混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第12章.pdf

思考题 1 根据单筋矩形梁的强度计算公式 分析提高混凝土等级 提高钢筋级别 加大 截面高度 加大截面宽度 对提高截面强度的作用 你认为采用哪种措施最有效 答 由 2 0 3 提高混凝土等级 钢筋级别对提高截面强度影响不大 提高截面高度是最有效的 措施 2 何谓平衡设计 低筋设计 为什么在一般实际工程中多采用低筋设计 答 平衡设计 在设计钢筋混凝土梁时 从充分利用材料强度的观点出发 希望 将截面的尺寸及配筋率设计成为使梁在设计荷载作用下 钢筋和混凝土的应力同 时达到容许值 这种设计称为平衡设计 为了降低造价 少用钢材 提高梁的刚度 在实际工程中往往适当加大截面高度 采用较低的配筋率 这样在钢筋达到容许应力时 混凝土应力仍低于容许值 这 种设计称为低筋设计 3 在钢筋混凝土梁中 剪应力的分布有何特点 答 在受压区 剪应力按二次抛物线的规律向中性轴方向增加 至中性轴处最大 若 T 型截面梁的中性轴位于腹板内 则在翼缘板与腹板相接处 剪应力发生突变 在受拉区 由于混凝土已开裂 不计抗拉能力 只有换算截面参加工作 因而剪 应力不变 4 主拉应力图和剪应力图之间有什么关系 答 主拉应力图和剪应力图其横坐标之间的对应关系为 dx dl cos45 0 707dl 而各截面最大主拉应力 在数值上等于剪应力 所以主拉应力图的面积为剪应力 的面积的 0 707 倍 即 0 707 0 总的斜拉力为 0 707 0 5 怎样进行钢筋混凝土梁的箍筋和斜筋设计 答 箍筋设计 根据构造要求 并参考已有的同类型设计 先定出箍筋的肢数 间距和直径 然后计算所能承受的主拉应力 斜筋设计 先计算由斜筋承担的斜拉力 以确定斜筋的根叔 在进行斜筋布置 6 铁路桥规 中三个主拉应力容许值的意义是什么 答 1 设计要求计算主拉应力不得大于 1 以防止裂缝开展过宽 2 当主拉应力不超过 2 时 全部主拉应力均可由混凝土承受 无需按 斜拉力设置剪力钢筋 当梁内最大主拉应力值在 1 和 2 之间时 混凝土在这样高的拉应力下极 易出现斜裂缝 必须设置剪力钢筋以承担梁中斜拉力 3 梁的部分长度中 全部由混凝土承担的主拉应力最大值 约为1 6 7 按容许应力法公式计算轴心受压构件强度 是否需要检算钢筋应力 答 钢筋混凝土轴心受压构件的强度 一般采用破坏阶段的截面应力状态为依据 进行计算 在破坏阶段 截面上混凝土应力达到轴心抗压极限强度 纵筋达到 屈服强度 所以不用检算钢筋应力 8 大 小偏心受压构件的截面应力状态有何不同 怎样区别两类偏心受压 它们 在应力计算方法上有何不同 答 小偏心受压全截面受压 大偏心受压在偏心的另一侧存在受拉区 轴向力偏心距不大于截面核心距时 全截面受压 即为小偏心受压 轴向力偏心 距大于截面核心距时 中性轴位于截面内 截面存在受拉区 即为大偏心受压 小偏心受压构件 由于全截面受压 可直接采用材料力学应力计算公式进行 大 偏心受压时 截面中性轴位置与轴向力偏心距大小有关 且截面受拉区不参加工 作 所以计算比小偏心受压复杂 9 什么是偏心增大系数 主要是由哪些因素引起的 答 钢筋混凝土偏心受压构件 在轴向力作用下 构件在弯矩作用的平面内将发 生纵向弯曲 使荷载对截面的偏心距 0增大到 e 由下式表示 e 0 其中 称为挠度对偏心距影响的增大系数 主要是由轴力 构件的计算长度及构件刚度引起 10 钢筋混凝土梁 其截面刚度的分布有何特点 按 铁路桥规 进行挠度计算 时 E 和 I 如何取值 答 钢筋混凝土梁的刚度是沿梁长变化的 无裂缝区刚度大 有裂缝区段刚度小 裂缝之间与裂缝截面的刚度也不相同 此外 长时间及重复荷载的作用 引起混 凝土塑性变形 使梁的整体刚度降低 E 取 E 0 8Ec Ec 为混凝土的受压弹性模量 按规范采用 考虑折减系数 0 8 是因为 试验表明在多次重复荷载作用后混凝土模量降低约 20 25 I 换算截面惯性矩 不计受拉区的混凝土 只计入钢筋 计算中采用n 0 8 习题 1 某单筋矩形截面梁b h 200mm 500mm 梁内配 Q235 钢筋 3 18 保护层 厚为 30mm 混凝土用 C30 截面弯矩 M 40kN m 试计算截面混凝土及钢筋的 应力 并计算截面的容许最大弯矩 解 查表得 n 10 As 763 2 Q235 钢 130 C30 10 a 30 18 2 39mm 按 40mm 计算 0 500 40 460 0 763 200 460 0 00829 n 0 0829 0 08292 2 0 0829 0 0829 0 3326 1 3 0 40 763 10 6 1 0 3326 3 460 10 3 128 77 130 2 1 3 0 2 2 40 0 3326 1 0 3326 3 0 2 0 462 6 392 8 按长柱计算 0 87 m 17 4 5 4 1520 2 450 450 202500 2 800 0 2025 17 4 0 00152 3 49 5 4MPa 800 0 87 0 2025 17 4 0 00152 4 016 5 4MPa 该柱强度和稳定性均满足要求 4 某 偏 心 受 压 柱 b h 250mm 350mm 1017 2 40 计算长度 0 5 混凝土为 C30 Q235 钢筋 该柱承受的轴向压力 N 450kN 弯矩 M 20kN m 试复核截面混凝土及钢筋的应力 并检算柱的稳定 性 解 0 bh 2n 0 25 0 35 2 10 1071 10 6 0 1078 2 0 1 12 3 2 2 1 12 0 25 0 353 2 10 1017 10 6 0 35 2 0 04 2 0 001264 4 1 12 3 1 12 0 25 0 353 8 93 10 4 4 y h r 0 35 r 0 175m k 0 0 0 001264 0 1078 0 175 0 067 0 20 450 0 044 0 1 0 2 0 0 16 0 1 0 2 0 044 0 35 0 16 0 467 1 1 2 0 2 1 1 2 450 0 467 2 30 106 8 93 10 4 52 1 223 e 0 1 223 0 044 0 0538m k 0 067m 所以属于小偏心受压构件 0 0 0 00722 3 0 0 450 0 1078 1 223 20 0 00722 7 56 10 n 0 0 10