发布时间 : 星期五 文章《结构设计原理》习题集更新完毕开始阅读63a79575eefdc8d376ee32c6
置，绑扎于与箍筋焊接的钢筋托架上，再浇筑混凝土，结硬后即可形成穿束的孔道。
12-8 预应力混凝土结构对所用的混凝土有何要求？何谓高强混凝土？
答：1）预应力混凝土结构的混凝土不仅要求强度高，而且还要求能快硬、早强。2）高强混凝土，一般系指采用水泥、沙石原料和常规工艺配置，依靠添加高效减水剂和掺和粉煤灰、磨细矿渣、F矿粉或硅粉等活性矿物材料，使新拌混凝土具有良好的工作性能，并在硬化后具有高强度、高密实性的强度等级为C50及以上的混凝土。
12-9 混凝土的收缩，徐变对预应力混凝土构件有何影响？如何配制收缩，徐变小的混凝土？
答：混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而将引起预应力钢筋中的预拉引力的下降，通常称此为预应力损失。显然，预应力钢筋的预应力损失，也相对地使混凝土中的预应力减少。混凝土的收缩，徐变值越大，则预应力损失值就越大，对预应力混凝土结构就越不利。因此，在预应力混凝土结构的设计，施工过程中，应尽量减少混凝土的收缩和徐变并应尽量准确地确定混凝土的收缩变形与徐变变形值。
为了获得高强度和收缩，徐变小的混凝土，应尽可能地采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，选用优质坚硬的集料，并注意采取以下措施：
1）严格控制水灰比。高强混泥土的水灰比一般宜在0.25~0.35范围之间。为增加和易性，可掺加适量的高效减水剂。
2）注意选用高标号水泥并宜控制水泥用量不大于500kg/m3。水泥品种以硅酸盐水泥为宜，不得已需要采用矿渣水泥时，则应适当掺加早强剂，以改善其早期强度较低的缺点。火山灰水泥不适于拌制预应力混凝土，因为早期强度过低，收缩率又大。
3）注意选用优质活性掺合料，如硅粉，F矿粉等，尤其是硅粉混凝土不仅可使收缩减少，特别可使徐变显著减少。
4）加强振捣与养护。同时，混凝土在材料选择，拌制以及养护过程中还应考虑混凝土耐久性的要求。 12-10
12-11预应力混凝土结构对所使用的预应力钢筋有何要求？公路梁中常用的预应力钢筋有哪些？
答：预应力混凝土结构对钢筋的要求：1）强度要高。不采用高强度预应力筋，就无法克服由于各种因素所造成的应力损失，也不可能有效地建立预应力。2）有较好的塑性。为
了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力，必须保证预应力钢筋有足够的塑性性能。3）要具有良好的与混凝土粘结性能。4）应力松弛损失要低。预应力钢材今后发展的总要求就是高强度、粗直径、低松弛和耐腐蚀。
公路梁中常用的预应力钢筋有：1）钢绞线。钢绞线是由2、3或7根高强钢丝扭结而成并经消除内应力后的盘卷状钢丝束。2）高强度钢丝。预应力混凝土结构常用的高强钢丝是用优质碳素钢（含碳量为0.7%~1.4%）轧制成盘圆经温铅浴淬火处理后，再冷拉加工而成的钢丝。3）精轧螺纹钢筋。精轧螺纹钢筋在轧制时沿钢筋纵向全部轧有规律性的螺纹肋条，可用螺丝套筒连接和螺帽锚固，因此不需要再加工螺丝，也不需要焊接。
12-12 理解预应力混凝土结构的三种概念是什么？它们在分析和设计中有何作用？ 答：预应力混凝土结构的三种概念：1）预加应力的目的是将混凝土变成弹性材料；2）预加应力的目的是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作；3）预加应力的目的是实现荷载平衡。
它们在分析和设计预应力混凝土时都是有用的。第一种概念有助于预计开裂的程度；第二种概念主要是评定抵抗破坏的安全性；第三种概念常常是计算挠度的最佳方法。
第13章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算
13-1 预应力混凝土受弯构件在施工阶段和使用阶段的受力有何特点？
答：1）施工阶段。（1）预加应力阶段。预加应力阶段，系指从预加应力开始至预加应力结束（即传力锚固）为止的受力阶段。构件所承受的作用主要是偏心预压力（即预加应力的合力）Np；对于简支梁，由于Np的偏心作用，构件将产生向上的反拱，形成以梁两端为支点的简支梁，因此梁的一期恒载（自重荷载）G1也在施加预应力Np的同时一起参加作用。（2）运输、安装阶段。在运输安装阶段，混凝土所承受的荷载仍是预加力Np和梁的一期恒载。但由于引起预应力损失的因素相继增加，使Np要比预加应力阶段小；同时梁的一期恒载作用应根据《公路桥规》的规定计入1.20或0.85的动力系数。构件在运输中的支点或安装时的吊点位置常与正常支承点不同，故应按梁起吊时一期恒载作用下的计算图式进行验算，特别注意验算构件支点或吊点截面上缘混凝土的拉应力。
2）使用阶段。使用阶段是指桥梁建成运营通车整个工作阶段。构件除承受偏心预加应力Np 和梁的一期恒载G1外，还承受桥面铺装、人行道、栏杆等后加的二期恒载G2和车辆、人群等活动荷载Q。在使用阶段预应力混凝土梁基本处于弹性工作阶段。
13-2 预应力混凝土梁的优越性是什么？决定预应力混凝土梁破坏弯矩的主要因素是什么？
答：1）提高了构件的抗裂度和刚度。2）可以节省材料，减少自重。3）可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力。4）结构质量安全可靠。5）预应力可作为结构构建连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与构件的组成材料受力性能有关，其破坏弯矩值与同条件普通混凝土梁的破坏弯矩值几乎相同。
13—3 何谓预应力损失？何谓张拉应力？张拉控制应力的高低对构件有什么影响？ 答:1）预应力钢筋的预应力随着张拉、锚固过程和时间推移而降低的现象称为预应力损失。2）张拉控制应力σcon是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。3）从提高预应力钢筋的利用率来说，张拉控制应力应尽量定高些，是构件混凝土获得较大的预压应力值以提高构件的抗裂性，同时可以减少钢筋用量。但σcon又不能定的过高，以免个别钢筋在张拉或施工过程中被拉断，而且σcon值增高，钢筋的应力松弛损失也将增大。另外高应力状态使构件可能出现纵向裂缝并且过高的应力也降低了构件的延性因此σcon不宜定的过高，一般宜定在钢筋的比例极限以下。
13-4《公路桥规》中考虑的预应力损失主要有哪些？引起各项预应力损失的主要原因是什么？如何减小各项预应力损失？
答：1）预应力筋与管道间摩擦引起的应力损失。摩擦损失主要管道的弯曲和管道位置偏差引起的。可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失。
2）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失。 后张法构件，当张拉结束并进行锚固时，锚具将受到巨大的应力并使锚具自身及锚下垫板压密变形，同时有些锚具的预应力钢筋还要向内回缩；此外，拼装式构件的接缝，在锚固后也将继续被压密变形，所有这些变形都将使锚固后的预应力钢筋放松，因而引起应力损失。可通过选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失。
3）钢筋与台座间的温差引起的应力损失。 如果在对构件加热养护时，台座长度也能因升温而相应地伸长一段则锚固于台座上的预应力钢筋的拉应力将保持不变，仍与升温之前的拉应力相同。但是，张拉台座一般埋置于土中，其长度并不会因对构件加热而伸长，而是保持原长不变，并约束预应力钢筋的伸长，这就相当于将预应力钢筋压缩了一个长度，使其应力下降。当停止升温养护时，混凝土已与钢筋粘结在一起，钢筋和混凝土将同时随温度变化而共同伸缩，因养护升温所降低的应力已不可恢复，于是形成温差应力损失。 可通过二次升温措施减小该项预应力损失。
4）混凝土弹性压缩引起的应力损失。 当预应力混凝土构件受到预压应力而产生压缩变
形时，则对于已张拉并锚固于该构件上的预应力钢筋来说，将产生一个与该预应力钢筋重心水平处混凝土同样大小的压缩应变，因而也将产生预拉应力损失，这就是混凝土弹性压缩损失，它与构件预加应力的方式有关。可通过改变预加应力的方式减小该项预应力损失。
5）钢筋松弛引起的应力损失。 与混凝土一样，钢筋在持久不变的应力作用下，也会产生随持续加荷时间延长而增加的徐变变形。可通过张拉减小该项预应力损失。
6）混凝土收缩和徐变引起的应力损失。混凝土收缩、徐变会使预应力混凝土构件缩短，因而引起应力损失。可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养护等措施减小该项预应力损失。
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13-6 何谓预应力钢筋的有效预应力？对先张法、后张法构件，其各阶段的预应力损失应如何组合？
答：预应力钢筋的有效预应力为预应力钢筋锚下控制应力扣除相应阶段的应力损失后实际存余的预拉应力值。预应力损失值组合按先张法、后张法分两个阶段： 先张法：1）传力锚固时的损失：l2+l3+l4+0.5*l5； 2）传力锚固后的损失:0.5*l5+l6； 后张法：1）传力锚固前的损失：l1+l2+l4； 2）传力锚固后损失：l5+l6。
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13-12什么是截面抗弯效率指标？何谓束界？预应力钢筋的布置原则是什么？如何确定预应力钢筋的弯起点？如何确定预应力钢筋的弯起角度？预应力钢筋弯起的曲线形状主要有哪些？