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6up《结构设计原理》复习资料全

时间:2020-11-10 00:15

  《结构设计原理》复习资料全_数学_小学教育_教育专区。.. .. 《结构设计原理》复习资料 第一篇 钢筋混凝土结构 第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 三、复习题 (一)填空题 1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是 替混凝土受拉 或

  .. .. 《结构设计原理》复习资料 第一篇 钢筋混凝土结构 第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 三、复习题 (一)填空题 1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是 替混凝土受拉 或 协助混凝土受压 。 2、混凝土的强度指标有 混凝土的立方体强度 、 混凝土轴心抗压强度 和 混凝土抗拉 强度 。 3、混凝土的变形可分为两类: 受力变形 和 体积变形 。 4、钢筋混凝土结构使用的钢筋,不仅要 强度高 ,而且要具有良好的 塑性 、 可焊性 , 同时还要求与混凝土有较好的 粘结性能 。 5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要为 混凝土强度 、 浇筑位置 、 保护层厚度 及 钢筋净间距 。 6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作,其主要原 因是: 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力 、 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近 和 混 凝土对钢筋起保护作用 。 7、混凝土的变形可分为混凝土的 受力变形 和混凝土的 体积变形 。其中混凝土的徐变 属于混凝土的 受力 变形,混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的 体积 变形。 (二)判断题 1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。………………………………【×】 2、混凝土强度愈高,应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈好。………………………【×】 3、线性徐变在加荷初期增长很快,一般在两年左右趋以稳定,三年左右徐变即告基本终 止。………………………………………………………………………………………………【√】 4、水泥的用量愈多,水灰比较大,收缩就越小。………………………………………【×】 5、钢筋中含碳量愈高,钢筋的强度愈高,但钢筋的塑性和可焊性就愈差。…………【√】 (三)名词解释 1、混凝土的立方体强度────我国《公路桥规》规定以每边边长为 150mm 的立方体试 件,在 20℃±2℃的温度和相对湿度在 90%以上的潮湿空气中养护 28 天,依照标准制作方法 和试验方法测得的抗压极限强度值(以 MPa 计)作为混凝土的立方体抗压强度,用符号 fcu 表 示。 2、混凝土的徐变────在荷载的长期作用下,混凝土的变形将随时间而增加,亦即在 应力不变的情况下,混凝土的应变随时间继续增长,这种现象被称为混凝土的徐变。 3、混凝土的收缩────混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。 (四)简答题 1、简述混凝土应力应变曲线的三个阶段? 答:在上升段,当应力小于 0.3 倍的棱柱体强度时,应力应变关系接近直线变化,混凝土 处于弹性工作阶段。在应力大于等于 0.3 倍的棱柱体强度后,随着应力增大,应力应变关系愈 来愈偏离直线,任一点的应变可分为弹性应变和塑性应变两部分。原有的混凝土部微裂缝发 ... . ... . .. .. 展,并在孔隙等薄弱处产生新的个别的微裂缝。当应力达到 0.8 倍的棱柱体强度后,混凝土塑 性变形显著增大,部微裂缝不断延伸扩展,并有几条贯通,应力应变曲线斜率急剧减小。当 应力达到棱柱体强度时,应力应变曲线的斜率已接近于水平,试件表面出现不连续的常见裂 缝。 在下降段,到达峰值应力后,混凝土的强度并不完全消失,随着应力的减少,应变仍然 增加,曲线下降坡度较陡,混凝土表面裂缝逐渐贯通。 在收敛段,在反弯点之后,应力下降的速度减慢,趋向于稳定的残余应力。表面纵向裂 缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱,荷载由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。 2、简述混凝土发生徐变的原因? 答:在长期荷载作用下,混凝土凝胶体中的水份逐渐压出,水泥石逐渐粘性流动,微细 空隙逐渐闭合,细晶体部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。 第二章 结构按极限状态法设计计算的原则 三、复习题 (一)填空题 1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构,在规定的时间能够在具有足够 可靠性 性 的前提下,完成 全部功能 的要求。 2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作,称为结构 可靠 ,反之则称为 失效 ,结 构工作状态是处于可靠还是失效的标志用 极限状态 来衡量。 3、国际上一般将结构的极限状态分为三类: 承载能力极限状态 、 正常使用极限状态 和 “破坏一安全”极限状态 。 4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面 的验算: 应力计算 、 裂缝宽度验算 和 变形验算 。 5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类: 永久荷载 、 可变荷载 和 偶然荷载 。 6、结构的 安全性 、 适用性 和 耐久性 通称为结构的可靠性。 7、作用是指使结构产生力、变形、应力和应变的所有原因,它分为 直接 作用和 间接 作 用两种。 直接作用 是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等, 间接 作用 是指引起结构外加变形和约束变形的原因,如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温 度变化等。 8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类: 永久作用(恒载) 、 可变作用 和 偶然作用 。 9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的 三种状况: 持久 状况、 短暂 状况和 偶然 状况。 10、《公路桥规》根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分,称为混凝土 强度等级并冠以符号 C 来表示,规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有 13 级,即 C20~ C80,中间以 5MPa 进级。C50 以下为普通强度混凝土,C50 及以上混凝土为高强度混凝土。 《公路桥规》规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用:钢筋混凝土构件不应低于 C20 ,用 HRB400、KL400 级钢筋配筋时,不应低于 C25 ;预应力混凝土构件不应低于 C40 。 11、结构或结构构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代 表值。作用代表值包括作用 标准值 、 准永久值 和 频遇值 。 (二)名词解释 1、结构的可靠度────结构在规定的时间,在规定的条件下,完成预定功能的概率。 2、结构的极限状态────当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设 ... . ... . .. .. 计规定的某一功能要求时,则此特定状态称为该功能的极限状态。 第三章 受弯构件正截面承载力计算 二、复习题 (一)填空题 1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有 矩形 、 T 形 和 箱形 等。 2、只在梁(板)的受拉区配置纵向受拉钢筋,此种构件称为 单筋受弯构件 ;如果同时 在截面受压区也配置受力钢筋,则此种构件称为 双筋受弯构件 。 3、梁的钢筋有 纵向受拉钢筋(主钢筋) 、 弯起钢筋 或 斜钢筋 、 箍筋 、 架立钢 筋 和 水平纵向钢筋 等。 4、梁的钢筋常常采用骨架形式,一般分为 绑扎钢筋骨架 和 焊接钢筋骨架 两种形式。 5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型: 塑性破坏 和 脆性破坏 。 6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ,选定 材料 、确 定 截面尺寸 和 配筋 的计算。 7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ,并可减少长期荷载作用下的 变形 。 8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法,是根据 面积 、 惯性矩 和 形心位 置 不变的原则。 9、T 形截面按受压区高度的不同可分为两类: 第一类 T 形截面 和 第二类 T 形截面 。 10、工字形、箱形截面以及空心板截面,在正截面承载力计算中均按 T 形截面 来处理。 (二)判断题 1、判断一个截面在计算时是否属于 T 形截面,不是看截面本身形状,而是要看其翼缘板 是否参加抗压作用。……………………………………………………………………………【√】 2、当梁截面承受异号弯矩作用时,可以采用单筋截面。………………………………【×】 3、少筋梁破坏是属于塑性破坏。…………………………………………………………【×】 4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后,可以减少混凝土裂缝宽度。…【√】 5、当承受正弯矩时,分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧。……………………………【×】 (三)名词解释 1、控制截面────所谓控制截面,在等截面构件中是指计算弯矩(荷载效应)最大的 截面;在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小,而计算弯矩相对较大的截面。 2、最大配筋率 max ────当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时, 受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生,这种破坏称为平衡破坏或界限破坏,相应的 配筋率称为最大配筋率。 3、最小配筋率 min ────当配筋率减少,混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯 矩时,裂缝一旦出现,应力立即达到屈服强度,这时的配筋率称为最小配筋率。 备注:最小配筋率 min 是少筋梁与适筋梁的界限。当梁的配筋率由 min 逐渐减小,梁的 工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡,所以, min 可按采用最小配筋率 min 的钢筋混凝土梁在破坏时,正截面承载力 Mu 等于同样截面尺寸、同样材料的素混凝土 梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定。 ... . ... . .. .. (四)简答题 1、设计受弯构件时,一般应满足哪两方面的要求? 答:①由于弯矩的作用,构件可能沿某个正截面(与梁的纵轴线或板的中面正交时的面) 发生破坏,故需进行正截面承载力计算;②由于弯矩和剪力的共同作用,构件可能沿剪压区 段的某个斜截面发生破坏,故还需进行斜截面承载力计算。 2、简述分布钢筋的作用? 答:分布钢筋的作用是将板面上的荷载作用更均匀的传布给受力钢筋,同时在施工中可 以固定受力钢筋的位置,而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力。 3、简述受弯构件正截面工作的三个阶段? 答:在第一阶段梁没有裂缝,在第二阶段梁带裂缝工作,在第三阶段裂缝急剧开展,纵 向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。 4、简述钢筋混凝土梁的受力特点? 答:钢筋混凝土梁的截面正应力状态随着荷载的增大不仅有数量上的变化,而且有性质 上的改变,即应力分布图形的改变。不同的受力阶段,中和轴的位置及力偶臂是不同的。因 此,无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力,不像弹性匀质材料梁那样完全与弯矩 成比例。 梁的大部分工作阶段中,受拉区混凝土已开裂。随着裂缝的开展,压区混凝土塑性变形 的发展,以及粘结力的逐渐破坏,均使梁的刚度不断降低。因此梁的挠度、转角与弯矩的关 系也不完全服从弹性匀质梁所具有的比例关系。 5、简述适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏特征? 答:适筋梁的破坏特征是:受拉区钢筋首先达到屈服强度,其应力保持不变而产生显著 的塑性伸长,直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时,受压区出现纵向水平 裂缝,随之压碎而破坏。这种梁破坏前,梁的裂缝急剧开展,挠度较大,梁截面产生较大的 塑性变形,因而有明显的破坏预兆。 超筋梁的破坏特征是;破坏时受压区混凝土被压坏,而拉区钢筋应力远未达到屈服强度。 破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝开展不宽,延伸不高,破坏 是突然的,没有明显的预兆。 少筋梁的破坏特征是:梁拉区混凝土一开裂,受拉钢筋达到屈服,并迅速经历整个流幅 二进入强化阶段,梁仅出现一条集中裂缝,不仅宽度较大,而且沿梁高延伸很高,此时受压 区混凝土还未压坏,裂缝宽度已很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断。破坏很突然,少筋梁在 桥梁工程中不允许采用。 (五)计算题 1、已知一钢筋混凝土单筋矩形截面梁,截面尺寸 b×h=250mm×500mm(h0=455mm), 截面处弯矩组合设计值 Md=115KN·m,采用 C20 混凝土( fcd 9.2MPa, ftd 1.06MPa ) 和 HRB335 级钢筋( fsd 280 MPa )。Ⅰ类环境条件,安全等级为二级( 0 1.0 ),b 0.56 。 计算所需要的受拉钢筋的截面面积 As 。 解:本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题,请按照以下三个步骤进行计算: 第一步:计算截面抵抗矩系数 s ... . ... . .. .. s 0M d fcdbh02 1.0 115106 9.2 250 4552 0.242 第二步:计算混凝土受压区相对高度 1 1 2s 1 1 2 0.242 0.282 b 0.56 第三步:求受拉钢筋的截面面积 As As bh0 fcd f sd 0.282 250 455 9.2 280 1054 mm2 As bh0 1054 250 455 0.927 % min 其中: min = max 45 ftd f sd ,0.2 = max 1.06 45 280 ,0.2 =0.2% 于是,所需要的受拉钢筋的截面面积 As =1054mm2 2、已知一钢筋混凝土矩形截面梁,截面尺寸限定为 b×h=200mm×400mm,采用 C20 混 凝土( fcd 9.2MPa, ftd 1.06MPa )和 HRB335 级钢筋( f sd 280 MPa ,f / sd 280 MPa ), 弯矩组合设计值 Md=80KN·m。Ⅰ类环境条件,安全等级为一级( 0 1.1 ),b 0.56 。试 进行配筋计算。 解:本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题,请按照以下步骤进行计算: 说明:在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下,如单筋梁出现超筋, 则可采用按双筋梁进行设计。 受压钢筋按一层布置,假设 as 35mm ;受拉钢筋按二层布置,假设 as 65mm , h0=400-65=335mm,弯矩计算值为 M 0Md 1.1 80 88KN ? m 。 第一步:验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为 Mu fcdbh02b (1 0.5b ) =9.2×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=83.26KN·m88 KN·m 故需要采用双筋截面。 第二步:首先计算单筋梁部分,让单筋梁充分发挥作用(即令 b ),求受压钢筋的面 积 As ... . ... . .. .. As M fcdbh02b (1 0.5b ) fsd (h0 as ) 88106 9.2 2003352 0.56 (1 0.5 0.56) 280 (335 35) 56.4mm2 第三步:根据平衡条件,求受拉钢筋的截面面积 As As fcdbx fsd As/ fsd 9.2 200 0.56335 28056.4 280 1289mm2 于是,受拉区所需要的受拉钢筋总面积是 1289mm2。 受压区所需要的受压钢筋总面积是 56.4mm2。 3、已知一钢筋混凝土双筋矩形截面梁,其截面尺寸为 b×h=200mm×400mm,采用 C30 混 凝 土 ( fcd 13.8MPa, ftd 1.39MPa ) 和 HRB335 级 钢 筋 ( fsd 280 MPa , f / sd 280 MPa ),承受的弯矩组合设计值 M d 150 KN ? m ,受压区已经配置了 2 根直径为 16mm 的受压钢筋。Ⅰ类环境条件,安全等级为二级( 0 1.0 ),b 0.56 。试求受拉钢筋 的面积。 解:本题为双筋矩形截面梁截面设计的第二种类型题,请按照以下步骤进行计算: 受 压 钢 筋 按 一 层 布 置 , as 35mm ; 受 拉 钢 筋 按 二 层 布 置 , 假 设 as 65mm , h0=400-65=335mm,弯矩计算值为 0M d 1.0 150 150 KN ? m 。 第一步:计算单筋矩形截面的最大正截面承载力为 Mu fcdbh02b (1 0.5b ) =13.8×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=124.89KN·m150 KN·m 故需要采用双筋截面。 第二步:首先计算“钢筋”梁部分(又称第二部分截面),求受拉钢筋的截面面积 As2 As 2 f sd AS/ f sd 280 2 162 4 280 402mm2 第三步:计算单筋梁部分(实质上为单筋矩形截面截面设计),求受拉钢筋截面面积 As1 s 0(Md Md2) 1.0 150106 280 402 (335 35) fcdbh02 13.8 200 3352 0.375 1 1 2s 1 1 2 0.375 0.5B 0.56 As1 bh0 fcd f sd 0.5 200 335 13.8 1651 mm2 280 ... . ... . .. .. 于是,所需要的受拉钢筋的总面积为 As As1 As2 1651 402 2053 mm 2 4、已知翼缘位于受压区的钢筋混凝土单筋 T 形简支梁,其截面尺寸 b×h=160mm× 1000mm,bf hf 1600mm110mm,承受的跨中截面弯矩组合设计值 M d 1800 KN ? m , 采用 C25 混凝土( fcd 11.5MPa, ftd 1.23MPa )和 HRB335 级钢筋( fsd 280 MPa , f / sd 280 MPa ),Ⅰ类环境条件,安全等级为一级( 0 1.1 ),b 0.56 。求受拉钢筋截 面面积 As 。 解:本题为第二类 T 形截面截面设计类型题,请按照以下步骤进行计算。 设 T 形截面受拉钢筋为两排,取 as 80mm ,则 h0 1000 80 920 mm 。 第一步:判别 T 形截面的类型。 f b cd f hf (h0 hf 2 ) 11.51600 110 (920 110 2 ) 1750 .76 KN ? m 0Md 1.11800 1980 KN ? m 故属于第二类 T 形截面。 第二步:首先计算“翼缘”梁部分(也称第二部分截面),求受拉钢筋面积 As2 。 As2 fcd (bf b)h/f fsd 11.5 (1600 160) 110 6505.7mm2 280 第三步:计算单筋梁部分(实质上为单筋矩形截面截面设计),求受拉钢筋截面面积 As1 s 0(Md Md2) fcdbh02 1.0 1800106 11.5 (1600 160) 110 11.5160 9202 (920 1120) 0.144 1 1 2s 1 1 2 0.144 0.156 B 0.56 As1 bh0 fcd f sd 0.156 160 920 11.5 943 .13mm2 280 于是,所需要的受拉钢筋的总面积为 As As1 As2 943 .13 6505 .7 7448 .83mm2 二、复习题 第四章 受弯构件斜截面承载力计算 ... . ... . .. .. (一)填空题 1、一般把箍筋和弯起(斜)钢筋统称为梁的 腹筋 ,把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁称 为 有腹筋梁 ,而把仅有纵向受力钢筋而不设腹筋的梁称为无腹筋梁。 2、钢筋混凝土受弯构件沿斜截面的主要破坏形态有 斜压破坏 、 斜拉破坏 和 剪压破 坏 等。 3、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有: 剪跨比 、 混凝土强度 、 纵向受拉 钢筋配筋率 、 配箍率和箍筋强度 。 4、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。在设计 时,对于斜压和斜拉破坏,一般是采用 截面限制条件 和 一定的构造措施 予以避免,对于 常见的剪压破坏形态,梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大,故必须进行斜截面抗剪承载力的 计算。 《公路桥规》规定,对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属半 经验半理论的公式: 0Vd Vu 123 (0.45 10 3 )bh0 (2 0.6 p) fcu,k sv fsv (0.75 10 3 ) fsd Asb sins 5、对于已经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核,就是进一步检查 梁沿长度上的截面的 正截面抗弯承载力 、 斜截面抗剪承载力 和 斜截面抗弯承载力 是否 满足要求。 (二)判断题 1、在斜裂缝出现前,箍筋中的应力就很大,斜裂缝出现后,与斜裂缝相交的箍筋中的应 力突然减小,起到抵抗梁剪切破坏的作用。…………………………………………………【×】 2、箍筋能把剪力直接传递到支座上。……………………………………………………【×】 3、配置箍筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。…………………………………………【√】 4、梁的抗剪承载力随弯筋面积的加大而提高,两者呈线性关系。……………………【√】 5、弯筋不宜单独使用,而总是与箍筋联合使用。………………………………………【√】 6、试验表明,梁的抗剪能力随纵向钢筋配筋率的提高而减小。………………………【×】 7、连续梁的抗剪承载力比相同广义剪跨比的简支梁抗剪承载力要低。………………【√】 (三)名词解释 1、剪跨比 m ────剪跨比 m 是一个无量纲常数,用 m M 来表示,此处 M 和 V 分 Vh0 别为剪压区段中某个竖直截面的弯矩和剪力,h0 为截面有效高度。 2、抵抗弯矩图────抵抗弯矩图又称材料图,就是沿梁长各个正截面按实际配置的总 受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图,即表示个正截面所具有的抗弯承载力。 (四)简答题 1、对于无腹筋梁,斜裂缝出现后,梁的应力状态有哪些变化? 答:斜裂缝出现前,剪力由梁全截面抵抗。但斜裂缝出现后,剪力仅由剪压面抵抗,后 者的面积远小于前者。所以斜裂缝出现后,剪压区的剪应力显著增大;同时,剪压区的压应 力也要增大。这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现。 斜裂缝出现前,截面纵筋拉应力由截面处的弯矩所决定,其值较小。在斜裂缝出现后, 截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定。后者远大于前者,故纵筋拉应力显著增大,这 是应力重分布的另一个表现。 2、简述无腹筋简支梁沿斜截面破坏的三种主要形态? 答:斜拉破坏:在荷载作用下,梁的剪跨段产生由梁底竖直裂缝沿主压应力轨迹线向上 ... . ... . .. .. 延伸发展而成斜裂缝。其中有一条主要斜裂缝(又称临界斜裂缝)很快形成,并迅速伸展至 荷载垫板边缘而使混凝土裂通,梁被撕裂成两部分而丧失承载力,同时,沿纵向钢筋往往伴 随产生水平撕裂裂缝。这种破坏发生突然,破坏面较整齐,无压碎现象。 剪压破坏:梁在弯剪区段出现斜裂缝,随着荷载的增大,陆续出现几条斜裂缝,其中一 条发展成为临界裂缝。临界斜裂缝出现后,梁还能继续增加荷载,斜裂缝伸展至荷载垫板下, 直到斜裂缝顶端(剪压区)的混凝土在正应力、剪应力和荷载引起的竖向局部压应力的共同 作用下被压酥而破坏,破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。 斜压破坏:当剪跨比较小时,首先是加载点和支座之间出现一条斜裂缝,然后出现若干 条大体相平行的斜裂缝,梁腹被分割成若干倾斜的小柱体。随着荷载的增大,梁腹发生类似 混凝土棱柱体被压坏的情况,即破坏时斜裂缝多而密,但没有主裂缝。 3、在斜裂缝出现后,腹筋的作用表现在哪些方面? 答:①把开裂拱体向上拉住,使沿纵向钢筋的撕裂裂缝不发生,从而使纵筋的销栓作用 得以发挥,这样,开裂拱体就能更多地传递主压应力;②腹筋将开裂拱体传递过来的主压应 力传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜力的部位上去,这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的 应里,从而提高了梁的抗剪承载力;③腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度,从而提高了斜截 面上的骨料咬合力。 第五章 受扭构件承载力计算 (一)填空题 1、钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标是: 构件的开裂扭矩 和 构件的破坏 扭矩 。 2、在纯扭作用下,构件的裂缝总是与构件纵轴成 45 度 方向发展。 3、矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩,只能近似地采用 理想塑性 材料的剪应力 图形进行计算,同时通过试验来加以校正。 4、实际工程常都采用由 箍筋 和 纵向钢筋 组成的空间骨架来承担扭矩,并尽可能地在 保证必要的保护层厚度下,沿截面周边布置钢筋,以增强 抗扭能力 。 5、在抗扭钢筋骨架中,箍筋的作用是直接抵抗 主拉应力 ,限制裂缝的发展;纵筋用来 平衡构件中的 纵向分力 ,且在斜裂缝处纵筋可产生销栓作用,抵抗部分扭矩并可抑制斜裂 缝的开展。 6、极限扭矩和抗扭刚度的大小在很大程度上取决于 抗扭钢筋 的数量。 7、根据抗扭配筋率的多少,钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态一般可分为以下几 种: 少筋破坏 、 适筋破坏 、 超筋破坏 和 部分超筋破坏 。 8、 纵筋的数量、强度 和 箍筋的数量、强度 的比例对抗扭强度有一定的影响。 9、T 形、Ⅰ形截面可看成是由简单矩形截面所组成的复杂截面,每个矩形截面所受的扭 矩,可根据各自的 抗扭刚度 按正比例进行分配。 10、由于箱形截面具有 抗扭刚度大 、 能承受异号弯矩 且 底部平整美观 等优点,因 此在连续梁桥、曲线梁桥和城市高架桥中得以广泛采用。 《公路桥规》规定,矩形截面构件抗扭承载力计算公式如下: 0Td Tu 0.35 ftdWt 1.2 fsv Asv1Acor Sv (二)判断题 ... . ... . .. .. 1、对于弯、剪扭共同作用下的构件配筋计算,采取先按弯矩、剪力、扭矩各自单独作用 下进行配筋计算,然后按纵筋和箍筋进行叠加进行截面设计的方法。……………………【√】 2、T 形截面可以看成是由简单矩形截面所组成的复杂截面,受扭时各个矩形截面的扭转 角不同。…………………………………………………………………………………………【×】 3、当扭剪比较大时,出现剪型破坏。……………………………………………………【×】 4、对不同的配筋强度比,少筋和适筋,适筋和超筋的界限位置相同。………………【×】 5、钢筋混凝土受扭构件在开裂前钢筋中的应力较小,钢筋对开裂扭矩的影响不大,可以 忽略钢筋对开裂扭矩的影响。…………………………………………………………………【√】 6、抗扭钢筋越少,裂缝出现引起的钢筋的应力突变就越小。…………………………【×】 (三)简答题 1、简述受扭构件的几种破坏形态? 答:少筋破坏:当抗扭钢筋数量过少时,在构件受扭开裂后,由于钢筋没有足够的能力 承受混凝土开裂后卸给它的那部分外扭矩。因而构件立即破坏,其破坏性质与素混凝土构件 无异。 适筋破坏:在正常配筋的条件下,随着外扭矩的不断增加,抗扭箍筋和纵筋首先达到屈 服强度,然后主裂缝迅速开展,最后促使混凝土受压面被压碎,构件破坏。这种破坏的发生 是延续的、可预见的,与受弯构件适筋梁相类似。 超筋破坏:当抗扭钢筋配置过多,或混凝土强度过低时,随着外扭矩的增加,构件混凝 土先被压碎,从而导致构件破坏,而此时抗扭箍筋和纵筋还均未达到屈服强度。这种破坏的 特征与受弯构件超筋梁相类似,属于脆性破坏的畴。在设计时必须予以避免。 部分超筋破坏:当抗扭箍筋或纵筋中的一种配置过多时,构件破坏只有部分纵筋或箍筋 屈服,而另一部分抗扭钢筋(箍筋或纵筋)尚未达到屈服强度。这种破坏具有一定的脆性破 坏性质。 2、简述弯、剪、扭构件的配筋计算方法? 答:在弯矩、剪力和扭矩共同作用下,钢筋混凝土构件的受力状态十分复杂,目前多采 用简化计算方法。我国《混凝土结构设计规》(GB50010-2002)规定当构件承受的扭矩小于开 裂扭矩的 1/4 时,可以忽略扭矩的影响,按弯、剪共同作用构件计算;当构件承受的剪力小于 无腹筋时构件抗剪承载力的 1/2 时,可忽略剪力的影响,按弯、扭共同作用构件计算。对于弯、 剪、扭共同作用下的构件配筋计算,采取先按弯矩、剪力和扭矩各自“单独”作用进行配筋 计算,然后再把各种相应配筋按纵筋和箍筋进行叠加进行截面设计的方法。 第六章 轴心受压构件的正截面承载力计算 (一)填空题 1、钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种: 普通箍筋 柱 和 螺旋箍筋柱 。 2、普通箍筋的作用是: 防止纵向钢筋局部压屈、并与纵向钢筋形成钢筋骨架,便于施 工。 3、螺旋筋的作用是使截面中间部分(核心)混凝土成为约束混凝土,从而提高构件的 强 度 和 延性 。 4、按照构件的长细比不同,轴心受压构件可分为 短柱 和 长柱 两种。 5、在长柱破坏前,横向挠度增加得很快,使长柱的破坏来得比较突然,导致 失稳破坏 。 6、纵向弯曲系数主要与构件的 长细比 有关。 《公路桥规》规定配有纵向受力钢筋和普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公式 ... . ... . .. .. 如下: 0Nd Nu 0.9( fcd A f sd As ) 《公路桥规》规定配有纵向受力钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公式 如下: 0Nd Nu 0.9( fcd Acor kfsd Aso f sd As ) (二)判断题 1、长柱的承载能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。………………【×】 2、在轴心受压构件配筋设计中,纵向受压钢筋的配筋率越大越好。…………………【×】 3、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载力高。…………………………………【√】 (三)名词解释 1、纵向弯曲系数────对于钢筋混凝土轴心受压构件,把长柱失稳破坏时的临界压力 与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。 (四)简答题 1、轴心受压构件的承载力主要由混凝土负担,设置纵向钢筋的目的是什么? 答:协助混凝土承受压力,减小构件截面尺寸;承受可能存在的不大的弯矩;防止构件 的突然脆性破坏。 第七章 偏心受压构件的正截面承载力计算 (一)填空题 1、钢筋混凝土偏心受压构件随着偏心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同,有以下两种主 要破坏形态: 大偏心受压破坏(受拉破坏) 和 小偏心受压破坏(受压破坏) 。 2、可用 受压区界限高度 或 受压区高度界限系数 来判别两种不同偏心受压破坏形态, 当 b 时,截面为 大偏心受压 破坏;当 b 时,截面为 小偏心受压 破坏。 3、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 。 4、实际工程中最常遇到的是长柱,由于最终破坏是材料破坏,因此,在设计计算中需考 虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响。 5、试验研究表明,钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏,最终表现为 受压区混凝 土压碎 。 (二)判断题 1、在钢筋混凝土偏心受压构件中,布置有纵向受力钢筋和箍筋。对于圆形截面,纵向受 力钢筋常采用沿周边均匀配筋的方式。………………………………………………………【√】 2、偏心受压构件在荷载作用下,构件截面上只存在轴心压力。………………………【×】 3、大偏心受压破坏又称为受压破坏。……………………………………………………【×】 4、小偏心受压构件破坏时,受压钢筋和受拉钢筋同时屈服。…………………………【×】 5、当纵向偏心压力偏心距很小时,构件截面将全部受压,中性轴会位于截面以外。…【√】 (三)简答题 1、简述小偏心受压构件的破坏特征? 答:小偏心受压构件的破坏特征一般是首先受压区边缘混凝土压应变达到极限压应变, 受压区混凝土被压碎;同一侧的钢筋压应力达到屈服强度,而另一侧钢筋,不论受拉还是受 压,其应力均达不到屈服强度;破坏前,构件横向变形无明显的急剧增长。其正截面承载力 ... . ... . .. .. 取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。 2、简述形成受拉破坏和受压破坏的条件? 答:形成受拉破坏的条件是偏心距较大且受拉钢筋量不多的情况,这类构件称之为大偏 心受压构件;形成受压破坏的条件是偏心距较小,或偏心距较大而受拉钢筋数量过多的情况, 这类构件称之为小偏心受压构件。 3、简述偏心受压构件的正截面承载力计算采用了哪些基本假定? 答:①截面应变分布符合平截面假定;②不考虑混凝土的抗拉强度;③受压区混凝土的 极限压应变为 0.0033;④混凝土的压应力图形为矩形,应力集度为轴心抗压设计强度,矩形 应力图的高度取等于按平截面确定的中和轴高度乘以系数 0.9。 4、简述沿周边均匀配筋的圆形截面偏心受压构件其正截面承载力计算采用了哪些基本假 定? 答:①截面应变分布符合平截面假定;②构件达到破坏时,受压边缘混凝土的极限压应 变为 0.0033;③受压区混凝土应力分布采用等效矩形应力图,应力集度为轴心抗压设计强度; ④不考虑受拉区混凝土参加工作,拉力由钢筋承受;⑤钢筋视为理想的弹塑性体。 本章学习重点:对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计 (1)大、小偏心受压构件的判别 N fcdbh0 若 b ,为大偏心受压构件; 若 b ,为小偏心受压构件。 (2)大偏心受压构件( b )的计算 当 2as x bh0时, 当 x 2as 时, As As Nes fcdbh02 (1 0.5 ) f sd (h0 as ) 式中: es e0 h 2 as As Nes fsd (h0 as ) 式中: es e0 h 2 as (3)小偏心受压构件( b )的计算 ... . ... . .. .. N fcdbh0b Nes 0.43 fcdbh02 ( b )(h0 as ) fcdbh0 b As As Nes fcdbh02 (1 0.5 ) f sd (h0 as ) (四)计算题 1、钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱,截面尺寸 b×h=400mm×500mm,构件在弯矩作用 方 向 和 垂 直 于 弯 矩 作 用 方 向 上 的 计 算 长 度 l0 4m , Ⅰ 类 环 境 条 件 , 轴 向 力 计 算 值 N 400KN ,弯矩计算值 M 240KN ? m ,采用 C20 混凝土( fcd 9.2MPa ),纵向钢筋 采用 HRB335 级钢筋( f sd f sd 280 MPa ),b 0.56 。试求对称配筋时所需纵向钢筋的 截面面积。 解:本题为矩形截面对称配筋大偏心受压构件截面设计类型题,必须掌握。 e0 M N 240 106 400 103 600 mm l0 4000 8 5,需要考虑偏心距增大系数 的影响。 h 500 设 as as 50mm , h0 h as 450 mm 。 1 0.2 2.7 e0 h0 0.2 2.7 600 450 3.81,取1 1.0 2 1.15 0.01l0 h 1.15 0.01 4000 500 1.07 1,取 2 1.0 偏心距增大系数 按照下式计算: 1 1 1400 e0 ( l0 h )2 1 2 1 1 1400 600 ( 4000 500 )2 11 1.034 h0 450 首先,判断偏心受压构件的类别。 N fcdbh0 400103 9.2 400 450 0.242 b 0.56 故可按大偏心受压构件进行设计。 其次,求所需纵向受拉钢筋的面积。 es e0 h 2 as 1.034 600 500 2 50 820mm 于是,所需纵向受拉钢筋的面积为: ... . ... . .. .. As As Nes fcdbh02 (1 0.5 ) fsd (h0 as ) 400103 820 9.2 400 4502 0.242 (1 0.5 0.242) 280 (450 50) =1513mm2 圆形截面偏心受压构件的承载力计算基本公式如下: 0Nd Nu Ar 2 fcd Cr2 f sd 0 Nd e0 Mu Br 3 fcd Dgr3 f sd 第八章 受拉构件的承载力计算 (一)填空题 1、当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时,此构件称为 轴心受拉构件 。 2、当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时,或者构件上既作用有拉力,同时又作用 有弯矩时,则为 偏心受拉构件 。 3、可对受拉构件施加一定的 预应力 ,以改善受拉构件的抗裂性能。 (二)计算题 1、已知某钢筋混凝土偏心受拉构件,截面尺寸 b×h=250mm×450mm,as as 35mm , Ⅰ类环境条件,结构安全等级为二级,采用 C25 混凝土,纵筋采用 HRB335 级,箍筋采用 R235 级,已知 Nd 500 KN , e0 150 mm 。求不对称配筋时的钢筋面积。 第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 (一)填空题 1、对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行强度计算,而对某些构件,还要根据使用条件 进行 正常使用阶段 计算。 2、对于钢筋混凝土受弯构件,《公路桥规》规定必须进行使用阶段的 变形 和 弯曲裂缝 最大裂缝宽度 验算。 3、在进行施工阶段验算时,应根据 可能出现的施工荷载 进行力组合。 4、钢筋混凝土结构的裂缝,按其产生的原因可分为以下几类: 由荷载效应引起的裂缝 、 由外加变形或约束变形引起的裂缝 和 钢筋锈蚀裂缝 。 5、裂缝宽度的三种计算理论法: 粘结滑移理论法 、 无滑移理论 和 综合理论 。 6、对于结构重力引起的变形是长期性的变形,一般采用 设置预拱度 来加以消除。 7、影响裂缝宽度的主要因素有: 钢筋应力 、 钢筋直径 、 配筋率 、 保护层厚度 、 钢筋外形 、 荷载作用性质 和 构件受力性质 等。 (二)判断题 1、在使用阶段,钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的。……………………………【×】 2、对于钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度,主要是在设计计算和构造上加以 控制。……………………………………………………………………………………………【√】 ... . ... . .. .. 3、设置预拱度的目的是为了线型美观。…………………………………………………【×】 (三)简答题 1、简述钢筋混凝土受弯构件在使用阶段计算的特点? 答:钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段,而使用阶段一般是指 梁带裂缝工作阶段。 在钢筋混凝土受弯构件的设计中,其强度计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋量及钢 筋布置,以保证截面承载能力要大于荷载效应;计算方法分截面设计和截面复核两种方法。 使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算,以保证在使用情况下的应力、 裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值,这种计算称为“验算”。 钢筋混凝土受弯构件的强度计算必须满足荷载效应小于等于截面承载能力,其中荷载效 应为所考虑荷载组合系的效应值,且承载能力要考虑材料安全系数及工作条件系数。 2、简述设置预拱度的目的及如何设置预拱度? 答:设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形,另外,希望构件 在平时无静活载作用时保持一定的拱度。《公路桥规》规定:当由作用(或荷载)短期效应组 合并考虑作用(或荷载)长期效应影响产生的长期挠度不超过 l /1600( l 为计算跨径)时, 可不设预拱度;当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自 重和 1 可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。 2 第十章 局部承压 (一)填空题 1、局部承压是指在构件的表面上仅有部分面积承受压力的受力状态。局部承压试件的抗 压强度 远高于 同样承压面积的棱柱体抗压强度(全截面受压)。 2、混凝土局部承压的破坏形态主要有三种: 先开裂后破坏 、 一开裂即破坏 、 局部 混凝土下陷 。 3、混凝土局部承压的工作机理主要有两种: 套箍理论 和 剪切理论 。 4、为了提高混凝土局部承压强度,可以在混凝土局部承压区配置 间接钢筋 ,局部承压 区配置间接钢筋可采用 方格钢筋网 或 螺旋式钢筋 两种。 5、《公路桥规》规定,混凝土局部承压必须进行 局部承压区承载力计算 和 局部承压区 抗裂性计算 。 (二)简答题 1、简述混凝土构件局部承压的特点? 答:①构件表面受压面积小于构件截面积;②局部承压面积部分的混凝土抗压强度比全 截面受压时混凝土抗压强度高;③在局部承压区的中部有横向拉应力 x ,这种横向拉应力可 使混凝土产生裂缝。 2、局部承压区段混凝土设置间接钢筋的作用是什么?常用的间接钢筋有哪几种配筋形 式? 答:间接钢筋的作用是:提高局部承压区的抗裂性和极限承载能力。 间接钢筋常用的配筋形式有两种:方格钢筋网和螺旋式钢筋。 ... . 第十一章 深受弯构件 ... . .. .. (一)填空题 1、钢筋混凝土深受弯构件是指跨度与其截面高度之比较小的梁。《公路桥规》规定,梁 的计算跨径 l 与梁的高度 h 之比 l / h 5 的受弯构件称为 深受弯构件 。深受弯构件又可分为 短梁和深梁: l / h 2 的简支梁和 l / h 2.5的连续梁定义为 深梁 ; 2 l / h 5 的简支梁和 2.5 l / h 5 的连续梁称为 短梁 。 2、简支深梁的破坏形态主要有三种: 弯曲破坏 、 剪切破坏 、 局部承压破坏和锚固 破坏 。 3、钢筋混凝土短梁的破坏形态主要有 弯曲破坏 、 剪切破坏 两种形态,也可能发生局 部受压和锚固破坏。其中短梁发生弯曲破坏时,随其纵向钢筋配筋率不同,会发生 超筋破坏、 适筋破坏 、 少筋破坏 。根据斜裂缝发展的特征,钢筋混凝土短梁会发生 斜压破坏 、 剪 压破坏 和 斜拉破坏 三种破坏形态。短梁的破坏特征基本上介于深梁和普通梁之间。 4、《公路桥规》规定:当钢筋混凝土盖梁计算跨径 l 与盖梁高度 h 之比 l / h 5 时,按 钢 筋混凝土一般受弯构件 进行承载力计算;当盖梁的跨高比 l / h 为:简支梁 2 l / h 5 ;连续 梁 2.5 l / h 5 时,钢筋混凝土盖梁应作为 深受弯构件(短梁)进行承载力计算。 (二)简答题 1、简述深受弯构件的设计计算一般都包括哪些容? 答:一般包括正截面抗弯承载力计算、斜截面抗剪承载力计算和最大裂缝宽度的计算等 三个方面的容。 ... . ... . .. .. 第二篇 预应力混凝土结构 (一)填空题 1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题: 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高 强材料的强度 。 2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级: 全预应力 、 有限预应力 、 部 分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。 3、预加应力的主要方法有 先法 和 后法 。 4、后法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的;先法则主要是靠 粘结力 来传递 并保持预加应力的。 5、锚具的型式繁多,按其传力锚固的受力原理,可分为: 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依 靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。 6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线、国桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种: 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。 8、预应力混凝土结构的混凝土,不仅要求高强度,而且还要求能 快硬 、 早强 ,以便 能及早施加预应力,加快施工进度,提高设备、模板等利用率。 9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加 载龄期 以及 构件尺寸 和 工作环境 等。 10、国常用的预应力筋有: 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 。 (二)名词解释 1、预应力混凝土────所谓预应力混凝土,就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中 引入部应力,且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝 土。 2、预应力度 ────《公路桥规》将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩 M0 与外荷载产生的弯矩 M s 的比值。 3、预应力混凝土结构────由配置预应力钢筋再通过拉或其他方法建立预应力的结 构,就称为预应力混凝土结构。 (三)简答题 1、简述预应力混凝土结构的优缺点? 答:优点:提高了构件的抗裂度和刚度;可以节省材料,减小自重;可以减小混凝土梁 的竖向剪力和主拉应力;结构质量安全可靠;预应力可做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。 缺点:工艺较复杂,对施工质量要求甚高,因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍; 需要有一定的专门设备;预应力反拱度不易控制;预应力混凝土结构的开工费用较大,对于 跨径小、构件数量少的工程,成本较高。 2、为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土,应采取哪些措施? 答:为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土,应尽可能地采用高标号水泥,减少水泥 用量,降低水灰比,选用优质坚硬的骨料,并注意采取以下措施:严格控制水灰比;注意选 用高标号水泥;注意选用优质活性掺合料;加强振捣与养护。 3、在预应力混凝土构件中,对预应力钢筋有什么样的要求? 答:首先强度要高,预应力钢筋必须采用高强度钢材,这已从预应力混凝土结构本身的 发展历史作了积好的说明;还要有较好的塑性和焊接性能,高强度钢材,其塑性性能一般较 ... . ... . .. .. 低,为了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力,必须保证预应力钢筋有足够的塑性性能, 而良好的焊接性能则是保证钢筋加工质量的重要条件;要具有良好的粘结性能;另外应力松 弛损失要低。 第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算 (一)填空题 1、预应力混凝土受弯构件,从预加应力到承受外荷载,直至最后破坏,可分为三个主要 阶段,即 施工阶段 、 使用阶段 和 破坏阶段 。 2、摩擦损失,主要由于 管道的弯曲 和 管道的位置偏差 两部分影响所产生。 3、预应力混凝土构件应力计算的容包括 混凝土正应力 、 剪应力与主应力 以及 钢筋 的应力 。 4、验算主应力目的是 在于防止产生自受弯构件腹板中部开始的斜裂缝 。 5、主拉应力的验算实际上是 斜截面抗裂性 的验算。 6、预应力混凝土受弯构件的挠度,是由 偏心预加力引起的上挠度 和 外荷载所产生的 下挠度 两部分所组成。 7、预应力混凝土梁的抵抗弯矩是由基本不变的 预加力 与随外弯矩变化而变化的 力偶 臂 的乘积所组成。 (二)判断题 1、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与是否在受拉钢筋中施加预拉应力有关。………【×】 2、拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下。……………………………………【√】 3、对应一次拉完成的后法构件,混凝土弹性压缩也会引起应力损失。…………【×】 4、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度。……………………………………【√】 5、先法构件预应力钢筋的两端,一般不设置永久性锚具。…………………………【√】 6、预应力混凝土简支梁由于存在上挠度,在制作时一定要设置上挠度。……………【×】 (三)名词解释 1、预应力损失────设计预应力混凝土受弯构件时,需要事先根据承受外荷载的情况, 估定其预加应力的大小,但是,由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响,钢筋中的预 拉应力将要逐渐减少,这种减少的应力就称为预应力损失。 2、拉控制应力 con ────拉控制应力是指预应力钢筋锚固前拉钢筋的千斤顶所显示的 总拉力除以预应力钢筋截面积,所求得的钢筋应力值。 (四)简答题 1、简述在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算要求? 答:①控制受弯构件上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力,以及梁腹的主应力,都不 应超出《公路桥规》的规定值;②控制预应力筋的最大拉应力;③保证锚具下混凝土局部承 压的容许承载能力,应大于实际承受的压力,并有足够的安全度,以保证梁体不出现水平纵 向裂缝。 2、简述预应力混凝土梁的设计计算步骤? 答:①根据设计要求,参照已有设计的图纸与资料,选定构件的截面型式与相应尺寸; 或者直接对弯矩最大截面,根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸;②根据结构可 能出现的荷载组合,计算控制截面最大的设计弯矩和剪力;③根据正截面抗弯要求和已初定 的混凝土截面尺寸,估算预应力钢筋的数量,并进行合理的布置;④计算主梁截面几何特性; ⑤进行正截面与斜截面承载力计算;⑥确定预应力钢筋的拉控制应力,估算各项预应力损失 ... . ... . .. .. 并计算各阶段相应的有效预应力;⑦按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算;⑧进行正 截面和斜截面的抗裂验算;⑨主梁的变形计算;⑩锚端局部承压计算与锚固区设计。 3、简述预应力钢束的布置原则? 答:①钢束的布置,应使其重心线不超出束界围。大部分钢束在靠近支点时,均须逐步 弯起;②钢束弯起的角度,应与所承受的剪力变化规律相配合;③钢束的布置应符合构造要 求,这对保证构件的耐久性和满足设计、施工的具体要求都是必不可少的。 第十四章 部分预应力混凝土受弯构件 (一)简答题 1、简述全预应力混凝土结构的优缺点? 答:全预应力混凝土结构的优点是:刚度大,抗疲劳,防渗漏。缺点是:结构构件的反 拱过大,在恒载小、活荷载大、预加力大、且在持续荷载长期作用下,使梁的反拱不断增长, 影响行车顺适;当预加力过大时,锚下混凝土横向拉应变超出了极限拉应变,易出现沿预应 力钢筋纵向不能恢复的水平裂缝。 2、简述部分预应力混凝土结构的优点? 答:①节省预应力钢筋与锚具,与全预应力混凝土结构比较,可以减少预压力,因此, 预应力钢筋用量可以大大减少;②改善结构性能,由于预加力的减少,使构件的弹性和徐变 变形所引起的反拱度减小,锚下混凝土的局部应力降低,构件未裂前刚度较大,而开裂后刚 度降低,但卸荷后,刚度部分恢复,裂缝闭合能力强,故综合使用性能优于普通钢筋混凝土, 部分预应力混凝土构件,由于配置了非预应力钢筋,提高了结构的延性和反复荷载作用下结 构的能量耗散能力,这对结构的抗震极为有利。 3、简述部分预应力混凝土受弯构件的设计容? 答:部分预应力混凝土受弯构件的设计容包括:以确定所需的预应力钢筋,非预应力钢 筋的面积及其布置为主要计算目标的截面设计;对初步设计的梁进行承载能力极限状态计算 (截面复核)和正常使用极限状态计算(截面验算)。 第十五章 无粘结预应力混凝土受弯构件简介 (一)填空题 1、无粘结预应力混凝土梁,一般分为 纯无粘结预应力混凝土梁 和 无粘结部分预应力 混凝土梁 。 (二)名词解释 1、无粘结预应力混凝土梁────是指配置的主筋为无粘结预应力钢筋的后法预应力混 凝土梁。 2、无粘结预应力钢筋────是指由单根或多根高强钢丝、钢绞线或粗钢筋,沿其全长 涂有专用防腐油脂涂料层和外包层,使之与周围混凝土不建立粘结力,拉时可沿纵向发生相 对滑动的预应力钢筋。 ... . ... . .. .. 第三篇 圬工结构 第十六章 圬工结构的基本概念与材料 一、学习重点 圬工砌体结构通常是将一定数量的块材通过砂浆按一定的砌筑规则砌筑而成。施工时, 应精心选抬起块材,对砂浆的物理力学性能(如强度、和易性和保水性等)要有一定的要求, 砌筑应按错缝进行。 受压砌体中,由于块材处于受弯、受剪及受拉等复杂应力状态,因此,砌体的抗压强度 远小于块材的抗压强度。 砌体在受弯、受拉、受剪时,在多数情况下,破坏一般发生于砂浆与块材的连接面上, 此时,砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度将取决于砌缝中砂浆与块材的粘结强度。但有时亦发生 沿齿缝截面的砌缝和块材本身发生,这时,砌体的抗拉、抗剪、抗弯强度则主要由块材强度 决定。 二、复习题 (一)填空题 1、圬工材料的共同特点是: 抗压强度大 、 抗拉、抗剪性能较差 。 2、砖主要有 普通粘土砖 、 灰砂砖 、 硅酸盐砖 几类。 3、工程上依据石料的开采方法、形状、尺寸和表面粗糙程度不同,分为 片石 、 块石 、 粗料石 。 4、砂浆按其胶结料的不同可分为 水泥砂浆 、 混合砂浆 、 石灰砂浆 。 5、砂浆的物理力学性能指标是砂浆的 强度 、 和易性 和 保水性 。 6、根据所用块材的不同,常用砌体分以下几类: 片石砌体 、 块石砌体 、 粗料石砌 体 、 混凝土预制块砌体 、 标准砖砌体 。 7、影响砌体抗压强度的主要因素有: 块材的强度 、 块材的形状和尺寸的影响 、 砂 浆的物理力学性能 、 砌缝厚度 和 砌筑质量的影响 。 (二)名词解释 1、砂浆的和易性────指砂浆在自身与外力作用下的流动性程度,实际上反映了砂浆 的可塑性。 2、砂浆的保水性────指砂浆在运输和砌筑过程中保持其均匀程度的能力,它直接影 响砌体的砌筑质量。 (三)简答题 1、简述砖、石及混凝土结构的优缺点? 答:优点有:原材料分布广,易于就地取材,价格低廉;耐久性、耐腐蚀、耐污染等性 能较好,材料性能比较稳定,维修养护工作量小;与钢筋混凝土结构相比,可节约水泥、钢 材和木材;施工不需要特殊的设备,施工简单,并可以连续施工;具有较强的抗冲击性能和 超载性能。 缺点有:因砌体的强度较低,故构件截面尺寸大,造成自重很大;砌筑工作相当繁重, 操作主要依靠手工方式,机械化程度低,施工周期长;砌体是靠砂浆的粘合作用将块材形成 整体的,砂浆和块材之间的粘结力相对较弱,抗拉、抗弯、抗剪强度很低,抗震性能也差。 第十七章 圬工结构构件的承载力计算 一、学习重点 ... . ... . .. .. 圬工结构的计算是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标度量结构构 件的可靠度,采用分项系数的设计表达式进行计算。即按承载能力极限状态和正常使用极限 状态进行设计计算。正常使用极限状态的要求一般可由构造措施予以保证。 进行偏心受压构件设计计算时,除了进行正截面强度计算外,为了控制裂缝的出现和开 展,还应对荷载的偏心距有所限制。 二、复习题 (一)填空题 1、6up在《公路桥规》中,砖、石及混凝土结构的计算,系采用 以概率理论为基础的极限 状态 设计方法。 2、砖、石及混凝土结构的设计方法是属于 半概率极限状态 设计法。 3、偏心受压圬工构件承载能力必须考虑纵向力 偏心距 的影响。 第四篇 钢结构 一、学习重点 本篇容包括第十八章 钢结构基本概念,第十九章 钢结构的材料,第二十章 钢结构 的连接,第二十一章 钢桁架构件,第二十二章 钢板梁。 本篇的学习重点在于钢结构所用钢材的主要机械性能以及影响其性能的主要因素,钢材 的疲劳特性,钢材的种类及其选用;钢结构所采用的焊缝连接、普通螺栓、铆钉连接和高强 螺栓连接的构造与计算方法;钢结构轴心受力构件的构造形式及其计算方法。钢桁架是主要 承受横向荷载的空腹式受弯构件,其特点是跨越能力大,具有钢材省、刚度大,制造、运输、 拼装方便,可根据荷载情况做成各种不同的外形等特点,要了解简易钢桁架的节点构造及其 设计特点。钢板梁通常可作为中小跨径桥梁的主梁、钢桁架桥中的纵梁和横梁以及工厂的吊 车梁等,要了解钢板梁的构造、设计及其计算,为学习钢桥设计奠定基础。 二、复习题 (一)填空题 1、钢材的破坏形式有两种: 塑性破坏 、 脆性破坏 。 2、钢材的主要性能包括: 受拉、受压及受剪时的性能 、 冷弯性能 、 韧性 、 可焊 性。 3、影响钢材性能的主要因素有: 化学成分的影响 、 钢材缺陷的影响 、 钢材的硬化 、 温度的影响 、 应力集中和钢材疲劳 。 4、用于钢结构的钢材通常为 普通碳素钢 和 低合金钢 。 5、钢材选用的原则应该是既能 使结构安全可靠地满足要求、尽最大可能节约钢材 ,又 要 降低造价 。 6、按照工作性质的不同,钢结构的连接可分为两种: 受力性连接 和 缀连性连接 。 7、钢结构中目前常用的连接方法有 焊接连接 、 铆钉连接 、 普通螺栓连接 和 高强 螺栓连接 。 8、高强螺栓主要是靠被连接构件接触面之间的 摩擦力 来传递力。 9、高强螺栓连接有两种类型: 摩擦型高强螺栓 和 承压型高强螺栓 。 10、高强螺栓的施拧方法有: 扭矩法 、 转角法 、 拉法 和 扭角法 。 11、螺栓的排列应简单紧凑、构造合理、安装方便,通常可采用 并列 和 错列 两种方 式,并列较简单,错列较紧凑。 12、钢板梁的强度计算包括 抗弯强度(弯曲应力) 和 抗剪强度(剪应力) 计算,必 要时还要进行 局部应力 和 折算应力 计算。 ... . ... . .. .. (二)判断题 1、主桁架是桁架梁桥的主要承重结构,它是由上、下弦杆和腹杆组成。……………【√】 2、由于节点刚性的影响,随着桁架杆件截面高度的增大,杆件中的次应力将减少。…【×】 3、缀条与构件的连接,应尽量使中心线交汇于一点,以避免偏心。…………………【√】 4、螺栓连接或铆钉连接的构件在受拉时,铆孔不会削弱构件的截面积,但在铆孔周围会 出现局部应力高峰。……………………………………………………………………………【×】 5、从用钢量来说,跨径不超过 40m 时,钢桁架桥比较经济,当超出此围时,以采用钢板 梁为宜。………………………………………………………………………………………【×】 6、在一般情况下,焊接钢板梁比铆接钢板梁更为经济合理。…………………………【√】 7、板梁支承处和外力集中处,局部压力较大,如无加劲肋,腹板容易出现压皱现象,因 此需要设置加劲肋和腹板来共同传递反力。…………………………………………………【√】 8、焊接应力不会降低构件的刚度,使变形增大。………………………………………【×】 9、钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对出现裂纹的抵抗能力 的一项指标,同时,钢材的冷弯性能也是反映钢材在复杂应力状态下塑性变形能力和质量的 一项指标。………………………………………………………………………………………【√】 (三)名词解释 1、钢结构────钢结构是用钢板和型钢作基本构件,采用焊接、铆接或螺栓连接等方 法,按照一定的构造要求连接起来,承受规定荷载的结构物。 2、焊接应力────钢结构在焊接过程中,由于构件局部受到高温作用,焊缝冷却时收 缩又不一致,从而在构件部引起应力和初变形,这种应力称为焊接应力。 3、钢板梁────钢板梁是由钢板、角钢等通过焊接或铆接而组成的工字形截面梁,适 用于跨径较大或弯矩较大的场合,是一种应用很广的受弯构件。 4、总体失稳────当荷载增加到某一数值,梁不能再继续保持其原来的稳定平衡状态, 在这种情况下,即使受到非常小的干扰力,也会使梁发生显著的侧向弯曲和扭转,而且当这 种干扰力消失之后,它也不能再恢复原来的位置和形状,通常将这种弯扭屈曲现象称为梁的 总体失稳。 (四)简答题 1、钢结构和其它材料的结构相比,有哪些特点? 答:钢材轻而强度高;钢材的塑性和韧性好;钢材材质均匀;钢材具有可焊性;钢结构 制造简便、施工方便、工业化程度高;钢材耐腐蚀性差;钢结构的耐热性好,但是防火性差。 2、简述钢结构各种连接方法的特点? 答:焊接是目前钢结构中最主要的连接方法。它具有不削弱构件截面,刚性好,构造简 单,施工便捷,并可采用自动化操作等优点。缺点是焊接时会产生残余应力和变形,连接处 的塑性和韧性较差。 铆钉连接因费料费工,使用很不方便,但因铆钉连接的塑性和韧性比焊接好,工作可靠, 对经常承受动力荷载的结构仍被广泛采用。 普通螺栓连接装拆方便,施工简单,主要用于结构的安装连接和临时性结构。 高强螺栓连接具有强度高、工作可靠、安装简便迅速等优点,是用于永久性结构的一种 优良连接方法。 栓焊连接,兼有高强螺栓连接与焊接优点,也常用于桥梁建筑中。 3、高强螺栓相对于铆接结构而言其主要优点是什么? 答:主要优点有:安装迅速,有利于战备;连接紧密,不易松动;受力性能好,耐疲劳 强度高;便于施工,便于养护;每个高强螺栓能传递的力比同直径的铆钉约大 30%,传递同样 大小的力所需高强螺栓数目少于铆钉,其拼接板和节点板尺寸也相应减小,节省了钢材。 ... . ... . .. .. 4、简述节点设计的原则? 答:在设计节点构造时,应尽可能使同一节点的各杆截面的重心轴交于一点,以避免由 于偏心的影响而增加杆件的次应力;为了使杆件端头的连接螺栓受力均匀,应当使螺栓群的 重心布置在杆件截面的重心轴上;为了使节点构造刚劲些,同时还为使节点板的用料较少, 应将各杆件端头布置得尽量靠拢;杆件及节点板工地连接的螺栓孔眼,都是用机器样板钻制 成的,这些螺栓孔位置应尽量与工厂已有的机器样板的栓孔位置相符,以利加工和安装;节 点外形应力求设计得紧凑、简单,不宜有凹角,以免受力不良;杆件端部离最近一排螺栓孔 中心的距离不宜小于 1.5d,以免杆件端部被拉裂;为了便于使同类型的杆件可以互换,除使 这些杆件的实际长度一致外,还应使杆件端部的工地螺栓孔布置也一致。 第五篇 钢─混凝土组合构件 一、学习重点 本篇包括:第二十三章 钢─混凝土组合梁,第二十四章 钢管混凝土构件。 将钢梁与钢筋混凝土板,以抗剪连接件可靠地连接起来,形成整体共同工作的受弯构件, 称为钢─混凝土组合梁。抗剪连接件是钢筋混凝土板与钢梁共同作用的基础,是两者能否共 同工作的关键。 本章对钢─混凝土组合梁的计算原理、截面设计及其抗剪连接件的设计等进行了较系统 介绍,对抗剪连接件的构造提出了要求,必须掌握。 钢管混凝土就是将混凝土填入薄壁钢管,形成一个整体共同受力的结构。其工作原理是 借助钢管对核心混凝土的套箍强化作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使其具有更 高的抗压强度和变形能力。同时,又借助于填混凝土增强了钢管壁的局部稳定性。本章就钢 管混凝土的工作原理、构件的计算方法及其构造要求等作了系统介绍,要求掌握。 二、复习题 (一)填空题 1、钢─混凝土组合构件具有 承载能力高 、 刚度大 、 延性良好 的结构性能,而且还 具有良好的 技术经济效益 。 2、钢─混凝土组合构件从截面布置上可分为两类: 一类是钢材外露 、 另一类是钢材 埋置在混凝土 。 3、组合梁的温度应力主要来自 钢梁和混凝土温度的差异 。 4、对于组合梁的截面验算,包括 应力验算 、 变形验算 和 稳定性验算 ,验算应结合 组合梁的施工方法进行。 5、抗剪连接件主要用来承受混凝土桥面板与钢梁接触面之间的 纵向剪力 ,抵抗二者之 间的 相对滑移 ,除此之外,它还可以防止钢筋混凝土板与钢梁之间由于刚度不同而产生的 掀起效应 。 6、机械结合的抗剪连接件常用的有以下三种: 弯起钢筋连接件 、 型钢连接件 、 栓 钉 ,其中栓钉和型钢连接件属于刚性连接件,弯起钢筋连接件属于柔性连接。 7、钢管混凝土构件是由 薄壁钢管 和 填入其的混凝土 组成。 8、影响钢管混凝土框架柱极限承载能力的主要因素有: 长细比 、 偏心率 、 柱端的 约束条件 、 沿柱身的弯矩梯度 。 9、钢─混凝土组合梁的计算方法,可分为弹性理论计算方法以及考虑截面塑性变形发展 的塑性计算方法。《公路桥规》(JTJ 025-86)对钢─混凝土组合梁,采用的是 弹性理论计算方 法(即容许应力法) 。 (二)名词解释 ... . ... . .. .. 1、钢─混凝土组合构件────是采用钢材和混凝土(包括钢筋混凝土)组合,并通过 可靠措施使之形成整体受力的构件。它是钢结构专家和混凝土结构专家密切协作而研制出来 的具有良好工作性能的结构构件。 2、钢管混凝土────钢管混凝土就是将混凝土填入薄壁圆形钢管,由钢管对核心混凝 土实行套箍强化的一种约束混凝土。 (三)简答题 1、与钢板梁相比,钢─混凝土组合梁有哪些特点? 答:充分发挥了钢材和混凝土材料的各自材料特性;节约钢材,由于钢筋混凝土板参与 钢板梁共同工作,提高了梁的承载能力,减少了钢板梁上翼板的截面,节省了钢材,增大了 梁的刚度,由于钢筋混凝土板有效参加工作,组合梁的计算截面较钢板梁大,增加了梁的刚 度,减少了主梁挠度(组合梁的受压翼板为较宽大的钢筋混凝土板,增强了梁的侧向刚度, 防止了在使用荷载作用下扭曲失稳倾向);组合梁可利用已安装好的钢梁支模板,现浇混凝土 板;组合梁桥在活荷载作用下比钢梁桥的噪音小,在城市中采用组合梁桥更合适。 2、简述钢管混凝土的基本原理? 答:钢管混凝土的基本原理是借助钢管对混凝土的套箍(约束)强化作用,使核心混凝 土处于三向受压状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和变形能力,同时,又借助于 填混凝土增强钢管壁的局部稳定性。 3、简述钢管混凝土在施工工艺方面的独特优点? 答:钢管本身就是耐侧压的模板,因而,浇灌混凝土可省去支、拆模板的工作和材料; 钢管兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用,制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料;钢管本身又是 劲性承重骨架,可以先安装空钢管再填灌混凝土,可以简化支架、节省材料、缩短工期。 ... . ... .