桥梁设计技术试题及答案

桥梁设计技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.桥梁按结构体系划分，不包括以下哪种类型？（）A.梁式桥B.拱式桥C.斜拉桥D.人行桥答案：D。解析：桥梁按结构体系可划分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥和组合体系桥等，人行桥是按使用功能划分的。2.以下哪种基础形式适用于浅埋基础，且地基承载力较好的情况？（）A.桩基础B.沉井基础C.扩大基础D.管柱基础答案：C。解析：扩大基础是将墩（台）及上部结构传来的荷载由其直接传递至较浅的支承地基的一种基础形式，适用于地基承载力较好的浅埋基础。桩基础、沉井基础和管柱基础一般用于地基承载力较差或荷载较大、需要将荷载传递到较深土层的情况。3.对于简支梁桥，其计算跨径是指（）。A.相邻两支座中心线之间的距离B.两桥墩（台）间的净距C.主梁的全长D.以上都不对答案：A。解析：简支梁桥的计算跨径是指相邻两支座中心线之间的距离，它是结构计算时采用的跨径尺寸。两桥墩（台）间的净距是净跨径，主梁的全长是桥梁的总长，都不是计算跨径。4.桥梁伸缩缝的作用是（）。A.保证梁体自由伸缩B.防止雨水渗漏C.增强桥梁美观D.以上都是答案：A。解析：桥梁伸缩缝的主要作用是保证梁体在温度变化、混凝土收缩徐变等因素作用下能够自由伸缩，同时也能起到一定的防止雨水渗漏和行车平稳过渡的作用，但最核心的作用是保证梁体自由伸缩。增强桥梁美观不是伸缩缝的主要作用。5.拱式桥的主要承重结构是（）。A.拱圈或拱肋B.桥墩C.桥台D.桥面系答案：A。解析：拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋，它将桥面传来的竖向荷载转化为轴向压力，通过拱脚传递给桥墩和桥台。桥墩和桥台主要起到支承和传递荷载的作用，桥面系则是提供行车道等功能。6.以下哪种方法不属于桥梁上部结构施工方法？（）A.支架现浇法B.悬臂施工法C.顶推法施工D.沉管法施工答案：D。解析：支架现浇法、悬臂施工法和顶推法施工都是常见的桥梁上部结构施工方法。沉管法施工主要用于水下隧道等工程，是将预制好的管段沉放到预先挖好的基槽内进行连接的施工方法，不属于桥梁上部结构施工方法。7.桥梁结构的耐久性设计主要考虑的因素不包括（）。A.混凝土碳化B.钢筋锈蚀C.结构强度D.冻融破坏答案：C。解析：桥梁结构的耐久性设计主要考虑混凝土碳化、钢筋锈蚀、冻融破坏、化学侵蚀等因素对结构耐久性的影响。结构强度是结构承载能力方面的要求，不属于耐久性设计主要考虑的因素。8.斜拉桥的斜拉索的作用是（）。A.承受拉力，将主梁荷载传递到索塔B.增强桥梁美观C.防止主梁横向位移D.以上都不对答案：A。解析：斜拉桥的斜拉索主要承受拉力，它将主梁的荷载通过斜拉索传递到索塔，从而减轻主梁的负担，提高桥梁的跨越能力。增强桥梁美观是斜拉索的一个附带效果，而防止主梁横向位移不是斜拉索的主要作用。9.桥梁的预拱度设置是为了（）。A.抵消恒载和活载作用下的挠度B.使桥梁外观更美观C.便于施工D.以上都不对答案：A。解析：桥梁设置预拱度的主要目的是抵消恒载和活载作用下产生的挠度，保证桥梁在使用过程中梁体的线型符合设计要求，避免出现下挠过大等情况。使桥梁外观更美观和便于施工不是设置预拱度的主要原因。10.以下哪种桥梁结构形式跨越能力最大？（）A.梁式桥B.拱式桥C.悬索桥D.刚架桥答案：C。解析：悬索桥是一种以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，它的跨越能力最大。梁式桥的跨越能力相对较小，拱式桥和刚架桥的跨越能力也不如悬索桥。二、多项选择题（每题3分，共15分）1.桥梁设计的基本原则包括（）。A.安全性B.适用性C.经济性D.美观性答案：ABCD。解析：桥梁设计应遵循安全性、适用性、经济性和美观性等基本原则。安全性是确保桥梁在使用过程中能够承受各种荷载作用而不发生破坏；适用性要满足交通等使用功能要求；经济性要在满足设计要求的前提下，尽可能降低造价；美观性则要使桥梁与周围环境相协调，具有一定的艺术美感。2.桥梁下部结构包括（）。A.桥墩B.桥台C.基础D.桥面系答案：ABC。解析：桥梁下部结构包括桥墩、桥台和基础，它们的主要作用是支承上部结构，并将上部结构传来的荷载传递到地基。桥面系属于桥梁上部结构的一部分，不属于下部结构。3.影响桥梁风致振动的因素有（）。A.风速B.风向C.桥梁结构形式D.桥梁所处地形地貌答案：ABCD。解析：风速、风向直接影响作用在桥梁上的风荷载大小和方向；桥梁结构形式不同，其空气动力特性也不同，对风致振动的响应也不同；桥梁所处地形地貌会影响当地的风场特性，从而影响桥梁的风致振动。4.桥梁抗震设计的主要措施有（）。A.选择合适的桥址B.采用延性设计C.设置隔震装置D.加强结构的连接答案：ABCD。解析：选择合适的桥址可以避开地震活动断层等不利地质条件；采用延性设计可以使结构在地震作用下具有一定的变形能力，消耗地震能量；设置隔震装置可以减少地震作用传递到上部结构；加强结构的连接可以保证结构在地震作用下的整体性和稳定性。5.以下哪些是桥梁常用的钢材？（）A.碳素结构钢B.低合金高强度结构钢C.不锈钢D.工具钢答案：AB。解析：桥梁常用的钢材有碳素结构钢和低合金高强度结构钢，它们具有较高的强度、良好的韧性和可焊性等性能，适合用于桥梁结构。不锈钢主要用于一些对耐腐蚀性要求较高的特殊部位，不是桥梁常用的主体钢材；工具钢主要用于制造工具，一般不用于桥梁结构。三、判断题（每题2分，共10分）1.桥梁的净跨径总是小于计算跨径。（）答案：正确。解析：对于梁式桥等结构，净跨径是指两桥墩（台）间的净距，计算跨径是相邻两支座中心线之间的距离，所以净跨径总是小于计算跨径。2.拱桥的矢跨比越大，拱圈的推力就越大。（）答案：错误。解析：拱桥的矢跨比越小，拱圈的水平推力就越大；矢跨比越大，拱圈的水平推力越小。3.桥梁伸缩缝只需要在梁端设置。（）答案：错误。解析：桥梁伸缩缝不仅要在梁端设置，在梁体的其他位置，如不同结构形式交界处、梁体分段处等，只要存在梁体伸缩变形的需求，都可能需要设置伸缩缝。4.桥梁结构的设计基准期和设计使用年限是同一个概念。（）答案：错误。解析：设计基准期是为确定可变作用等的取值而选用的时间参数，一般为50年或100年；设计使用年限是指结构在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。二者不是同一个概念。5.悬索桥的主缆可以采用钢丝绳或平行钢丝束。（）答案：正确。解析：悬索桥的主缆常用的材料有钢丝绳和平行钢丝束，它们都具有较高的强度和良好的柔韧性，能够承受巨大的拉力。四、简答题（每题10分，共30分）1.简述桥梁设计的一般步骤。答案：桥梁设计一般包括以下步骤：（1）前期规划：进行桥梁建设的必要性和可行性研究，确定桥梁的基本功能、规模和技术标准，收集相关资料，如地形、地质、水文、交通等资料。（2）方案设计：根据前期规划的要求，提出多个桥梁设计方案，包括桥型选择、结构布置、基础形式等，对各方案进行技术经济比较，选择最优方案。（3）初步设计：在选定方案的基础上，进行详细的结构分析和设计计算，确定桥梁各部分的尺寸和构造，绘制初步设计图纸，编制工程概算。（4）技术设计（如有必要）：对于技术复杂的桥梁，需要进行技术设计，进一步优化结构设计，解决关键技术问题，补充和完善设计图纸和计算资料。（5）施工图设计：根据初步设计或技术设计的成果，绘制详细的施工图纸，明确各部分的尺寸、材料、施工工艺和质量要求，编制工程预算。（6）施工配合：在桥梁施工过程中，设计人员需要进行技术交底，解答施工中出现的技术问题，参与工程质量检查和验收等工作。2.说明梁式桥和拱式桥在受力特点上的主要区别。答案：梁式桥和拱式桥在受力特点上有以下主要区别：（1）梁式桥：梁式桥主要以梁体受弯来承受荷载。在竖向荷载作用下，梁体产生弯矩和剪力，梁的跨中截面一般承受正弯矩，支座截面承受负弯矩和较大的剪力。梁式桥的内力分布相对较为简单，其跨径一般受到梁体抗弯能力的限制。（2）拱式桥：拱式桥主要以拱圈或拱肋受压来承受荷载。在竖向荷载作用下，拱圈或拱肋将竖向荷载转化为轴向压力，同时产生水平推力。拱式桥的内力主要是轴向压力，其跨越能力相对较大，但对基础的要求较高，需要能够承受拱脚传来的水平推力。此外，拱式桥的拱脚处还承受较大的弯矩和剪力。3.分析桥梁结构耐久性不足可能产生的后果及提高耐久性的措施。答案：桥梁结构耐久性不足可能产生的后果：（1）结构性能下降：导致混凝土碳化、钢筋锈蚀，使结构的承载能力和刚度降低，影响桥梁的正常使用功能。（2）维修成本增加：需要频繁进行维修和加固，增加了运营成本和社会资源的消耗。（3）安全隐患：严重时可能导致结构破坏，危及行车安全和人员生命财产安全。（4）缩短使用寿命：使桥梁不能达到设计使用年限，提前报废，造成巨大的经济损失。提高耐久性的措施：（1）材料选择：选用高性能混凝土和优质钢材，提高材料的抗碳化、抗渗、抗冻等性能。（2）结构构造设计：合理设计结构的外形和尺寸，避免积水、积尘等情况，设置足够的保护层厚度，防止钢筋锈蚀。（3）防护措施：采用防腐涂层、防腐涂料等对结构进行防护，防止外界环境因素对结构的侵蚀。（4）施工质量控制：严格控制施工质量，确保混凝土的浇筑质量、钢筋的连接质量等，避免出现施工缺陷。（5）定期检测和维护：建立完善的检测和维护制度，定期对桥梁进行检测和评估，及时发现和处理耐久性问题。五、计算题（每题15分，共15分）已知一座简支梁桥，计算跨径\(L=20m\)，永久作用（恒载）产生的跨中弯矩标准值\(M_{Gk}=300kN\cdotm\)，汽车荷载产生的跨中弯矩标准值\(M_{Q1k}=200kN\cdotm\)，人群荷载产生的跨中弯矩标准值\(M_{Q2k}=50kN\cdotm\)。结构重要性系数\(\gamma_{0}=1.1\)，汽车荷载的组合值系数\(\psi_{c1}=0.7\)，人群荷载的组合值系数\(\psi_{c2}=0.8\)。试按承载能力极限状态基本组合计算该简支梁桥跨中截面的弯矩设计值。答案：根据承载能力极限状态基本组合的计算公式：\(M_d=\gamma_0(\gamma_GM_{Gk}+\gamma_{Q1}M_{Q1k}+\sum_{i=2}^{n}\psi_{ci}\gamma_{Qi}M_{Qik})\)其中，永久作用（恒载）分项系数\(\gamma_G=1.2\)，汽车荷载分项系数\(\gamma_{Q1}=1.4\)，人群荷载分项系数\(\gamma_{Q2}=1.4\)。将已知数据代入公式可得：\(M_d=1.1\times(1.2\times300+1.4\times200+0.8\times1.4\times50)\)先计算括号内各项的值