《结构设计原理》复习资料副本.doc

第六章 轴心受压构件的正截面承载力计算二、复习题（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。（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二、复习题（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，当时，截面为 大偏心受压 破坏；当时，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：截面应变分布符合平截面假定；不考虑混凝土的抗拉强度；受压区混凝土的极限压应变为0.0033；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：截面应变分布符合平截面假定；构件达到破坏时，受压边缘混凝土的极限压应变为0.0033；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；不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力由钢筋承受；钢筋视为理想的弹塑性体。二、复习题（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内配置 间接钢筋 ，局部承压区内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：构件表面受压面积小于构件截面积；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；在局部承压区的中部有横向拉应力，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内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。第二篇 预应力混凝土结构第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料一、学习重点预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料，减小截面尺寸，减轻了结构自重，从而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性，从本质上改善了钢筋混凝土结构，使混凝土结构得到广泛的应用。施加预应力的方法主要有先张法和后张法。施工工艺不同，建立预应力的方法也就不同。先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的。预应力混凝土结构中，预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力。要能有效地建立预应力，则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土。二、复习题（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 先张法 和 后张法 。4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 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 钢绞线筋束 之用。7、国内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、国内常用的预应力筋有： 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内部应力，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与外荷载产生的弯矩的比值。3、预应力混凝土结构由配置预应力钢筋再通过张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、学习重点在预应力混凝土受弯构件设计时，由于施工阶段和使用阶段构件的应力状态不同，因此，必须掌握预应力混凝土受弯构件从张拉钢筋到加载直至破坏截面的受力过程。预应力混凝土构件中，引起预应力损失的因素较多，不同的预应力损失发生和完成的时间不同，因此，在设计中应根据实际情况，正确地考虑预应力损失的组合及计算，同时应注意在设计施工中尽可能减少预应力损失。预应力混凝土受弯构件与普通钢筋混凝土一样，也是按承载能力和正常使用极限状态法设计。为此，应掌握构件正截面、斜截面承载力计算以及施工、使用阶段的应力等验算。构件在施工和使用阶段材料处于弹性工作阶段，应力计算按材料力学公式进行，但应注意采用相应的截面几何特性。先张法构件，预应力是通过钢筋和混凝土之间的粘结力传递的，其传递要有一定的长度即应力传递长度。而锚固长度则是使钢筋充分发挥强度所需的钢筋最短埋入长度。后张法构件，由于锚下混凝土要承受巨大的压力，因此，必须进行局部承压验算。二、复习题（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内容包括 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 内力偶臂 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、张拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下。【】3、对应一次张拉完成的后张法构件，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、先张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、张拉控制应力张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张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：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；控制预应力筋的最大张拉应力；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：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；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；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；计算主梁截面几何特性；进行正截面与斜截面承载力计算；确定预应力钢筋的张拉控制应力，估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力；按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算；进行正截面和斜截面的抗裂验算；主梁的变形计算；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：钢束的布置，应使其重心线不超出束界范围。大部分钢束在靠近支点时，均须逐步弯起；钢束弯起的角度，应与所承受的剪力变化规律相配合；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、学习重点本章主要介绍了部分预应力混凝土结构的受力特性以及它的发展和特点；部分预应力混凝土受弯构件的计算，部分预应力混凝土受弯构件的设计以及构造要求。学习本章主要了解部分预应力混凝土结构与全预应力混凝土结构的区别以及它的设计计算方法。二、复习题（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：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；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内容？答：部分预应力混凝土受弯构件的设计内容包括：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、学习重点本章所涉及的面较广。对无粘结预应力混凝土结构，主要介绍了其基本概念、受力性能及计算与构造要点。本章重点包括：各类预应力混凝土构件的基本概念。二、复习题（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张法预应力混凝土梁。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，张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、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、学习重点本篇内容包括第十八章 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 来传递内力。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 、 张拉法 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，当超出此范围时，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，从而在构件内部引起内应力和初变形，这种内应力称为焊接应力。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