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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑预应力混凝土结构构件计算（精） 第9章 预应力混凝土布局构件计算 1何谓预应力混凝土布局？ 答：所谓预应力混凝土布局，就是在外荷载作用之前，先对混凝土施加压力，造成人为的应力状态，它所产生的预压应力能抵消外荷载所引起的片面或全部拉应力?。这样，在外荷载作用下，裂缝就能延缓或不会产生，即使展现了裂缝，裂缝宽度也不致过大。 2与非钢筋混凝土布局相对比，预应力混凝土布局主要有哪几方面的优点？ 答：与非钢筋混凝土布局相对比，预应力混凝土布局主要有以下几方面的优点： （1）预应力混凝土布局在使用荷载作用下不展现裂缝或推迟裂缝的展现，在同样的荷载下，能减小裂缝宽度，因此
2、也提高了构件的刚度，增加布局的耐久性。如用在处于腐蚀性介质和潮湿环境中的布局以及海洋工程布局中，可根本解决裂缝问题，对水工建筑物的意义尤为重大。 （2）预应力混凝土布局可以合理、有效地利用高强钢筋?和高强混凝土，从而节省材料，减轻布局自重，可建立大跨度布局。 （3）施加纵向预应力可延缓斜裂缝的形成，使受剪承载力得到提高。 （4）预应力可以降低钢筋的疲乏应力比，因而提高了构件的抗疲乏性能。 3根据预应力对构件裂缝操纵程度不同预应力混凝土布局可分成哪几类，各有何特点？ 答：根据预应力对构件裂缝操纵程度不同预应力混凝土布局可分成：全预应力混凝土、有限预应力混凝土和片面预应力混凝土。 全预应力混凝土：
3、在全部荷载即荷载效应的短期组合下，截面不展现拉应力的预应力混凝土，称为全预应力混凝土。全预应力混凝土的特点是： （1）抗裂性好。由于构件截面不展现拉应力，混凝土不开裂,因而其抗裂性能好、刚度大，常用于对抗裂或抗腐蚀性能要求较高的布局，如核电站安好壳、贮液罐、吊车梁等。 （2）抗疲乏性能好。预应力钢筋从张拉到使用阶段的全过程中，其应力值变化幅度小，所以在重复荷载下抗疲乏性能好。 （3）反拱值可能过大。当活荷载较大，在正常使用处境下，由于预加应力较高，引起布局的反拱过大，使混凝土在施工阶段产生裂缝，影响上 部布局构件的正常使用。 （4）延性较差。由于构件的开裂荷载与极限荷载较为接近，使构件延较差，
4、对布局的抗震不利。 有限预应力混凝土：在全部荷载即荷载效应的短期组合下，截面拉应力不超过混凝土规定的抗拉强度；在长期荷载即荷载效应的长期组合下，截面不展现拉应力的预应力混凝土，称为有限预应力混凝土。 片面预应力混凝土：截面允许展现裂缝，但最大的裂缝宽度不得超过允许的限值，称为片面预应力混凝土。片面预应力混凝土的特点： （1）俭约钢材。可根据布局构件的不同使用要求、荷载作用处境及环境条件等，对裂缝举行操纵,降低了预应力值，从而俭约预应力钢筋及锚具的用量，降低造价。 （2）反拱值不致于过大。由于施加预应力较小，可制止产生过大反拱。 （3）延性较好。由于配置了非预应力钢筋，可提高构件的延性，有利于布
5、局抗震，并可改善裂缝分布，减小裂缝宽度。 （4）与全预应力混凝土相比，可简化张拉、锚固等工艺，其综合经济效果较好。对于抗裂要求不太高的布局构件，片面预应力混凝土已得到广泛应用。 （5）计算较为繁杂。 4施加预应力的方法有哪两种，其施工的主要工序如何？ 答：施加预应力的方法,按施加预应力的时间可分为先张法和后张法。 先张法：先张法即先张拉预应力钢筋，后浇筑混凝土的方法。其施工的主要工序如下： （1）在台座上按设计规定的拉力张拉钢筋，并用锚具临时固定于在台座上。 （2）支模、绑扎非预应力钢筋、浇筑混凝土构件。 （3）待构件混凝土达成确定的强度后（一般不低于混凝土设计强度等级的75，以保证预应力钢筋
6、与混凝土之间具有足够的粘结力），切断或放松钢筋，预应力钢筋的弹性回缩受到混凝土阻拦而使混凝土受到挤压，产生预压应力。 后张法：是先浇筑混凝土构件，当构件混凝土达成确定的强度后，在构件上张拉预应力钢筋的方法。其施工的主要工序如下： （1）浇筑混凝土构件，并在预应力钢筋位置处预留孔道。 （2）待混凝土达成确定强度（不低于混凝土设计强度等级的75）后，将预应力钢筋穿过孔道，以构件本身作为支座张拉预应力钢筋，此时，构件混凝土将同时受到压缩。 （3）当预应力钢筋张拉至要求的操纵应力时，在张拉端用锚具将其锚固，使构件的混凝土受到预压应力。 5先张法和后张法各有何优缺点和适用？ 答：先张法需要有用来张拉和临
7、时固定钢筋的台座，因此初期投资费用较大。但先张法施工工序简朴，钢筋靠粘结力自锚，在构件上不需设永久性锚具，临时固定的锚具都可以重复使用。因此在大批量生产时先张法构件对比经济，质量易保证。为了便于吊装运输，先张法一般宜于生产中小型构件。 后张法不需要台座，构件可以在工厂预制，也可以在现场施工，应用对比生动，但是对构件施加预应力需要逐个举行，操作对比麻烦。而且每个构件均需要永久性锚具，用钢量大，因此本金对比高。后张法适用于运输不便当的大型预应力混凝土构件。 6预应力布局构件所用的混凝土、钢筋，需得志哪些要求？目前，我国常用的预应力钢筋有哪集中？ 答：预应力布局构件所用的混凝土，需得志以下要求： （
8、1）强度高。由于高强度混凝土才能充分发挥高强度钢筋的性能，建立尽可能高的预应力，从而提高布局构件的抗裂度和刚度，有效地减小构件截面尺寸和减轻自重。 （2）收缩、徐变小。这样可裁减收缩、徐变引起的预应力损失。 （3）快硬、早强。以便尽早施加预应力，加快施工进度，加快设备周转率。 预应力构件的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢丝、钢绞线和热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 预应力布局构件所用的钢筋，需得志以下要求： （1）强度高。混凝土预压应力的大小，取决于预应力钢筋张拉应力的大小。由于构件在制作过程中会展现各种应力损失，因此务必使用高强度的钢筋，才能建立较高的有效张拉
9、应力。 （2）与混凝土有较好的粘结力。先张法构件的预应力主要依靠钢筋和混凝土之间的粘结力来完成。当采用光面高强钢丝时，需经过“刻痕”、“压波”的方法来提高粘结力。 （3）具有确定的良好的加工性能。如良好的可焊性能，以及钢筋经过镦头后不影响原有的力学性能等。 （4）具有较好的塑性。高强钢筋的塑性一般较低，为了保证布局或构件在破坏之前有较大的变形才能，务必保证预应力钢筋有足够的塑性。 目前，我国常用的预应力钢筋有下述几种： （1）热处理钢筋。热处理钢丝具有强度高、松弛小等特点。它以盘圆形式供给，可省掉对焊和整直等工序，大大便当施工。 （2）消释应力钢丝。消释应力钢丝有光面、螺旋肋和刻痕几种形式，施
10、工便当。 （3）钢铰线。一般由一股3根和一肢7根不同直径的高强度钢丝绞制在一起而成，施工便当且与混凝土粘结强度高。 7何谓有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土？ 答：预应力混凝土构件中，沿预应力钢筋全长均与混凝土接触外观之间存在粘结作用，称为有粘结预应力混凝土。如对先张法，预应力钢筋张拉后直接浇筑在混凝土内；对后张法，在张拉之后要在预留孔道中压入水泥浆，以使预应力钢筋与混凝土粘结在一起。假设预应力钢筋沿全长与混凝土接触外观之间不存在粘结作用，可产生相对滑移，那么称为无粘结预应力混凝土。 8无粘结预应力混凝土与有粘结预应力混凝土相比有何特点？ 答：无粘结预应力混凝土与有粘结预应力混凝土相比，有
11、以下特点： （1）采用无粘结预应力混凝土不需要留孔、穿筋和灌浆，简化施工工 艺，又可在工厂制作，裁减现场施工工序。 （2）假设疏忽摩擦的影响，无粘结预应力混凝土中钢筋的应力沿全长是相等的，而且比有粘结预应力混凝土中钢筋的应力要低，所以无粘结预应力混凝土构件的开裂荷载低于有粘结预应力混凝土构件，裂缝疏而宽，挠度较大，需设置确定数量的非预应力钢筋以改善构件的受力性能。 （3）无粘结预应力混凝土中，预应力钢筋完全依靠端头锚具来传力，所以对锚具的质量及防腐蚀要求较高。 9何谓锚具和夹具？简述螺丝端杆锚具、镦头锚具、锥形锚具、夹片式锚具的组成、工作原理、特点及应用。 答：通常把在构件制作完毕后，能够取下
12、重复使用的称为夹具；锚固在构件端部，与构件联成一体共同受力，不能取下重复使用的称为锚具。 （1）螺丝端杆锚具 如图95所示，主要用于预应力 钢筋张拉端。预应力钢筋与螺丝端杆对 焊连接，螺丝端杆另一端与张拉千斤顶 相连。张拉终止时，通过螺帽和垫板将 预应力钢筋锚固在构件上。 这种锚具的优点是对比简朴、滑移 小和便于再次张拉；缺点是对预应力钢 筋长度的精度要求高，不能太长或太短，否那么螺纹长度不 图95 螺丝端杆 够用。需要更加留神焊接接头的质量，以防止发生脆断。 锚具 （2）镦头锚具 如图9-6所示，这种锚具用于锚固钢筋束。张拉端采用锚杯，固定端采用锚板。先将钢丝端头镦粗成球形，穿入锚杯孔内，边
13、张拉边拧紧锚杯的螺帽。每个锚具可同时锚固几根到 一百多根5mm7mm的高强钢丝，也可用于单根粗钢筋。这种锚具的锚固性能稳当，锚固力大，张拉操作便当，但要求钢筋(丝)的长度有较高的精确度，否那么会造成钢筋(丝)受力不均。 图9-6镦头锚具 1- 锚杯；2-固定用锚帽；3-锚板（圆形）；4-工具式拉杆；5-连接套筒； 6-千斤顶；7-钢丝束；8-镦粗头；9-构件（屋架下弦） （3）锥形锚具 如图9-7所示，这种锚 具是用于锚固多根直径为 5mm、7mm、8mm、12mm 的平行钢丝束，或者锚固多 根直径为13mm、15mm的 平行钢铰线束。锚具由锚环 图9-7 锥形锚具 和锚塞两片面组成，锚环在
14、构件混凝土浇灌前埋置在构件端部，锚塞中间有小孔作锚固后灌浆用。由双作用千斤顶张拉钢丝后又将锚塞顶压入锚圈内，利用钢丝在锚塞与锚圈之间的摩擦力锚固钢丝。 （4）夹片式锚具 如图9-8所示，这种锚具可以 根据需要，每套锚具锚固1100根 直径为15.2mm或12.7mm的钢绞 线。每套锚具是由一个锚座、一个 锚环和若干个夹片组成，钢绞线在 每个孔道内通过有牙齿的钢夹片夹 住。国内常见的夹片式锚具有HVM、 图9-8 夹片式锚具 OVM、QM等型号。 10何谓预应力钢筋的张拉操纵应力，其大小对预应力的效果有何影响？ 答：张拉操纵应力是指张拉预应力钢筋时，预应力钢筋达成的最大应力值，即用张拉设备所操纵
15、的张拉力除以预应力钢筋截面面积所得到的应力，用con表示。 张拉操纵应力的大小直接影响预应力的效果。张拉操纵应力取值过低，影响预应力钢筋充分发挥作用；张拉操纵应力取值越高,预应力钢筋对混凝土的预压作用越大。但假设张拉操纵应力取值过高，可能导致钢筋脆断，产生过大的应力松弛。 11何谓预应力损失？引起预应力损失的因素有哪些？这些因素是如何产生的？ 答：由于张拉工艺和材料性能等理由，从张拉钢筋开头到构件使用整个过程中，张拉操纵应力将不断降低，这种现象称为预应力损失。 引起预应力损失的因素有：张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1；预应力 筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失l2；混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失l3；预应力筋应力松弛引起的预应
