预应力混凝土简答题复习材料

1、预应力混凝土结构的基本原理是什么？

答：预先对混凝土或钢筋混凝土构件的受拉区施加压应力，使之处于一种人为的应力状态。

这种应力的大小和分布可能部分抵消或全部抵消使用荷载作用下产生的拉应力，从而使结构

或构件在使用荷载不至于开裂、推迟开裂，或减小裂缝开展的宽度，并提高构件的抗裂度和

刚度，有效利用了混凝土抗压强度高这一特点来间接提高混凝土的抗拉强度。

2、叙述预应力混凝土的三种不同的概念及其主要内容；并解析预应力混凝土构件的弹性设

计、塑性设计、以及平衡设计方法与三种预应力混凝土概念的关系？

答：（1）预应力使混凝土成为弹性材料的概念。将预应力混凝土构件看作混凝土经过预压后

从原先抗拉弱抗压强的脆性材料变为一种既能抗拉又能抗压的弹性材料。

（2）对混凝土构件施加预应力是为了使高强钢材与混凝土能协同工作的概念。是讲预应力

混凝土构件看作是高强钢材与混凝土两种材料的一种结合，它也与钢筋混凝土一样，用钢筋

承受拉力及混凝土承受的压力形成一抵抗歪理弯矩的力偶，在预应力砼结构中采用的是高强

钢筋。

（3）施加预应力是实现部分荷载平衡的概念。将施加预应力看作是试图平衡构件上的部分

或全部的工作荷载。

关系：预加应力使混凝土成为弹性材料的概念可看成是全预应力混凝土弹性分析的依据；对

混凝土构件施加预应力是为了使高强钢材与混凝土是同工作的概念则看成是强度理论，它指

出预应力混凝土也不能超越其材料自身强度的界限；施加预应力是实现部分荷载平衡的概念

则为复杂的预应力混凝土超静定梁的设计与分析提供了简捷的方法。 这三种不同的概念恰

恰为预应力砼结构的弹性理论设计，塑性设计以及平衡设计提供了理论依据。

3、什么是预应力度？什么是预应力混凝土受弯构件的小雅弯矩、开裂弯矩和极限弯矩、最

小配筋率？

答：预应力度：

4、预应力混凝土的施工工艺有几种？有什么不同？各自有何不同的适用范围？

答：先张法和后张法

先张法即先张拉预应力钢筋后浇筑构件混凝土的施工方法。其预应力混凝土的预应力

是通过预应力钢筋与混凝土的粘结传递的。适宜工厂化批量生产，是中小型预制预应力混凝

土构件的主要施工方法，特别是在房屋建筑中采用得较多。

后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬达一定强度后张拉预应力筋，再对孔道灌

浆的施工方法。后张法不用加力台座，张拉设备简单，便于现场施工。适用于适用于在现场

施工大型预应力混凝土构件。

5、简述钢筋混凝土、预应力混凝土、部分预应力混凝土的优缺点及其应用领域？

答：钢筋混凝土：

优点：材料利用合理；就地取材；可模性好；耐久性和耐火性较好，维护费用低，整体性好，

刚度大。

缺点：（1）自重大（2）抗裂性差3）承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件

尺寸太大，减小使用空间。

范围：各种厂房、房屋、仓库、公用建筑，水池等可用钢筋砼建造。居住房屋中的楼板和

屋盖也多用。以及一些特殊场。

预应力混凝土：

优点

1、抗裂性好，刚度大。 2、节省材料，减小自重。 3、提高构件的抗剪

能力。 4、提高受压构件的稳定性。 5、提高构件的耐疲劳性能。

缺点

1、工艺较复杂，对质量要求高 2、需要有一定的专门设备

3、开工费用较大，工程成本较高。

4、构件长期处于高压应力状态，反拱度大

范围：（1）要求裂缝控制等级较高的构件；（2）大跨度或受力较大的构件；（3）对构件的刚

度和变形控制要求较高的构件。预应力砼结构在大跨度梁式桥和工业厂房中的吊车梁等结构

中应用得最广泛

部分预应力混凝土：

优点：（1）与全预应力混凝土比较，节约高强预应力钢材。（2）所需的预应力筋较少，因此，

制孔、灌浆、锚固等工作量少，梁端部的锚具也抑郁布置，总造价相应较低。（3）可以避免

过大的预应力反拱度。（4）提高结构的延性（5）可以合理控制裂缝

缺点：与全预应力混凝土相比，抗裂性略低，刚度较小，以及设计计算略为复杂；与钢筋混

凝土相比，则所需的预应力工艺复杂。

范围：长期处于高压应力状态下，预应力反拱度，以及破坏时显脆性等构件！

6、预应力混凝土结构用的材料有什么要求，其发展方向是什么？举出两种以上常用的锚具。

混凝土的徐变、预应力钢筋的水松弛概念及它们将引起什么不利影响？如何克服？

预应力混凝土结构用的材料要高强度的钢筋和高强度的混凝土。预应力筋则主要是高强度，

低松弛，锚固体细则是大吨位，同时具有更高的可靠性。预应力混凝土用的混凝土材料以高

强度、高性能为主要发展反向。

常用的锚具：锥形锚具，镦头锚具，JM锚具，群锚，扁锚，粗钢筋锚具，预应力筋连接器。

混凝土的徐变：依赖于荷载且与时间有关的一种非弹性性质变形。在长期荷载的作用下，混

凝土体内水泥胶体微孔隙中的游离水将经毛细管挤出并蒸发，产生了胶体缩小，形成徐变过

程。

不利影响：对预应力混凝土结构，混凝土的徐变使预应力损失大大增加

克服：由于存在预应力损失，故在计算时应当考虑到非预应力钢筋含筋率大影响，以及需要

乘以一个系数计算。

预应力钢筋的水松弛：钢筋在持久不变的力作用下，会产生随持续加荷载时间延长而增加的

徐变变形，及钢筋的松弛或应力松弛。

不利影响：预应力钢筋被张拉后，将长期处于高应力状态，因此必定会产生松弛，它将引起

预应力的损失。预应力钢筋的松弛损失主要与张拉应力和预应力钢筋的品质有关。张拉应力

越高松弛也越大，钢材的松弛率越大，其预应力损失也越大。

克服：根据计算，可取适合的系数，减少影响。

7、什么是张拉控制应力？为什么《规范》对预应力混凝土的锚下张拉控制应力进行控制？

张拉控制应力指的是：预应力筋锚固前被张拉的应力允许值，它主要与所采用的预应力钢筋

的材料有关。

防止超张拉，带来的其他方面应力的损失。

8、什么是预应力损失？预应力损失的种类主要种类有哪些？如何组合各阶段的预应力损

失？如何减少预应力损失?

一、预应力损失指的是：预应力构件在预加力传递至构件瞬间产生的预应力与该构件在以后

的正常使用阶段所能永久保持的预应力的差值。

二、预应力损失分为预应力瞬时损失与预应力长期损失。其中预应力的瞬时损失分为1、预

应力筋孔道的摩擦损失，2、锚具变形、预应力筋回缩及接缝压缩引起的应力损失，3、先张

法的温差引起的应力损失，4、预应力混凝土构件由混凝土弹性压缩引起的预应力损失。

预应力的长期损失分为1、预应力钢筋的松弛损失，2、混凝土的收缩与徐变引起的应力损

失。

三、在工程设计中，主要考虑的预应力损失组合一般按预加预应力阶段和正常使用阶段分别

计算。

预应力损失值的组合

力锚传力锚固时的损失（第一批）

传力锚固时的损失（第二批）

先张法构件

后张法构件

公路桥梁预应力损失值的组合表P40(自己填)

预应力损失值的组合

力锚砼预压前时（第一批）的损失

砼预压前时（第二批）的损失

房屋建筑预应力损失值的组合表

四、如何减少预应力损失 1、采用低松弛预应力钢筋减小松弛损失

2、采用超张拉工艺减少松弛损失 3、采用顶压措施减小锚具内缩损失

4、采用高强混凝土减小收缩徐变损失 5、采用有利于减小摩擦损失的的孔道方式

6、采用长台座 （网上查的）

9、后张法构件为什么要进行端部锚固区的局部承压计算？如何提高端部锚固区的局部承压

能力？

因为预应力混凝土构件在预应力筋的锚固区附近其受力一般都处于局部受压状态，尤其在预

应力混凝土桥梁结构中其预应力索的张拉吨位都比较高，局部受压问题更加严重。

先张法施工

后张法施工

为了防止梁端混凝土由于强大集中压力作用而出现裂缝。尚需对锚固区进行抗裂性试验算，

及局部受压区尺寸应满足式（4-75公式） 的要求。若不满足要

求，则应加大构件端部截面尺寸，或调整局部承压面积。

10、正常使用阶段预应力混凝土结构如何进行分类？（建设部GB50010-2010、交通部桥规

JTGD62规范）

建设部GB50010-2010

结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级。在直接作用下，结构构件的裂缝控制等级划

分及要求应符合下列规定：

一级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边 缘混凝土不应

产生拉应力。

二级——一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边 缘混凝土拉应

力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。

三级——允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考 虑长期作用影

响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表 3.4.5 规定的最 大裂缝宽度限值。对预

应力混凝土构件，按荷载标准组合并考虑长期作用的影响 计算时，构件的最大裂缝宽度不

应超过本规范第 3.4.5 条规定的最大裂缝宽度限 值；对二 a 类环境的预应力混凝土构件，

尚应按荷载准永久组合计算，构件受拉 边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标

准值。

注：预应力混凝土结构构件的荷载组合应包括预应力作用。

结构构件应根据结构类型和本规范第 3.5.2 条规定的环境类别，按表 3.4.5

的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值wlim 。

表 3.4.5 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值 （mm）

环境类别

一

二 a

二 b

三 a、三 b

钢筋混凝土结构

裂缝控制等级

三级

wlim

0.30 （0.40 ）

0.20

二级

一级

预应力混凝土结构

裂缝控制等级

三级

wlim

0.20

0.10

——

——

注：1 表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线

及预应力螺纹钢筋的预应力混凝土构件；当采用其他类别的钢丝或钢筋时，其 裂缝控制要

求可按专门标准确定；

2 对处于年平均相对湿度小于 60%地区一级环境下的受弯构件，其最大裂缝宽度 限值可

采用括号内的数值；

3 在一类环境下，对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁，其最大裂 缝宽度限

值应取为 0.20mm；对钢筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂缝宽度限值 应取为 0.30mm；

4 在一类环境下，对预应力混凝土屋架、托架及双向板体系，应按二级裂缝控制 等级进行

验算；对一类环境下的预应力混凝土屋面梁、托梁、单向板，按表中 二 a 级环境的要求进

行验算；在一类和二类环境下的需作疲劳验算的预应力混凝 土吊车梁，应按一级裂缝控制

等级进行验算；

6 表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用于正 截面的

验算；预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合本规范第 7

章的 要求；

7 对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标 准的有关

规定；

8 对于处于四、五类环境下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定。

9 9 混凝土保护层厚度较大的构件，可根据实践经验对表中最大裂缝宽度限值适当放宽。

交通部桥规JTGD62规范 （P112）

11.画图并阐述部分预应力混凝土构建中采用非预应力钢筋的作用？

画图部分见书本89页。

（1）第一种，用非预应力筋来加强应力传递时梁的强度，如图5-2所示（a）（b）（c）

（2）第二种，如图5-3非预应力筋承担临时荷载或者意外荷载。

（3）第三种，如图5-4（a）（b）非预应力筋来改善梁的结构性能以及提高梁的承载能力。

12. 叙述混凝土结构裂缝经典理论的粘结滑移理论与无粘结滑移理论。它们的关

系是什么。我国现行混凝土结构规范中裂缝计算公式是如何考虑的？

（1）粘结滑移理论：这一理论认为裂缝的开展是由于钢筋和相邻混凝土不再保持变形协调，

出现相对滑移而形成的。裂缝的间距是通过粘结力从钢筋传递到混凝土上的力决定的，裂缝

的宽度则是构件开展后钢筋和混凝土的相对滑移造成的。

（2）无粘结滑移理论：这一理论认为在通常允许的裂缝宽度范围内，变形钢筋与混凝土之

间的相对滑移几乎可以忽略不计。裂缝宽度主要是钢筋周围混凝土受力变形时变形不均匀造

成的，裂缝宽度是由钢筋附近和离钢筋某部位的应变差确定的。

（3）关系：粘结滑移理论与无滑移理论是裂缝计算的两个最基本理论，这两个理论既对立

又统一。它们分别描述了钢筋混凝土构件在不同受力情况下的裂缝机理。这两个既对立又统

一的理论结合应用，就能比较全面的描述混凝土的裂缝机理。

（4）我国现行砼结构规范中裂缝计算公式是如何考虑：

粘结滑移理论：书本110页的公式5-57 5-58 以及公式符号解释。

在滑移公式中可以看出：反应粘结力的d/p是决定裂缝间距的主要参数，

从而也使决定裂缝宽度的主要参数》显然，配置的钢筋直径小，配筋率大的构件，裂缝间距

小，裂缝的宽度夜宵。反之则裂缝间距大，裂缝宽度也大。

最大裂缝宽度计算公式为5-59以及公式符号解释。式中的h2/h1是考虑

梁弯曲时，梁底裂缝比主筋位置处裂缝宽度的增大倍数。无滑移理论强调裂缝的混凝土截面

不是相互平行的两个平面，而是两个曲面，且裂缝宽度随远离钢筋的距离增大而增大。因此，

混凝土保护层的厚度对外观裂缝宽度有重要影响。

13.什么是名义拉应力？确定名义拉应力需要考虑几个因素？如何用名义拉应力

进行开裂截面的应力估算？

名义拉应力：假想的混凝土拉应力。

确定要考虑的因素：施工预应力的方式、混凝土强度、容许裂缝宽度的等级，梁高，非预

应力钢筋含量。

用名义拉应力进行开裂截面的应力估算：用名义拉应力控制裂缝宽度，就是将开裂的部分

预应力混凝土梁假设为未开裂的混凝土梁，用材料力学的方法计算在设计弯矩和预应力作用

下的截面边缘最大拉应力，既：

（公式5-78）

14.试分析预应力混凝土受弯构件各受力阶段钢筋和混凝土的应力变化特点？

书本50页？

15.预应力的次内力指的是什么？什么条件下会产生次内力？计算结构由于预应

力产生的次内力矩有哪些方法？

预应力的次内力：次力矩

产生的条件：超静定结构在预加力作用下，由预加力产生的反力不能自身平衡，它要传递

到外部支座，产生支座次方力，由此产生了次力矩。

计算方法：力法（超静定次数不高时） 力矩分配法（多跨连续梁）

16、简述线性变换、吻合力筋等概念。

答：线性变换原则：在预应力超静定梁中，只要保持力筋合力的中心在两端的位置保持不变；

保持力筋在款诶的形状不变，而只改变力筋在中间指点上的偏心距，则预加力在梁内的压力

线不变，即总预距不变，这就是线性变换原则。

吻合力筋：预加力在结构中产生的压力线与预应力筋合力重心线相重合的预应力筋为吻合合

力筋。

17、掌握预应力结构中预加力等效荷载的概念和求解方法。

答：p165

18、简述预应力混凝土连续梁设计的特点。

答：对于预应力混凝土超静定梁，当在多个连续跨上布置连续预应力筋时，可讲预应力筋布

置为竖向曲线形状，这样，同一根预应力筋既可抵抗外力产生的正弯矩又可抵抗外力产生的

负弯矩，因此，不仅使结构受力合理，而且只需要较少的锚具，张拉的施工费用也大大减少。

19、试从预应力结构体系、材料和施工工艺等方面论述现代预应力结构最新发展。

答