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大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理重點(diǎn)

一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共計(jì)30分）

1.鋼筋混凝土之所以能一起工作的原因有哪些?

（1）鋼筋和混凝土之間有著可靠的粘結(jié)力，能相互穩(wěn)固地結(jié)成整體。在外荷載作用下，鋼筋與相鄰混凝土能夠協(xié)調(diào)變形，共同受力；

-1（2）鋼筋與混凝土的溫度線膨脹系數(shù)(linearexpansioncoefficient)相近（鋼為1.210-5℃，

-1混凝土為(1.0～1.5)10-5℃）。因此，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，在鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)只產(chǎn)生較小

的溫度應(yīng)力，因而不致破壞鋼筋和相鄰混凝土之間的粘結(jié)力；

（3）鋼筋被混凝土所包裹，從而防止了鋼筋的銹蝕，保證了結(jié)構(gòu)的耐久性(durability)。

2.鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力是怎樣產(chǎn)生的？

(1)鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用，

(2)混凝土收縮(shrinkage)，將鋼筋緊緊握裹而產(chǎn)生的摩擦力。

(3)鋼筋與混凝土之間機(jī)械咬合作用力。

(4)附加咬合作用

3.什么是混凝土徐變？混凝土分別在什么狀況下發(fā)生是線性徐變和非線性徐變？

在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形將隨時(shí)間而增加，亦即在應(yīng)力不變的狀況下，混凝土的應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)，這種現(xiàn)象被稱為徐變。

當(dāng)應(yīng)力0.5fc時(shí)，徐變大致與應(yīng)力成正比，產(chǎn)生線性徐變。當(dāng)應(yīng)力(0.5~0.8)fc時(shí)，徐變的增長(zhǎng)較應(yīng)力快，產(chǎn)生非線性徐變。

4.什么是可變荷載準(zhǔn)永久值，是如何計(jì)算的？

可變荷載準(zhǔn)永久值是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可變作用超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一般的作用值，是對(duì)結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的且量值較小的荷載作用取值：準(zhǔn)永久值＝標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)永久值系數(shù)ψ2。

5.謂結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，我國(guó)馬路工程設(shè)計(jì)時(shí)采用哪幾種極限狀態(tài)，其各自的定義是什么？

答：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定的狀態(tài)而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的功能要求時(shí)，這個(gè)特定狀態(tài)即為極限狀態(tài)。

我國(guó)馬路工程設(shè)計(jì)時(shí)采用兩種極限狀態(tài)：一是承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力、出現(xiàn)疲乏破壞或不適于繼續(xù)承載的變形；二是正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。

6.何謂作用？結(jié)構(gòu)上的作用按其隨時(shí)間的變異性和出現(xiàn)的可能性分為哪3類，作用的代表

值有哪些？

施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力，或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，它分為永久作用、可變作用和偶然作用。代表值有標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值和準(zhǔn)永久值。

7.受彎構(gòu)件中的適筋梁從加載到破壞經(jīng)歷哪幾個(gè)階段？

鋼筋混凝土梁的試驗(yàn)說(shuō)明，一根配筋適當(dāng)?shù)匿摻罨炷亮海瑥募雍芍敝疗茐?，其正截面工作狀態(tài)，大致可分為三個(gè)工作階段

1）階段Ⅰ——整體工作階段2）階段Ⅱ——帶裂縫工作階段3）階段Ⅲ——破壞階

段

8.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面有哪幾種破壞形式？其破壞特征有何不同？

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答：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面有適筋破壞、超筋破壞、少筋破壞。

梁配筋適中會(huì)發(fā)生適筋破壞。受拉鋼筋首先屈服，鋼筋應(yīng)力保持不變而產(chǎn)生顯著的塑性伸長(zhǎng)，受壓區(qū)邊緣混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變，混凝土壓碎，構(gòu)件破壞。梁破壞前，撓度較大，產(chǎn)生較大的塑性變形，有明顯的破壞預(yù)兆，屬于塑性破壞。

梁配筋過(guò)多會(huì)發(fā)生超筋破壞。破壞時(shí)壓區(qū)混凝土被壓壞，而拉區(qū)鋼筋應(yīng)力尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度。破壞前梁的撓度及截面曲率曲線沒(méi)有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，拉區(qū)的裂縫寬度較小，破壞是突然的，沒(méi)有明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞，稱為超筋破壞。

梁配筋過(guò)少會(huì)發(fā)生少筋破壞。拉區(qū)混凝土一旦開(kāi)裂，受拉鋼筋即達(dá)到屈服，并迅速經(jīng)歷整個(gè)流幅而進(jìn)入加強(qiáng)階段，梁即斷裂，破壞很突然，無(wú)明顯預(yù)兆，故屬于脆性破壞。

9.T形截面梁的翼緣寬度根據(jù)哪些因素確定？

（1）簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的1/3。

（2）相鄰兩梁的平均間距。

（3）b2bh12hf

10.應(yīng)用“平均應(yīng)變符合平截面假定〞推導(dǎo)受彎構(gòu)件適筋梁與超筋梁的界限相對(duì)受壓區(qū)高度計(jì)算公式b'

f1sd

cuEs

cuxxbh0/,yfsd/Esh0cuy

b

1sd

cuEs

11.如何保證受彎構(gòu)件斜截面不發(fā)生斜壓破壞和斜拉破壞？

一般是采用限制截面最小尺寸防止發(fā)生斜壓破壞；限制箍筋最大間距和最小配箍率防止發(fā)生斜拉破壞。

12.影響斜截面受剪承載力的主要因素有哪些？

剪跨比

混凝土強(qiáng)度

縱向受拉鋼筋配筋率

箍筋數(shù)量及強(qiáng)度等級(jí)

13.試述鋼筋混凝土受扭構(gòu)件扭曲截面承載力計(jì)算的變角度空間桁架模型的基本假定？基本假定：

（1）混凝土只承受壓力，具有螺旋形裂縫；

（2）縱筋和箍筋只承受拉力；

（3）忽略核心混凝土和鋼筋銷(xiāo)栓作用。

14.《馬路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》是如何考慮彎矩、剪力、和扭矩共同

作用下的配筋計(jì)算？剪、扭構(gòu)件承載力計(jì)算時(shí)，t的意義是什么？上下限是多少？

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彎矩按正截面受彎構(gòu)件計(jì)算，剪力、和扭矩考慮相互影響，引入剪扭構(gòu)件混凝土抗扭承載力降低系數(shù)t；按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力計(jì)算所需的縱向鋼筋截面面積，按剪、扭共同作用下的承載力計(jì)算承受剪力所需的箍筋截面面積和承受扭矩所需的縱向鋼筋截面面積和箍筋截面面積，疊加上述二者求得的縱向鋼筋和箍筋截面面積，即得最終所需的縱向鋼筋截面面積并配置在相應(yīng)的位置。t是剪扭構(gòu)件混凝土抗扭承載力降低系數(shù)，t0.5時(shí)，取0.5，t1.0時(shí)，取1.0，

15.判別大、小偏心受壓破壞的條件是什么？大、小偏心受壓的破壞特征分別是什么？

b，大偏心受壓，部分受拉、部分受壓，受拉鋼筋應(yīng)力先達(dá)到屈服強(qiáng)度，隨后，混凝土被壓碎，受壓鋼筋達(dá)屈服強(qiáng)度。構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。

b，小偏心受壓，一般是靠近縱向力一側(cè)的混凝土首先達(dá)到極限壓應(yīng)變而壓碎，該側(cè)的鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，遠(yuǎn)離縱向力一側(cè)的鋼筋不管受拉還是受壓，一般達(dá)不到屈服強(qiáng)度。構(gòu)件的承載力取決于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度和受壓鋼筋強(qiáng)度。

16.請(qǐng)說(shuō)明鋼筋混凝土受彎構(gòu)件最大裂縫寬度計(jì)算公式wfmaxc1c2c3

各符號(hào)含義，影響裂縫寬度的主要因素有哪些？

c1——考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)；c2——考慮荷載作用的系數(shù)；c3——與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)

d——縱向鋼筋直徑

ρ——縱向受拉鋼筋配筋率

σss——按短期效應(yīng)組合計(jì)算的構(gòu)件裂縫處縱向受拉鋼筋在裂縫處的縱向受拉鋼筋的應(yīng)力影響裂縫寬度的主要因素有鋼筋應(yīng)力σss；鋼筋直徑d；配筋率ρ；保護(hù)層厚度c；鋼筋外形；荷載作用性質(zhì)；構(gòu)件受力性質(zhì)的影響：

17.什么是換算截面？在進(jìn)行截面換算時(shí)有哪些基本假定？

將鋼筋和混土兩種材料組成的實(shí)際截面換算成為一種拉壓性能一致的假想材料組成的勻質(zhì)截面即換算截面。

(1)平截面假定。即梁在彎曲變形時(shí)，各橫截面仍保持平面。

(2)彈性體假定。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在第Ⅱ工作階段時(shí)，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力圖形是曲線，但此時(shí)曲線并不飽滿，與直線形相差不大，可以近似地看作為直線分布，即受壓區(qū)的應(yīng)力與平均應(yīng)變成正比。

(3)受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，受拉區(qū)的混凝土不參與工作，拉應(yīng)力全部由鋼筋承受。

(4)同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其拉、壓彈性模量視為同一常值.

18.何為預(yù)應(yīng)力？預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，是指結(jié)構(gòu)在承受外荷載以前，預(yù)先采用人為的方法，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一種應(yīng)力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)在使用階段產(chǎn)生拉應(yīng)力的區(qū)域先受到壓應(yīng)力，這項(xiàng)壓應(yīng)力將ss30d中Es0.2810

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與使用階段荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力抵消一部分或全部，從而推遲裂縫的出現(xiàn)，限制裂縫的展開(kāi)，提高結(jié)構(gòu)的剛度。

優(yōu)點(diǎn)：提高構(gòu)件的抗裂性、剛度及抗?jié)B性，能夠充分發(fā)揮材料的性能，儉約鋼材。缺點(diǎn)：構(gòu)件的施工、計(jì)算及構(gòu)造較繁雜，且延性較差。

19.什么是預(yù)應(yīng)力度？我國(guó)的工程中的按預(yù)應(yīng)力度的概念對(duì)配筋混凝土是如何分類的？將預(yù)應(yīng)力度定義為M0MsM0：消壓彎矩，也就是構(gòu)件抗裂邊緣預(yù)壓應(yīng)力抵消到0時(shí)的

彎矩；Ms：按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩。預(yù)應(yīng)力度的變化范圍是從≥１變化到=0，因此由預(yù)應(yīng)力度值可將配筋混凝土結(jié)構(gòu)系列分成全預(yù)應(yīng)力（1）、部分預(yù)應(yīng)力（10）和鋼筋混凝土（0）結(jié)構(gòu)三類。

20.預(yù)應(yīng)力損失主要有哪些？減少預(yù)應(yīng)力損失的方法有哪些？

預(yù)應(yīng)力損失主要有

a.預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦產(chǎn)生的損失；

b.錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮產(chǎn)生的損失；

c.混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差產(chǎn)生的損失；

d.混凝土的彈性壓縮產(chǎn)生的損失；

e.預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛產(chǎn)生的損失；

f.混凝土的收縮和徐變產(chǎn)生的損失；

減小的措施

a.超張拉，重復(fù)張拉

b.選用變形小的錨具

c.選用收縮、徐變小的混凝土

五、計(jì)算題（每題10分，共計(jì)20分）

1.已知簡(jiǎn)支T梁截面尺寸如下圖，b=200mm，h=600mm，bf’=1200mm，hf’=100mm，混

凝土強(qiáng)度等級(jí)C30（fcd13.8MPa,ftd1.39MPa），縱向受拉鋼筋HRB335級(jí)鋼筋，（fsd280MPa，b0.56）。設(shè)計(jì)荷載作用下彎矩組合設(shè)計(jì)值：Md=600kNm。安全等級(jí)一級(jí)（0=1.0），as=65mm。試求所需縱向受拉鋼筋面積As。（10分）

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h

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2.已知鋼筋混凝土柱的截面hb=500mm400mm，荷載產(chǎn)生的軸向力組合設(shè)計(jì)值Nd＝

400kN，彎矩組合設(shè)計(jì)值Md＝250kNm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20（fcd9.2MPa），縱

'向受力鋼筋用HRB335級(jí)鋼筋（b0.56,fsdfsd，橋梁安全等級(jí)二級(jí)280MPa）

01.1，設(shè)as＝as'＝40mm，偏心距增大系數(shù)=1.05，按對(duì)稱配筋設(shè)計(jì)求鋼筋截面面

'積As及As。（10分）

3.鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋主梁，安全等級(jí)2級(jí)（0=1.0），在結(jié)構(gòu)重力、汽車(chē)荷載和人群荷載

作用下，分別得到在主梁的1/2跨徑處截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為:結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的彎矩WGk＝400kN.m；汽車(chē)荷載彎矩MQ1k=300kN.m（未計(jì)入沖擊系數(shù)），沖擊系數(shù)=0.3，計(jì)入沖擊系數(shù)后，汽車(chē)荷載彎矩MQ1k=260kN.m；人群荷載彎矩MQ2k=40kN.m。請(qǐng)分別計(jì)算：

（1）承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的作用效應(yīng)組合值；（2）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的作用短期效應(yīng)組合值。