1.何为预应力混凝土?为什么对结构施加预应力?主要优点?基本原理?
为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前,通过施加外力,使得构件产生的拉应力减小,甚至处于压应力状态下的混凝土构件。
预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而将结构构件的拉应力控制在较小范围,甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展,从而提高构件的抗裂性能和刚
1、提高了构件的抗裂度和刚度
2、可以节约材料和减轻结构的自重
3、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、可以提高结构的耐疲劳性能
6、预加应力的方法更有利于装配式混凝土结构的推广,亦可作为结构构件连接的手段,促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。
在承受外荷载前,预先引入永久内应力(预加应力)以降低荷载应力或改善工作性能的配筋混凝土。
预加应力的大小和分布规律,与外荷载产生的应力大小和分布规律相反,使之可以抵消由于外荷载产生的全部或部分拉应力。
这样有预应力与外荷载产的应力叠加后,根据事先预加应力的大小,可使结构在使用状态下不出现拉应力、或推迟裂缝的出现,或将裂缝宽度控制在一定的限度内,这就是预应力的基本原理。
2.预应力度?公路桥规中对预应力砼构件有何分类?
预应力混凝土结构中预应力大小的程度,是进行预应力混凝土结构设计和研究的重要指标第I类:全预应力混凝土结构入》=1
第II类:部分预应力混凝土结构0《入《1
第III类:钢筋混凝土结构入=0
3.先张法?施工工序?有何优缺点?
先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋,并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上,然后浇筑混凝土,待混凝土强度达到不低于混凝土设计强度值的75%,保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时,放松预应力筋,借助于混凝土与预应力筋的粘结,对混凝土施加预应力的施工工艺。
1.钢筋及预应力筋安装;
2.模板安装;
3.预应力筋张拉;
4.浇筑混凝土;
5.放张
先张法施工工序:在台座上张拉预应力筋至预定长度后,将预应力筋固定在台座的传力架上;然后在张拉好的预应力筋周围浇注混凝土;待混凝土达到一定的强度后(约为混凝土设计强度的70%左右)切断预应力筋。
由于预应力筋的弹性回缩,使得与预应力筋粘结在一起的混凝土受到预压作用。
因此,先张法是靠预应力筋与混凝土之间的粘结力来传递预应力的。
优点:先张法施工简单,靠粘结力自锚,不必耗费特制锚具,临时锚具可以重复使用(一般称工具式锚具或夹具),大批量生产时经济,质量稳定.适用于中小型构件工厂化生产。
先张法缺点:需要较大的台座或成批的钢模、养护池等固定设备,一次性投资较大;预应力筋布置多数为直线型,曲线布置比较困难。
4.后张法?施工工序?优缺点?
先浇筑混凝土,并在构件体内按预应力筋的位置留出相应的孔道,待构件的混凝土强度达到规定的强度(一般不低于设计强度标准值的75%)后,在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉,并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件的端部,依靠构件端部的锚具将预应力筋的预张拉力传给混凝土,使其产生预压应力;最后在孔道中灌入水泥浆,使预应力筋与混凝土构件形成整体.
熟悉预应力技术要求,根据要求选择千斤顶,标定千斤顶,编写预应力施工方案,根据要求截取钢绞线长度,穿束,装工作锚具,安装限位板、千斤顶、工具锚,张拉,符合技术要求后退顶,封锚头,压浆,切割多余钢绞线。
优点:不需固定的台座设备,不受地点限制,适用施工现场生产大型预应力混凝土构件。
后张法缺点:其工序较多,工艺复杂,锚具不能重复使用。
5.预应力砼对砼有何要求?何为高强砼?
抗强度度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低。
强度要求:用于预应力结构的混凝土,必须抗压强度高。
耐久性要求:混凝土需具有相应的氯离子扩散系统、抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱—骨料反应性等。
长期变形性能(徐变和收缩):混凝土除在硬化过程中会产生收缩变形外,由于长期承受着预压应力,还将产生徐变变形。
混凝土的收缩和徐变将使构件缩短,从而引起预应力钢筋产生较大的预应力损失,同时,使结构挠度或拱度随时间而增加。
控制徐变和收缩引起的长期挠度或拱度增量,是预应力混凝土结构设计中的重要指标。
高强砼实质硬度和强度都比较高的混凝土,通常这种混凝土制作时要选用高强度的水泥和骨料,强度等级不小于C50的混凝土称为高强度混凝土。
6.砼的徐变收缩对预应力砼有何影响?
混凝土除在硬化过程中会产生收缩变形外,由于长期承受着预压应力,还将产生徐变变形。
混凝土的收缩和徐变将使构件缩短,从而引起预应力钢筋产生较大的预应力损失,同时,使结构挠度或拱度随时间而增加。
控制徐变和收缩引起的长期挠度或拱度增量,是预应力混凝土结构设计中的重要指标。
7.砼的线性徐变?非线性徐变?影响徐变的因素有哪些?
线性徐变就是时间和变形量成正比比例为常数C
非线性徐变就是时间和变形量成正比比例为某一变量
1、水泥用量越多,水灰比越大,徐变越大。
2、砼骨料增加,徐变将变小。
3、砼强度等级越高徐变越小。
4、养护及使用环境湿度大时徐变小
5、构件加载前砼强度大时徐变小。
6、构件截面的应力越大,.徐变越大。
8.对预应力钢筋有何要求?公路桥梁中常用钢筋有哪些?
高强度,良好的塑性和加工性能,良好的粘结性能,低应力松弛损失,良好的耐腐蚀性能消除应力钢丝、精轧螺纹钢筋、钢绞线
9.硬钢、软钢、硬钢的特征屈服强度如何确定?
含碳量较高,硬度较大,但较脆的钢。
无明显屈服点,硬钢抗拉极限强度很高,塑性差。
低碳钢中之一类,含碳量较低,硬度稍小的钢。
硬钢以残余应变为0.2%时对应的应力为假想屈服点(条件屈服点),=∴0.8作为硬钢的条件屈服强度,以此作为确定硬钢设计强度的依据.
10.预应力砼的三种概念?分析和设计有何作用?
预应力使混凝土变为弹性材料作用:有助于预计开裂的程度
预应力使高强度钢材和混凝土能够协同工作作用:主要是评定抵抗破坏的安全性
预加应力以实现荷载平衡作用:常常是计算挠度的最佳方法
三种概念从三个不同角度诠释了预应力混凝土的原理:
1、揭示预应力混凝土主要为弹性工作的形状
2、表明预加应力可充分发挥高强钢材和高强混凝土强度,却不能超越材料自身强度的界限
3、预加应力可看成是改善使用荷载作用下结构工作性能的有效手段,指出了预加应力效应和荷载效应之间的相互关系
11.预应力松弛?影响因素?
被张拉后预应力筋始终保持高应力,当长度保持不变时钢筋中应力随时间增长而降低的现象影响因素:预应力筋中的松弛与力筋中的初始张拉应力有关,初始张拉应力愈高,松弛愈大松弛损失还与钢材种类、力筋的型式有关
松弛损失还与施加荷载后的时间和所处环境有关,表现为初期快后期慢,环境的温度高,松弛损失也大。
12.消压弯钜、消压轴力?
消压轴力Np0:计算截面预应力筋合力点出的混凝土法相预压应力被抵消到零时的预应力筋合力。
消压弯矩M0:在外弯矩的作用下,截面上承受的弯矩为M0,截面下边缘受到的拉应力为M0*Y/I,即M0/Wb,当这一拉应力恰好将预应力σpc抵消至零,此时的M0为消压弯矩。
Wb:截面受拉边缘的弹性抵抗矩。