效益。2、預應力混凝土分別按預應力度和預應力筋的位置，如何分類？答：1）按預應力度分類：國外：全預應力混凝土限值預應力混凝土部分預應力混凝土普通預應力混凝土；國內(nèi)：全預應力混凝土部分預應力混凝土普通混凝土2）按預應力筋的位置分類：體內(nèi)預應力混凝土體外預應力混凝土3、試寫出完全的錨固體系的組成并對其作適當?shù)慕忉?。答：完全的錨固體系包括：1）錨具和夾具：該部分是預應力混凝土構(gòu)件中錨固與夾持預應力鋼筋的裝置，是關(guān)鍵件，也是基礎件。2）連接器：將多段預應力鋼筋連接成一條完整束的裝置。3）錨下支承系統(tǒng)：此系統(tǒng)包括錨固板、螺旋筋、鋼筋網(wǎng)片。此系統(tǒng)布置在錨固區(qū)的混凝土體中，作為錨下局部承壓和抗劈

17、裂的加強結(jié)構(gòu)。4、試在下面的表格中填寫預應力損失的組合。先張法后張法第一批預應力損失、第二批預應力損失5、簡述預應力混凝土受彎構(gòu)件斜截面剪切破壞的具體破壞形態(tài)及需要計算斜截面抗剪承載力的位置。答：1）預應力混凝土受彎構(gòu)件斜截面剪切破壞的具體破壞形態(tài)有：斜壓破壞：脆性破壞；斜拉破壞：脆性破壞；剪壓破壞：延性破壞。2）需要計算斜截面抗剪承載力的位置：預應力鋼筋減少處箍筋間距改變處混凝土腹板突變處。6、簡述預應力混凝土構(gòu)件裂縫控制等級分類并作必要的解釋。答：一級：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；即荷載標準組合時，受拉邊緣混凝土不應有拉應力；二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，即準永久荷載組合時，受拉邊緣不應產(chǎn)

18、生拉應力，標準組合時，允許出現(xiàn)拉應力，但拉應力應小于抗拉設計強度。三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，但最大裂縫寬度應小于規(guī)范給定的允許值，其中最大裂縫寬度是由標準組合并考慮荷載效應的準永久組合的影響。7、簡述預應力混凝土端部局部受壓承載提高的兩種解釋理論。答：1）“套箍強化”：2）“剪切破壞機理”：帶拉桿的拱8、試簡述施加部分預應力的方法。答：1）所以鋼筋只有預應力鋼筋，而且全部預應力鋼筋均施加較低的預應力（但不張拉足）此法很少采用；2）所以鋼筋只有預應力鋼筋，而且全部預應力鋼筋一部分張拉足，另一部分不張拉足此法較少采用；3）所以鋼筋由預應力鋼筋和非預應力鋼筋組成，其中所有預應力鋼筋全部張拉足，非預應力鋼筋補足強度此法應用最普遍；9、試分別畫出下面預應力混凝土構(gòu)件圖中（后張法）預應力鋼筋的等效荷載圖與彎矩圖。（實線為預應力鋼筋，虛線為形心軸線）答：10、簡述部分預應力混凝土梁在簡化設計時所采用的簡化途徑。答：1）采用毛截面特征值（幾何）；2）采用籠統(tǒng)的總損失值的方法；3）以名義拉應力法控制開裂截面的裂縫寬度；4）采用荷載平衡法進行截面設計：（注：預應力度的選擇是一個難題）選擇需被平衡的荷載通過名義拉應力法對未被平衡掉的使用荷載引起的拉應力進行檢查。如滿足，則結(jié)束；否則重新選擇被平衡的荷載，再進行驗算；得分閱卷人