桥梁工程试题及答案简答问答和思考题.doc

三、 名词解释（15%，每题3分）1、净跨径梁式桥的净+径指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距。2、永久作用：在设计使用期内，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计。3、合理拱轴线：在某一荷载作用下使得拱的各个截面弯矩为零的拱轴线。4、荷载横向分布系数：某根梁所承受的最大荷载是各个轴数的倍数。5、弹性中心：使得12 =21 的刚臂端部几何位置。三、 简答题（20%，每题5 分。请简要回答下列各题。）1、 伸缩缝的作用是什么？如何计算伸缩缝的变形量？伸缩缝的作用：保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，使车辆在设缝处平顺通过，防止雨水、垃圾、泥土等渗入阻塞，减少噪音。伸缩缝的变形量l ：主要考虑温度伸长量 + t l 、缩短量 t l ，收缩徐变量s l ，安装误差量E l 。2、桥面排水系统如何进行设计？桥面设置横坡（1.5%2%）。桥面纵坡2%，桥长2%，桥长=50m，设一个泄水管;桥面纵坡2%，每隔68m 设一个泄水管.泄水管:要求过水面积不小于23cm2/m2，左右对称或交错排列,距缘石2050cm，可在人行道下设置。3、支座有何作用？简支梁桥的支座按静力图式有哪几种？板式橡胶支座的构造和工作特点？支座的作用：传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，使上、下部结构的实际受力符合结构的静力图式。静力图式：固定支座、活动支座。板式橡胶支座：由橡胶片和加劲层组成。活动机理：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角 ，利用其剪切变形实现水平位移。4、拱桥总体布置的主要内容有哪些?拱桥的主要标高有哪些?拱桥矢跨比大小对结构受力有何影响？拱桥总体布置的主要内容：桥址方案比较，确定桥位，根据水文、地质情况，合理拟定桥梁的长度、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈的矢跨比等。拱桥的主要标高：桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高、基础底面标高。矢跨比是设计拱桥的主要参数之一。恒载的水平推力Hg 与垂直反力Vg 之比值:随矢跨比的减小而增大.当矢跨比减小时，拱的推力增大，反之则推力减小。推力大，相应的在拱圈内产生的轴向力也大，对拱圈自身的受力状况是有利的，但对墩台基础不利。三、名词解释（共5题，每题4分，共20分）1、永久作用被近似地认为在设计基准期内是不变的，它的代表值只有一个，即标准值。2、单向板通常把板长边和短边之比2的板称为单向板，仅在短跨方向布置受力钢筋，而在长跨方向按构造配筋即可。3、铰接板（梁）法对于预制板（梁），沿桥的纵向连接时，用现浇混凝土企口缝或仅在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接的无中间横隔梁的装配式桥，这类结构的受力状态实际接近于数根并列而相互间横向铰接的狭长板（梁），利用横向铰接板（梁）理论来计算荷载横向分布系数的方法称为铰接板（梁）法。4、悬臂拼装法悬臂拼装法是将预制好的梁段，用驳船运到桥墩的两侧，然后通过悬臂梁上的一对起吊机械，对称吊装梁段，待就位后再施加预应力，如此下去，逐渐接长。5、预拱度为了消除恒载和经常作用活载之长期效应产生的挠度，通常需要在桥梁施工时设置反向挠度称为预拱度。三、名词解释（共5题，每题4分，共20分）1、计算跨径对于带支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的水平距离；对于不设支座的桥梁如拱式桥，是两相邻拱脚截面形心点的水平距离，或拱轴线两端点之间的水平距离。2、双向板通常把板长边和短边之比2的板称为双向板，需按两个方向的内力分别配置受力钢筋。3、合理拱轴线当拱的轴线与压力线完全重合时，各截面的弯矩和剪力都为零，只有轴力，各截面上产生均匀分布的正应力，材料能得到充分利用，从力学观点上看，这是最经、合理的，因此，在某种固定荷载作用下，拱的所有截面的弯矩均为零的轴线称为拱的合理拱轴线。4、净矢高对于拱式桥，净矢高是指从拱顶截面下缘至相邻两拱截面下缘最低点之连线的垂直距离。5、分段悬臂浇筑法悬臂浇筑施工目前主要采用挂蓝悬臂浇筑施工。挂蓝悬臂浇筑施工利用悬吊式的活动脚手架（或称挂蓝）在墩柱两侧对称平衡地浇筑梁段混凝土（每段长25m），每浇筑完一对梁段，待达到规定强度后张拉预应力筋并锚固，然后向前移动挂篮，进行下一梁段的施工，直到悬臂端为止。5、顶推施工法顶推施工法的施工原理是沿桥纵轴方向的后台开辟预制场地，分节段浇筑或拼装混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借肋不锈钢与四氟乙稀模压板特制的滑动装置，将梁逐段向对岸顶进，就位后落梁，更换正式支座，完成桥梁施工。问答题（ 30%，每题6分）1、支座有何作用？简支梁桥的支座按静力图式有哪几种？板式橡胶支座的构造和工作特点？支座的作用：传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，使上、下部结构的实际受力符合结构的静力图式。静力图式：固定支座、活动支座。板式橡胶支座：由橡胶片和加劲层组成。活动机理：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角 ，利用其剪切变形实现水平位移。2、“杠杆法”将桥跨结构作怎样的处理？它适用于什么情况？“杠杆法”忽略主梁之间横向结构的联系，假设桥面板在主梁上断开，当作横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁。“杠杆法”适用于计算何在靠近主梁支点是的横向分布系数，且适用于横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁。3、装配式简支梁设计中块件划分遵循的原则？重量符合现有运输工具和起吊设备的承载能力，尺寸应满足建筑限界的要求；结构构造简单，尽可能少用接头；接头耐久可靠，具有足够刚度保证结构整体性；块件形状和尺寸标准化。4、影响斜板桥受力因素和受力特点？影响因素：斜交角;宽跨比b/l；支承形式。受力特点：1）、简支斜板桥的纵向主弯矩比跨径为斜跨长，宽度为b的矩形板要小，并随斜交角的增大而减小；2）、斜板的荷载一般有向支承边最短距离传递的趋势；3）、纵向最大弯矩的位置，随角的增大从跨中向钝角部位移动；4）、斜板桥中除了斜跨径方向的主弯矩外，在钝角部位的角平分线垂直方向上将产生接近于跨中弯矩值相当大的负弯矩，但分布范围较小并迅速削减；5）、斜板桥的最大纵向弯矩虽比相应的正板小，可是横向弯矩却比正板大得多，尤其是跨中部分的横向弯矩；6）、斜板桥在支承边上反力很不均匀；7）、斜板的受力特点可以用Z字行连续梁来比拟；8）、斜板的扭矩分布很复杂，板边存在较大的扭矩，抗扭刚度对扭矩的影响与正桥很大区别。5.简述梁桥和拱桥的施工方法及其特点？梁桥的施工方法主要有：就地浇筑施工：在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，在现场浇筑混凝土与施加预应力。悬臂施工法：分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方向对称逐段施工。（施工期间不影响桥下通航或行车，充分利用预应力承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，提高桥梁的跨越能力。）逐孔施工法：从桥梁的一端开始，采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工，周期循环。顶推施工法：用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地。拱桥的施工方法主要有：有支架施工：拱架施工，在拱架上砌筑主拱圈，落架。缆索吊装施工：是无支架施工最主要的方法。预制拱肋、吊装主拱圈、砌筑拱上建筑、施工桥面结构。劲性骨架施工：在事先形成的桁式拱骨架上分环分段浇筑混凝土。转体施工法：将拱圈分为两个半跨，在河岸现浇或预制，利用动力装置将其转动到桥轴线位置合龙成拱。四、 问答题（24%，每题8 分。）1、拱桥有哪些主要施工方法？简述各种施工方法的特点？拱桥的施工方法主要有：有支架施工：拱架施工，在拱架上砌筑主拱圈，落架。缆索吊装施工：是无支架施工的最主要的方法。预制拱肋、吊装主拱圈、砌筑拱上建筑、施工桥面结构。劲性骨架施工：在事先形成的桁架拱骨架上分环分段浇筑混凝土。转体施工法：将拱圈分为两个半跨，在河岸现浇或预制，利用转动装置将其转动到桥轴线位置合拢成拱。2、桥梁的主要类型有哪些？拱桥与梁桥在受力性能上有何差别?桥梁的类型（基本体系）主要有：梁式桥、拱式桥、刚架桥、吊桥、组合体系桥。拱桥与梁桥的区别，不仅在于外形不同，更重要的是两者受力性能有差别。梁桥在竖向荷载作用下，支承处仅产生竖向支承反力，而拱桥在竖向荷载作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。由于这个水平推力的存在，拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多，而使整个拱主要承受压力。这样也就可以利用抗拉性能差而抗压性能好的圬工材料修建拱桥。3、简述梁桥和拱桥的施工方法及其特点。梁桥的施工方法主要有：就地浇筑施工：在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，在现场浇筑混凝土与施加预应力。悬臂施工法：分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。在已建成的桥墩上，沿桥梁跨径方向对称逐段施工。（施工期间不影响桥下通航或行车，充分利用预应力承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，提高桥梁的跨越能力。）逐孔施工法：从桥梁的一端开始，采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工，周期循环。顶推施工法：用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地。拱桥的施工方法主要有：有支架施工：拱架施工，在拱架上砌筑主拱圈，落架。缆索吊装施工：是无支架施工最主要的方法。预制拱肋、吊装主拱圈、砌筑拱上建筑、施工桥面结构。劲性骨架施工：在事先形成的桁式拱骨架上分环分段浇筑混凝土。转体施工法：将拱圈分为两个半跨，在河岸现浇或预制，利用动力装置将其转动到桥轴线位置合龙成拱。四、问答题（每题5 分，共20 分）1、为什么说空腹式无铰拱的拱轴线用悬链线比用恒载压力线更合理？空腹式无铰拱桥，采用“五点重合法”确定的悬链线拱轴线与相应的三铰拱的恒载压力线五点重合，而与无铰拱的恒载压力线实际上并不存在五点重合关系。由于拱轴线与恒载压力线有偏离，在拱顶、拱脚都产生了偏离弯矩。研究证明，拱顶的偏离弯矩为负，而拱脚的偏离弯矩为正，恰好与这两截面控制弯矩的符号相反。说明，在空腹式拱桥中，用“五点重合法”确定的悬链线拱轴线，偏离弯矩对拱顶、拱脚都是有利的，因而空腹式无铰拱的拱轴线用悬链线比用恒载压力线更合理。2、简支梁中固定支座布置原则是什么？固定支座的布置，应根据以下原则确定：（1）对桥跨结构而言，最好使得梁的下缘在制动力的作用下受压，例如固定支座在行车方向的前方。（2）对桥墩而言，最好让制动力的方向指向桥墩中心，使墩顶圬工在制动力作用下受压而不受拉。（3）对桥台而言，最好让制动力的方向指向堤岸，使墩台顶部圬工受压，并能平衡一部分台后土压力。3、伸缩缝的安装宽度应该考虑哪些因素?（1）由温度变化引起的伸缩量；（2）由混凝土收缩引起的梁体缩短量 s；（3）由混凝土徐变引起的梁体缩短量c ；（4）由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量lb 或闭口量+lb 。4、当设计多孔连续拱桥必须采用不等跨径时，可以采用哪些措施来平衡推力？（1）采用不同矢跨比，大跨径设计成矢跨比大的陡拱，小跨径设计成矢跨比小的坦拱，使相邻两孔在恒载作用下的不平衡推力尽量减小； （2）采用不同的拱脚标高，将大跨径的拱脚标高降低，小跨径的拱脚升高，可达到对基底弯矩接近平衡；（3）平衡拱上建筑的恒载重量，大跨径采用轻质填料，小跨径采用重质填料；（4）采用不同类型的拱跨结构，大跨径采用分离式肋拱结构，小跨径采用板拱结构四、问答题(共5题，共30分)1、简述预应力后张梁的施工工序？(5分)预应力后张梁的施工工序是先制作留有预应力筋孔道的梁体，等其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆并灌梁端土封头混凝土。2、预应力混凝土定义及施加预应力的目的？(5分)在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混凝土预先施加压应力, 以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。提高结构或构件的抗裂度；提高结构或构件的刚度；充分发挥高强钢材的作用；把散件拼成整体。3、为什么钢筋混凝土梁桥的跨越能力会受到限制？(6分)在钢筋混凝土梁桥中，在梁的受拉区布置有受力钢筋，以承担外荷载产生的拉应力，钢筋和混凝土粘结在一起共同变形，由于受到混凝土裂缝宽度的限制，所以钢筋的拉应变或应力也将受到相应的制约。因为这一制约关系，钢筋混凝土结构无法利用高强材料来减轻结构自重，增大跨越能力。4、桥梁支座的作用是什么，目前常用的桥梁支座有哪些类型？(6分)1)传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力。2)保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。常用的支座类型：简易垫层支座、橡胶支座（板式橡胶支座、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座、球冠圆板式橡胶支座、盆式橡胶支座）、弧形钢板支座、钢筋混凝土摆柱式支座。5、公路简支梁桥的主梁荷载横向分布系数为什么在跨中与支点取用不同数值？在计算简支梁弯矩与剪力时通常如何考虑？(8分) 荷载位于桥跨中间部分时，由于桥梁横向结构（桥面板和横隔梁）的传力作用，使所有主梁都参与受力，因此荷载的横向分布比较均匀。但当荷载在支点处作用在某主梁上时，如果不考虑支座弹性变形的影响，荷载就直接由该主梁传至支座，其它主梁基本上不参与受力。因此，荷载在桥跨纵向的位置不同，对某一主梁产生的横向分布系数也各异。当求简支梁跨中最大弯距时，鉴于横向分布系数沿跨内部分的变化不大，为了简化起见，通常均可按不变化的m来计算。对于其他截面的弯矩计算，一般也可取用不变的m。但对于中梁来说，跨中与支点m的差值可能较大，且内横隔梁又少于三根时，以计及m沿跨径变化影响为宜。在计算主梁最大剪力时，鉴于主要荷载位于所考虑一端的m变化区内，而相对应的内力影响线坐标均接近最大值，故应考虑该段内横向分布系数变化的影响。对位于靠近远端的荷载，鉴于相应影响线坐标值的显著减小，则可近似取用不变的m来简化计算。四、问答题(共5题，共32分)1、何为偶然作用？桥梁工程中需考虑的偶然作用有哪些？（5分）这种荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间短但数值很大。偶然作用包括地震力作用和船舶或漂流物的撞击作用。2、桥梁支座按受力形式可分为哪两种？并阐明其受力特点？（5分）桥梁支座按受力形式分为固定支座和活动支座两种。固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力和水平力，又要保证主梁发生挠曲时在支承处能自由转动。活动支座只传递竖向压力，但它要保证主梁在支承处既能自由转动又能水平移动。3、简述预应力先张梁的施工工序？（5分）先张梁的施工工艺是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，将其临时锚固在张拉台座上，然后立模浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度（不低于设计强度等级的70%）时，逐渐将预应力筋放松，这样就因预应力筋的弹性回缩通过其与混凝土之间的黏结作用，使混凝土获得预压应力。4、荷载横向分布系数的计算方法常用的有哪几种？荷载位于支点处的荷载横向分布系数计算可用哪一种方法？荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化，目前在设计中如何处理?（7分）常用以下几种荷载横向分布计算方法：杠杆原理法、偏心压力法、横向铰接板梁法、横向钢接梁法、比拟正交异性板法。在支点处应用杠杆原理法。对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁的情况，跨中部分采用不变的mc，从离支点L/4处起至支点的区段内mx呈直线过渡。对于有多根内横隔梁的情况，mc从第一根内横隔梁起向m0直线过渡。(m0为支点截面横向分布系数；mc为跨中截面的横向分布系数)5、简支梁桥为何通常要设置预拱度？如何设置？（8分）为了消除恒载和经常作用活载之长期效应产生的挠度,通常需要在桥梁施工时设置预拱度(指跨中的反向挠度)1)钢筋混凝土受弯构件a 当由荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度不超过计算跨径的1/1600时,可不设预拱度。b.当不符合上述规定时则应设预拱度，预拱度值按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之各采用。汽车荷载的频遇值为汽车荷载的标准值的0.7倍，人群荷载的频遇值等于其标准值；预拱度的设置应按最大预拱值没顺桥向做成平顺的曲线。2）预应力混凝土受弯构件a.当预加应力产生的长期反拱值大于荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度。b.当预加应力产生的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，应设预拱度，其值应按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。四、问答题(共5题，共30分)1、桥面横坡的作用是什么？常见的桥面横坡设置办法有哪几种？（6分）为了迅速排除桥面雨水，除使桥梁设有纵向坡度外，尚应将桥面铺装沿横向设置双向的桥面铺装。常见的有三种方法：采用不等厚的铺装层以构成桥面横坡；