结构原理考试问答.doc

混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm的标准立方体为标准试件，在202的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和实验方法测得的抗压强度值作为立方体抗压强度(fcu )混凝土立方体抗压强度标准值：按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期用标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度混凝土徐变：在不变的应力长期持续作用下，混凝土的应变随时间继续增长的现象混凝土收缩：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象。结构的极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某 一功能要求，这个特定状态就称为该功能的极限状态； 结构可靠度：结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率；作用的标准值：是结构或结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值可变作用频遇值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用值可变作用准永久值：再设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。配筋率是所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值，即。最小配筋率：当配筋率减小，混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时，裂缝一旦出现，应力立即达到屈服强度，这时的配筋率为最小配筋率最大配筋率：当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时，受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏为界限破坏，相应的配筋率为最大配筋率相对界限受压区高度：当钢筋混凝土的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也达到其极限应变而破坏，此时为极限破坏。剪跨比m：剪跨比是一个无量纲常数，用来表示，此处M和V分别为剪压区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。抵抗弯矩图：抵抗弯矩图又称材料图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。控制界面：所谓控制截面，在等截面构件中是指计算弯矩（荷载效应）最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而计算弯矩相对较大的截面。稳定系数：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数称为轴心受压构件的稳定系数（长柱失稳破坏时的临界承载力Pl与短柱Ps的比值，表示长柱承载力降低的程度）换算截面：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假象材料组成的匀质截面纵向弯曲系数：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。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。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。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。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。简答混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋和混凝土的共同工作。混凝土结构的优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等混凝土的应力-应变曲线的特点：上升段：1）应力0.3 fc s 当荷载较小时，曲线近似是直线A点相当于混凝土的弹性极限。2）应力0.3 fc sh 0.8 fc sh 随着荷载的增加，曲线明显偏离直线，应变增长比应力快，混凝土表现出越来越明显的弹塑性。3）应力0.8 fc sh 1.0 fc sh 随着荷载进一步增加，混凝土的应力增量不大，而塑性变形却相当大。此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展，但处于稳定状态，故b点称为临界应力点，相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度。下降段：达到峰值后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力的减小应变仍然增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂缝逐渐贯通收敛段：应力下降速率减慢，趋于稳定的残余应力。影响混凝土应力应变曲线的因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和实验条件混凝土徐变的原因：在长期荷载作用下，混凝土凝胶体中的水份逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。影响徐变的因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；加荷时的混凝土龄期；混凝土的组成成分和配合比；养护及使用条件下的温度与湿度。混凝土收缩的原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发而引起的干缩。纵筋的作用：协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构件的突然脆性破坏普通箍筋的作用：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。受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏，经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？各个阶段是哪种极限状态的计算依据？适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。第阶段荷载较小，梁基本上处于弹性工作阶段，随着荷载增加，弯矩加大，拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。第阶段弯矩超过开裂弯矩Mcrsh，梁出现裂缝，裂缝截面的混凝土退出工作，拉力由纵向受拉钢筋承担，随着弯矩的增加，受压区混凝土也表现出塑性性质，当梁处于第阶段末a时，受拉钢筋开始屈服。第阶段钢筋屈服后，梁的刚度迅速下降，挠度急剧增大，中和轴不断上升，受压区高度不断减小。受拉钢筋应力不再增加，经过一个塑性转动构成，压区混凝土被压碎，构件丧失承载力。第阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。第阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。第阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。钢筋混凝土结构的裂缝，产生的原因：作用效应引起的裂缝 由外加变形或约束变形引起的裂缝 钢筋锈蚀裂缝影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素：剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋的数量及强度。设计受弯构件时，应满足的要求：由于弯矩的作用，构件可能沿某个正截面发生破坏，故需进行正截面承载力计算；由于弯矩和剪力的共同作用，构件可能沿剪压区段内的某个斜截面发生破坏，故还需进行斜截面承载力计算。分布钢筋的作用：分布钢筋的作用是将板面上的荷载作用更均匀的传布给受力钢筋，同时在施工中可以固定受力钢筋的位置，而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力。适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏特征：适筋梁的破坏特征是：受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而产生显著的塑性伸长，直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之压碎而破坏。这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大的塑性变形，因而有明显的破坏预兆。超筋梁的破坏特征是；破坏时受压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力远未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝开展不宽，延伸不高，破坏是突然的，没有明显的预兆。少筋梁的破坏特征是：梁拉区混凝土一开裂，受拉钢筋达到屈服，并迅速经历整个流幅二进入强化阶段，梁仅出现一条集中裂缝，不仅宽度较大，而且沿梁高延伸很高，此时受压区混凝土还未压坏，裂缝宽度已很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。破坏很突然，少筋梁在桥梁工程中不允许采用。无腹筋简支梁沿斜截面破坏的三种主要形态：斜拉破坏：在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖直裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成斜裂缝。其中有一条主要斜裂缝（又称临界斜裂缝）很快形成，并迅速伸展至荷载垫板边缘而使混凝土裂通，梁被撕裂成两部分而丧失承载力，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏发生突然，破坏面较整齐，无压碎现象。剪压破坏：梁在弯剪区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正应力、剪应力和荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏，破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。斜压破坏：当剪跨比较小时，首先是加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。设置预拱度的目的及如何设置预拱度：设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形，另外，希望构件在平时无静活载作用时保持一定的拱度。公路桥规规定：当由作用（或荷载）短期效应组合并考虑作用（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度不超过（为计算跨径）时，可不设预拱度；当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重和可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。预应力混凝土结构的优缺点：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。为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应采取哪些措施：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。在预应力混凝土构件中，对预应力钢筋有什么样的要求：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。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？答：（1），大偏心受压破坏；，小偏心受压破坏；（2）破坏特征：大偏心受压破坏：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压破坏；小偏心受压破坏：构件破坏时，混凝土受压破坏，但远端的钢筋并未屈服；小偏心受压构件的破坏特征：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。形成受拉破坏和受压破坏的条件：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。偏心受压构件的正截面承载力计算采用了哪些基本假定：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。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：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。4预应力损失包括哪些？如何减少各项预应力损失值？答：预应力损失包括：锚