第九章 预应力混凝土

第九章 预应力混凝土 一 .思考题

1. 何谓预应力?为什么要对构件施加预应力?

2. 与钢筋混凝土构件相比，预应力混凝土构件有何优缺点? 3. 对构件施加预应力是否会改变构件的承载力? 4. 先张法和后张法各有何特点?

5. 预应力混凝土构件对材料有何要求?为什么预应力混凝土构件要求采用强度较高的

钢筋和混凝土?

6. 何谓张拉控制应力?为什么要对钢筋的张拉应力进行控制? 7. 何谓预应力损失?有哪些因素引起预应力损失?

8. 先张法构件和后张法构件的预应力损失有何不同?如何减小预应力损失?

9. 预应力混凝土受弯构件受压区配置预应力钢筋的主要目的何在?它对构件的正截面

抗弯和斜截面抗剪承载力有何影响? 10. 何谓锚固长度?何谓传递长度?

11. 预应力混凝土受弯构件正截面的界限相对受压区高度b与钢筋混凝土受弯构件的

b有何不同?为什么?

'12. 预应力混凝土受弯构件的预应力钢筋Ap有什么作用?

13. 预应力混凝土受弯构件的变形与钢筋混凝土受弯构件的变形相比有何异同? 14. 请简述预应力钢筋混凝土的基本概念？ 15. 预应力混凝土结构的优缺点是什么？

二．判断题

1.（ ）采用预应力构件的主要目的是提高构件正常使用的性能。 2.（ ）张拉控制应力con应高于预应力钢筋的屈服强度。 3.（ ）con张拉控制应力的确定是越大越好。

4.（ ）预应力混凝土结构可以避免构件裂缝的过早出现。

5. （ ）预应力构件在采用两端张拉时，其预应力损失11是一端张拉时的二倍。 6.（ ）先张法、后张法的预应力总损失计算值不得小于100N/mm。 7.（ ）预应力的存在，使构件抗裂度和斜截面抗剪能力得到提高。

三．填空题

1. 采用预应力混凝土构件的主要目的是（ ）. 2. 在预应力混凝土构件中，预应力钢筋必须采用（ ）钢筋 四.选择题

1.预应力混凝土构件中的预应力钢筋（ ）.

A.必须是高强度钢筋 B.必须是未经冷拉的热轧钢筋 C.必须是光面钢筋 D.必须是HPB235钢筋 2.预应力钢筋的张拉控制应力con是指（ ）

A. 扣除第一批预应力损失后的钢筋应力 B. 扣除全部预应力损失后的钢筋应力

C. 张拉预应力钢筋时，张拉几具所指示的总张拉力除以预应力钢筋面积的值

2

D. 固定预应力钢筋后的钢筋应力

3.先张法构件的预应力损失l的计算值（ ）

A不应大于80N/mm B不应小于80N/mm C. 不应大于100N/mm D不应小于100N/mm 4.后张法预应力钢筋构件，混凝土获得预应力的途径是（ ） A.依靠钢筋与混凝土的粘结力 B依靠锚具挤压混凝土

C.依靠台座 D.依靠非预应力钢筋阻止混凝土的压缩 5.预应力损失l3发生在（ ）

A.先张法构件自然养护时 B后张法构件加热养护时 C.后张法构件自然养护时

D. 后张法构件加热养护且预应力钢筋和承受拉力的设备之间有温差时 6.下列有关预应力混凝土的叙述中，其中不正确的是（ ） A. 先张法靠钢筋与混凝土战结力传递应力 B. 后张法靠锚固施加预应力

C. 先张法适用于预制厂生产制作中、小构件 D. 无粘结预应力采用先张法

7后张法预应力构件的预应力传递是靠（ ）

A、割断锚具使钢筋回缩； B、钢筋与孔道壁的摩擦； C、钢筋与混凝土之间的粘结力；D、锚具经垫板挤压混凝土； 8.裂缝控制等级为一级的构件（ ）

A、一定是预应力混凝土构件; B、一定是钢筋混凝土构件; C、不一定是预应力混凝土构件;D、不一定是钢筋混凝土构件;

9. 在其他条件相同时,先张法的预应力损失总比后张法的预应力损失( )。 A、小; B、不能确定; C、大; D、相同; 10.《混凝土结构设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于（ ）。

A．C20； B．C30； C．C35； D．C40； 11.预应力混凝土先张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失l应为（ ）。

A．l1l2； B．l1l2l3； C．l1l2l3l4； D．l1l2l3l4l5；

222212. 下列哪种方法可以减少预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失

。 l1 （ ）

A．两次升温法； B．采用超张拉；

C．增加台座长度； D．采用两端张拉；

13.预混凝土后张法构件中，混凝土预压前第一批预应力损失l应为（ ）。

A．l1l2 ；

B．l1l2l3 ； C．l1l2l3l4； D．l1l2l3l4l5；

答案

一 .思考题

1. 答: 在混凝土构件承受使用阶段荷载之前的制作阶段，预先对使用阶段的构件受拉区施加压应力，即预应力。 由于混凝土的抗拉强度很低、 极限拉应变很小因此对使用阶段存在混凝土受拉区的构件如受弯构件、受拉构件及大偏心受压构件等，在正常使用时往往开裂，高强度钢筋不能充分发挥作用；此外，钢筋混凝土构件的自重也较大。问题的核心是混凝土抗拉强度太低。克服上述缺点的有效方法是对构件施加预应力

2.答:优点：在使用荷载下出现裂缝或大大延迟裂缝的出现及减小在使用荷载下钢筋拉应力和高的构件的裂缝宽度；合理采用高强度钢筋和高强度等级混凝土，从而节省材料和减轻结构自重；由于提高了抗裂度，从而提高了构件刚度和耐久性。 缺点：需要张拉设备和锚具，制作技术要求较高，施工周期较长。 3. 答：不会。

4. 答：对于先张法构件，预应力的传递是通过钢筋与混凝土的粘结力实现的；后张法构件的预应力是通过构件端部的锚具直接挤压混凝土而获得的。

5.答：预应力混凝土构件对材料的要求：高强度、具有一定塑性、良好的加工性能、与混凝土有较好的粘结强度。

预应力的施加是采用在弹性范围内拉长钢筋的方法，通过钢筋的弹性回缩反作用于混凝土,使混凝土获得压应力，因此预应力钢筋在一开始就承受很大拉力；而在使用荷载作用后，钢筋的拉应力将继续增加，故必须使用高强度钢筋作预应力钢筋，才能保证混凝土获得大的预压应力。而要承受大的预压应力，也必须采用高强度等级的混凝土。

6.答：张拉控制应力是指张拉钢筋时张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力钢筋截 面面积得出的应力值，用con 表示。因为过高的预应力会使破坏前缺乏预兆，甚至会使个别钢筋应力超过屈服强度甚至脆断。

7.答：从预应力钢筋张拉后锚固开始，预应力钢筋的实际拉应力p将低于张拉控制应力con，即发生预应力损失。任何使预应力钢筋回缩的原因及阻止预应力钢筋获得有效拉应力的原因都将产生预应力损失，主要有以下各项。 (1).由于锚具变形和预应力钢筋内缩引起的损失l1

(2). 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值l2

(3)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值l3

(4).预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失值σl4 (5)混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失值l5

(6) 环形构件中螺旋式预应力配筋对混凝土局部挤压引起的预应力损失值l6

8.答：各项损失内容，对先张法构件和后张法构件并不相同，并且出现的时间有差别。在计算时，各阶段的预应力损失值宜按下表的规定进行组合。

表 各阶段预应力损失值的组合 预应力损失值的组合 先张法构件 后张法构件

混凝土预压前（第一批）的损失l 混凝土预压前（第一批）的损失l l1l2l3l4 l5 l1l2 l4l5l6

9.答：(1)采用强度等级较高的混凝土和高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用级配好的骨料，加强振捣和养护，以减少混凝土的收缩、徐变损失。

(2)控制预应力钢筋放张时的混凝土立方体抗压强度并控制混凝土的预压应力，使pc'，以减少由于混凝土非线性徐变所引起的损失。 和'pc不大于0.5fcu(3)对预应力钢筋进行超张拉，以减小钢筋松弛损失。

(4)对后张法构件的曲线预应力钢筋采用两端张拉的方法，以减少预应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失；但应与l1进行比较后确定。

(5)选择变形小和钢筋内缩小的锚夹具,尽量减少垫板的数量,增加先张法台座长度，以

减少由于锚具变形和钢筋内缩的预应力损失。 (6)按如下程序进行“两阶段升温养护”,减少σl3

通过这种方法,可以减少先张法构件由于加热养护引起的预应力损失。

10答：预应力混凝土受弯构件受压区配置预应力钢筋的主要目的是防止构件在施工阶段出现裂缝。 它对构件的正截面抗弯承载力影响不大，但能提高斜截面抗剪承载力。 11.答：锚固长度指钢筋伸入支座的长度；当切断（或放松）预应力钢筋后，在构件端部钢筋的应力为0，由端部向中间逐渐增大到一定长度处达到最大预应力值，由0到最大预应力值区段的长度称为传递长度。

12.答：界限破坏时b的表达不同，此时应采用预应力钢筋的应力增量fpypo代替fy，当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋等无明显屈服点钢筋时，取0.002fpypo。

pyEs原因是该钢筋在施工阶段处于高拉应力状态，而在外荷载作用下又始终处于构件受压区，荷载产生的压应力难以抵消预拉应力后再使该预应力钢筋屈服。

13.答：对荷载较大的大型构件，受拉区需配置较多的预应力钢筋，而梁的自重往往不足以抵消偏心压力在梁顶面所产生的预拉应力，因此在梁顶部的的受压区也需配置预应

'力钢筋Ap，目的是防止构建在施工阶段出现裂缝。它对正截面受弯承载力

14. 答：预应力混凝土受弯构件的变形与钢筋混凝土受弯构件的变形相比，相同的是都是受弯构件，都会有裂缝和挠度，但是预应力混凝土受弯构件抗裂度比较好，而且由于存在反拱，所以挠度也小些。

15答：预应力——在结构构件受荷载作用之前，在构件的预拉区施加预压力，来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力。

施加预应力是为了避免钢筋混凝土构件的裂缝过早出现或不出现裂缝，以及充分利用高强钢筋和高强混凝土。

16. 答：优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节约钢

材。缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。

二．判断题 1.（ 对 ） 2.（ 错 ） 3.（ 错 ） 4. （ 对 ） 5. （ 对 ） 6.（ 错 ） 7.（ 对 ）

三．填空题

1. 改善正常使用性能 2. 高强度 四.选择题

1.A 2.C 3.D 4.B 11.C 12.C 13.A

5.D 6.D

7.D 8.A 9.C 10.B