《混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第10章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第10章（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、思考题 1.为什么在普通钢筋混凝土受弯构件中不能有效地利用高强度钢筋和高强度混 凝土？而在预应力混凝土构件中必须采用高强度钢筋和高强度混凝土？ 答： 由于钢筋混凝土受弯构件拉区混凝土的过早开裂，导致使用荷载下构件的裂 缝宽度与钢筋应力 ss，近于成正比，而构件的刚度 Bs 与受拉钢筋截面面积 As 也近似成正比。因此，如采用高强度钢筋，且充分利用其抗拉强度设计值（fy） ， 则 As 将近乎成反比的减小;ss 将成比例的增大。结果是构件的挠度和裂缝宽度 都超过了允许的限值， 上述分析说明对构件挠度和裂缝宽度的控制等于控制了钢 筋混凝土构件中钢筋的抗拉强度设计值。 在钢筋混凝土受弯构件中采用高强
2、度混 凝土也是不合理的， 因为提高混凝土的强度对减小 Wmax 几乎没有作用， 对提高 Bs 的效果也不大。其根本原因是拉区混凝土过早开裂的问题并没有得到解决。 在预应力混凝土构件中，由于混凝土的收缩、徐变，钢筋应力松弛等原因将 产生预应力损失。为了扣除应力损失后，仍能保留有足够的预应力值，需施加较 高的张拉控制应力，所以必须采用高强度的钢筋。为了能承受较高的预压应力， 并减小构件截面尺寸以减轻构件的自重， 预应力混凝土构件中须采用高强度的混 凝土。同时采用高强钢筋和高强混凝土可以节约材料，取得较好的经济效果。 2.在预应力混凝土构件中，对钢筋和混凝土性能有何要求？为什么？ 答： （一） 与普
3、通混凝土构件不同， 钢筋在预应力构件中， 始终处于高应力状态， 故对钢筋有较高的质量要求。有以下几方面： （1）高强度。为使混凝土构件在发生弹性回缩、收缩及徐变后内部仍能建立 较高的预压应力，就需要较高的初始张拉力，故要求预应力筋有较高的抗拉强 度。 （2）与混凝土间有足够的粘结强度。在受力传递长度内钢筋与混凝土间的粘 结力是先张法构件建立预压应力的前提， 必须保证两者之间有足够的粘结强度。 （3）良好的工作性能。如可焊性、冷镦性、热镦性等。 （4）具有一定的塑性。这是为了避免构件发生脆性破坏 ，要求预应力筋在拉 断时具有一定的延伸率，当构件处于低温环境或冲击荷载作用下，更应注意到钢 筋的塑性
4、和冲击韧性。 （二）预应力混凝土构件对混凝土的要求 （1）高强度。预应力混凝土必须具有较高的抗压强度，才能建立起较高的预 压应力，并可减小构件截面尺寸，减轻结构 自重，节约材料。对于先张法构件， 高强混凝土具有较高的粘结强度。 （2）收缩徐变小。这样可减小预应力损失。 （3）快硬、早强。这样可以尽早地施加预应力，以提高台座、模具的周转率， 加快施工进度，降低间接费用。 3.什么是张拉控制应力？为什么张拉控制应力不能过高也不能过低？ 答：张拉控制应力是指预应力钢筋在张拉时，所控制达到的最大应力值。其值为 张拉设备（如千斤顶上的油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而 得出的应力值，以表示
5、 如果取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后，对混凝土产生的预压应力过 小，从而不能有效的提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。 如果张拉控制应力取值过高，则可能会引起下列问题： （1）在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力甚至开裂，对后张法构件还可能 造成端部混凝土局压破坏 (2)构件出现裂缝时的荷载值与极限荷载值很接近，从而使构件在破坏前无明显 的预兆，构件的延性较差 (3)为了减少预应力损失，有时需要超张拉，如果张拉控制应力取值过高，则有可 能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的屈服强度， 使钢筋产生较大塑性变 形或脆断。 4.引起预应力损失的因素有哪些？如何减少各项预应力损失？ 答： （1
6、）锚固回缩损失。减少措施：选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚 具和夹具，并尽量少用垫板；增加台座长度 （2）摩擦损失。减少措施：采用两端张拉；采用超张拉；在接触材料表面涂水 溶性润滑剂，以减少摩擦系数；提高施工质量，减小钢筋的位置偏差 (3)温度损失。减少措施：采用二次升温养护；在钢模上张拉预应力构件 (4)应力松弛损失。减少措施：短时间内采用超张拉 (5)收缩徐变损失。减少措施：采取减少混凝土收缩徐变的各种措施，同时控制混 凝土的预压应力 5.何谓预应力钢筋的预应力传递长度？影响预应力钢筋的预应力传递长度的因 素有哪些? 答： 预应力传递长度是指从钢筋应力为零的端面到钢筋应力最大的截面之
7、间的可 以传递粘结应力的长度。 预应力传递长度随预应力筋直径的增大而增加,最终建立的预应力也随之增 大;随着混凝土强度的增加,预应力传递长度有减小的趋势； 锚固板的设置与尺寸。 6.两个轴心受拉构件，设二者的截面尺寸、配筋及材料完全相同。一个施加了预 应力； 另一个没有施加预应力。有人认为前者在施加外荷载前钢筋中已存在很大 的拉应力，因此在承受轴心拉力以后，必然其钢筋的应力先达到抗拉强度。这种 看法显然是不对的，试用公式表达，但不能简单的用= 来说明。 答：当施加轴向拉力时，首先拉力先抵消施加在混凝土上的压应力，钢筋应力一 般不会达到抗拉极限强度，接着混凝土受拉达到极限拉应变峰值N = + ，
8、最后混凝土开裂拉力全部由钢筋承担N = ，随着拉力增大钢筋应力 到达抗拉强度= 。 7.在预应力混凝土轴心受拉构件上施加轴向拉力，并同时开始测量构件的应变。 设混凝土的极限拉应变为， 试问当裂缝出现时， 测得的应变是多少？试用公式 表示。 答：应变：/+ 8.混凝土局部受压的应力状态和破坏特征如何？ 答：局部受压区下的一部分混凝土，在竖向压应力作用下产生横向膨胀变形，受 到周围混凝土的约束而处于三轴受压状态； 周围混凝土则因受向外挤压力而产生 沿周边的水平拉应力，处于二轴或三轴拉压状态。 当局部受压面积较大时，首先在一个侧面的中间出现竖向裂缝，位置靠近上端， 荷载增加，裂缝上下延伸，最后贯通，
9、试件劈裂破坏。 当局部受压面积较小时，试件加载后，难见先兆裂缝，一旦裂缝出现，即时将试 件劈成数块。突然破坏 当局部受压面积很小时，加载板下的混凝土受三向压应力，使加载板下陷，沿加 载板周边的混凝土被剪坏，骨料受挤压碾碎。 习题 1. 18m 跨度预应力混凝土屋架下弦， 截面尺寸为 150mm200mm。 后张法施 工，一端张拉并超张拉。孔道直径 50mm，充压橡皮管抽芯成型。JM12 锚具。桁 架端部构造见图 10-24。预应力钢筋为钢绞线 d=12mm（7s4） ，非预应力钢筋 为 412 的 HRB335 级热轧钢筋。混凝土 C40。裂缝控制等级为二级。永久荷载 标准值产生的轴向拉力=
10、280,可变荷载标准值产生的轴向拉力= 110， 可变荷载的准永久值系数= 0.8。 混凝土达 100%设计强度时张拉预应 力钢筋。 要求进行屋架下弦使用阶段承载力计算，裂缝控制验算以及施工阶段验算。 由此确定纵向预应力钢筋数量、 构件端部的间接钢筋以及预应力钢筋的张拉控制 力等。 解：(1)使用阶段承载力计算 由可变荷载控制组合 N = 1.2+ 1.4= 1.2 280 + 1.4 110 = 490 由永久荷载效应控制组合 N = 1.35+ 1.4= 1.35 280 + 1.4 0.8 110 = 501.2kN 取 N=501.2kN 计算 由 = + = 2772 选 1 束 4
11、s17 钢绞线 = 4 98.7 = 394.82 (2)截面几何特性 预应力钢筋 = = 1.95 105 3.25 104 = 6 非预应力筋 = = 2.0 105 3.25 104 = 6.15 = + = 200 150 452 4 2500 + 6.15 452 = 303642 0= + = 30364 + 6 394.8 = 327332 (3)计算预应力损失 第一批预应力损失 锚具变形损失 JM12 锚具。查表得 a=5mm 1= l = 1.95 105 5 18 103 = 54.172 孔道摩擦损失 按锚固端计算，l=18m，直线配筋=0 K=0.0014 =0.55
12、= 0.75= 0.75 1860 = 1395/2 Kx=0.001418=0.02520.3 2= (1 1 0.0252) = 1395 (1 1 0.0252) = 34.71/ 2 第一批预应力损失 = 1+ 2= 54.17 + 34.71 = 88.88 /2 钢筋应力损失 4= 0.4( 0.5)= 0.4 (0.75 0.5) 1395 = 139.5 /2 收缩徐变损失 = ( ) + = (1395 88.88) 394.8 30364 = 16.98 /2 = 0.425 80/2 （4）抗裂验算，裂缝控制为二级 混凝土有效预应力 = ( ) 5 + = (1395 3
13、79.08) 394.8 1507 452 30364 = 10.97 /2 在荷载标准效应组合下 = + = 280 + 110 = 390 = 0 = 390 103 32733 = 11.91 /2 = 11.91 10.97 = 0.94 2 1.35 不满足要求，应加大锚固截面尺寸，将垫板厚度增加到 40mm = 4 1802= 25446.92 = 4 2002= 31415.932 = 4 1802 4 502= 23483.412 = =31415.93 25446.9 = 1.11 1.35= 1.35 1 1.11 19.1 23483.41 = 6.72 105 = 1.2= 1.2 1395 394.8 = 6.61 105 1.25 故 = 31415.932 =31415.93 25446.9 = 1.11 配筋率 = 111+ 222 = 4 50.3 200 + 4 50.3 200 31415.93 50 = 0.051 0.9(+ 2) = 0.9(1 1.11 19.1 + 2 1 0
