结构设计原理重点2010530

1、一、 简答题（每题5分，共计30分）1. 钢筋混凝土之所以能一起工作的原因有哪些?（1）钢筋和混凝土之间有着可靠的粘结力，能相互牢固地结成整体。在外荷载作用下，钢筋与相邻混凝土能够协调变形，共同受力；（2）钢筋与混凝土的温度线膨胀系数(linear expansion coefficient)相近（钢为1.2×10-5-1，混凝土为(1.01.5)×10-5-1）。因此，当温度发生变化时，在钢筋混凝土构件内只产生较小的温度应力，因而不致破坏钢筋和相邻混凝土之间的粘结力；（3）钢筋被混凝土所包裹，从而防止了钢筋的锈蚀，保证了结构的耐久性(durability)。2. 钢筋和混

2、凝土之间的粘结力是怎样产生的？(1) 钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用，(2) 混凝土收缩(shrinkage)，将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力。(3) 钢筋与混凝土之间机械咬合作用力。(4) 附加咬合作用3. 什么是混凝土徐变？混凝土分别在什么情况下发生是线性徐变和非线性徐变？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，这种现象被称为徐变。当应力时，徐变大致与应力成正比，产生线性徐变。当应力时，徐变的增长较应力快，产生非线性徐变。 4. 什么是可变荷载准永久值，是如何计算的？可变荷载准永久值是指在设计基准期内，可变作用超越的总时间约为设

3、计基准期一般的作用值，是对结构上经常出现的且量值较小的荷载作用取值：准永久值标准值×准永久值系数 2。5. 谓结构的极限状态，我国公路工程设计时采用哪几种极限状态，其各自的定义是什么？ 答：整个结构或结构的一部分超过某一特定的状态而不能满足设计规定的功能要求时，这个特定状态即为极限状态。我国公路工程设计时采用两种极限状态：一是承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形；二是正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。6. 何谓作用？结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为哪3类，作用的代表值有哪些？ 施加在结构

4、上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为永久作用、可变作用和偶然作用。代表值有标准值、频遇值和准永久值。7. 受弯构件中的适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？钢筋混凝土梁的试验表明，一根配筋适当的钢筋混凝土梁，从加荷直至破坏，其正截面工作状态，大致可分为三个工作阶段1） 阶段整体工作阶段 2）阶段带裂缝工作阶段 3）阶段破坏阶段8. 钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式？其破坏特征有何不同？答：钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服，钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长，受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，混

5、凝土压碎，构件破坏。梁破坏前，挠度较大，产生较大的塑性变形，有明显的破坏预兆，属于塑性破坏。梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝宽度较小，破坏是突然的，没有明显预兆，属于脆性破坏，称为超筋破坏。梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂，受拉钢筋即达到屈服，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，梁即断裂，破坏很突然，无明显预兆，故属于脆性破坏。9. T形截面梁的翼缘宽度根据哪些因素确定？（1）简支梁计算跨径的1/3。（2）相邻两梁的平均间距。（3） 10. 应用“平均应变符合平截面假定”推导受弯

6、构件适筋梁与超筋梁的界限相对受压区高度计算公式 11. 如何保证受弯构件斜截面不发生斜压破坏和斜拉破坏？一般是采用限制截面最小尺寸防止发生斜压破坏；限制箍筋最大间距和最小配箍率防止发生斜拉破坏。12. 影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？ 剪跨比 混凝土强度 纵向受拉钢筋配筋率 箍筋数量及强度等级13. 试述钢筋混凝土受扭构件扭曲截面承载力计算的变角度空间桁架模型的基本假定？ 基本假定： （1）混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝； （2）纵筋和箍筋只承受拉力； （3）忽略核心混凝土和钢筋销栓作用。14. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用下的配筋计算？

7、剪、扭构件承载力计算时，的意义是什么？上下限是多少？ 弯矩按正截面受弯构件计算，剪力、和扭矩考虑相互影响，引入剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数；按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需的纵向钢筋截面面积，按剪、扭共同作用下的承载力计算承受剪力所需的箍筋截面面积和承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积，叠加上述二者求得的纵向钢筋和箍筋截面面积，即得最后所需的纵向钢筋截面面积并配置在相应的位置。是剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数，时，取0.5，时，取1.0，15. 判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什么？，大偏心受压，部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度

8、，随后，混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。，小偏心受压，一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。16. 请说明钢筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算公式中各符号含义，影响裂缝宽度的主要因素有哪些？c1考虑钢筋表面形状的系数；c2考虑荷载作用的系数；c3与构件受力性质有关的系数d 纵向钢筋直径 纵向受拉钢筋配筋率ss按短期效应组合计算的构件裂缝处纵向受拉钢筋在裂缝处的纵向受拉钢筋的应力 影响裂缝宽度的主要因素有钢筋应

9、力ss；钢筋直径d；配筋率；保护层厚度c；钢筋外形；荷载作用性质； 构件受力性质的影响： 17. 什么是换算截面？在进行截面换算时有哪些基本假定？将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面即换算截面。(1)平截面假定。即梁在弯曲变形时，各横截面仍保持平面。(2)弹性体假定。钢筋混凝土受弯构件在第工作阶段时，混凝土受压区的应力图形是曲线，但此时曲线并不丰满，与直线形相差不大，可以近似地看作为直线分布，即受压区的应力与平均应变成正比。(3)受拉区出现裂缝后，受拉区的混凝土不参加工作，拉应力全部由钢筋承担。(4)同一强度等级的混凝土，其拉、压弹性模量视为同一常

10、值.18. 何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？所谓预应力混凝土结构，是指结构在承受外荷载以前，预先采用人为的方法，在结构内部形成一种应力状态，使结构在使用阶段产生拉应力的区域先受到压应力，这项压应力将与使用阶段荷载产生的拉应力抵消一部分或全部，从而推迟裂缝的出现，限制裂缝的展开，提高结构的刚度。 优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节约钢材。 缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。19. 什么是预应力度？我国的工程中的按预应力度的概念对配筋混凝土是如何分类的？ 将预应力度定义为 M0：消压弯矩，也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的 弯矩；Ms：按

11、作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩。预应力度的变化范围是从变化到=0，因此由预应力度值可将配筋混凝土结构系列分成全预应力（）、部分预应力（）和钢筋混凝土（）结构三类。20. 预应力损失主要有哪些？减少预应力损失的办法有哪些？ 预应力损失主要有 a.预应力钢筋与管道壁之间的摩擦产生的损失；b.锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩产生的损失；c.混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座之间的温差产生的损失；d.混凝土的弹性压缩产生的损失；e.预应力钢筋的应力松弛产生的损失；f.混凝土的收缩和徐变产生的损失；减小的措施a. 超张拉，重复张拉b. 选用变形小的锚具c. 选用收缩、徐变小的混凝土五、计算题（每题10

12、分，共计20分）1. 已知简支T梁截面尺寸如图所示，b=200mm，h=600mm，bf=1200mm，hf=100mm，混凝土强度等级C30（），纵向受拉钢筋HRB335级钢筋，（，）。设计荷载作用下弯矩组合设计值：。安全等级一级（g0=1.0），=65mm。试求所需纵向受拉钢筋面积As。（10分）2. 已知钢筋混凝土柱的截面h×b=500mm×400mm，荷载产生的轴向力组合设计值400kN，弯矩组合设计值250kN·m，混凝土强度等级为C20（），纵向受力钢筋用HRB335级钢筋（MPa），桥梁安全等级二级，设40 mm，偏心距增大系数h=1.05，按对称配筋设计求钢筋截面面积及。（10分）3. 钢筋混凝土简支梁桥主梁，安全等级2级（g0=1.0），在结构重力、汽车荷载和人群荷载作用下，分别得到在主梁的1/2跨径处截面的弯矩标准值为:结构重力产生的弯矩WGk400kN.m；汽车荷载弯矩MQ1k=300kN.m（未计入冲击系数），冲击系数