问答题 预应力混凝土轴心受拉构件的截面应力状态阶段及各阶段的应力如何?何谓有效预应力?它与张拉控制应力有何不同?
【正确答案】先张法。施工阶段应力状态:①放松预应力钢筋,压缩混凝土。制作先张法构件,首先张拉预应力钢筋至σcon并锚同于台座上,浇筑养护。预应力钢筋产生第一批预应力损失σlⅠl1l2l3l4,混凝土尚未受力,待混凝土强度达到75/%fcu,k及以上时,放松预应力钢筋,混凝土受压,产生预压应力σpcⅠ=(σconlⅠ)Ap/A0。②完成第二批预应力损失,第二批预应力损失σlⅡl5混凝土预压应力下降至σpcⅡ=(σconl)Ap/A0l5As/A0。。使用阶段应力状态:①加荷至混凝土预压应力被抵消。外荷载产生的轴向拉力为N0pcⅡA0,相应的预应力钢筋的有效应力为σp0加,此时混凝土的应力为零。②继续加载至混凝土即将开裂。随着轴力的加大,构件截面上混凝土将转为受拉,当拉应力达到混凝土抗拉强度标准值ftk时,构件截面即将开裂,相应的轴向拉力为Ncr=(σpcⅡ+ftk)A0。③加载至构件破坏。由于轴心受拉构件的裂缝沿正截面贯通,则开裂后裂缝截面混凝土完全退出工作。随着荷载继续加大,当裂缝截面上预应力钢筋及非预应力钢筋的拉应力先后达到各自的抗拉强度设计值时,贯通裂缝骤然加宽,构件破坏,相应的轴向拉力极限值为Nu=fpyAp+fyAs
   后张法。施工阶段应力状态:①在构件上张拉预应力钢筋至σcon,同时压缩混凝土。在张拉过程中,沿构件长度方向各截面均产生了大小不等的摩擦损失σl2。将预应力钢筋张拉到σcon时,混凝土应力为σcc。②完成第一批预应力损失,当张拉完毕将预应力钢筋锚固于构件上时,又发生了预应力损失σl1,至此第一批预应力损失σlⅠl1l2完成。③完成第二批应力损失,第二批应力损失σlⅡl4l5l6使用阶段应力状态:①加荷至混凝土预压应力被抵消,σpc=0,N0pcⅡA0。②继续加载至混凝土即将开裂,Ncr=N0+ftkA0=(σpcⅡ+ftk)A0。③加载至构件破坏,Nu=fpyAp+fyAs
   有效预应力是张拉控制应力扣除全部预应力损失后预应力钢筋中实际存在的预应力值。
   它与张拉控制应力是不同的,张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值,张拉控制应力是不变的,而有效预应力值会因为预应力损失发生先后的不同情况,随不同的受力状态而变化。
【答案解析】