预应力混凝土结构期末考试要点.doc

1、1 预应力结构的优点预应力混凝土能充分发挥钢筋和混凝土各自的特性，能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土。与普通混凝土相比，在同样条件下具有构件截面小、自重轻、质量好、材料省 ( 可节约钢材 40%-50% 、混凝土 20%-40%) ，并能扩大预制装配化程度。虽然，预应力混凝土施工，需要专门的机械设备，工艺比较复杂，操作要求较高，但在跨度较大的结构中，其综合经济效益较好。此外，在一定范围内，以预应力混凝土结构代替钢结构，可节约钢材、降低成本、并免去维修工作。2 预应力结构的基本原理在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉区施加

2、压应力，造成一种人为的应力状态。当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区混凝土产生拉应力因此可推迟混凝土裂缝的出现和开展，益满足使用要求。这种在结构构件承受荷载以前预先对受拉区混凝土施加压力应力的结构构件，就称为预应力混凝土构件。3 预应力结构的应用范围近年来，随着施工工艺不断发展和完善，预应力混凝土的应用范围愈来愈广。除在传统工业与民用建筑的屋架、吊车梁、托架梁、空心楼板、大型屋面板、檩条、挂瓦板等单个构件上广泛应用外，还成功地把预应力技术运用到多层工业厂房、高层建筑、大型桥梁、核电站安全壳、电视塔、大跨度薄壳结构、筒仓、水池、大口径管道、基础

3、岩土工程、海洋工程等技术难度较高的大型整体或特种结构上。当前，预应力混凝土的使用范围和数量，已成为一个国家建筑技术水平的重要标志之一。4 预应力结构按施工工艺分类；按预应力度分类预应力结构按施工工艺分类：1先张法 先张拉预应力筋至设计应力值，然后再浇筑构件混凝土的施工方法 2后张法：先浇筑构件混凝土待混凝土养护结硬后，再在构件上张拉预应力筋的方法。3电热张法：利用钢材热胀冷缩的原理，在预应力钢筋两端接上电源，通以强大电流，由于钢筋电阻较大可在短时间内将钢筋加热，使钢筋的温度升高，随之伸长。 按预应力度的分类：a全预应力混凝土b部分预应力混凝土c钢筋混凝土5 消压弯矩、消压轴力消压弯矩：由二期恒

4、载和活载产生的截面应力为上缘压应力、下缘拉应力。下缘拉应力恰好抵消预应力阶段的余压应力，为消压状态。消压轴力：轴力产生拉应力 c N = N / A 0 ，恰好抵消混凝土的预压应力 pc 。此时轴向拉力为 N 0 = pc A 0 ，称为 消压轴力 。6 预应力结构对混凝土性能要求1强度高 2高弹性模量 3快硬早强 4收缩徐变小7 预应力混凝土种类。1普通混凝土 2高强混凝土 3高性能混凝土 4高强轻骨料混凝土 5自密实混凝土8 预应力钢筋选用要求1高强度 2良好的粘结力 3足够的塑性和良好的加工性能9 预应力钢筋种类1钢绞线 2高强钢丝 3热处理钢筋与冷轧带肋钢筋10 松弛、徐变的定义 松弛

5、是指钢筋受到一定的张拉力作用下，在长度与温度保持不变的条件下，预应力筋的拉应力随时间增长而降低的现象。徐变，是物体在荷载作用下，随时间增长而增加的变形，与荷载的大小关系不大。一般提到的徐变都是指混凝土的徐变。11 预应力钢筋的疲劳性能钢筋的疲劳破坏是指在周期性重复荷载作用下，经过一定次数后，钢筋突然断裂破坏。此时钢筋的最大应力低于在静载下钢筋的强度极限，有时也低于屈服极限。12 后张法预留孔道的方法宜由浇筑在混凝土中的金属波纹管或高密度聚乙烯波纹管制成，也可采取胶管抽芯、钢管抽芯及金属伸缩套管抽芯等方法预留。13 灌浆的目的。灌浆处理地基的目的主要是加固即提高岩石土的力学强度和变形模量，恢复混

6、凝土结构及其他建筑物的整体性；防渗堵漏，降低渗透性，减少渗透流量，提高抗渗能力，降低孔隙水压力，截断渗透水流。14 先张法、后张法和电热张法的原理、工艺、优点和缺点。先张法：先张拉预应力筋至设计应力值，然后再浇筑构件混凝土的施工方法。先张法的工艺简单、工序少、效率高、质量易保证，且能省去锚固预应力筋所用的永久锚具但需要专门的张拉台座，基建设投资较大，还须考虑交通运输条件。先张法构件中预应力筋一般采用直线或折线布置，适宜于预制大批生产的中小型构件。后张法：先浇筑构件混凝土，待混凝土养护结硬后，在在构件上张拉预应力筋。后张法适应性较大，它可以是预制构件，也可以是施工现场按设计部位在支架上施工的混凝

7、土构件。电热张拉法：利用钢材热胀冷缩的原理，在预应力钢筋两端接上电源，通以强大电流，由于钢筋电阻较大，可在短时间内将钢筋加热，使钢筋的温度升高，随之伸长。优点：设备简单、操作方便、生产效率高，无摩擦损失，便于曲线张拉和高空作业。15 千斤顶的选用方法16 夹具、锚具、连接器和锚下支撑系统的概念。夹具：在预应力混凝土构件制作完毕后，能够取下重复使用的，一般用于先张法构件。锚具：永远锚固在构件端部，与构件联成一体共同受力，不能取下重复使用的，用于后张法。连接器：将多段预应力筋连接成一条完整钢筋或束的装置。锚下支撑系统：与锚具相配套的布置在锚固区混凝土中的锚垫板、螺旋筋或钢筋网片等，是作为局部承压、

8、抗劈裂的加强结构。17 张拉控制应力定义张拉控制应力：预应力筋张拉时需要达到的最大应力值，张拉控制应力是预应力损失计算的基点。18 张拉控制应力取值过大的缺点。1开裂荷载过于接近破坏荷载，构件发生脆性破坏。2预压力的作用使构件产生过大的反拱使预拉区混凝土开裂。3由于钢材不均匀性而使钢筋拉断，对于后张法构件会在锚具下方的混凝土中产生较大的局部压力。19 张拉控制应力取值过小的问题。张拉控制应力取值过低则预应力钢筋经过各种损失后对混凝土产生预压应力过小，预应力混凝土的效果不明显。20 超张拉的概念为了防止预应力损失进行的比计算张拉实际强度还高的拉力21 预应力损失的概念和分类预应力损失：预应力钢筋

9、的张拉应力在构件的施工及使用过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因而不断降低。分类：1张拉端锚具变形和预应力钢筋内缩引起的预应力损失。2预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。3预应力钢筋与张拉台座之间温差引起的预应力损失。4预应力钢筋应力松弛引擎的预应力损失。5混凝土收缩徐变的预应力损失。6环向预应力引起的预应力损失。22 各种损失的计算方法与减少措施23 有效预应力的概念预应力钢筋的有效预应力：锚下张拉控制应力扣除总的应力损失，同时扣除混凝土弹性压缩引起的预应力钢筋内存在的应力。24 第一批预应力损失与第二批预应力损失1混凝土预压完成以前出现的损失称为第一批预应力损失。2混凝土预压完成

10、后出现的损失称为第二批预应力损失。25 预应力损失估算不准的问题预应力损失对于结构影响最大的是使用荷载下的结构性能：如果预应力损失计算值偏高于实际值，会使预应力构件在施工阶段产生较大的反拱；如果预应力损失计算值偏低于实际值，混使预应力构件过早出现裂缝。26 预应力的传递长度定义与计算预应力钢筋中的应力由零逐渐增大到最大值所需的粘结长度称为传递长度。27 先张法、后张法构件在施工阶段和使用各阶段的应力分析28 受弯构件承载力计算方法29 局压概念30 预应力对抗剪承载力的影响预应力对混凝土截面抗剪起着有利的作用。与普通混凝土受剪截面相比，预应力混凝土受剪截面不仅抗裂性能好，并且具有较高的抗剪承载

11、力31 受弯构件变形验算方法32 超静定预应力混凝土的优点优点：1相同条件下的超静定预应力混凝土内力要比静定预应力混凝土结构的内力小得多，且该结构内力在跨中与支座处的分布较均匀。2在外荷载作用下，超静定结构的整体刚度很大而变形很小，从而可增大结构构件的跨度，或减小构件界面吗尺寸。3对于连续梁板、结构中后张预应力筋，可连续布置，使得同一束预应力筋既能抵抗中正弯矩又能抵抗支座负弯矩，还省去中间支座处的锚具，因而可以节约钢筋少用锚具，大大降低了工程造价。4对于超静定预应力混凝土结构，课考虑内力重分布和弯矩调幅来提高结构的承载力。5超静定预应力混凝土结构整体刚度大，稳定性好，其抗震性能也较好33 预应

12、力的主弯矩、次弯矩、综合弯矩、次反力和次剪力的概念主弯矩：由于预应力对截面轴心的偏心引起的弯矩。次弯矩：由主弯矩引起的支座反力。综合弯矩：预应力引起的结构的总弯矩。次反力：主弯矩引起的支座反力。次剪力：34 计算预应力效应的分项序数对承载力极限状态，当预应力效应对结构有利时，预应力分项系数应取1.0；不利时取1.2；对正常使用极限状态，预应力分项系数则取1.0.35 压力线、线性变换和吻合束的概念压力线：结构中各截面上压力中心的连线。线性变换：在保证预应力筋在梁端偏心距不变和预应力筋基本形状不变的情况下，将连续梁的预应力筋束在各中点支座处的位置移动。吻合束：在超静定预应力混凝土结构中，预应力产

13、生的压力线与预应力筋合力重心想重合的预应力束。换言之，预应力吻合束在超静定结构中产生的次应力为零。36 预应力筋布筋原则预应力筋的布置原则通常是：在支座截面尽可能放的高点，在跨中截面尽量放的低点，使得二者都有比较大的预应力偏心距，以充分发挥预应力筋的最佳效果，而这样布置的预应力筋一般都是非吻合的。37 等效荷载的概念我们将预应力筋作用在构件上的等效力称为等效荷载。通常等效荷载由两部分组成：1在构件端部锚具处的集中力和弯矩；2预应力筋曲率引起的垂直于预应力筋中心线的横向分布力，或由预应力筋弯折引起的集中力。38 等效荷载的基本类型1直线预应力筋的等效荷载。2折线预应力筋的等效荷载。3曲线预应力筋

14、的等效荷载。4变截面结构的等效荷载。39 等效荷载的计算方法与布筋曲线预应力混凝土结构用等效和宅求综合弯矩可通过下列步骤求得：1按预应力筋的集合形状、有效预应力及端部偏心求得预应力等效荷载。2按结构的实际几何形状绘出轴线位置线；3将第一步求出的等效荷载作用在第二步求出的实际轴线上；4用力法或位移法计算综合弯矩。40 荷载平稳的基本思路荷载平稳法由于不需要计算预加力引起的次反力和次弯矩，从而简化了超静定两的分析和设计，为预应力连续梁、板、壳体和框架的设计提供了一种很有用的分析工具。41 平衡荷载的选择平衡荷载是凭设计经验来选取的，一般取全部横在或横在加部分活荷载。42 预应力混凝土连续梁的优点预

15、应力混凝土连续梁在给定跨度和荷载的情况下，其跨中设计弯矩比静定结构小，且结构内力在跨中与支座处的分布较为均匀，刚度增大、挠度减小，在超载情况下可以进行内力重分布，能够提高受弯承载力。布置预应力筋时可以做成波浪状，这样同一根钢筋即可用做正弯矩钢筋又可用作负弯矩钢筋，不但受力合理而且只需要较少的锚具，张拉费用大大减少。43 连续梁中预应力筋的布置原则布置原则：1预应力筋的外形和位置尽可能与弯矩图一致，合理的预应力筋的布置形状应该是使张拉预应力筋所产生的等效荷载与外部荷载分布在形式上基本一致；2为了获得较大的截面抵抗弯矩，控制截面处的预应力筋尽量靠近受拉边缘布置，以提高其抗裂能力及承载能力；3尽可能

16、减少预应力筋的摩擦损失和锚固损失，增大有效预应力值，以提高世家预应力的效益和构件的抗裂性；4为了方便施工、减少锚具、提高工作效率，预应力筋在各跨间尽可能连续布置并应使构件端部构造简单；5应综合考虑其他因素，如保护层厚度、防火要求、次弯矩、防腐蚀以及构造要求等。44 内力重分布与弯矩调幅随着外荷载的逐步加大，连续梁的部分截面表现出非线性行为，此时结构的弯矩分布将不同于按线弹性结构所求的弯矩分布，既这时发生了弯矩重分布。45 无粘结预应力混凝土的结构组成、施工工艺、优点、缺点和形式目前大多数无粘结预应力筋均采用挤压涂塑工艺制成，即对无粘结筋涂敷专用防腐建筑油脂，外包聚乙烯或聚丙烯套管。经过挤出成型

17、机后塑料管一次成型在钢绞线或钢丝束上。优点：无需留孔与灌浆，施工简单，摩擦力小，预应力筋可布置成多跨曲线形式等，特别适于比较复杂的连续曲线配筋的大跨度楼盖和屋盖。缺点：出现裂缝后裂缝条数较少，且裂缝宽度和长度随荷载的增加发展较快，破坏形态都是脆性的。46 无粘结预应力混凝土中预应力筋应力特点47 未配置普通钢筋的无粘结混凝土构件的力学性能1从钢筋应力增量来看，预应力筋能够相对混凝土滑动。2从裂缝分布及开展情况来看，仅在最大弯矩截面附近出现一条或少数几条裂缝，裂缝较为集中。3从荷载挠度曲线来看，荷载与绕度成直线关系，变形呈弹性性质。48 预应力筋的位置49 后张法无粘结预应力混凝土平板楼盖的受力特点50 等代框架模型概念任一等代框架分析时将其分解为三部分：1框架的水平部分等代框架梁、板。2框架的纵向构件柱。3在板带和柱子间起弯矩传递作用的柱两侧的板条，等效柱包括板梁上方和下方的实际柱子和与所求弯矩方向相垂直的附加抗扭构件，抗扭构件的边界延伸至柱两侧的区格中心线。51 后张法无粘结预应力混凝土平板楼盖的布筋特点1按住上板带和跨中板布置预应力筋2一向集中布置、另一向均匀布置3在两个方向上均沿柱轴线集中布筋4一向按板带布筋，另一方向均匀布筋5柱网不规则的楼板预应力筋布置6多跨双向密肋板预应力筋布置