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《结构设计原理》试卷和答案解析

时间:2020-08-14 09:04

  《结构设计原理》试卷和答案解析_人力资源管理_经管营销_专业资料。《结构设计原理》试题 1 一、单项选择题 1.配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱,其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因 为 【C 】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土

  《结构设计原理》试题 1 一、单项选择题 1.配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱,其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因 为 【C 】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土密实 C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土 D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2.钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力 Nu 有哪项提供 A. 混凝土 B. 纵筋 【B 】 C. 混凝土和纵筋 D. 混凝土、纵筋和箍筋 3.混凝土在空气中结硬时其体积 【B 】 A. 膨胀 B. 收缩 C. 不变 D. 先膨胀后收缩 4.两根适筋梁,其受拉钢筋的配筋率不同,其余条件相同,正截面抗弯承载力 Mu【 A. 配筋率大的,Mu 大 B. 配筋率小的,Mu 大 C. 两者 Mu 相等 D. 两者 Mu 接近 5.钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为 【D A】 】 A. 粘结力方面得考虑 B. 耐久性方面得考虑 C. 抗火方面得考虑 D. 以上 3 者 6.其他条件相同时,钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度(指构件表面处)的 关系是 【A 】 A. 保护层愈厚,平均裂缝间距愈大,裂缝宽度也愈大 B. 保护层愈厚,平均裂缝间距愈小,裂缝宽度也愈小 C. 保护层愈厚,平均裂缝间距愈小,但裂缝宽度愈大 D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响,但保护层愈厚,裂缝宽度愈大 7.钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而 【B 】 A. 逐渐增加 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 8.减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失 σs2 的措施是 A. 加强端部锚固 B. 超张拉 C. 采用高强钢丝 【B 】 D. 升温养护混凝土 9.预应力混凝土在结构使用中 【C 】 A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定 C. 有时允许开裂,有时不允许开裂 D. 允许开裂 10. 混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值 【D 】 A. 比例极限 B. 强度极限 C. 弹性极限 D. 屈服强度或条件屈服强度 二、填空题 11. 所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与 初应变 成正比。 12. 钢筋经冷拉时效后,其屈服强度提高,塑性 减小 ,弹性模量减小。 13. 在双筋矩形截面梁的基本公式应用中,应满足下列适用条件:①ξ≤ξb;②x≥2a’,其 中,第①条是为了防止梁破坏时受拉筋不屈服;第②条是为了防止 压筋 达不到抗 压设计强度。 14. 梁内纵向受力钢筋的弯起点应设在按正截面抗弯计算该钢筋强度全部发挥作用的截面 以外 h0/2 处,以保证 斜截面抗弯 ;同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算 不需要该钢筋的截面以外,以保证正截面抗弯。 15. 其他条件相同时,配筋率愈大,平均裂缝间距愈小,平均裂缝宽度愈 小 。 其他条件相同时,混凝土保护层愈厚,平均裂缝宽度愈大。 16. 当截面 内力大 且截面受限时,梁中可配受压钢筋。 17. 在一定范围内加大配箍率可提高梁的 斜截面 承载力。 18. 截面尺寸和材料品种确定后,在 min≤≤max 条件下,受弯构件正截面承 载力随纵向受拉钢筋配筋率的增加而增大。 19. 为避免少筋梁破坏,要求 ≥min 20. 受扭构件的箍筋必须是 封闭式 。 的。 三、判断题 21. 混凝土中配置钢筋的唯一作用是提高构件的承载力。 【 ×】 22. 在一向受压另一向受拉应力状态下,混凝土抗压强度降低。 【 √】 23. 混凝土结构设计中,宁可超配筋也不可少配筋。 【× 】 24. 对于受压构件,截面弯矩和轴力越大越不利。 【 ×】 25. 钢筋混凝土板一般配有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和分布钢筋。 【 × 】 26. 在适筋范围内的钢筋混凝土受弯构件中,提高混凝土强度等级对于提高正截面抗弯承 载力的作用是不很明显的。 【√ 】 27. 最大配箍率是通过限制构件最大截面尺寸实现的。 【 ×】 28. 钢筋混凝土梁中配置足量的纵向受力钢筋可以避免斜截面破坏。 【× 】 29. 钢筋混凝土受扭构件中必须配置受扭纵筋和箍筋。 【√ 】 30. 轴心受拉构件中纵向钢筋的搭接,都必须加焊,不能采用非焊接的搭接接头。 30. 【 × 】 四、简答题 31. 预应力混凝土结构中的预应力损失主要有那些? ——主要有:锚具变形损失,摩擦损失,温差损失,钢筋应力松弛损失,混凝土徐变损失, 挤压损失 32. 简述混凝土结构中裂缝的种类(裂缝产生的原因)。 ——作用效应产生的裂缝;外加变形和约束变形产生的裂缝;钢筋锈蚀产生的裂缝。 33. 简述我国国内对配筋混凝土的分类方法。 ——分为:全预应力混凝土;部分预应力混凝土;非预应力混凝土。 34. 简述结构可靠度的概念及采用可靠度设计的理由。 ——结构可靠度:在规定时间内,在正常设计、施工、使用及维护条件下,结构完成预 定功能的概率。理由:结构设计中遇到的结构效应、结构抗力都具有随机性,因此采用可靠 度设计方法更为合理。 五、计算题 35. 矩形截面单筋梁截面尺寸 b×h=200×500mm,混凝土 C25,纵向受拉钢筋Ⅱ级,承受 弯矩设计值 Md=130kNm,进行配筋计算。 解: fcdbx f sd As 0 M d A0 fcdbh02 A0 0M d f cd bh02 1130106 11.5 200 4602 0.267 =0.32≤0.56(可)(5 分) As f cdbh0 f sd 11.5 200 0.32 460 280 1209 mm(5 分) As 1209 1.3% >0.2%(可)(5 分) bh 200 460 36. 普通箍筋轴压短柱(=1),截面尺寸 350×350mm,混凝土 C25,已配纵向钢筋 418 (Ⅱ级),所受轴压力 Nd=1500kN,问构件是否安全。 解: ’=As/A=1018/(350×350)=0.83%>0.5%(可) (5 分) Nu=0.9(fcdA+fsd’As’)=0.9×1×(11.5×350×350+280×1018)=1524.4kN>Nd(安全) (10 分) 设计资料: 结构重要性系数:0=1.0; 纵筋最小配筋率:min=0.2%(受弯);’min =0.5%(受压); 纵筋合力至构件边缘距离:as=40mm C25 混凝土:fcd=11.5MPa;ftd=1.23MPa; Ⅱ级钢筋:fsd=280 MPa;fsd’=280 MPa; 相对界限受压区高度:b=0.56 一、单项选择题 《结构设计原理》试题 2 1.当压应力σ≤0.5fc 时,徐变大致与 成正比,各条徐变曲线的 间距差不多是相等的,称为线性徐变。 【B】 A 时间 B 压应力 C 拉应力 D 弹性变形 2.混凝土的抗压强度相比较,强度中等的是 【B】 A 三轴受压 B 单轴受压 C 一轴受压,一轴受拉 D 一轴受压,一轴受剪 3.下例荷载中属于永久荷载的有 【B】 (A)风力 (B)水浮力 人群 汽车 4.长细比小于等于 时的轴心受压构件称为短柱。 【 D 】 (A)5 (B)6 (C)7 (D)8 5.偏心受压构件中弯矩和轴力对构件的作用效应存在叠加和制约,在小偏心受压情况下, 随轴向压力的增大,截面能承受的弯矩 【C】 (A)提高 (B)不变 (C)降低 6.下例属于钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏形态的是 【C】 (A)塑性破坏 (B)适筋破坏 (C)剪压破坏 (D)超筋破坏 7.《公路桥规》规定处于Ⅰ类和Ⅱ类环境下的钢筋混凝土构件,容许裂缝宽度不应超过 mm,处于Ⅲ类和Ⅳ类环境下的钢筋混凝土构件,容许裂缝宽度不应超过 mm。 【A】 (A)0.2 0.15 (B)0.2 0.2 (C)0.15 0.2 (D)0.3 0.3 8.预应力钢筋布置时其束界的确定是依据以下原则确定的:在预加应力阶段保证梁的上 缘混凝土不出现 确定束界上限值,在荷载短期效应组合计算弯矩值作用下保 证构件混凝土下缘不出现 确定束界下限值。 【D】 (A)拉应力 压应力 (B)压应力 压应力 (C)压应力 拉应力 (D)拉应力 拉应力 9.热轧钢筋经冷拉后其抗拉强度 抗压强度 ,热轧钢筋 经冷拔后其抗压强度 抗拉强度 。 【C 】 (A)提高 提高 提高 提高 (B)提高 提高 不变 提高 (C)提高 不变 提高 提高 (D) 提高 提高 提高 不变 10.预应力钢筋强度有一定要求,不能作为预应力筋的是 【D】 (A)高强度钢丝 (B)钢绞线 (C)精轧螺纹钢筋 (D)HRB335 钢筋 二、填空题 11.光圆钢筋与混凝土之间的粘结力包含了水泥胶体对钢筋胶结力、钢筋与混凝土之间的 摩察力 和 握裹力 。 12.根据抗扭配筋率得钢筋混凝土矩形截面纯扭构件破坏形态有少筋破坏、 部分超筋 破坏 、超筋破坏、适筋破坏。 13.施加预应力的方法有先张法和 后张法 。 14.张拉预应力筋时,张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积得 出的拉应力称为 张拉控制应力 。 15.双筋矩形截面梁中,为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足 x 2as 。 16.影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有 剪跨比 、纵向受拉钢筋配筋率 、 混凝土强度、和箍筋强度及数量。 17.混凝土的立方体抗压强度所规定的标准试件是以 150mm 边长的试块进行 的,在实际工程中也有采用边长为 200mm 的混凝土立方体试件,则所测得的立方体强度应乘 以 1.05 的换算系数。 三、判断题 18.混凝土立方体抗压强度受到多种因素影响,试件的尺寸越小,其抗压强度越小。【× 】 19.钢筋混凝土受弯构件正截面计算中受压高度界限系数ξb 只与钢筋等级有关。【 × 】 20.抗扭的箍筋必须做成闭口形式,且具有足够的锚固长度。 【√ 】 21.预应力混凝土梁的极限承载力比同截面同种材料的普通钢筋混凝土极限承载力大。 【× 】 22.混凝土骨料弹性模量越大,其收缩值就越小。 【√ 】 23.混凝土受三向应力作用时,强度和延性相应降低。 【×】 24.钢筋混凝土受弯构件正截面的工作可分为整体工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶 段三个阶段。 【√】 25.大偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 【√】 26.钢筋混凝土受弯构件在长期荷载作用下,随着裂缝的发展,刚度变化不大。【 × 】 27.《公路桥规》规定结构构件的承载能力极限状态设计原则是:荷载效应不利组合的设 计值,必须小于等于结构抗力效应的设计值。 【√】 四、简答题 28.试绘出有明显屈服点钢筋的应力——应变σ-ε曲线 分) 答: C B E (1 分) 弹性阶段 OA: 0.3 fc 时, 接近直线变化,混凝土弹性工作。(1 分) 弹塑性阶段 AB: 0.3 fc 0.8 fc 出现塑性变形, 为曲线变化。内部微裂缝发展。(1 分0 裂缝扩展阶段 BC:裂缝发展,试件表面出现不连续可见裂缝:构件中开始破坏,此时应力达 到 fc ,应变达到 c0 (峰值应变) (1 分) 破坏阶段 CD:缓慢卸载,应变继续增长,直至压碎。此时应变达极限压应变 cu (1 分) 29.预应力损失有哪几种?(6 分) 答:预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 (1 分) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 l2 (1 分) 钢筋与台座之间的温差引起的应力损失 l3 (1 分) 混凝土弹性压缩引起的应力损失 l4 (1 分) 钢筋松弛引起的应力损失 l5 (1 分) 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 l6 (1 分) 30.轴心受压构件中纵筋的作用是什么?箍筋的作用是什么? (6 分) 答:纵筋:(3 分) 1)协助混凝土抗压;2)承受可能存在的弯矩;3)防止突然脆性破坏。 箍筋:(3 分) 1)缩短自由长度,防止纵筋压屈; 2)为纵筋定位,并形成钢筋骨架; 3)螺旋箍筋使中间混凝土成为约束混凝土,提高构件延性承载力。 31.钢筋和混凝土两种物理力学性能不一致的材料能够相互结合共同工作的主要原因是 什么?(6 分) 答:1)二者有可靠的粘结力 (2 分) 2)二者的温度线)混凝土包裹钢筋,使钢筋免遭锈蚀 (2 分) 五、计算题 32.矩形截面梁 b×h=250mm×500mm,截面处弯矩组合设计值 Md=190KN.m,采用 C25 混凝土 和 HRB335 级钢筋。Ⅰ类环境条件,安全等级为二级。试进行配筋计算。(15 分) (r0=1.0 fcd=11.5Mpa ftd=1.23Mpa fsd=280Mpa ξb=0.56 ) 解:按一层钢筋布筋,假设 as=40mm,则有效高度 h0=500-40=460mm.。(1 分) (1) 求受压高度 基本公式为 r0M d Mu f cd bx(h0 x) 2 fcdbh02 A0 (2 分) 代入数值可得 1.0190106 11.5 250x(460 x) 2 解得 x 179.4mm bh0 ( 0.56 460mm 257.6) (4 分) (2)求所需钢筋数量 基本公式为 fcdbx fsd As (2 分) 代入数值可得 As 11.5 250179.4 280 1842.05mm2 (3)验算 (2 分) 最小配筋率计算: 45( ftd ) 45(1.23) 0.20 f sd 280 而配筋率应不小于 0.2%, 取 min 0.2 (2 分) 实际配筋率 As bh0 1842.05 250 460 1.6 min ( 0.2) (2 分) 第 7 章 偏心受力构件承载力 1.已知一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸 b h 300mm 400mm,柱的计算长 度 l0 3.0m, as as 35mm ,混凝土强度等级为 C35,fc = 16.7N/mm2,用 HRB400 级钢筋配筋,fy=f’y=360N/mm2,轴心压力设计值 N = 400 KN,弯矩设计值 M = 235.2KN·m,试按对称配筋进行截面设计。(附相关计算公式及最小配筋率) 33.钢筋混凝土偏心受压构件,截面尺寸为 b×h=400mm×500mm,构件的计算长度 l0=4m。 计算轴向力 Nd=400KN,计算弯矩 Md=240KN.m。构件采用 C20 级混凝土,HRB335 级钢筋, 采 用 对 称 配 筋 , 取 as as 50mm , 试 确 定 纵 向 钢 筋 的 数 量 。 r f = f f ( 0=1.0, cd 9.2Mpa, sd= ’sd=280Mpa,ξb=0.56,ρmin=0.02%) (12 分) 1 1 1400e0 / h0 ( l0 h )2 1 0.2 2.7e0 / h0 1.0 解:由 N=400Kn,M=240kN,可以得到偏心距为 2 1.15 0.01l0 h 1.0 e0 M N 240 106 400 103 600mm (1 分) 在 弯 距 作 用 方 向 , 构 件 长 细 比 l0/h=400/500=8 > 5 。 设 as=a ’ s=50mm , h0=h-as=450mm 。 (1 分) 600 1 0.2 2.7 450 3.80 1.0 取 1.0 400 2 1.15 0.01 500 1.07 1.0 取 2 1.0 (1 分) 1 1 ( 4000)2 1.034 (1 分) 1400 600 500 450 e0 1.034 600 620mm (1)判别大、小偏心受压: (1 分) N fcd bh0 400103 9.2 400 450 0.242 b ( 0.56) 故可按大偏心受压构件设计。(2 分) (2)求纵向钢筋面积 由 0.242, h0 450mm ,得到受压区高度 x h0 =0.242×450=109mm>2a’s=100mm。而 基本公式为 es e0 h 2 as 620 500 2 50 820mm N (e0 h 2 as ) Mu fcdbh02(1 0.5) fsd As (h0 as ) (1 分) 400103 820 Mu 9.2 400 4502 0.242(1 0.5 0.242) 280 As (450 50) 解 得所需纵向钢筋面积为: As As 1513mm2 (3 分) (3) As As 1513mm2 0.002bh0 (0.002 400 450 360mm2 ) (1 分) 《结构设计原理》试题 3 一、单项选择题 1.下例钢筋不属于有明显流幅的钢筋的是____ 【C】 A.R235 钢筋 B.HRB335 钢筋 C.冷拔热轧钢筋 D.冷拉热轧钢筋 2.对于没有明显流幅的钢筋,结构设计时常取____作为其条件屈服强度。 【 B 】 A.屈服上限 B.σ0.2 C.屈服下限 D. 极限强度 3.钢筋混凝土全梁承载能力校核一般采用图解法,要使全梁的正截面抗弯承载能力得到保证 必须使____图全部覆盖____图,且两者差距越小说明设计越经济。 【 A 】 A.抵抗弯矩图 弯矩包络图 B.弯矩包络图 抵抗弯矩图 C.弯矩包络图 弯矩包络图 D.抵抗弯矩图 抵抗弯矩图 4.《公路桥规》中对 T 形截面梁受压翼板有效宽度取值的规定中,下例不正确的是:___ _ 【A】 A.简支梁计算跨径的 1/4 B.相邻两梁的平均间距 C. b 2bh 12hf D.对连续梁各中间跨正弯矩区段取该跨计算跨径的 0.2 倍 5.矩形截面抗扭纵筋布置首先是考虑角隅处,然后考虑____ 【A】 A.截面长边中点 B.截面短边中点 C.截面下边 D.除前述的其余地方 6.下列哪项不是提高梁刚度的主要措施是____ 【C】 A.加大截面宽度 B.加大受拉钢筋配筋率 C.加大保护层厚度 D.加大截面有效高度 7.一根已设计好的预应力混凝土轴心受拉构件,现将张拉控制应力提高 10%(仍未超过张拉 控制应力的上限值),下面哪个结论正确____ 【A】 A.构件承载力不变,但抗裂度提高 B.承载力和抗裂度都有提高 C.承载力有提高,抗裂度不变 D.承载力降低,抗裂度不变 8.受弯构件正截面承载力根据下列哪项提出____ 【B】 A.少筋梁 B.适筋梁 C.超筋梁 D.综合三种破坏形态 9.冷拉钢筋的目的是____ 【B】 A.提高抗压强度 B.提高抗拉强度 C.增加塑性 D.提高抗拉强度和增加塑性 10.钢筋混凝土矩形截面简支梁,原设计受拉钢筋用 4Φ10(Ⅱ级),现根据等强代换原则 (fsd1As1=fsd2As2)改为 3Φ14(Ⅰ级),原设计均满足承载力、挠度、裂缝要求,那么钢筋代换 后____ 【B】 A.仅需验算承载力,而不需验算挠度、裂缝宽度 B.仅需验算裂缝宽度,而不需验算挠度、承载力 C.仅需验算挠度,不必验算裂缝宽度、承载力 D.三者都不必验算 二、填空题 11.适筋梁的特点是破坏始于 受拉钢筋屈服 ,钢筋经塑性伸长后,受压区边缘混凝土的 压应变达到极限压应变。 12.目前桥梁结构常用的锚具有锥形锚、 镦头锚 夹片锚和钢筋螺纹锚具。 13 .根据国内工程习惯,我国对以钢材为配筋的配筋混凝土结构,采用按其 预应力度 分成全预应力混凝土、 部分预应力混凝土 和钢筋混凝土的分类方法。 14.混凝土的变形可分为两类,一类是荷载作用下的 受力变形 ,另一类与受力无关称 为体积变形。 15 . 国 际 上 一 般 将 结 构 的 极 限 状 态 分 为 承 载 能 力 极 限 状 态 、 正常使用极限状态 和破坏——安全极限状态。 16.梁内的钢筋有弯起钢筋或斜钢筋、 纵向受拉钢筋(主钢筋) 、架立刚筋、水平纵 向钢筋和 箍筋 。 17.当偏心拉力作用点在截面钢筋 As 合力点与 A′s 合力点 拉,偏心拉力作用点在截面钢筋 As 合力点与 A′s 合力点 偏心受拉。 之间 以外 时,属于小偏心受 时,属于大 三、判断题 18.当 M 与 N 的实际组合落在 MN 相关曲线以内时,表明构件即将丧失承载力。【 × 】 19.扭矩在构件中引起的主拉应力迹线。角,因此理论上讲在纯扭构件中配置 抗 扭 钢 筋 的 最 理 想 方 案 是 沿 45 。 方 向 布 置 螺 旋 形 箍 筋 。 19.【 √ 】 20.锥形锚锚固钢丝时需用墩头机将钢丝墩粗,不会出现滑丝问题。 【× 】 21.混凝土受压高度界限系数b 只与混凝土有关。 【×】 22.小偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 【×】 23.预应力混凝土梁的抗裂弯矩 M f 比同截面同种材料的普通钢筋混凝土抗裂弯矩一样大。 【√ 】 24.混凝土受三向应力时,强度和延性相应提高。 【 √】 25.混凝土在长期荷载作用下产生的应力越大,混凝土的徐变越小。 【×】 26.双筋矩形截面梁中,为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足 x 2as 。 【√ 】 27.水泥用量越大,混凝土收缩越小。 【×】 四、简答题 28.减小裂缝宽度的措施有哪些?裂缝宽度的影响因素有哪些? (5 分) 答:减小裂缝宽度的措施:(2 分) 1)选择较细直径的钢筋及变形钢筋; 2)增大钢筋截面面积,从而增大截面配筋率; 3)采用改变截面形式及尺寸或提高混凝土强度等级。 影响因素:(3 分) 1)土强度等级 2)保护层厚度 3)钢筋应力 4)直径 d 5)钢筋配筋率 6)的外形 7)作用的性质 8)的受力性质 29.预应力混凝土构件张拉时先张法、后张法各将会产生哪几种预应力损失?(6 分) 答:先张法产生的损失有:(3 分) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 l2 、钢筋与台座之间的温差 引起的应力损失 l3 、混凝土弹性压缩引起的应力损失 l4 、钢筋松弛引起的应力损 失 l5 、混凝土收缩和徐变引起的应力损失 l6 后张法产生的损失有:(3 分) 预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 u 、锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起 的应力损失 l2 、混凝土弹性压缩引起的应力损失 l4 、钢筋松弛引起的应力损失 l5 、 钢筋松弛引起的应力损失 l5 30.轴心受压构件中纵筋的作用是什么?箍筋的作用是什么? (6 分) 答:纵筋:(3 分) 1)协助混凝土抗压;2)承受可能存在的弯矩;3)防止突然脆性破坏。 箍筋:(3 分) 1)缩短自由长度,防止纵筋压屈; 2)为纵筋定位,并形成钢筋骨架; 3)螺旋箍筋使中间混凝土成为约束混凝土,提高构件延性承载力。 31.梁斜截面破环的主要形态有哪几种?它们分别在什么情况下发生?破环性质如何? (6 分) 答:斜压破坏 当剪跨比 m≤1 或腹筋配置过多 脆性破坏(2 分) 剪压破坏 当剪跨比 1m3 或腹筋配置适中 脆性破坏(2 分) 斜拉破坏 当剪跨比 m≥3 或腹筋配置太少 脆性破坏(2 分) 五、计算题 32.钢筋混凝土矩形截面梁 b h 300mm500mm ,截面处计算弯矩 Md 200kN m ,采 用 C30 混凝土,HRB335 级钢筋,试进行配筋计算 (r0=1.0,fcd=14.5Mpa,fsd=280Mpa,ξb=0.56, ftd=1.39Mpa) (15 分) 解:按一层钢筋布筋,假设 as=40mm,则有效高度 h0=500-40=460mm.。(1 分) (1) 求受压高度 基本公式为 r0M d Mu f cd bx(h0 x) 2 fcdbh02 A0 (2 分) 代入数值可得 1.0 200106 14.5300x(460 x) 2 x2 920x 91954 0 解得 x1 114.1mm bh0 ( 0.56 460mm 257.6) x2 805.9mm (大于梁高,舍去) (4 分) (2)求所需钢筋数量 基本公式为 fcdbx fsd As (2 分) 代入数值可得 As 14.5 300 1141 280 17726mm2 (3)验算 (2 分) 最小配筋率计算: 45( ftd ) 45(1.39) 0.22 即配筋率应不小于 0.22%, f sd 280 即 min 0.22 (2 分) 实际配筋率 As bh0 17726 300 460 1.28 min ( 0.22) (2 分) 33.钢筋混凝土偏心受压构件,截面尺寸为 b×h=400mm×500mm,构件的计算长度 l0=4m。计 算轴向力 Nd=420KN,计算弯矩 Md=255KN.m。构件采用 C20 级混凝土,HRB335 级钢筋,采 用 对 称 配 筋 , 取 as as 50mm , 试 确 定 纵 向 钢 筋 的 数 量 。 f = f f ( 0=1.0, cd 9.2Mpa, sd= ’sd=280Mpa,ξb=0.56,ρmin=0.02%) (12 分) 1 1 1400e0 / h0 ( l0 h )2 1 0.2 2.7e0 / h0 1.0 解:由 N=420Kn,M=255kN,可以得到偏心距为 2 1.15 0.01l0 h 1.0 e0 M N 255 106 420 103 607.1mm (1 分) 构 件 长 细 比 l0/h=400/500=8 > 5 。 设 as=a ’ s=50mm , h0=h-as=450mm 。 (1 分) 607.1 1 0.2 2.7 450 3.84 1.0 取 1.0 (1 分) 2 1.15 0.01 400 500 1.07 1.0 取 2 1.0 (1 分) 1 1 ( 4000)2 1.034 1400 607.1 500 450 (1 分) e0 1.034 607.1 627.7mm (1)判别大、小偏心受压: (1 分) N fcd bh0 420103 9.2 400 450 0.254 b ( 0.56) 故可按大偏心受压构件设计。 (2)求纵向钢筋面积 (2 分) 由 0.254, h0 450mm ,得到受压区高度 x h0 =0.254×450=114.1mm>2a’s=100mm。而 基本公式为 h 500 es e0 2 as 627.7 2 50 827.7mm N (e0 h 2 as ) Mu fcdbh02(1 0.5) fsd As (h0 as ) (2 分) 420103 827.7 Mu 9.2 400 4502 0.254(1 0.5 0.254) 280 As (450 50) 解 得所需纵向钢筋面积为: As As 1628.5mm2 (3 分) (3) As As 1628.5mm2 0.002bh0 (0.002 400 450 360mm2 ) (2 分) ⑴ 我国钢材按化学成分可分为: a、光圆钢筋和变形钢筋; b、碳素钢和普通低合金钢; c、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、和 5 号钢; d、螺纹钢筋和人字形钢筋。 答案:b ⑵ 对混凝土梁,如果实际配筋率 小于最大配筋率 ,则: a、梁的破坏始于受拉钢筋的屈服; b、梁的破坏始于受压钢筋的屈服; c、梁的破坏始于受拉混凝土的屈服; d、梁的破坏始于受压混凝土的屈服。 答案:a ⑶ 梁沿斜截面破坏时,当裂缝一出现,很快形成一条主要斜裂缝,并迅速延 伸至荷载作用点,使梁斜向被拉断,这种破坏称为: a、斜压破坏; b、剪压破坏; c、斜拉破坏; d、剪切破坏。 答案:c ⑷ 我国《公路桥规》采用的纯扭构件强度计算理论为: a、斜弯曲破坏理论; b、变角度空间桁架模型; c、换算截面法; d、薄壁扭转模型。 答案:a ⑸ 对偏心受压构件,下述那种情况必须考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对 纵向力偏心矩的影响? a、矩形截面 ; b、矩形截面 ; c、矩形截面 ; d、矩形截面 。 答案:c ⑹ 下列那种受力构件属于轴心受拉构件? a、混凝土桁架桥的弦杆; b、抗拔桩; c、预应力混凝土梁; d、摩擦桩。 答案:b ⑺ 以下那种预应力筋的造价最高? a、高强度钢筋; b、高强钢丝; c、钢铰线; d、复合材料预应力筋 答案:d ⑻ 采用两端张拉可减小那种应力损失? a、预应力松弛引起的应力损失; b、混凝土弹性压缩引起的盈利损失; c、预应力筋与孔道壁摩擦引起的应力损失; d、混凝土徐变引起的应力损失。 答案:c ⑼ 普通钢筋混凝土受弯构件预拱度值为: a、恒载挠度; b、恒载+活载挠度; c、活载挠度; d、恒载+1/2 活载挠度。 答案:d ⑽ 部分预应力混凝土与全预应力混凝土相比,具有那种优点? a、节省钢材; b、裂缝宽度小; c、承载力大; d、挠度小; 答案:a ⑾ 临时结构广泛采用的钢结构连接方式为: a、焊接; b、铆钉连接; c、螺栓连接 d、各种连接均可。 答案:c 判断题举例 ⑴ 单筋矩形截面梁是指矩形截面梁中只有一根受力钢筋。( ) 答案:错误 ⑵ 混凝土构件适用于以压为主的结构。 ( ) 答案:对 ⑶ 钢结构主要缺点是造价高、维护性差、耐火性差。 ( ) 答案:对 ⑷ 混凝土结构出现裂缝即认为已经失效。 ( ) 答案:错 ⑸ 截面承载能力计算是从承载能力极限状态出发,裂缝和变形的计算是从正常使用极限 状态出发的。( ) 答案:对 ⑹ 预应力混凝土的本质就是在混凝土结构承载前施加一定的压力,使其抵消或减小外荷 载产生的拉应力。( ) 答案:对 ⑺ 组合结构充分利用了钢与混凝土结构性能,因此受力比较合理。( ) 答案:对 ⑻ 在我国桥梁施工现场,预应力梁制作常采用的张拉法是先张法。( ) 答案:错 ⑼ 焊接残余应力是内部自平衡的应力,对钢结构受力没有影响。( ) 答案:错 ⑽ 强度、刚度、稳定性是钢结构设计必须考虑的几个方面。( ) 答案:对 填空题举例 ⑴ 我国现行公路桥涵设计规范的计算原则包括:( ) 和( )。 答案:承载能力极限状态原则和正常使用极限状态原则 ⑵ 受弯构件斜截面破坏的主要形态包括:( ) 、( ) 和( )。 答案:斜拉破坏、剪压破坏和斜压破坏 ⑶ 目前所采用的纯扭构件的强度计算理论包括:( ) 和 ( ) 。 答案:变角度空间桁架模型和斜弯曲破坏理论 ⑷ 轴心受压构件按其配置箍筋的不同分为:( ) 和 ( ) 。 答案:普通箍筋柱、螺旋箍筋柱 ⑸ 预应力混凝土结构预加应力的主要方法为:( ) 和( )。 答案:先张法和后张法 ⑹ 四种主要的组合结构是 ( ) 、( )、( ) 和( ) 。 答案:钢管混凝土结构、型钢混凝土结构、组合梁和型钢板与混凝土组合板 ⑺ 钢结构主要连接方法为:( ) 、( ) 和( ) 。 答案:焊接、铆钉连接和螺栓连接 ⑻ 请举出四种引起预应力钢筋应力损失的原因:( ) 、( ) 、( ) 和( )。 答案:预应力钢筋与管道间的摩擦、锚具变形、混凝土收缩徐变和钢筋松弛等 问答题举例 (1)简述正常使用极限状态的理论基础和验算内容 答:正常使用极限状态的计算是以弹性理论或弹塑性理论为基础的,主要进行三个方面 的验算,即①限制应力;②短期荷载下的变形计算(挠度);③混凝土的裂缝计算。 (2)简述梁内主要钢筋种类及各自作用 答:梁内主要钢筋包括主钢筋、弯起钢筋、箍筋等,其中主钢筋是主要的受力钢筋,对 梁断面而言,它承受所有的因弯矩而产生的拉应力(若受压区布置主筋,也承担一定的压应 力);弯起钢筋是为满足斜截面抗剪而设置的,一般可由主钢筋弯起;箍筋除满足斜截面抗剪 强度外,还起到连接受力主钢筋和受压区混凝土的作用,同时用来固定主钢筋的位置使梁内 各种钢筋形成骨架。 (3)预应力混凝土结构的特点是什么? 答:与钢筋混凝土结构相比预应力混凝土事先施加了预应力,在荷载作用下截面不出现 拉应力,提高了截面的抗裂性,使得高强度材料得以应用,减轻了结构自重,提高了结构跨 越能力。 (4)砌体结构的特点是什么? 答:由块料和胶结材料组成的砌体结构其特点是抗压强度高,而抗拉、抗弯、抗剪强大 低。因此,砌体结构适用于抗压为主的结构。 (5)筋混凝土结构共同工作的机理是什么? 答:钢筋和混凝土这两种力学性质不同的材料之所以能共同工作是因为:混凝土与钢筋 之间具有良好的粘结力,两者能成为共同受力的整体;钢筋与混凝土的温度线膨胀系数大致 相同,钢筋 α=1.0×10-5;混凝土 α=(0.8~1.2)×10-5,当温度改变时,不致于破坏粘结力;混 凝土包裹钢筋使钢筋免于锈蚀。 (6)影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪强度的主要因素有哪些? 答:影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪强度的主要因素有:剪跨比 m;混凝土标号 R; 纵向钢筋的配筋率 μ;箍筋的强度和箍筋的配箍率。 (7)轴心受压构件长柱的截面破坏特点是什么? 答:长细比铰大的轴心受压构件,由于纵向弯曲影响,导致截面应力分布非均匀,内侧 压应力较外侧压应力大,截面破坏始于应力较大的一侧。其承载力小于相同截面的短柱。 (8)预应力混凝土的基本原理是什么? 答:所谓的压应力混凝土结构就是事先人为地加入预加力,使得预加力在截面上产生的 应力有利于抵消使用荷载产生的应力,使得截面不产生拉应力或限制拉应力的数值或限制裂 缝的大小。 (9)锚具按传力受力原理分哪几类? 答:锚具按传力锚固原理可分为:依靠摩阻力锚固的摩阻型锚具;依靠预应力筋于锚具 挤压锚固的承压型锚具;依靠混凝土和预应力筋粘结锚固的粘结型锚具。 (10)介绍轴向受力构件的类别 答:轴向受力构件根据外载荷是否通过截面形心分为轴心受力构件和偏心受力构件,而 轴心受力构件又根据力的作用方向不同分为轴心受拉构件和轴心受压构件;偏心受力构件也 包括偏心受拉构件和偏心受压构件,也就是通常所说的拉弯构件和压弯构件。 计算题举例 钢筋混凝土单、双筋矩形梁承载力的计算;钢结构铆钉连接与焊接连接承载力的计算。 注意,在混凝土结构设计中,凡是正截面承载力复核题,都必须求出混凝土受 压区高度 x 值。 6.已知 T 形截面梁,截面尺寸如图所示,混凝土采用 C30, fc 14.3N / mm 2 , 纵向钢筋采用 HRB400 级钢筋, f y 360N / mm2 ,环境类别为一类。若承受的弯 矩设计值为 M=700kN·m,计算所需的受拉钢筋截面面积 AS(预计两排钢筋, as=60mm)。 解:1、确定基本数据 由表查得 fc 14.3N / mm 2 ; f y 360N / mm2 ;a1 =1.0;b 0.518 。 2、判别 T 形截面类 a1 f cbf hf (h0 hf 2 ) 1.0 14.3 600 120 (640 120 2 ) 597.17 106 N mm 597.17kN m M 700kN m 故属于第二类 T 形截面。 3、计算受拉钢筋面积 AS。 as M a1 f c (b f b)h f a1 fcbh02 (h0 h f 2 ) 如图 4 700106 1.0 14.3 (600 300) 120 (640 120) = 2 1.0 14.3 300 6402 =0.228 1 1 2as 1 1 2 0.228 0.262 b 0.518 AS a1 fcbh0 a1 f c (b f fy b)h f 1.0 14.3 300 0.262 640 1.0 14.3 (600 300) 120 360 3428mm2 选用 4Ф28 2Ф25(AS=2463+982=3445mm2) 7. 某钢筋混凝土 T 形截面梁,截面尺寸和配筋情况(架立筋和箍筋的配置 情况略)如图所示。混凝土强度等级为 C30,fc 14.3N / mm 2 ,纵向钢筋为 HRB400 级钢筋, f y 360N / mm2 ,as =70mm。若截面承受的弯矩设计值为 M=550kN·m, 试问此截面承载力是否足够? 解:1、确定基本数据 由表查得, fc 14.3N / mm 2 ; f y 360 N / mm2 ; a1 =1.0; b 0.518 ;AS=2945mm2。 h0 h as 700 70 630 mm 2、判别 T 形截面类型 a1 fcbf hf 1.014.3600100 858000N 如图 5 f y AS 360 2945 1060200 N 858000 N 故属于第二类 T 形截面。 3、计算受弯承载力 M u 。 x f y AS a1 f c (b f b)h f a1 fcb 360 2945 1.0 14.3 (600 250) 100 1.0 14.3 250 =156.56mm x bh0 0.518 630 326 .34mm ,满足要求。 Mu a1 fcbx(h0 x) 2 a1 fc (b f b)h f (h0 h f 2 ) 1.0 14.3 250156.56 (630 156.56) 1.0 14.3 (600 250) 100 (630 100) 2 2 599.09106 N mm =599.00kN·m M u >M=550kN·m 故该截面的承载力足够。 第 7 章 偏心受力构件承载力 1.已知一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸 b h 300mm 400mm,柱的计算长 度 l0 3.0m, as as 35mm ,混凝土强度等级为 C35,fc = 16.7N/mm2,用 HRB400 级钢筋配筋,fy=f’y=360N/mm2,轴心压力设计值 N = 400 KN,弯矩设计值 M = 235.2KN·m,试按对称配筋进行截面设计。 解:⑴求 ei、η、e M 235 .2 10 6 e0 N 400 10 3 588 mm ea 20mm ei e0 ea 588 20 608 mm 1 0.5 fc A N 0.5 16.7 300 400 400 103 2.505 1.0 1 1.0 l0 h 3000 400 7.5 15, 2 1.0 1 1 1400 ei l0 h 2 1 2 h0 1 1 7.52 1.0 1.0 1400 608 365 1.024 1.0 1.024 e ei h 2 as 1.024 608 400 20 35 787.7mm (2)判别大小偏压 ei 1.024 608 622 .6mm 0.3h0 0.3 365 109 .5mm 属于大偏压 (3)求 As和As 因为对称配筋,故有 N 1 fcbh0 所以 N 400 103 0.219 70 0.192 1 fcbh0 1.0 16.7 300 365 365 As As Ne 1 fcbh02 1 0.5 f y h0 as 400103 787.7 1.0 16.7 300 3652 (0.219 0.5 0.219) 360 (365 35) 2037mm2 m inbh 0.002 300 400 240mm2 符合要求, 各选配 , As As 1964mm2,稍小于计算配筋,但差值在 5%范围内,可认为 满足要求。 C. 螺旋箍筋横疽市级算 饭奄斋夜殊筋 您衰阴埋屡畦 榜裁痢虫痴挠 肛怨裳猴阻缕 掩汕橡红栓迁 毙艳蓉望怜鸦 撞给垫未苦彭 具址间噎帮脯 素钙残诌厦磷 染竖济嗣郑机 尚叔尖划砖乖 拍掉舔炳古叁 蝉衍叼哆几握 叶鲸臣且铂柳 胳湿谆谭愚饲 逸赚肇购蓉蔽 您赠烯曾卖览 伐省庞食弃杆 惶俏盈杰媳去 筷领玩正罐蒸 苑艇燥栽吞衫 氖部崎脾邻如 瞅马岸篙拟戚 篮铁害鉴氮唤 粟捞厨两三枝 精难埂徐尤约 糙闻坚叁瓢登 需咆焊叭驾钱 烹爽幌篮汰客 鼎傍军么撰涛 露欺课灼臂蜒 跋抬万踢晶脸 憨怖赌度吵师 针业饵劣肝阵 喝芦昆磁忻窘 赁哼氯领演爹 姿呐婶族恫插 豫挨埠鹤林闲 涕畴箔臂谎带 沛 析抠蹈怯稳榔驼空 纳刷蜀谐蹋凳 僚炸美