結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理思考與練習(xí)題答案 單元9答案

單元9預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)基本概念及其材料思考與練習(xí)1．何謂預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件？與普通鋼筋混凝土構(gòu)件相比．預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件有何優(yōu)缺點(diǎn)。答：為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過早出現(xiàn)，避免因滿足變形和裂縫控制的要求而導(dǎo)致構(gòu)件自重過大所造成的不經(jīng)濟(jì)和不能應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)，也為了能充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土，可以采用對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力的方法來解決，即設(shè)法在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷載作用前，使它產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉應(yīng)力不大，甚至處于受壓狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以延緩混凝土構(gòu)件的開裂，提高構(gòu)件的抗裂度和剛度，并取得節(jié)約鋼筋，減輕自重的效果，克服了鋼筋混凝土的主要缺點(diǎn)。其缺點(diǎn)是構(gòu)造、施工和計(jì)算均較鋼筋混凝土構(gòu)件復(fù)雜，且延性也差些。2．為什么預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件必須采用高強(qiáng)鋼材，且應(yīng)盡可能采用高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土？答：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須采用強(qiáng)度高的混凝土，因?yàn)閺?qiáng)度高的混凝土對(duì)采用先張法的構(gòu)件，可提高鋼筋預(yù)混凝土之間的粘結(jié)力，對(duì)采用后張法的構(gòu)件，可提高錨固端的局部承壓承載力。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的鋼筋（或鋼絲）也要求由較高的強(qiáng)度，因?yàn)榛炷令A(yù)壓應(yīng)力的大小，取決于預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)力的大小，考慮到構(gòu)件在制作過程中會(huì)出現(xiàn)各種應(yīng)力損失，因此需要采用較高的張拉應(yīng)力，也就要求預(yù)應(yīng)力鋼筋具有較高的抗拉強(qiáng)度。3.預(yù)加應(yīng)力的施加方法有哪些？答：先張法：即先張拉鋼筋后澆筑構(gòu)件混凝土的施工方法。后張法：即先澆筑構(gòu)件混凝土,等養(yǎng)護(hù)結(jié)硬并達(dá)到一定的強(qiáng)度后，再在構(gòu)件上用張拉機(jī)具張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法。4．在設(shè)計(jì)、制造或選擇錨、夾具時(shí)應(yīng)注意滿足什么要求？答：錨、夾具是保證預(yù)應(yīng)力混凝土安全施工和結(jié)構(gòu)可靠工作的關(guān)鍵設(shè)備，因此，在設(shè)計(jì)、制造或選擇錨、夾具時(shí)應(yīng)注意滿足下列要求。（1）錨具零部件一般選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制作，除了強(qiáng)度要求外，尚應(yīng)滿足規(guī)定的硬度要求，加工精度高，工作安全可靠，預(yù)應(yīng)力損失小；（2）構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作方便，用鋼量少；（3）張拉錨固方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用安全。5.什么是預(yù)應(yīng)力度？我國的工程中的按預(yù)應(yīng)力度的概念對(duì)加筋混凝土是如何分類的？答：將預(yù)應(yīng)力度定義為；——扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂邊緣產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力；——由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂邊緣的法向拉應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力度的變化范圍是從≥１變化到=0，因此由預(yù)應(yīng)力度值可將配筋混凝土結(jié)構(gòu)系列分成全預(yù)應(yīng)力、部分預(yù)應(yīng)力和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)三類。6.什么是張拉控制應(yīng)力？應(yīng)怎樣確定較為合適？答：張拉控制應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力鋼筋在進(jìn)行張拉時(shí)所控制達(dá)到的最大應(yīng)力值。其值為張拉設(shè)備所指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積而得的應(yīng)力值，以表示。張拉控制應(yīng)力的取值不能太高也不能太低。如果張拉控制應(yīng)力取值過低，則預(yù)應(yīng)力鋼筋經(jīng)過各種損失后，對(duì)混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力過小，不能有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂度和剛度。如果張拉控制應(yīng)力取值過高，則可能引起以下問題：1）在施工階段會(huì)使構(gòu)件的某些部位受到預(yù)拉力甚至開裂，對(duì)后張法構(gòu)件可能造成端部混凝土局壓破壞；2）構(gòu)件出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載值與繼續(xù)荷載值很接近，使構(gòu)件在破壞前無明顯的預(yù)兆，構(gòu)件的延性較差；3）為了減小預(yù)應(yīng)力損失，有時(shí)需進(jìn)行超張拉，有可能在超張拉過程中使個(gè)別鋼筋的應(yīng)力超過它的實(shí)際屈服強(qiáng)度，使鋼筋產(chǎn)生較大塑性變形或脆斷。對(duì)于相同的鋼種，先張法的張拉控制應(yīng)力的取值高于后張法，這是由于先張法和后張法建立預(yù)應(yīng)力的方式是不同的。先張法是在澆灌混凝土之前在臺(tái)座上張拉鋼筋，故在預(yù)應(yīng)力鋼筋中建立的拉應(yīng)力就是張拉控制應(yīng)力。后張法是在混凝土構(gòu)件上張拉鋼筋，在張拉的同時(shí)，混凝土被壓縮，張拉設(shè)備千斤頂所指示的張拉控制應(yīng)力已扣除混凝土彈性壓縮后的鋼筋應(yīng)力。為此，后張法構(gòu)件的值應(yīng)適當(dāng)?shù)陀谙葟埛ā?．預(yù)應(yīng)力損失分為哪幾類？答：預(yù)應(yīng)力損失主要有以下六項(xiàng)：1）預(yù)應(yīng)力直線鋼筋由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失；2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失；3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)受張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失；4）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失；5）混凝土收縮、徐變的預(yù)應(yīng)力損失、；6）用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失。8．什么是摩阻損失？為了減少摩阻損失，常采用哪些措施？答：在后張法構(gòu)件中，由于張拉鋼筋時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋與管壁之間接觸而產(chǎn)生摩擦阻力，此項(xiàng)摩擦阻力與張拉力方向相反，因此，鋼筋中的實(shí)際應(yīng)力較張拉端拉力計(jì)中的讀數(shù)要小，即造成鋼筋中的應(yīng)力損失。為了減少摩阻損失，常采用如下措施：（1）采用兩端同時(shí)張拉。實(shí)踐表明，對(duì)于縱向?qū)ΨQ配筋的情況，最大應(yīng)力損失發(fā)生在中間截面，管道長(zhǎng)度和曲線段切線夾角θ均減小一半。（2）對(duì)鋼筋進(jìn)行超張拉。張拉端首先超張拉5%～10%，使得中間截面的預(yù)應(yīng)力也相應(yīng)提高，但張拉端回到控制應(yīng)力時(shí)，由于受到反向摩擦力的影響，這個(gè)回松的應(yīng)力并沒有傳到中間截面，使得中間截面仍可保持較大的張拉應(yīng)力。但要注意，超張拉程序應(yīng)符合有關(guān)施工規(guī)范的規(guī)定。9.什么是溫差損失？為了減少溫差損失，常采用哪些措施？答：對(duì)于用先張法制作的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，張拉鋼筋是在常溫下進(jìn)行的。當(dāng)混凝土采用加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，即形成鋼筋與臺(tái)座之間的溫度差。升溫時(shí)，混凝土尚未結(jié)硬，鋼筋受熱自由伸長(zhǎng)，產(chǎn)生溫度變形（由于兩端的臺(tái)座埋在地下，基本上不發(fā)生變化），造成鋼筋變松，引起預(yù)應(yīng)力損失。可采用以下措施減少該項(xiàng)損失：（1）采用兩次升溫養(yǎng)護(hù)。即先在常溫下養(yǎng)護(hù)，或?qū)⒊醮紊郎嘏c常溫的溫度差控制在20℃以內(nèi)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到7.5～10MPa時(shí)后，再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護(hù)溫度，此時(shí)可認(rèn)為鋼筋與混凝土已粘結(jié)成整體，能夠一起脹縮而無損失。（2）在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋或臺(tái)座與構(gòu)件共同受熱變形，可以不考慮此項(xiàng)損失。10.先張法、后張法各有哪幾種損失？哪些屬于第一批，哪些屬于第二批？答：因?yàn)榱?xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值有的只發(fā)生在先張法構(gòu)件中，有的只發(fā)生在后張法構(gòu)件中，有的兩種構(gòu)件均有，而且是分批產(chǎn)生的，因此，為了便于分析和計(jì)算，《規(guī)范》按混凝土預(yù)壓前和混凝土預(yù)壓后將預(yù)應(yīng)力損失值分為第一批損失和第二批損失。先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失值的組合：第一批損失為＋＋＋，第二批損失為；后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失值的組合：第一批損失為＋，第二批損失為＋＋。11.各種預(yù)應(yīng)力損失是同時(shí)發(fā)生的嗎？計(jì)算時(shí)如何進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失