结构设计原理第四课后叶见曙

1、结构设计原理第四版课后答案目录第一章.1第六章.16第二章.3第七、八章.18第三章.5第九章.26第四、五章.13第一章1-1配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将担当几乎全部的拉力，能继续担当荷载，直到受拉钢筋的应力达到服气强度，既而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。1-2试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）规定以每边边长为

2、150mm的立方体为标准试件，在202的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依据标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号fcu表示。混凝土轴心抗压强度：我国国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002）规定以150mm150mm300mm的棱柱体为标准试件，在202的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d，依据标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号fc表示。混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053-94）规定，采用

3、150mm立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度fts按下式计算：fts2FFA0.637A。混凝土抗拉强度：采用100100500mm混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，当前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即ft0.9fts。1-3混凝土轴心受压的应力应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力应变曲线有哪几个因素？答：完整的混凝土轴心受拉曲线由上涨段OC、下降段CD和收敛段DE三个阶段组成。上涨段：当

4、压应力0.3fc左右时，应力应变关系凑近直线变化（OA段），混凝土处于弹性阶段工作。在压应力0.3fc后，随着压应力的增大，应力应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变可分为弹性应变和塑性应变两部分，原有的混凝土内部微裂痕发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别裂痕。当应力达到0.8fc（B点）左右后，混凝土塑性变形显著增大，内部裂痕不断延长拓展，并有几条贯通，应力应变曲线斜率急剧减小，如果不持续加载，裂痕也会发展，即内部裂痕处于非稳定发展阶段。当应力达到最大应力fc时（C点），应力应变曲线的斜率已凑近于水平，试件表面出现不连续的可见裂痕。下降段：抵达峰值应力点C后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力的

5、减小（卸载），应变仍旧增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂痕渐渐贯通。收敛段：在反弯点D点之后，应力下降的速率减慢，趋于节余应力。表面纵缝把混凝土棱柱体分为若干个小柱，外载力由裂痕处的摩擦咬协力及小柱体的残余强度所承受。影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：混凝土强度、应变速率、测试技术和试验条件。1-4什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？答：在荷载的长久作用下，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持续增长，这种现象称为混凝土的徐变。主要影响因素：（1）混凝土在长久荷载作用下产生的应力大小；（2）加荷时混凝土的龄期；（3）混凝土的组成成分和配合比；

6、（4）养护及使用条件下的温度与湿度。1-5混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？答：徐变变形是在长久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变；收缩变形是混凝土在凝固和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象，是一种不受力情况下的自由变形。1-7什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些举措？答：（1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；（2）粘结强度：实际工程中，平时以拔出试验中粘结无效（钢筋被拔出，或许混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度；（3）主要举措：光圆钢筋及

7、变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高，所以能够经过提高混凝土强度等级来增加粘结力；水平地点钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可经过调整钢筋布置来增强粘结力；多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；增大混凝土保护层厚度采用带肋钢筋。第二章2-1桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？答：桥梁结构的功能由其使用要求决定的，详细有如下四个方面：（1）桥梁结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各样荷载、外加变形、拘束变形等的作用；（2）桥梁结构在正常使用条件下拥有优秀的工作性能，比方，不发生影响正常使用的过大变形和局部破坏；（3）桥梁结构在正常使用和正常维护条件下，

8、在规定的时间内，拥有足够的长久性，比方，不出现过大的裂痕宽度，不发生由于混凝土保护层碳化致使钢筋的修饰；（4）在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，桥梁结构仍能保持整体稳定性，不发生坍毁。结构的可靠性：指结构的安全性、合用性和长久性。2-2结构的设计基准期和使用寿命有何区别？答：设计基准期是指对结构进行可靠度解析时，联合结构使用期，考虑各样基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数，设计基准期可参照结构使用寿命的要求适入选定，但二者不完全等同。当结构的使用年限超过设计基准期，表面它的无效概率可能会增大，不能保证其目标可靠指标，但不等于结构丧失了所要求的基本功能甚至报

9、废。一般来说，使用寿命长，设计基准期也能够长一些，使用寿命短，设计基准期应短一些。平时设计基准期应当小于寿命期。2-3什么叫极限状态？我国公路桥规规定了哪两类结构的极限状态？答：极限状态当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能知足设计规定的某一功能要求时，此特定状态成为该功能的极限状态。承载能力极限状态和正常使用极限状态。2-4试解释一下名词：作用、直接作用、间接作用、抗力。作用：是指派结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因；直接作用：是指施加在结构上的集中力和散布力；间接作用：是指惹起结构外加变形和拘束变形的原因；抗力：是指结构构件承受内力和变形的能力。2-5我国公路桥规规定了结构设

10、计哪三种状况？答：长久状况、短暂状况和偶然状况。2-6结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算原则是什么？我国公路桥规采用的是近似概率极限状态设计法。承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础，设计的原则是作用效应最不利组合（基本组合）的设计值必须小于或等于结构抗力设计值，即0SdR。正常使用状态是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础，采用作用（或荷载）的短期效应组合、长久效应组合或短期效应组归并考虑长久效应组合的影响，对建立的抗裂、裂痕宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过公路桥规规定的各相应限值。设计表达式为SC1.2-7什么叫材料强度的标准值和设计值？材料强度标准值：是由标准试件按标准试

11、验方法经数理统计以概率散布的0.05分位值确定强度值，即取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度的标准值应拥有不小于95%的保证率。材料强度设计值：是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。2-8作用分为几类？什么叫作用的标准值，可变作用的准永远值可变作用的频遇值？答：作用分为永远作用（恒载）、可变作用和偶然作用三类；作用的标准值：是结构和结构构件设计时，采用的各样作用的基本代表值。可变作用的准永远值：指在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。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。它是指结构

12、上较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值。2-9钢筋混凝土梁的支点截面处，结构重力产生的剪力标准值VGk187.01kN；汽车荷载产生的剪力标准值VQ1k261.76kN；冲击系数(1)1.19；人群荷载产生的剪力标准值VQ2k57.2kN；温度梯度作用产生的剪力标准值VQ3k41.5kN，参照例题2-3，试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合计算。解：作用短期效应组合汽车荷载不计冲击系数的汽车荷载剪力标准值为：VQ1kVQ1k261.76/1.19219.97kN1mnSsdSGik1jSQjk187.010.7219.971.057.20.841.5=431.39kNi1j1作用长久效应

13、组合mnSldSGik2jSQjk187.010.4219.970.457.20.841.5=331.08kNi1j1第三章3.1、试比较图3-4和3-5，说明钢筋混凝土板和钢筋混凝土梁钢筋布置的特点。答：板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决定。受力主钢筋的直径不宜小于10mm（行车道板）或8mm（人行道板）。近梁肋处的板内主钢筋，可沿板高中心纵轴线的（1/41/6）计算跨径处按（3045）弯起，但经过支承而不弯起的主钢筋，每米板宽内不应少于3根，并不少于主钢筋截面积的1/4。在简支板的跨中和连续梁的支点处，板内主钢筋间距不大于200mm。行车道板受力钢筋的最小混

14、凝土保护层厚度c应不小于钢筋的公称直径且同时知足附表1-8的要求。在板内应设置垂直于板受力钢筋的散布钢筋，散布钢筋是在主筋上按一定间距设置的横向钢筋，属于结构配置钢筋，即其数量不经过计算，而是按照设计规范规定选择的。梁：梁内的钢筋经常采用骨架形式，一般分为绑扎钢筋骨架和焊接钢筋骨架两种形式。梁内纵向受拉钢筋的数量由数量决定。可选择的钢筋数量直径一般为（1232）mm，平时不得超过40mm。在同一根梁内主钢筋宜用相同直径的钢筋，当采用两种以上直径的钢筋时，为了便于施工鉴别，直径间应相差2mm以上。3-2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中，h0含义是什么？答：配筋率是指所配置的钢

15、筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值（化为百分数表达）。h0是指截面的有效高度。3-3为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度？钢筋的最小混凝土保护层厚度的选择应考虑哪些因素？答：设置保护层是为了保护钢筋不直接受到大气的损害和其他环境因素的作用，也是为了保证钢筋和混凝土有优秀的粘结。影响因素：环境种类、构件形式、钢筋布置。3-4、参照图3-7，试说明规定各主钢筋横向净距和层与层之间的竖向净距的原因。答：1）为了保证钢筋与混凝土之间的握裹力，增强两者的粘结力；2）保证钢筋之间有一定空隙浇注混凝土；3）方便钢筋的布置。3-5钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可区分为几个阶段？各阶段受力主要特点是什么？

16、答：第阶段：混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形散布。第阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形散布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，根据混凝土受拉时的应力应变图曲线，拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时，受拉边缘混凝土的拉应变周边极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂痕即将出现，梁截面上作用的弯矩用Mcr表示。第阶段：荷载作用弯矩抵达Mcr后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂痕。这时，在有裂痕的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原担当的拉力传达给钢筋，发生了显然的应力重散布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不再是三角形散布，而

17、是形成微曲的曲线形，中和轴地点向上移动。第阶段末：钢筋拉应变达到服气值时的应变值，表示钢筋应力达到其服气强度，第阶段结束。第阶段：在这个阶段里，钢筋的拉应变增加的很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在服气强度不变。这时，裂痕急剧展开，中和轴持续上涨，混凝土受压区不断缩小，压应力也不断增大，压应力图成为显然的丰满曲线形。第阶段末：这时，截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值，压应力图呈显然曲线形，并且最大压应力已不在上边缘而是在距上边缘稍下处，这都是混凝土受压时的应力应变图所决定的在第阶段末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在临界裂痕两侧的一定区段内，压区混凝土出现纵向水平裂痕，随即混凝土被压碎，梁

18、破坏，在这个阶段，纵向钢筋的拉应力仍维持在服气强度。3-6什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？为什么吧少筋梁和超筋梁都成为脆性破坏？答：实际配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁；大于最小配筋率且小于最大配筋率的梁称为适筋梁；大于最大配筋率的梁称为超筋梁。少筋梁的受拉区混凝土开裂后，受拉钢筋达到服气点，并快速经历整个流幅而进入加强阶段，梁仅出现一条集中裂痕，不单宽度较大，而且沿梁高延长很高，此时受压区混凝土还未压坏，而裂痕宽度已经很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。适筋梁受拉区钢筋首先达到服气，其应力保持不变而应变显著增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区

19、出现纵向水平裂痕，随之因混凝土压碎而破坏。超筋梁的破坏是受压区混凝土被压坏，而受拉区钢筋应力尚未达到服气强度。破坏前的挠度及截面曲率曲线没有显然的转折点，受拉区的裂痕展开不宽，破坏突然，没有显然预兆。少筋梁和超筋梁的破坏都很突然，没有显然预兆，故称为脆性破坏。3-7钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋服气后可否再增加荷载？为什么？少筋梁能否这样？答：适筋梁能够再增加荷载，因为当受拉区钢筋服气后，钢筋退出工作，受压区混凝土开始受压，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂痕，随之因混凝土压碎而破坏，这时不能再增加荷载。少筋梁裂痕出现在钢筋服气前，此时构件已不再承受荷载，若持续增加荷

20、载，快速经历整个流幅而进入加强阶段，梁仅出现一条集中裂痕，不单宽度较大，而且沿梁高延长很高，此时受拉区混凝土还未压坏，而裂痕宽度已经很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。3-8答：基本假定有：1）平截面假定2）不考虑混凝土的抗拉强度3）材料应力与物理关系关于钢筋混凝土受弯构件，从开始加荷到破坏的各个阶段，截面的平均应变都能较好地符合平截面假定。关于混凝土的受压区来讲，平截面假定是正确的。而关于混凝土受压区，裂痕产生后，裂痕截面处钢筋和相邻的混凝土之间发生了某些相对滑移，因此，在裂痕周边区段，截面变形已不能完全符合平截面假定。3-9什么叫做钢筋混凝土受弯构件的截面相对受压区高度和相对界线受压区高度b？

21、b在正截面承载力计算中起什么作用？b取值与哪些因素有关？答：相对受压区高度：相对受压区高度ixi，其中xi为受压区高度，h0h0为截面有效高度。相对界线受压区高度：当钢筋混凝土梁受拉区钢筋达到服气应变y而开始服气时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应cu变而破坏，此时受压区高度为xbbh0，b被称为相对界线混凝土受压区高度。作用：在正截面承载能力计算中平时用bxb来作为界线条件，来判断h截面的破坏种类，是始筋破坏仍是少筋破坏。有关因素：受拉区钢筋的抗拉强度值fsd；受拉区钢筋的弹性模量Es；混凝土极限压应变cu以及无量纲参数有关。3-16解：基本公式法：查附表可得fcd11.5MPa,ftd

22、1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0，则弯矩计算值M0Md1.0145145kNm。采用绑扎钢筋骨架，按一层钢筋布置，假定as40mm，则有效高度h0has50040460mm。（1）求受压区高度x有公式3-14得：114510611.5200 x(460 x)2115x2105800 x145000000 x1167.6mmbh00.56460258,x2752.4mm(舍)（2）求所需钢筋数Asfcdbx11.5200167.62Asfsd2801377mm钢筋布置可选232（As1608mm2）混凝土保护层厚度c30mmd22mm，且知足附表要求as25.142.6m

23、m，取45mm302Sn200230235.868.4mm30mm及d最小配筋率计算：45(ftd/fsd)45(1.23/280)0.2，所以配筋率不应小于0.2%，实际配筋率As1388bh01.5%200455查表法：查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0假定as40mm，则有效高度h0has50040460mm。A0M1.01451060.298,查附表1-5得0.37b,00.815fcdbh0211.52004602AsM1450000001381mm20fsdh00.8152804603-17解：查附表可得fcd9.2MPa

24、,ftd1.06MPa,fsd280MPa。最小配筋率计算：45(ftd/fsd)45(1.06/280)0.17，故取min0.2%由配筋图计算得混凝土保护层厚度：casd/24018.4/2mm30.8d16mm20030.82318.441.6mm，知足钢筋净距Sn2实际配筋率：6030.74%，知足200410求受压区高度：xfsdAs28060391.8mmbh00.56410230mmfcdb9.2200抗弯承载能力Mufcdbx(h0 x)9.220091.8(41091.8)2261500859Nmm61.5kNmM不知足承载能力要求。3-18解：查附表可得fcd11.5MPa

25、,ftd1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0。弯矩计算值M0Md1.012.912.9kNm，上侧受拉。取1m宽来进行截面配筋，即b=1000mm采用绑扎钢筋骨架，按一层钢筋布置，假定as25mm，则有效高度h0has14025115mm。（1）求受压区高度x有公式3-14得：112.910611.51000 x(115x)211.5x22645x258000 x110.2mmbh00.5610056,x2219.8mm(舍)（2）求所需钢筋数AsAsfcdbx11.5100010.2419mm2fsd280钢筋布置可选412（As452mm2），或许610（As471mm

26、2），钢筋布置在受拉一侧，即上缘。混凝土保护层厚度c30mmd12mm，且知足附表要求as2513.9232mm，取35mm最小配筋率计算：45(ftd/fsd)45(1.23/280)0.2，所以配筋率不应小于0.2%，实际配筋率As4520.45%,bh010001003-19解：查附表可得fcd9.2MPa,ftd1.06MPa,fsdfsd280MPa,b0.56,01.0，则弯矩计算值M0Md1.1190209kNm。设as35mm，受拉钢筋按两层钢筋布置，假定as65mm，则有效高度h0has50065435mm。取b0.56AsMfcdbh02(10.5)2091069.2200

27、43520.56(10.50.56)fsd(h0as)280(435612.6mm35)AsfcdbxfsdAs9.2200(4350.56)280612.62213.4mm2fsd2803-21解：内梁1.简支梁计算跨径的1/3，即l0/324200/38067mm。取相邻两梁平均间距2200mm3.hh60mm,bhhh1/31100mm,bhb6hh12hf160660121502320mm，知足bf取三其中的最小值，即2200mm不知足承载能力要求。边梁bfb220016015060150226hf262260mm，又外侧悬臂板实际宽度22为2200mm，所以边梁有效宽度为2200mm

28、3-22受压区高度在翼板厚度内，即xhf，为第一类T形截面，受压区已进入梁肋，即xhf，为第二类T形截面第一类T形截面，中和轴在受压翼板内，受压区高度xhf。此时，截面虽为T形，但受压区形状为宽bf的矩形，而受拉截面形状与截面抗弯承载能力无关，故以宽度为bf的矩形来进行抗弯承载力计算。3-23解：查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0。弯矩计算值M0Md1.011871187kNm保护层厚度c4222.730.7mm30mm，且大于钢筋直径d2钢筋净距Sn35030.72622.730mm，且大于直径d530.5mm429568.5mm，

29、则h0135068.51281.5mmas2形截面有效宽度：1.计算跨径的1/3:l012600/34200mm32.相邻两梁的平均间距为2100mm3.b6hh12hf350640121001790mm所以T梁截面有效宽度bf1790mm，厚度hf100140120mm2（1）判断T形截面种类：fcdbfhf11.517901202.47kNm。fsdAs280188421.06kNm为第一类T形截面（2）求受压区高度xfsdAs28018842x11.551.3mmhffcdbf1790（3）正截面抗弯能力Mufcdbfx(h0 x)11.5179051.3(1281.551.3)1326

30、.2kNmM22知足承载能力要求。3-24先将空心板的圆孔换算成bkhk的矩形孔面积相等：bkhkd2ab380238080143754441bkhk3I12I2195222624912惯性矩相等：I113808031621333312I2d42d2d22d2d2128()(40)9680064583838hk404mm解得：bk356mm故上翼板厚度hf300hk98mm2下翼板厚度hf300hk982mm腹板厚度bbf2bk9902356278mm第四章4-1钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？答：斜拉破坏，发生在剪跨比比较大（m3）时；剪压破坏，发生在剪跨比在

31、1m3时；斜压破坏，发生在剪跨比m1时。4-2影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯能力的主要因素有哪些？答：主要因素有剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等。4-3钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力基本公式的合用范围是什么？公式的上下限物理意义是什么？答：合用范围：1）截面尺寸需知足0Vd0.51103fcu,kbh02）按结构要求配置箍筋V0.51103fbh0d2td0物理意义：1）上限值：截面最小尺寸；2）下限值：按结构要求配置钢筋4-5解释以下术语mMVh0来表示，此处M和V分答：剪跨比：剪跨比是一个无量纲常数，用别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度

32、。Asvsv配筋率：bSv剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂痕，其中一条发展成临界斜裂痕。临界斜裂痕出现后，梁承受的荷载还能持续增加，而斜裂痕伸展至荷载垫板下，直到斜裂痕顶端的混凝土在正应力、剪应力及荷载惹起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏。这种破坏为剪压破坏。斜截面投影长度：是纵向钢筋与斜裂痕底端相交点至斜裂痕顶端距离的水平投影长度，其大小与有效高度和剪跨比有关。充分利用点：所有钢筋的强度被充分利用的点不需要点：不需要设置钢筋的点弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的散布图抵挡弯矩图：又称材料图，是沿梁长度各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵挡弯

33、矩图，即表示各正截面所拥有的抗弯承载力。4-6钢筋混凝土抗剪承载力复核时，怎样选择复核截面？答：公路桥规规定，在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时，其复核地点应按照下列规定采用：1）距支座中心h/2处的截面）受拉区弯起钢筋弯起处的截面以及锚于受拉区的纵向受拉钢筋开始不受力处的截面）箍筋数量或间距有改变处的截面）梁的肋板宽度改变处的截面4-7试述纵向钢筋在支座处锚固有哪些规定？答：公路桥规有以下规定：1）在钢筋混凝土梁的支点处，应最少有两根且不少于总数1/5的下层受拉主钢筋经过；底层两外侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋，伸出支点截面以外的长度应不小于10d；对环氧树脂涂层钢筋应不小于12.5

34、d，d为受拉钢筋直径。4-9解：纵向受拉钢筋：查附表可得fcd9.2MPa,ftd1.06MPa,fsd280MPa,b0.56,01，.0则弯矩计算值Ml/20Md,l/21.0147147kNm。采用绑扎钢筋骨架，按两层层钢筋布置，假定as65mm，则有效高度h0has50065435mm。单筋截面最大承载能力为：Mu2b(120.56(10.50.56)140.4kNMl/2fcdbh00.5b)9.2200435所以采用双面配筋。取b0.56，as35mmMfcdbh02(10.5)1471069.220043520.56(10.50.56)59.1mmAsfsd(h0as)280(4

35、3535)AsfcdbxfsdAs9.2200(4350.56)28059.11670mm2fsd280受压钢筋选择212（As226），受拉钢筋选择（As1743mm）。mm322+316取受拉钢筋层距为55mm，净距为5518.4/225.1/2=33.3mm，知足要求；则11404560310064mmas1743钢筋间净距Sn20030225.1332.4mm,知足要求2h050064436mm，取as40mm配筋率1743=0.02200436箍筋：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力Vcs0.6V,不考虑弯起钢筋作用，则：0.6V13(0.45103)bh0(20.6p)fcu,ksvfs

36、v，解得sv1.78106(V)2(sv)min(20.6p)fcu,kfsv13bh0由此可得:22(0.56106)(20.6p)fAfbh2Sv13cu,ksvsv0(V)2采用直径8的双肢箍筋，箍筋截面积AsvnAsv1250.3100.6mm2跨中截面Vl/20Vd,l/21.025.225.2kN,支点截面V00Vd,01.0124.8124.8kNLV0h(V0Vl/2)4800124.8500(124.825.2)VL4800114.43kNp10021232(0.56106)(20.6p)fcu,kAsvfsvbh02Sv(V)2(0.56106)(20.62)20100.6

37、1952004362=456.5mm(114.43)2由构造要求得：Svh250mm,去Sv=250mm，箍筋配筋率2Asv100.60.2%0.18%，知足要求，根据要求：sv200250bSv在支座中心向跨径长度方向的500mm范围内，设计箍筋间距Sv=100mm，此后至跨中截面统一采用Sv=250mm第六章6-1配有纵向钢筋和普通钢筋的轴心受压短柱与长注的破坏形态有何不同？什么叫作柱的稳定系数？影响稳定系数的主要因素有哪些？解：1）短柱：当轴向力P渐渐增加时，试件也随之缩短，试验结果证明混凝土全截面和纵向钢筋均发生压缩变形。当轴向力P达到破坏荷载的90%左右时，柱中部四周混凝土表面出现纵

38、向裂痕，部分混凝土保护层剥落，最后是箍筋间的纵向钢筋发生服气，向外鼓出，混凝土被压碎而整个试验柱破坏。钢筋混凝土短柱的破坏是材料破坏，即混凝土压碎破坏。2）长柱：在压力P不大时，也是全截面受压，但随着压力增大，长柱不紧发生压缩变形，同时长柱中部发生较大的横向挠度u，凹侧压应力较大，凸侧较小。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，致使失稳破坏。破坏时，凹侧的混凝土首先被压碎，混凝土表面有纵向裂痕，纵向钢筋被压弯而向外鼓出，混凝土保护层脱落；凸侧则由受压突然转变为受拉，出现横向裂痕。3）稳定系数：钢筋混凝土轴心受压构件计算中，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

39、系数4）主要影响因素：构件的长细比6-5解：短边b250mm，计算长细比l05000b20，查表得2500.75,fcd11.5MPa,fsd280MPa,01.0Nu0.9(fcdAfsdAs)0.90.75(11.5250250280804)637.11kN0Nd560kN，则知足承载能力要求。6-7解：查表得混凝土抗压强度设计值fcd11.5MPa,01.1，HRB335级钢筋抗压强度设计值fsd280MPa，R235级钢筋抗拉强度设计值fsd195MPa，轴心压力计算值N0Nd1.115601716kN截面设计长细比l030006.6712，可按螺旋箍筋柱设计。4501）计算所需纵向钢

40、筋截面积由附表1-8，取纵向钢筋的混凝土保护层厚度为c40mm，则：核心面积直径：dcord2c450240370mm柱截面面积：d23.144502158962.5mm2A44dcor23.1437022核心面积：Acor4107466.5mm4假定纵向钢筋配筋率1.2%，则可获得：AsAcor0.012107466.51290mm2采用7根16s21407mm的，A（2）确定箍筋直径和间距S取NuN1716kN，可得螺旋箍筋换算截面面积As0为：N/0.9fcdAcorfsdAsAs0kfsd1716000/0.911.5107466.52801407710mm20.25As351.75m

41、m22195选10单肢箍筋的截面积As0178.5mm2，这时箍筋所需的间距为：dcorAs013.1437078.5应知足S710128.5mm，由结构要求，间距SAs0Sdcor/574mm和S80mm，故取S70mm截面复核Acor107466.5mm2，As1407mm2，1407/107466.51.31%0.5%As0dcorAs013.1437078.51303mm2S70Nu0.9(fcdAcorkfsdAs0fsdAs)0.9(11.5107466.5219513032801407)1924.2kN0Nd1716kN知足承载力要求！检查混凝土保护层是否会剥落。Nu0.9(fc

42、dAfsdAs)0.91(11.5158962.52801407)1999.83kN1.5Nu1.51999.832999.75kNNu1924kN故混凝土保护层不会剥落。第七章7-2试简述钢筋混凝土偏心受压构件的破坏形态和破坏种类。答：破坏形态：1）受拉破坏大偏心受压破坏，当偏心距较大时，且受拉钢筋配筋率不高时，偏心受压构件的破坏是受拉钢筋先达到服气强度，然后受压混凝土压坏，周边破坏时有显然的预兆，裂痕显著展开，构件的承载能力取决于受拉钢筋的强度和数量。2）受压破坏小偏心受压破坏，小偏心受压构件的破坏一般是受压区边缘混凝土的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服气强

43、度，破坏前钢筋的横向变形无显然急剧增长，正截面承载力取决于受压区混凝土的抗压强度和受拉钢筋强度。破坏种类：1）短柱破坏；2）长柱破坏；3）细长柱破坏7-3由式（7-2）偏心距增大系数与哪些因素有关？1l02由公式112可知，偏心距增大系数与构件的计算长度，偏心h1400（e0/h0)距，截面的有效高度，截面高度，荷载偏心率对截面曲率的影响系数，构件长细比对截面曲率的影响系数。7-4钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件的截面设计和截面复核中，怎样判断是大偏心受压仍是小偏心受压？答：截面设计时，当e00.3h0时，按小偏心受压构件设计，e00.3h0时，按大偏心受压构件设计。截面复核时，当b时，为大偏心

44、受压，b时，为小偏心受压.7-5写出矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算流程图和截面复核的计算流程图注意是流程图7-6解：查表得：fcd11.5MPa,fsdfsd280MPa,01.0NNd0542.81.0542.8kN,MMd0326.61.0326.6kNm偏心距e0M326.6l060005，故应N542.8602mm，弯矩作用平面内的长细比10h600考虑偏心距增大系数。设asas40mm，则h0has560mm0.2e00.22.760212.71,取11.0h056021.150.01l01.150.0160001.051,取21.0h600所以偏心距增大系数11(l0)212

45、11102111.071400e0h1400602/560h0（1）大小偏心受压的初步判断e01.07602644mm0.3h0，故可先按照大偏心受压来进行配筋计算。ese0h/2as64430040904mm（2）计算所需的纵向钢筋面积取b0.56，Nesfcdbh02b10.5bAsfsd(h0as)542.890411.530056020.56(10.50.56)374mm2minbh360mm2280(56040)所以As374mm2，取4根12的钢筋，As452mm2fcdbh0bfsdAsNAsfsd11.53005600.56280452542.82377mm2280取4根28的

46、钢筋。7-7解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd280MPa,01.0NNd01881.0188kN,MMd01201.0120kNm偏心距e0M120l04000N638mm，弯矩作用平面内的长细比105，故应考188h400虑偏心距增大系数。设asas40mm，则h0has360mm0.2e06381.012.70.22.71,取1h036021.150.01l01.150.0140001.051,取21.0h400所以偏心距增大系数11(l0)21211102111.041400e0h1400638/360h0（1）大小偏心受压的初步判断e01.04638664mm0.3h0，故

47、可先按照大偏心受压来进行配筋计算。ese0h/2as66420040824mmese0h/2as66420040504mm（2）计算所需的纵向钢筋面积As942mm2xh0h022NesfsdAs(h0as)fcdb360360221881000824280942(36040)79.8mm2as9.2300AsNesfsd(h0as)18810005041058mm2280(36040)取3根22的钢筋，As1140mm27-8解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd280MPa,01.0NNd01741.0174kN,MMd054.81.054.8kNm偏心距e0M54.8l0 x350

48、07.85，故应N174315mm，弯矩作用平面内的长细比h450考虑偏心距增大系数。asas40mm，则h0has410mm0.2e00.22.73151.012.71,取1h04101.15l01.150.0135001.071,取21.020.01450h所以偏心距增大系数11l0)2112(127.8111.061400e0h0h1400315/410e01.06315334mmese0h/2as33422540519mmese0h/2as33422540149mm弯矩作用平面内截面承载力复核（1）大小偏心受压的初步判断fcdbx(esh0 x)fsdAsesfsdAses2代入整理得

49、138x230084x36413720，解得：x1mmx2mm舍)87,305(x870.212b，为大偏心受压。h0410（2）求截面承载能力2as80mm所以：截面承载能力为NufcdbxfsdAssAs9.230087280308280339231.4kN知足承载能力要求垂直于弯矩作用平面的截面承载力复核垂直弯矩作用平面的长细比l0y600020，查附表得：0.75b300Nu0.9fcdbhfsd(AsAs)知足承载力要求。则得：0.759.2300450280(339308)0.9960.63kN7-9解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd280MPa,01.1NNd02645

50、1.12909.5kN,MMd01191.1130.9kNm偏心距e0M130.9l060005，故应N2909.545mm，弯矩作用平面内的长细比10h600考虑偏心距增大系数。设asas40mm，则h0has560mm0.2e00.2450.41712.72.7h056021.150.01l01.150.0160001.051,取21.0h600所以偏心距增大系数11(l0)212111020.41711.371400e0h140045/560h0截面设计（1）大小偏心受压的初步判断e01.374562mm0.3h0，故可先按照小偏心受压来进行配筋计算。ese0h/2as623004032

51、2mmese0h/2as6230040198mm（2）计算所需的纵向钢筋面积Asminbh0.002bh0.002300600360mm2，取4根12的钢筋，As452mm2Ax2BxC0A0.5fcdbh00.59.2300560772800Bh0asfsdAsfcdbh0as560402803609.230056040156576000b0.560.8Ch0asfsdAsh0Nesh0b560403605602909.51985604204485600000.82800.560.8求得x1643mm,x2846mm(舍)x/h0643/5601.15h/h0，截面为全截面受压，取xh600

52、mmNesfcdbh(h0h/2)Asfsd(h0as)2909.51033229.2300600(560300)3477mm2280106(56040)取6根28的钢筋，As3695mm2截面复核（1）垂直弯矩作用平面垂直弯矩作用平面的长细比l0y600020，查附表得：0.75b300则得：Nu0.9fcdbhfsd(AsAs)不知足承载力要求。0.90.759.2300600280(4523695)1901.6kN2）弯矩作用平面内的复核大小偏心受压的初步判断fcdbx(esh0 x)fsdAsesfsdAses2代入整理得138x265688x245603120，解得：x722mmx2

53、mm舍)，1,246(取x600mmx，为小偏心受压。bh0Ax2BxC0A0.5fcdbh00.59.2300560772800Bfcdbh0(esfsdAsesh0)b9.2300560(322280360322232612800560)0.560.8C(fsdAsesfsdAses)h0b(0.82803603222803695198)5600.560.8求得x1650mm,x2349mm(舍)x/h0650/560h/h0，截面为全截面受压，取xh600mm,h/h01.07fsd()2800.8)252MPa(压应力)s(1.07b0.560.8Nu1fcdbxfsdAssAs9.2

54、30060028036952523602781.32kNNu2fcdbh(h0h/2)fsdAs(h0as)0e9.2300600(560300)280360(56040)1.02152246.4kNeh/2e0as3004540215mmNu2246.4kN，不知足承载力要求。7-10与非对称布筋的矩形截面偏心受压构件相比，对称布筋设计时的大、小偏心受压的鉴别方法有何不同之处？答：对称布筋时：由于AsAs,fsdfsd，由此可得Nfcdbxx/h0N可直接求出。fcdbh0然会根据b，判断为大偏心受压；b，判断为小偏心受压；非对称布筋时：/h0无法直接求出。判断依据为e00.3h0，可先按小

55、偏心受压构件计算；e00.3h0，可先按大偏心受压构件计算第九章9-1关于钢筋混凝土构件，为什么公路桥规规定必须进行长久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与长久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？答：（1）钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂痕过大影响了构件的合用性及长久性，而达不到结构正常使用要求。因此，钢筋混凝土构件除要求进行长久状况承载能力极限状态计算外，还要进行持久状况正常使用极限状态的计算，以及短暂状况的构件应力计算。（2）不同之处：1）钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段，而使用阶段一般取梁带

56、裂痕工作阶段；在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其承载能力计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋数量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于最不利荷载效应0MdMu，计算内容分为截面设计和截面复核两部分。使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算，以保证在正常使用状态下得裂痕宽度和变形小于规范规定的各项限值，这种计算称为“验算”；3）承载能力极限状态计算时汽车荷载应计入冲击系数，作用（或荷载）效应及结构构件抗力均应采用考虑了分项系数的设计值；在多种作用（或荷载）效应情况下，应将各效应设计值进行最不利组合，并根据参与组合的作用（或荷载）效应情况，取用不同的效应组合系数。正常使用极限状态计算时作用（

57、或荷载）效应应取用短期效应和长久效应的一种或两种组合，并且公路桥规明确规定这是汽车荷载可不计冲击系数。9-2什么是钢筋混凝土构件的换算截面？将钢筋混凝土开裂截面化为等效的换算截面基本前提是什么？答：换算截面：将受压区的混凝土面积和受拉区的钢筋换算面积所组成的截面称为钢筋混凝土构件开裂截面的换算截面；基本前提：1）平截面假定，即认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形此后，仍保持为明面；2）弹性体假定。混凝土受压区的应力散布图可近似看作直线散布；3）受拉区混凝土完全不能承受拉应力。拉应力完全由钢筋承受。9-3惹起钢筋混凝土构件出现裂痕的主要因素有哪些？答：1）作用效应（如弯矩、剪力、扭矩及拉力等）2

58、）外加变形或拘束变形3）钢筋锈蚀9-4影响混凝土结构长久性的主要因素有哪些？混凝土结构长久性设计应考虑哪些问题？答：主要因素：影响混凝土结构长久性的因素主要有内部和外部两个方面。内部因素主要有混凝土的强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、等级和用量、外加剂用量等；外部条件则有环境温度、湿度、二氧化碳含量等。设计应考虑的问题：（1）长久混凝土的采用；（2）与结构长久性有关的结构结构举措与裂缝控制举措；（3）为使用过程中的必要检测、维修和零件改换设置通道和空间，并作出修复时施工荷载作用下的结构承载力核算；(4)与结构长久性有关的施工质量要求，特别是混凝土的养护（包括温度和湿度控制）方法与期限以及保护

59、层厚度的质量要求与质量保证举措；在设计施工图上应注明不同钢筋（如主筋或箍筋）的混凝土保护层厚度及施工允差；（5）结构使用阶段的定期维修与检测要求；（6）关于可能受到氯盐惹起钢筋锈蚀的重要混凝土工程，宜根据详细环境条件和材料劣化模型，按混凝土结构长久性设计与施工指南的要求进行结构使用年限验算。9-5解：1）构件的最大裂痕宽度（1）带肋钢筋系数c11.0荷载短期效应组合弯矩计算值为：MsMG11MQ1400.71550.5kNm荷载长久效应组合弯矩计算值为：MlMG21MQ1400.41546kNm系数c21.00.5Ml1.00.5461.456Ms50.5系数c3，非板式受弯构件c31.0（2）钢筋应力ss的计算h0has500404