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预应力混凝土考试试卷(三套)

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2018-10-12
简介
本文主要阐述关于预应力混凝土方面的知识内容,试题中通过各种形式的试题类型,将基于抗弯承载力的预应力度的定义,混凝土收缩的原因,无粘结预应力混凝土受弯构件的特点,施加部分预应力的方法等方面的知识。详细试题内容,请阅读全文!

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淮阴工学院课程考试试卷第1页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------得分统计表:一、简答题:(每小题8分,共80分)1、简述预应力度的定义。答:1)基于抗弯承载力的预应力度的定义(PPR)uPuPSMPPRM,其中uPM表示由预应力筋提供的抵抗弯矩;uPSM表示由预应力筋和非预应力筋共同提供的抵抗弯矩2)基于钢筋拉力的预应力度的定义(PPR)PPyPPySyAfPPRAfAf,对于无明显屈服台阶的钢筋时:0.20.2PPSyAfPPRAfAf3)基于消压弯矩或消压轴力的预应力度的定义(PPR)M0N0PPRMN或其中:M0(或N0)表示消压弯矩(或消压轴力),即将控制截面受拉边缘预压应力抵消为零时的弯矩值(或轴力值);M(或N)表示使用荷载(不包括预应力)下控制截面的弯矩值(或轴力值)2、用两种理论解释混凝土收缩的原因。答:第一种理论是:混凝土的收缩是由凝缩(水泥水化作用时体积减少)和干缩(混凝土中水分子挥发而引起体积减少)所组成的。第二种理论是:毛细管的作用:即混凝土内部由骨架和小孔隙组成,水分在孔隙中形成凹形液面而产生表面张力,对孔壁产生垂直压力而引起水泥浆胶体的压缩。3、解释预应力混凝土结构对混凝土的性能要求及其原因。答:1)高强:①有效减小构件尺寸、减轻自重,利于适应大跨径②E较大,变形小,预应力损失较小③提高粘结强度④提高(锚固)端的受压承载力2)低收缩、低徐变:原因为可降低预应力损失3)快硬、早强:原因是可尽早施加预应力,加快施工进度4)良好耐久性:原因是防止受腐蚀4、试说明张拉控制应力con不能太高和太低的原因。答:1)con不能太高的原因:①开裂荷载容易接近破坏荷载②反拱过大,不易恢复③局压破坏可能性增加④钢筋易拉断2)con不能过低的原因:可能达不到预应力的效果。5、试分别说明预应力损失中瞬时损失和长期损失的含义及其所包括的具体预应力损失。答:1)瞬时损失:是指施加预应力时短期时间内完成的损失,包括锚具变形钢筋滑移的预应力损失l1、混凝土弹性压缩引起的预应力损失、先张法蒸汽养护引起的预应力损失l3、弯折点的摩阻损失、后张法孔道摩擦损失l2、分批张拉引起的预应力损失等2)长期损失:是指考虑了材料的时间效应所引起的预应力损失,包括混凝土的收缩徐变所引起的损失l5、张拉钢筋应力松弛引起的损失l46、简述无粘结预应力混凝土受弯构件的特点。答:1)预应力钢筋在纵向的两锚固点间可以自由滑动,在混凝土梁体中起着拉杆的作用,其受力具有内部超静定结构的特征;2)预应力钢筋可在混凝土体内,也可以在体外;3)预应力钢筋的变形与混凝土变形不一致;4)预应力钢筋的应力基本相等(尤其是摩擦力小时):其抗弯承载力要比相应的有粘结预应力低,而且预应力钢筋很难达到极限强度;5)无粘结的体外预应力:无需预留孔道,无需灌浆,易更换,经济性好;6)平截面假定只适用于混凝土梁体的平均变形,不适用于无粘结钢筋;7)最大弯矩区段的裂缝少(对于不配粘结非预应力钢筋的无粘结预应力混凝土构件);专业:土木工程课程名称:现代预应力结构学分:1.5试卷编号(A)课程编号:1411360考试方式:开卷考试时间:100分钟拟卷人(签字):拟卷日期:20011-5-12审核人(签字):题号一二三四五六七八九十总分得分得分阅卷人淮阴工学院课程考试试卷第2页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------7、解释预应力混凝土受压构件中大偏心受压破坏的过程、特征、条件及承载能力的主要影响部分。答:1)破坏过程:(远离偏心压力侧)受拉钢筋屈服,然后受压区混凝土面积逐渐减少,直到最终被压碎;2)破坏特征:临近破坏时截面转角较大,有明显预兆,具有塑性破坏性质;3)破坏条件:初始偏心距e0较大,(远离偏心压力侧)受拉钢筋的配筋率不高;4)承载能力:主要取决于远离偏心压力侧的受拉钢筋。8、试画出先张法预应力混凝土构件端部自锚区的粘结应力、钢筋应力和混凝土应力的图形。答:粘结应力图(1):钢筋应力图(2)混凝土应力图(3)9、试解释下列各图中非预应力钢筋的作用(其中实线表示预应力钢筋,虚线表示非预应力钢筋)。答:图(1)表示在跨中处承受预应力所引起的拉力;图(2)表示承受预应力所引起的压力;图(3)表示加强吊装施工期间的预制梁的拉力;图(4)表示分散裂缝和提高极限强度的作用;图(5)表示在梁端处承受预应力所引起的拉力;图(6)表示加强有峰值弯矩(也即负弯矩)的悬臂和连续梁的支座;10、试写出部分预应力混凝土受弯构件中以极限强度为基础的截面设计方法的具体步骤。答:1)拟定截面(按介于钢筋混凝土与全预应力混凝土的中间情况)2)确定总的受拉钢筋数量A(设都为预应力)(按正截面强度计算)3)确定所需的预应力度PPR(按抗裂度要求),再根据PPR计算所需的预应力钢筋AP;4)确定非预应力钢筋的钢筋种类和面积AS:()pySPyfAAAf5)统筹考虑选择预应力钢筋及非预应力钢筋,重新计算并验算;二、计算题(每题10小题,共20分)1、已知一混合配筋的部分有粘结预应力混凝土T形截面受弯构件,截面尺寸及主要参数如下图所示。'bf1100mm,b300mm,h900mm,'hf160mm,hp750mm,hs800mm22Ap2940mm,fpy1320MPa,As1847mm,fy360MPa,fc23.1MPa试采用简化分析方法计算正截面抗弯承载力。得分阅卷人淮阴工学院课程考试试卷第3页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------解:1)截面混凝土受压区形状判别和高度计算:''33323.1101100160406629401320101847360104546cffppysyfbhkNAfAfkN则'fxh。于是,混凝土受压区高度可按下式计算:即4546=4066+1.023.1300x-1604546=4066+1.0,解得x229mm2)正截面抗弯承载能力计算:''''''''''10100022fuccffysspopyppxhMfxhfbbhhfAhafAha123.1300229775229/2123.11100300160775160/22188kNm2、已知,如图所示,b600mm,h800mm,构件计算长度0l6m;C50混凝土,2fc23.1N/mm;'2fsfs300N/mm,'2AsAs1963mm(各),'asas40mm;2fpy1320N/mm,有效预应力2pe105N0m/m;外荷载产生的N1578kN,M01904kNm;求预应力钢筋的面积Ap。解:轴向压力对截面重心偏心距e0M/N1.2m附加偏心距800/3026.720aemmmm,取26.7mm,01.227iaeeem计算偏心距增大系数:10.5fcA/N0.523.1600800/14780003.751取1121.150.01l0/h1.150.016/0.81.075220121161111.0751.02571400i/14001.227/0.730.8lehh上式中,0h取sA和pA的中点离受压边的距离,计算弯矩1997iMNekNm一般来说,预应力受压构件为大偏心受力,NC1fcbx,C50的11由平衡方程''NcAsfyAsfyApfpyN'''Asfy0.5hasNc0.5h0.5xAsfy0.5hasApfpy0.5hapM求解得:2x259.3mm,Ap1520mm,配11根钢绞线2Ap111391529mm相对界限受压区高度x/h0259.3/7300.355计算相对界限受压区高度b:由预应力产生的混凝土应力2210501529105015293001087/600800600800/6pcNmm19.52105010.871111.4/3.45popeepcNmmC50的10.8,10.4140.0021bpypocuscufE,为大偏心受压构件。淮阴工学院课程考试试卷第4页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------得分统计表:一、简答题:(每小题8分,共80分)1、什么叫预应力混凝土?答:美国混凝土学会的定义:预应力混凝土四根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力,用以部分或全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。我国专家建议的预应力混凝土的定义为:预应力混凝土是根据需要人为到引入某一数值的反向荷载、用以部分或全部抵消使用荷载的一种加筋混凝土。所谓预应力混凝土结构:即结构在承受外荷载以前,预先采用某种人为的方法,在结构内部造成一种应力状态,使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力,这项压应力与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部,从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展,提高结构的刚度。2、解释预应力混凝土对钢筋的性能要求及其原因。答:1)高强:原因是可建立较高的有效预应力值。2)较好的塑性:原因是为了满足一定的弯折要求和延性破坏要求。3)较好的粘结性:4)耐腐蚀性:5)稳定性好:3、试分别说明l1、l2、l3、l4、l5、l6的含义。答:l1:表示锚具变形和预应力钢筋内缩所引起的损失l2:表示预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失;l3:表示预应力钢筋与张拉台座之间的温差引起的损失;l4:表示预应力钢筋的应力松弛引起的损失;l5:混凝土收缩和徐变引起的损失;l6:环向预应力引起的损失;4、试写出预应力混凝土受弯构件设计的基本假定并作出适当的解释。答:1)平截面假定:即受弯前后,沿截面高度混凝土应变与离开中性轴的距离成正比;2)不考虑混凝土的抗拉强度;即从正截面裂缝顶端到中性层间有一小部分受拉区混凝土抗拉强度所承担的拉力很小。故偏安全又适应于简化而将其忽略不计;3)变形协调假定;即预应力混凝土与钢材有很好的粘结强度,由荷载引起的钢材应变与相同位置混凝土应变相同;4)混凝土的极限压应变—应力本构关系。5、具体解释预应力混凝土受弯构件沿斜截面破坏的可能形式。答:1)斜截面剪切破坏:梁内纵筋配置较多,而且锚固可靠,阻碍了斜裂缝分开的两部分相对转动,受压区混凝土在压力和剪力的共同作用下被剪断或压碎;2)斜截面弯曲破坏:粮内纵向钢筋配置不足或锚固不牢,钢筋屈服后斜裂缝割开的两个部分绕公共铰转动,斜裂缝扩张,受压区减少,致使混凝土受压区被压碎而破坏。6、简述预应力混凝土受弯构件在斜截面剪切破坏中预应力的影响。答:1)斜裂缝出现前:①减少主拉力,提高开裂时的荷载②改变主拉应力方向③增大腹筋抗剪的作用;④弯起的预应力钢筋可抵消部分荷载剪力;2)斜裂缝出现后:阻滞裂缝开裂,减小裂缝宽度,增加剪压区高度等。7、解释预应力混凝土受压构件中小偏心受压破坏的过程、特征、条件及承载能力的主要影响部分。答:1)破坏过程:受压区混凝土先被压碎,而此时远离偏心压力侧的钢筋还未屈服;2)破坏特征:转角不大,无明显预兆,具有脆性性质;3)破坏条件:初始偏心距0e较小或(远离偏心压力侧)受拉钢筋的配筋率过高;4)承载能力:主要取决于受压区混凝土及其内部的钢筋。专业:土木工程课程名称:现代预应力结构学分:试卷编号(B)课程编号:考试方式:考试时间:100分钟拟卷人(签字):拟卷日期:审核人(签字):题号一二三四五六七八九十总分得分淮阴工学院课程考试试卷第5页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------8、简述混凝土与钢筋之间的粘结力的组成。答:两者之间的粘结力包括粘着力:硬化过程中产生的;摩擦力:混凝土收缩等形成对钢筋的挤压而产生的;咬合力:钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力。9、试简述施加部分预应力的方法。答:1)所以钢筋只有预应力钢筋,而且全部预应力钢筋均施加较低的预应力(但不张拉足)—此法很少采用;2)所以钢筋只有预应力钢筋,而且全部预应力钢筋一部分张拉足,另一部分不张拉足—此法较少采用;3)所以钢筋由预应力钢筋和非预应力钢筋组成,其中所有预应力钢筋全部张拉足,非预应力钢筋补足强度——此法应用最普遍;10、试说明下图(部分预应力混凝土结构的受力性能图)中A、B、C、D点的含义。答:A点(未受外载):有反拱;B点(挠度为零):但受拉区边缘应力并非为零;C点(消压弯矩):受拉区边缘应力为零;D点(开裂弯矩):受拉区边缘应力达到混凝土极限抗拉强度;二、计算题(每题10小题,共20分)1、某无粘结预应力混凝土矩形截面梁,截面外形尺寸和配筋如图所示。已知:C40混凝土,fc19.1MPa,预应力钢筋采用15.2s钢绞线,2Ap840mm,fptk1860MPa,,非预应力钢筋采用HRB400,21964,360syaAmmfMP,扣除预应力损失后的有效预应力1020peaMP,梁的跨高比小于35。求该梁的极限弯矩uM。解:由于梁的跨高比小于35,而且011840102019643600.3901.019.1300700ppesypscpcpAAffbhfbh而且满足00.45的要求。0150077010161.2ppe11964360101684027219.1300ppsycAAfxmmfbMuApphapx/2Asfyhasx/2=10168407001361964360760136922.5kNm淮阴工学院课程考试试卷第6页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------2、已知,如图所示,b600mm,h800mm,构件计算长度l06m;C50混凝土,2fc23.1N/mm;'2fsfs300N/mm,'2AsAs1963mm(各),'asas40mm;2fpy1320N/mm,有效预应力2pe105N0m/m;外荷载产生的N1578kN,0M1904kNm;求预应力钢筋的面积Ap。解:轴向压力对截面重心偏心距e0M/N1.2m附加偏心距800/3026.720eammmm,取26.7mm,eie0ea1.227m计算偏心距增大系数:10.5fcA/N0.523.1600800/14780003.751取1121.150.01l0/h1.150.016/0.81.075220121161111.0751.02571400i/14001.227/0.730.8lehh上式中,h0取As和Ap的中点离受压边的距离,计算弯矩MNei1997kNm一般来说,预应力受压构件为大偏心受力,NC1fcbx,C50的11由平衡方程''NcAsfyAsfyApfpyN'''Asfy0.5hasNc0.5h0.5xAsfy0.5hasApfpy0.5hapM求解得:2259.3,1520pxmmAmm,配11根钢绞线2111391529pAmm相对界限受压区高度x/h0259.3/7300.355计算相对界限受压区高度b:由预应力产生的混凝土应力2210501529105015293001087/600800600800/6pcNmm19.52105010.871111.4/3.45popeepcNmmC50的10.8,10.4140.0021bpypocuscufE,为大偏心受压构件。专业:土木工程课程名称:现代预应力结构学分:1.5试卷编号(C)课程编号:1411360考试方式:开卷考试时间:100分钟拟卷人(签字):拟卷日期:20011-5-12审核人(签字):淮阴工学院课程考试试卷第7页共9页班级姓名学号----------------------------装--------------------------订----------------------线-----------------------------得分统计表:一、简答题:(每小题8分,共80分)1、预应力混凝土结构的优点有哪些?答:1)提高抗裂度和抗渗性;2)提高刚度;3)提高受剪承载力;4)提高抗疲劳性;5)减轻自重;6)充分利用高强材料;7)具有良好的经济效益。2、预应力混凝土分别按预应力度和预应力筋的位置,如何分类?答:1)按预应力度分类:国外:①全预应力混凝土②限值预应力混凝土③部分预应力混凝土④普通预应力混凝土;国内:①全预应力混凝土②部分预应力混凝土③普通混凝土2)按预应力筋的位置分类:①体内预应力混凝土②体外预应力混凝土3、试写出完全的锚固体系的组成并对其作适当的解释。答:完全的锚固体系包括:1)锚具和夹具:该部分是预应力混凝土构件中锚固与夹持预应力钢筋的装置,是关键件,也是基础件。2)连接器:将多段预应力钢筋连接成一条完整束的装置。3)锚下支承系统:此系统包括锚固板、螺旋筋、钢筋网片。此系统布置在锚固区的混凝土体中,作为锚下局部承压和抗劈裂的加强结构。4、试在下面的表格中填写预应力损失的组合。先张法后张法第一批预应力损失lIl1、l2、l3、l4l1、l2第二批预应力损失ll5l65、简述预应力混凝土受弯构件斜截面剪切破坏的具体破坏形态及需要计算斜截面抗剪承载力的位置。答:1)预应力混凝土受弯构件斜截面剪切破坏的具体破坏形态有:①斜压破坏:脆性破坏;②斜拉破坏:脆性破坏;③剪压破坏:延性破坏。2)需要计算斜截面抗剪承载力的位置:①预应力钢筋减少处②箍筋间距改变处③混凝土腹板突变处。6、简述预应力混凝土构件裂缝控制等级分类并作必要的解释。答:一级:严格要求不出现裂缝的构件;即荷载标准组合时,受拉边缘混凝土不应有拉应力;二级:一般要求不出现裂缝的构件,即准永久荷载组合时,受拉边缘不应产生拉应力,标准组合时,允许出现拉应力,但拉应力应小于抗拉设计强度。三级:允许出现裂缝的构件,但最大裂缝宽度应小于规范给定的允许值,其中最大裂缝宽度是由标准组合并考虑荷载效应的准永久组合的影响。7、简述预应力混凝土端部局部受压承载提高的两种解释理论。答:1)“套箍强化”:2)“剪切破坏机理”:带拉杆的拱8、试简述施加部分预应力的方法。答:1)所以钢筋只有预应力钢筋,而且全部预应力钢筋均施加较低的预应力(但不张拉足)—此法很少采用;2)所以钢筋只有预应力钢筋,而且全部预应力钢筋一部分张拉足,另一部分不张拉足—此法较少采用;3)所以钢筋由预应力钢筋和非预应力钢筋组成,其中所有预应力钢筋全部张拉足,非预应力钢筋补足强度——此法应用最普遍;9、试分别画出下面预应力混凝土构件图中(后张法)预应力钢筋的等效荷载图与弯矩图。(实线为预应力钢筋,虚线为形心轴线)题号一二三四五六七八九十总分得分得分阅卷人
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