《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》復(fù)習(xí)資料[1]要點
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1、三、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、在鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋的作用是 替混凝土受拉 或 協(xié)助混凝土受壓。 2、混凝土的強度指標有 混凝土的立方體強度、混凝土軸心抗壓強度 和 混 凝土抗拉強度。 3、混凝土的變形可分為兩類: 受力變形和體積變形。 4、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用的鋼筋,不僅要 強度高,而且要具有良好的 塑性、 可焊性,同時還要求與混凝土有較好的 粘結(jié)性能。 5、影響鋼筋與混凝土之間粘結(jié)強度的因素很多, 其中主要為 混凝土強度、澆 筑位置、保護層厚度及鋼筋凈間距。 6、鋼筋和混凝土這兩種力學(xué)性能不同的材料能夠有效地結(jié)合在一起共同工作, 其主要原因是: 鋼筋和混凝土之間具有良好的粘結(jié)力
2、 、鋼筋和混凝土的溫度線 膨脹系數(shù)接近和混凝土對鋼筋起保護作用 。 7、混凝土的變形可分為混凝土的 受力變形 和混海十的 體積變形。其中混 凝土的徐變屬于混凝土的 受力變形,混凝土的收縮和膨脹屬于混凝土的 體積 變形。 (二)判斷題 1、素混凝土的承載能力是由混凝土的抗壓強度控制 的。 [X] 2、混凝土強度愈高,應(yīng)力應(yīng)變曲線下降愈劇烈,延性就愈 妤。 【X】 3、線性徐變在加荷初期增長很快,一般在兩年左右趨以穩(wěn)定,三年左右徐變 即 告 基 本 終 止。 [V] 4、 水泥的用量愈多,水灰比較大,收縮就越 小。 [X] 5、鋼筋中含碳量愈高,鋼筋的強度愈高,但鋼筋的塑
3、性和可焊性就愈 差。 【,:1 (三)名詞解釋 1、混凝土的立方體強度 我國《公路橋規(guī)》規(guī)定以每邊邊長為 150mm 的立方體試件,在 20c 2C的溫度和相對濕度在 90%Z上的潮濕空氣中養(yǎng)護 28 天,依照標準制作方法和試驗方法測得的抗壓極限強度值(以 MPa計)作為混凝 土的立方體抗壓強度,用符號 L表示。 2、混凝土的徐變 在荷載的長期作用下,混凝土的變形將隨時間而增 加,亦即在應(yīng)力不變的情況下,混凝土的應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長,這種現(xiàn)象被稱為 混凝土的徐變。 3、混凝土的收縮 混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土 的收縮。 (四)簡答題 1、簡述混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲
4、線的三個階段? 答:在上升段,當(dāng)應(yīng)力小于0.3倍的棱柱體強度時,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系接近直線變 化,混凝土處于彈性工作階段。在應(yīng)力大于等于 0.3倍的棱柱體強度后,隨著應(yīng)力 增大,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系愈來愈偏離直線,任一點的應(yīng)變可分為彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變 兩部分。原有的混凝土內(nèi)部微裂縫發(fā)展,并在孔隙等薄弱處產(chǎn)生新的個別的微裂 縫。當(dāng)應(yīng)力達到0.8倍的棱柱體強度后,混凝土塑性變形顯著增大,內(nèi)部微裂縫不 斷延伸擴展,并有幾條貫通,應(yīng)力應(yīng)變曲線斜率急劇減小。當(dāng)應(yīng)力達到棱柱體強 度時,應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率已接近于水平,試件表面出現(xiàn)不連續(xù)的常見裂縫。 在下降段,到達峰值應(yīng)力后,混凝土的強度并不完全消失,隨著應(yīng)力的減少,
5、 應(yīng)變?nèi)匀辉黾?,曲線下降坡度較陡,混凝土表面裂縫逐漸貫通。 在收斂段,在反彎點之后,應(yīng)力下降的速度減慢,趨向于穩(wěn)定的殘余應(yīng)力。表 面縱向裂縫把混凝土棱柱體分成若干個小柱,荷載由裂縫處的摩擦咬合力及小柱 體的殘余強度所承受。 2、簡述混凝土發(fā)生徐變的原因? 答:在長期荷載作用下,混凝土凝膠體中的水份逐漸壓出, 水泥石逐漸粘性流 動,微細空隙逐漸閉合,細晶體內(nèi)部逐漸滑動,微細裂縫逐漸發(fā)生等各種因素的 綜合結(jié)果。 三、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的,就是要使所設(shè)計的結(jié)構(gòu),在規(guī)定的時間內(nèi)能夠在具有足 夠 可靠性 性的前提下、完成 全部功能 的要求。 2、結(jié)構(gòu)能夠滿足各項功能要求
6、而良好地工作,稱為結(jié)構(gòu) 可靠,反之則稱為 失 3L,結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)是處于可靠還是失效的標志用 極限狀態(tài)來衡量。 3、國際上一般將結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為三類: 承載能力極限狀態(tài)、正常使 用極限狀態(tài) 和“破壞一安全”極限狀態(tài) 。 4、正常使用極限狀態(tài)的計算,是以彈性理論或塑性理論為基礎(chǔ),主要進行以 下三個方面的驗算:應(yīng)力計算、裂縫寬度驗算和變形驗算。 5、公路橋涵設(shè)計中所采用的荷載有如下幾類: 永久荷載、可變荷載 和 偶 然荷載 。 6、結(jié)構(gòu)的 安全性、適用件 和 耐久性 通稱為結(jié)構(gòu)的用靠件。 7、作用是指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形、應(yīng)力和應(yīng)變的所有原因,它分為直接作 用和間接作用兩種。直接作用
7、是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力如汽車、 人群、結(jié)構(gòu)自重等, 間接作用 是指弓I起結(jié)構(gòu)外加變形和約束變形的原因,如地 震、基礎(chǔ)不均勻沉降、混凝土收縮、溫度變化等。 8、結(jié)構(gòu)上的作用按其隨時間的變異性和出現(xiàn)的可能性分為三類: 永久作用 (恒載) 、可變作用 和偶然作用。 9、我國《公路橋規(guī)》根據(jù)橋梁在施工和使用過程中面臨的不同情況,規(guī)定了 結(jié)構(gòu)設(shè)計的三種狀況: 持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。 10、《公路橋規(guī)》根據(jù)混凝土立方體抗壓強度標準值進行了強度等級的劃分, 稱為混凝土強度等級并冠以符號 C來表示,規(guī)定公路橋梁受力構(gòu)件的混凝土強度 等級有13級,即C20?C80,中間以5MPa進
8、級。C50以下為普通強度混凝土, C50及以上混凝土為高強度混凝土?!豆窐蛞?guī)》規(guī)定受力構(gòu)件的混凝土強度等級 應(yīng)按下列規(guī)定采用:鋼筋混凝土構(gòu)件不應(yīng)低于 C20,用HRB400、KL400級鋼筋 配筋時,不應(yīng)低于 C25 :預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不應(yīng)低于 C40 0 11、結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時,針對不同設(shè)計目的所采用的各種作用規(guī)定值即稱 為作用代表值。作用代表值包括作用 標準值、準永久值 和頻遇值。 (二)名詞解釋 1、結(jié)構(gòu)的可靠度 結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定 功能的概率。 2、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 當(dāng)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而 不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求
9、時,則此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件常用的截面型式有 矩形、T形和箱形等。 2、只在梁(板)的受拉區(qū)配置縱向受拉鋼筋,此種構(gòu)件稱為 單筋受彎構(gòu)件; 如果同時在截面受壓區(qū)也配置受力鋼筋,則此種構(gòu)件稱為 雙筋受彎構(gòu)件。 3、梁內(nèi)的鋼筋有縱向受拉鋼筋(主鋼筋)、彎起鋼筋或斜鋼筋、箍筋、 架立鋼筋和水平縱向鋼筋等。 4、梁內(nèi)的鋼筋常常采用骨架形式, 一般分為 綁扎鋼筋骨架 和 焊接鋼筋骨架 兩種形式。 5、鋼筋混凝土構(gòu)件破壞有兩種類型: 塑性破壞和脆性破壞。 6、受彎構(gòu)件正截面承載力計算的截面設(shè)計是根據(jù)截面上的 計算彎矩,選定 材
10、料、確定 截面尺寸 和 配筋 的計算。 7、受壓鋼筋的存在可以提高截面的 延性,并可減少長期荷載作用下的 上 幺。 8、將空心板截面換算成等效的工字形截面的方法,是根據(jù)面積、慣性矩和 形心位置不變的原則。 9、T形截面接受壓區(qū)高度的不同可分為兩類: 第一類T形截面 和第二類T 形截面。 10、工字形、箱形截面以及空心板截面,在正截面承載力計算中均按 T形截 面來處理。 (二)判斷題 1、判斷一個截面在計算時是否屬于 T形截面,不是看截面本身形狀,而是要 看 其 翼 緣 板 是 否 參 加 抗 壓 作 用。 【,:1 2、當(dāng)梁截面承受異號彎矩作用時,可以采用單筋截 面。 [
11、X] 3、 少 筋 梁 破 壞 是 屬 于 塑 性 破 壞。 [X] 4、水平縱向鋼筋其作用主要是在梁側(cè)面發(fā)生裂縫后,可以減少混凝土裂縫寬 度。… 5、當(dāng)承受正彎矩時,分布鋼筋應(yīng)放置在受力鋼筋的上 側(cè)。 [X] (三)名詞解釋 1、控制截面 所謂控制截面,在等截面構(gòu)件中是指計算彎矩(荷載效 應(yīng))最大的截面;在變截面構(gòu)件中則是指截面尺寸相對較小,而計算彎矩相對較 大的截面。 2、最大配筋率Pmax 當(dāng)配筋率增大到使鋼筋屈服彎矩約等于梁破壞時 的彎矩時,受拉鋼筋屈服與壓區(qū)混凝土壓碎幾乎同時發(fā)生,這種破壞稱為平衡破 壞或界限破壞,相應(yīng)的配筋率稱為最大配筋率。 3、最小配筋
12、率Pm. 當(dāng)配筋率減少,混凝土的開裂彎矩等于拉區(qū)鋼筋 屈服時的彎矩時,裂縫一旦出現(xiàn),應(yīng)力立即達到屈服強度,這時的配筋率稱為最 小配筋率。 (四)簡答題 1、設(shè)計受彎構(gòu)件時,一般應(yīng)滿足哪兩方面的要求? 答:①由于彎矩的作用,構(gòu)件可能沿某個正截面(與梁的縱軸線或板的中面正 交時的面)發(fā)生破壞,故需進行正截面承載力計算;②由于彎矩和剪力的共同作 用,構(gòu)件可能沿剪壓區(qū)段內(nèi)的某個斜截面發(fā)生破壞,故還需進行斜截面承載力計 算。 2、簡述分布鋼筋的作用? 答:分布鋼筋的作用是將板面上的荷載作用更均勻的傳布給受力鋼筋, 同時在 施工中可以固定受力鋼筋的位置,而且用它來分擔(dān)混凝土收縮和溫度變化引起
13、的 應(yīng)力。 3、簡述受彎構(gòu)件正截面工作的三個階段? 答:在第一階段梁沒有裂縫,在第二階段梁帶裂縫工作,在第三階段裂縫急劇 開展,縱向受力鋼筋應(yīng)力維持在屈服強度不變。 4、簡述鋼筋混凝土梁的受力特點? 答:鋼筋混凝土梁的截面正應(yīng)力狀態(tài)隨著荷載的增大不僅有數(shù)量上的變化, 而 且有性質(zhì)上的改變,即應(yīng)力分布圖形的改變。不同的受力階段,中和軸的位置及 內(nèi)力偶臂是不同的。因此,無論壓區(qū)混凝土的應(yīng)力或是縱向受拉鋼筋的應(yīng)力,不 像彈性勻質(zhì)材料梁那樣完全與彎矩成比例。 梁的大部分工作階段中,受拉區(qū)混凝土已開裂。隨著裂縫的開展,壓區(qū)混凝土 塑性變形的發(fā)展,以及粘結(jié)力的逐漸破壞,均使梁的剛度不斷降低。因
14、此梁的撓 度、轉(zhuǎn)角與彎矩的關(guān)系也不完全服從彈性勻質(zhì)梁所具有的比例關(guān)系。 5、簡述適筋梁、超筋梁、少筋梁的破壞特征? 答:適筋梁的破壞特征是:受拉區(qū)鋼筋首先達到屈服強度,其應(yīng)力保持不變而 產(chǎn)生顯著的塑性伸長,直到受壓邊緣混凝土的應(yīng)變達到混凝土的極限壓應(yīng)變時, 受壓區(qū)出現(xiàn)縱向水平裂縫,隨之壓碎而破壞。這種梁破壞前,梁的裂縫急劇開展, 撓度較大,梁截面產(chǎn)生較大的塑性變形,因而有明顯的破壞預(yù)兆。 超筋梁的破壞特征是;破壞時受壓區(qū)混凝土被壓壞,而拉區(qū)鋼筋應(yīng)力遠未達到 屈服強度。破壞前梁的撓度及截面曲率曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點,拉區(qū)的裂縫開展 不寬,延伸不高,破壞是突然的,沒有明顯的預(yù)兆。 少筋梁的破
15、壞特征是:梁拉區(qū)混凝土一開裂,受拉鋼筋達到屈服,并迅速經(jīng)歷 整個流幅二進入強化階段,梁僅出現(xiàn)一條集中裂縫,不僅寬度較大,而且沿梁高 延伸很高,此時受壓區(qū)混凝土還未壓壞,裂縫寬度已很寬,撓度過大,鋼筋甚至 被拉斷。破壞很突然,少筋梁在橋梁工程中不允許采用。 (一)填空題 1、一般把箍筋和彎起(斜)鋼筋統(tǒng)稱為梁的 腹筋,把配有縱向受力鋼筋和 腹筋的梁稱為 有腹筋梁、而把僅有縱向受力鋼筋而不設(shè)腹筋的梁稱為無腹筋梁。 2、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件沿斜截面的主要破壞形態(tài)有 斜壓破壞、斜拉破壞和 剪壓破壞等。 3、影響有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有: 剪跨比、混凝土強度、縱 向受拉鋼筋配筋率、配箍
16、率和箍筋強度 。 4、鋼筋混凝土梁沿斜截面的主要破壞形態(tài)有斜壓破壞、斜拉破壞和剪壓破壞 等。在設(shè)計時,對于斜壓和斜拉破壞,一般是采用 截面限制條件和一定的構(gòu)造 措施 予以避免,對于常見的剪壓破壞形態(tài),梁的斜截面抗剪能力變化幅度較大, 故必須進行斜截面抗剪承載力的計算。 5、對于已經(jīng)設(shè)計好的等高度鋼筋混凝土簡支梁進行全梁承載能力校核,就是 進一步檢查梁沿長度上的截面的正截面抗彎承載力、斜截面抗剪承載力和斜 截面抗彎承載力是否滿足要求。 (二)判斷題 1、在斜裂縫出現(xiàn)前,箍筋中的應(yīng)力就很大,斜裂縫出現(xiàn)后,與斜裂縫相交的 箍筋中的應(yīng)力突然減小,起到抵抗梁剪切破壞的作 用。 [X] 2
17、、 箍筋能把剪力直接傳遞到支座 上。 [X] 3 、 配置箍筋是提高梁抗剪承載力的有效措 4 。 【,:1 4、梁的抗剪承載力隨彎筋面積的加大而提高,兩者呈線性關(guān) 系。 【,:1 5、彎筋不宜單獨使用,而總是與箍筋聯(lián)合使 用。 【,:1 6、試驗表明,梁的抗剪能力隨縱向鋼筋配筋率的提高而減 小。 [x] 7、連續(xù)梁的抗剪承載力比相同廣義剪跨比的簡支梁抗剪承載力要 低。 【,:1 (三)名詞解釋 1、剪跨比m 剪跨比m是一個無量綱常數(shù),用 m=里來表示,此處 Vho M和V分別為剪壓區(qū)段中某個豎直截面的彎矩和剪力, h0為截面有效高度。 2、抵抗彎矩圖 抵抗彎矩圖又稱材料
18、圖,就是沿梁長各個正截面按實 際配置的總受拉鋼筋面積能產(chǎn)生的抵抗彎矩圖,即表示個正截面所具有的抗彎承 載力。 (四)簡答題 1、對于無腹筋梁,斜裂縫出現(xiàn)后,梁內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)有哪些變化? 答:斜裂縫出現(xiàn)前,剪力由梁全截面抵抗。但斜裂縫出現(xiàn)后,剪力僅由剪壓面 抵抗,后者的面積遠小于前者。所以斜裂縫出現(xiàn)后,剪壓區(qū)的剪應(yīng)力顯著增大; 同時,剪壓區(qū)的壓應(yīng)力也要增大。這是斜裂縫出現(xiàn)后應(yīng)力重分布的一個表現(xiàn)。 斜裂縫出現(xiàn)前,截面縱筋拉應(yīng)力由截面處的彎矩所決定, 其值較小。在斜裂縫 出現(xiàn)后,截面處的縱筋拉應(yīng)力則由剪壓面處彎矩決定。后者遠大于前者,故縱筋 拉應(yīng)力顯著增大,這是應(yīng)力重分布的另一個表現(xiàn)。 2
19、、簡述無腹筋簡支梁沿斜截面破壞的三種主要形態(tài)? 答:斜拉破壞:在荷載作用下,梁的剪跨段產(chǎn)生由梁底豎直裂縫沿主壓應(yīng)力軌 跡線向上延伸發(fā)展而成斜裂縫。其中有一條主要斜裂縫(又稱臨界斜裂縫)很快 形成,并迅速伸展至荷載墊板邊緣而使混凝土裂通,梁被撕裂成兩部分而喪失承 載力,同時,沿縱向鋼筋往往伴隨產(chǎn)生水平撕裂裂縫。這種破壞發(fā)生突然,破壞 面較整齊,無壓碎現(xiàn)象。 剪壓破壞:梁在彎剪區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)斜裂縫,隨著荷載的增大,陸續(xù)出現(xiàn)幾條斜裂 縫,其中一條發(fā)展成為臨界裂縫。臨界斜裂縫出現(xiàn)后,梁還能繼續(xù)增加荷載,斜 裂縫伸展至荷載墊板下,直到斜裂縫頂端(剪壓區(qū))的混凝土在正應(yīng)力、剪應(yīng)力 和荷載引起的豎向局部壓應(yīng)
20、力的共同作用下被壓酥而破壞,破壞處可見到很多平 行的斜向短裂縫和混凝土碎渣。 斜壓破壞:當(dāng)剪跨比較小時,首先是加載點和支座之間出現(xiàn)一條斜裂縫, 然后 出現(xiàn)若干條大體相平行的斜裂縫,梁腹被分割成若干傾斜的小柱體。隨著荷載的 增大,梁腹發(fā)生類似混凝土棱柱體被壓壞的情況,即破壞時斜裂縫多而密,但沒 有主裂縫。 3、在斜裂縫出現(xiàn)后,腹筋的作用表現(xiàn)在哪些方面? 答:①把開裂拱體向上拉住,使沿縱向鋼筋的撕裂裂縫不發(fā)生, 從而使縱筋的 銷栓作用得以發(fā)揮,這樣,開裂拱體就能更多地傳遞主壓應(yīng)力;②腹筋將開裂拱 體傳遞過來的主壓應(yīng)力傳到基本拱體上斷面尺寸較大還有潛力的部位上去,這就 減輕了基本拱體上拱頂所
21、承壓的應(yīng)里,從而提高了梁的抗剪承載力;③腹筋能有 效地減小斜裂縫開展寬度,從而提高了斜截面上的骨料咬合力。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、鋼筋混凝土構(gòu)件抗扭性能的兩個重要衡量指標是: 構(gòu)件的開裂扭矩和構(gòu) 件的破壞扭矩。 2、在純扭作用下,構(gòu)件的裂縫總是與構(gòu)件縱軸成 45度方向發(fā)展。 3、矩形截面鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的開裂扭矩,只能近似地采用 理想塑性材 料的剪應(yīng)力圖形進行計算,同時通過試驗來加以校正。 4、實際工程中通常都采用由 箍筋和縱向鋼筋組成的空間骨架來承擔(dān)扭矩. 并盡可能地在保證必要的保護層厚度下,沿截面周邊布置鋼筋,以增強 抗扭能 i_o 5、在抗扭鋼筋骨架中,箍筋的
22、作用是直接抵抗中拉應(yīng)力,限制裂縫的發(fā)展; 縱筋用來平衡構(gòu)件中的 縱向分力、且在斜裂縫處縱筋可產(chǎn)生銷栓作用,抵抗部 分扭矩并可抑制斜裂縫的開展。 6、極限扭矩和抗扭剛度的大小在很大程度上取決于 抗扭鋼筋的數(shù)量。 7、根據(jù)抗扭配筋率的多少,鋼筋混凝土矩形截面受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)一般可 分為以下幾種:少筋破壞、適筋破壞、超筋破壞和部分超筋破壞。 8、縱筋的數(shù)量、強序 和箍筋的數(shù)量、強序 的比例對抗但強度有一定的影 I 9、T形、I形截面可看成是由簡單矩形截面所組成的復(fù)雜截面,每個矩形截 面所受的扭矩,可根據(jù)各自的 抗扭剛度 按正比例進行分配。 10、由于箱形截面具有 抗扭剛度大、能承受異號彎
23、矩 月 底部平整美觀 等 優(yōu)點,因此在連續(xù)梁橋、曲線梁橋和城市高架橋中得以廣泛采用。 (二)判斷題 1、對于彎、剪扭共同作用下的構(gòu)件配筋計算,采取先按彎矩、剪力、扭矩各 自單獨作用下進行配筋計算,然后按縱筋和箍筋進行疊加進行截面設(shè)計的方 法。 【,:1 2、T形截面可以看成是由簡單矩形截面所組成的復(fù)雜截面,受扭時各個矩形 截 面 的 扭 轉(zhuǎn) 角 不 同。 【X】 3、 當(dāng)扭剪比較大時, 出現(xiàn)剪型破 壞。 [X] 4、對不同的配筋強度比,少筋和適筋,適筋和超筋的界限位置相 同。 【X】 5、鋼筋混凝土受扭構(gòu)件在開裂前鋼筋中的應(yīng)力較小,鋼筋對開裂扭矩的影響 不大,可以忽略鋼筋對
24、開裂扭矩的影 響。 6、抗扭鋼筋越少,裂縫出現(xiàn)引起的鋼筋的應(yīng)力突變就越 小。 [X] (三)簡答題 1、簡述受扭構(gòu)件的幾種破壞形態(tài)? 答:少筋破壞:當(dāng)抗扭鋼筋數(shù)量過少時,在構(gòu)件受扭開裂后,由于鋼筋沒有足 夠的能力承受混凝土開裂后卸給它的那部分外扭矩。因而構(gòu)件立即破壞,其破壞 性質(zhì)與素混凝土構(gòu)件無異。 適筋破壞:在正常配筋的條件下,隨著外扭矩的不斷增加,抗扭箍筋和縱筋首 先達到屈服強度,然后主裂縫迅速開展,最后促使混凝土受壓面被壓碎,構(gòu)件破 壞。這種破壞的發(fā)生是延續(xù)的、可預(yù)見的,與受彎構(gòu)件適筋梁相類似。 超筋破壞:當(dāng)抗扭鋼筋配置過多,或混凝土強度過低時,隨著外扭矩的增加, 構(gòu)件混
25、凝土先被壓碎,從而導(dǎo)致構(gòu)件破壞,而此時抗扭箍筋和縱筋還均未達到屈 服強度。這種破壞的特征與受彎構(gòu)件超筋梁相類似,屬于脆性破壞的范疇。在設(shè) 計時必須予以避免。 部分超筋破壞:當(dāng)抗扭箍筋或縱筋中的一種配置過多時, 構(gòu)件破壞只有部分縱 筋或箍筋屈服,而另一部分抗扭鋼筋(箍筋或縱筋)尚未達到屈服強度。這種破 壞具有一定的脆性破壞性質(zhì)。 2、簡述彎、剪、扭構(gòu)件的配筋計算方法? 答:在彎矩、剪力和扭矩共同作用下,鋼筋混凝土構(gòu)件的受力狀態(tài)十分復(fù)雜, 目前多采用簡化計算方法。我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB50010-2002)規(guī)定當(dāng) 構(gòu)件承受的扭矩小于開裂扭矩的1/4時,可以忽略扭矩的影響,按彎、
26、剪共同作用 構(gòu)件計算;當(dāng)構(gòu)件承受的剪力小于無腹筋時構(gòu)件抗剪承載力的 1/2時,可忽略剪力 的影響,按彎、扭共同作用構(gòu)件計算。對于彎、剪、扭共同作用下的構(gòu)件配筋計 算,采取先按彎矩、剪力和扭矩各自“單獨”作用進行配筋計算,然后再把各種 相應(yīng)配筋按縱筋和箍筋進行疊加進行截面設(shè)計的方法。 1、鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分為兩種: 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。 2、普通箍筋的作用是:防卜縱向鋼筋局部壓屈、并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架, 便于施工 3、螺旋筋的作用是使截面中間部分(核心)混凝土成為約束混凝土,從而提 高構(gòu)件的強度和延性。 4、按照構(gòu)件的長細比不同,軸心受壓
27、構(gòu)件可分為 短柱和長柱兩種。 5、在長柱破壞前,橫向撓度增加得很快,使長柱的破壞來得比較突然,導(dǎo)致二 穩(wěn)破壞。 —671縱向彎曲系數(shù)主要與構(gòu)件的 長細比 有關(guān)。 (二)判斷題 1、長柱的承載能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承載能 力。 [X] 2、在軸心受壓構(gòu)件配筋設(shè)計中,縱向受壓鋼筋的配筋率越大越 妤。 【X】 3、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承載力 高。 【,:1 (三)名詞解釋 1、縱向彎曲系數(shù) 對于鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件,把長柱失穩(wěn)破壞時 的臨界壓力與短柱壓壞時的軸心壓力的比值稱為縱向彎曲系數(shù)。 (四)簡答題 1、軸心受壓構(gòu)件的承載力主要由混凝土負擔(dān),
28、設(shè)置縱向鋼筋的目的是什么? 答:協(xié)助混凝土承受壓力,減小構(gòu)件截面尺寸;承受可能存在的不大的彎矩; 防止構(gòu)件的突然脆性破壞。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件隨著偏心距的大小及縱向鋼筋配筋情況不同,有 以下兩種主要破壞形態(tài): 大偏心受壓破壞(受拉破壞) 和 小偏心受壓破壞(受 壓破壞)。 2、可用受壓區(qū)界限高度或受壓區(qū)高度界限系數(shù) 來判別兩種不同偏心受壓 破壞形態(tài),當(dāng)巴工彳時,截而為 大偏心受壓 破壞:當(dāng)巴>二時,截而為 小偏心受 壓破壞。 3、鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件按長細比可分為 短柱、長柱和細長柱。 4、實際工程中最常遇到的是長柱,由于最終破壞是材料破
29、壞,因此,在設(shè)計 計算中需考慮由于構(gòu)件側(cè)向撓度而引起的 二階彎矩 的影響。 5、試驗研究表明,鋼筋混凝土圓形截面偏心受壓構(gòu)件的破壞, 最終表現(xiàn)為上 壓區(qū)混凝土壓碎。 (二)判斷題 1、在鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件中,布置有縱向受力鋼筋和箍筋。對于圓形截 面,縱向受力鋼筋常采用沿周邊均勻配筋的方 式。 【,】 2、偏心受壓構(gòu)件在荷載作用下,構(gòu)件截面上只存在軸心壓 力。 [X] 3、 大偏心受壓破壞又稱為受壓破 壞。 [X] 4、小偏心受壓構(gòu)件破壞時,受壓鋼筋和受拉鋼筋同時屈 服。 [X] 5、當(dāng)縱向偏心壓力偏心距很小時,構(gòu)件截面將全部受壓,中性軸會位于截面 以外 (三)簡答題 1、
30、簡述小偏心受壓構(gòu)件的破壞特征? 答:小偏心受壓構(gòu)件的破壞特征一般是首先受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變達到極限 壓應(yīng)變,受壓區(qū)混凝土被壓碎;同一側(cè)的鋼筋壓應(yīng)力達到屈服強度,而另一側(cè)鋼 筋,不論受拉還是受壓,其應(yīng)力均達不到屈服強度;破壞前,構(gòu)件橫向變形無明 顯的急劇增長。其正截面承載力取決于受壓區(qū)混凝土強度和受壓鋼筋強度。 2、簡述形成受拉破壞和受壓破壞的條件? 答:形成受拉破壞的條件是偏心距較大且受拉鋼筋量不多的情況, 這類構(gòu)件稱 之為大偏心受壓構(gòu)件;形成受壓破壞的條件是偏心距較小,或偏心距較大而受拉 鋼筋數(shù)量過多的情況,這類構(gòu)件稱之為小偏心受壓構(gòu)件。 3、簡述偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算采
31、用了哪些基本假定? 答:①截面應(yīng)變分布符合平截面假定; ②不考慮混凝土的抗拉強度;③受壓區(qū) 混凝土的極限壓應(yīng)變?yōu)?.0033;④混凝土的壓應(yīng)力圖形為矩形,應(yīng)力集度為軸心 抗壓設(shè)計強度,矩形應(yīng)力圖的高度取等于按平截面確定的中和軸高度乘以系數(shù) 0.9。 4、簡述沿周邊均勻配筋的圓形截面偏心受壓構(gòu)件其正截面承載力計算采用了 哪些基本假定? 答:①截面應(yīng)變分布符合平截面假定; ②構(gòu)件達到破壞時,受壓邊緣混凝土的 極限壓應(yīng)變?yōu)?.0033;③受壓區(qū)混凝土應(yīng)力分布采用等效矩形應(yīng)力圖,應(yīng)力集度 為軸心抗壓設(shè)計強度;④不考慮受拉區(qū)混凝土參加工作,拉力由鋼筋承受;⑤鋼 筋視為理想的彈塑性體。 二、復(fù)
32、習(xí)題 (一)填空題 1、當(dāng)縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線相重合時,此構(gòu)件稱為軸心受拉構(gòu) 件。 2、當(dāng)縱向拉力作用線偏離構(gòu)件截面形心軸線時,或者構(gòu)件上既作用有拉力, 同時又作用有彎矩時,則為偏心受拉構(gòu)件。 3、可對受拉構(gòu)件施加一定的預(yù)應(yīng)力,以改善受拉構(gòu)件的抗裂性能。 (二)計算題 1、已知某鋼筋混凝土偏心受拉構(gòu)件,截面尺寸 bx h=250mmx 450mm, , ? ? 一 - 一 as = as = 35mm, I類環(huán)境條件,結(jié)構(gòu)安全等級為二級,米用 C25混凝土,縱筋米 用HRB335級,箍筋采用R235級,已知Nd =500KN , e0=150mm。求
33、不對稱配 筋時的鋼筋面積。 第九章鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計算 一、學(xué)習(xí)重點 本章介紹了鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在施工階段的鋼筋、混凝土應(yīng)力計算,使用 階段的撓度計算以及裂縫寬度的計算,這些內(nèi)容均為正常使用極限狀態(tài)的范疇。 本章的重點和難點在:承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)在計算方面的差異; 正常使用極限狀態(tài)驗算法的基本內(nèi)容及其運用;影響裂縫寬度的主要因素;熟練 應(yīng)用所學(xué)力學(xué)知識求解靜定、超靜定結(jié)構(gòu)的撓度。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、對于所有的鋼筋混凝土構(gòu)件都要求進行強度計算,而對某些構(gòu)件,還要根 據(jù)使用條件進行正常使用階段計算。 2、對于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件
34、,《公路橋規(guī)》規(guī)定必須進行使用階段的 變形 和 彎曲裂縫最大裂縫寬度 驗算。 3、在進行施工階段驗算時,應(yīng)根據(jù) 可能出現(xiàn)的施工荷載 進行內(nèi)力組合。 4、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫,按其產(chǎn)生的原因可分為以下幾類: 由荷載效應(yīng)引 起的裂縫、由外加變形或約束變形引起的裂縫和鋼筋銹蝕裂縫。 5、裂縫寬度的三種計算理論法:粘結(jié)滑移理論法、無滑移理論和綜合理 論。 6、對于結(jié)構(gòu)重力引起的變形是長期性的變形,一般采用 設(shè)置預(yù)拱度來加以 消除。 7、影響裂縫寬度的主要因素有: 鋼筋應(yīng)力、鋼筋直徑、配筋率、保 護層厚度、鋼筋外形、荷載作用性質(zhì)和構(gòu)件受力性質(zhì)等。 (二)判斷題 1、在使用階段,鋼筋混
35、凝土受彎構(gòu)件是不帶裂縫工作 的。 [X] 2、對于鋼筋混凝土構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的裂縫寬度,主要是在設(shè)計計算和 構(gòu) 造 上 加 以 控 制。 …… 3、 設(shè)置預(yù)拱度的目的是為了 線型美 觀。 【X】 (三)簡答題 1、簡述鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段計算的特點? 答:鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)是取構(gòu)件破壞階段, 而使用階段 一般是指梁帶裂縫工作階段。 在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計中, 其強度計算決定了構(gòu)件設(shè)計尺寸、 材料、配 筋量及鋼筋布置,以保證截面承載能力要大于荷載效應(yīng);計算方法分截面設(shè)計和 截面復(fù)核兩種方法。使用階段計算是按照構(gòu)件使用條件對已設(shè)計的構(gòu)件進行計算
36、, 以保證在使用情況下的應(yīng)力、裂縫和變形小于正常使用極限狀態(tài)的限值,這種計 算稱為“驗算”。 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的強度計算必須滿足荷載效應(yīng)小于等于截面承載能力, 其 中荷載效應(yīng)為所考慮荷載組合系的效應(yīng)值,且承載能力要考慮材料安全系數(shù)及工 作條件系數(shù)。 2、簡述設(shè)置預(yù)拱度的目的及如何設(shè)置預(yù)拱度? 答:設(shè)置預(yù)拱度的目的是為了消除結(jié)構(gòu)重力這個長期荷載引起的變形,另外, 希望構(gòu)件在平時無靜活載作用時保持一定的拱度?!豆窐蛞?guī)》規(guī)定:當(dāng)由作用(或 荷載)短期效應(yīng)組合并考慮作用(或荷載)長期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長期撓度不超過 1/1600 (1為計算跨徑)時,可不設(shè)預(yù)拱度;當(dāng)不符合上述規(guī)定時則應(yīng)設(shè)預(yù)
37、拱度。 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件預(yù)拱度值按結(jié)構(gòu)自重和 -可變荷載頻遇值計算的長期撓度值 2 之和米用。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、局部承壓是指在構(gòu)件的表面上僅有部分面積承受壓力的受力狀態(tài)。局部承 壓試件的抗壓強度遠高于同樣承壓面積的棱柱體抗壓強度(全截面受壓)。 2、混凝土局部承壓的破壞形態(tài)主要有三種:先開裂后破壞、一開裂即破壞、 局部混凝土下陷。 3、混凝土局部承壓的工作機理主要有兩種: 套箍理論和剪切理論。 4、為了提高混凝土局部承壓強度,可以在混凝土局部承壓區(qū)內(nèi)配置 間接鋼 此,局部承壓區(qū)內(nèi)配置間接鋼筋可采用 方格鋼筋網(wǎng) 或 螺旋式鋼筋 兩種。 5、《公路橋規(guī)》規(guī)定
38、,混凝土局部承壓必須進行 局部承壓區(qū)承載力計算 和局 部承壓區(qū)抗裂性計算。 (二)簡答題 1、簡述混凝土構(gòu)件局部承壓的特點? 答:①構(gòu)件表面受壓面積小于構(gòu)件截面積; ②局部承壓面積部分的混凝土抗壓 強度比全截面受壓時混凝土抗壓強度高; ③在局部承壓區(qū)的中部有橫向拉應(yīng)力 ^x, 這種橫向拉應(yīng)力可使混凝土產(chǎn)生裂縫。 2、局部承壓區(qū)段混凝土內(nèi)設(shè)置間接鋼筋的作用是什么?常用的間接鋼筋有哪 幾種配筋形式? 答:間接鋼筋的作用是:提高局部承壓區(qū)的抗裂性和極限承載能力。 間接鋼筋常用的配筋形式有兩種:方格鋼筋網(wǎng)和螺旋式鋼筋。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、鋼筋混凝土深受彎構(gòu)件是指跨度與
39、其截面高度之比較小的梁。 《公路橋規(guī)》 規(guī)定,梁的計算跨徑1與梁的高度h之比1/hM5的受彎構(gòu)件稱為 深受彎構(gòu)件。深 受彎構(gòu)件又可分為短梁和深梁:1 / h <2的簡支梁和1 / h M2.5的連續(xù)梁定義為 梁.: 2v1/hW5的簡支梁和2.5<1/h W5的連續(xù)梁稱為 短梁。 2、簡支深梁的破壞形態(tài)主要有三種: 彎曲破壞、剪切破壞、局部承壓破 壞和錨固破壞。 3、鋼筋混凝土短梁的破壞形態(tài)主要有 彎曲破壞、剪切破壞兩種形態(tài).也 可能發(fā)生局部受壓和錨固破壞。其中短梁發(fā)生彎曲破壞時,隨其縱向鋼筋配筋率 不同,會發(fā)生超筋破壞、 適筋破壞、少筋破壞。根據(jù)斜裂縫發(fā)展的特征,鋼 筋混凝土短梁會發(fā)
40、生斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞三種破壞形態(tài)。短梁 的破壞特征基本上介于深梁和普通梁之間。 4、《公路橋規(guī)》規(guī)定:當(dāng)鋼筋混凝土蓋梁計算跨徑 1與蓋梁高度h之比1/h>5 時,按 鋼筋混凝十一般受彎構(gòu)件 講行承載力計算:當(dāng)蓋梁的跨高比1/h為:簡支 梁2<1 / h M5 ;連續(xù)梁2.5<1 /h <5時,鋼筋混凝土蓋梁應(yīng)作為 深受彎構(gòu)件(短梁) 進行承載力計算。 (二)簡答題 1、簡述深受彎構(gòu)件的設(shè)計計算一般都包括哪些內(nèi)容? 答:一般包括正截面抗彎承載力計算、斜截面抗剪承載力計算和最大裂縫寬度 的計算等三個方面的內(nèi)容。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用中存在如下
41、兩個問題: 需要帶裂縫工作 和 無法充 分利用高強材料的強度。 2、將配筋混凝土按預(yù)加應(yīng)力的大小可劃分為如下四級: 全預(yù)應(yīng)力、有限預(yù) 應(yīng)力、部分預(yù)應(yīng)力和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 3、預(yù)加應(yīng)力的主要方法有 先張法和后張法。 4、后張法主要是靠 工作鋪具來傳涕和保持預(yù)加應(yīng)力的;先張法則主要是靠 粘結(jié)力 來傳遞并保持預(yù)加應(yīng)力的。 5、錨具的型式繁多,按其傳力錨固的受力原理,可分為: 依靠摩阻力錨固的 錨具、依靠承壓錨固的錨具 和 依靠粘結(jié)力錨固的錨具。 6、夾片錨具體系主要作為錨固鋼絞線筋束之用。 7、國內(nèi)橋梁構(gòu)件預(yù)留孔道所用的制孔器主要有兩種: 抽拔橡膠管 和 螺旋金 屬波紋管。
42、 8、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土,不僅要求高強度,而且還要求能 快硬、早 鷺,以便能及早施加預(yù)應(yīng)力,加快施工進度,提高設(shè)備、模板等利用率。 9、影響混凝土徐變值大小的主要因素有 荷載集度、持荷時間、混凝土的 品質(zhì)與加載齡期以及構(gòu)件尺寸和工作環(huán)境等。 10、國內(nèi)常用的預(yù)應(yīng)力筋有: 冷拉熱軋鋼筋、熱處理鋼筋、高強度鋼絲、 鋼絞線、冷拔低碳鋼絲。 (二)名詞解釋 1、預(yù)應(yīng)力混凝土 所謂預(yù)應(yīng)力混凝土,就是事先人為地在混凝土或鋼 筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力,且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到 一個合適程度的配筋混凝土。 2、預(yù)應(yīng)力度九 《公路橋規(guī)》將預(yù)應(yīng)力度定義為由預(yù)加應(yīng)力大小確定
43、的消壓彎矩M0與外荷載產(chǎn)生的彎矩Ms的比值。 3、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 由配置預(yù)應(yīng)力鋼筋再通過張拉或其他方法建立 預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu),就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 (三)簡答題 1、簡述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點? 答:優(yōu)點:提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度;可以節(jié)省材料,減小自重;可以減小 混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力;結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠;預(yù)應(yīng)力可做為結(jié)構(gòu)構(gòu)件連 接的手段,促進了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展。 缺點:工藝較復(fù)雜,對施工質(zhì)量要求甚高,因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專 業(yè)隊伍;需要有一定的專門設(shè)備;預(yù)應(yīng)力反拱度不易控制;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的 開工費用較大,對于跨徑小、構(gòu)件數(shù)量少的工程,成本較高。
44、 2、為了獲得強度高和收縮、徐變小的混凝土,應(yīng)采取哪些措施? 答:為了獲得強度高和收縮、徐變小的混凝土,應(yīng)盡可能地采用高標號水泥, 減少水泥用量,降低水灰比,選用優(yōu)質(zhì)堅硬的骨料,并注意采取以下措施:嚴格 控制水灰比;注意選用高標號水泥;注意選用優(yōu)質(zhì)活性摻合料;加強振搗與養(yǎng)護。 3、在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中,對預(yù)應(yīng)力鋼筋有什么樣的要求? 答:首先強度要高,預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強度鋼材, 這已從預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié) 構(gòu)本身的發(fā)展歷史作了積好的說明;還要有較好的塑性和焊接性能,高強度鋼材, 其塑性性能一般較低,為了保證結(jié)構(gòu)物在破壞之前有較大的變形能力,必須保證 預(yù)應(yīng)力鋼筋有足夠的塑性性能,而良好的
45、焊接性能則是保證鋼筋加工質(zhì)量的重要 條件;要具有良好的粘結(jié)性能;另外應(yīng)力松弛損失要低。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件,從預(yù)加應(yīng)力到承受外荷載,直至最后破壞,可分 為三個主要階段,即施工階段、使用階段和破壞階段。 2、摩擦損失,主要由于管道的彎曲和管道的位置偏差兩部分影響所產(chǎn)生。 3、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)力計算的內(nèi)容包括 混凝土正應(yīng)力、剪應(yīng)力與主應(yīng)力 以及鋼筋的應(yīng)力。 4、驗算主應(yīng)力目的是 在于防止產(chǎn)生自受彎構(gòu)件腹板中部開始的斜裂縫 。 5、主拉應(yīng)力的驗算實際上是斜截面抗裂性的驗算。 6、預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的撓度, 是由 偏心預(yù)加力引起的上撓度 和 外荷載
46、所產(chǎn)生的下?lián)隙?兩部分所組成。 7、預(yù)應(yīng)力混凝土梁的抵抗彎矩是由基本不變的 預(yù)加力與隨外彎矩變化而變 化的 內(nèi)力偶臂 的乘積所組成。 (二)判斷題 1、預(yù)應(yīng)力混凝土梁的破壞彎矩主要與是否在受拉鋼筋中施加預(yù)拉應(yīng)力有 關(guān)。 [X] 2、張拉控制應(yīng)力一般宜定在鋼筋的比例極限之 下。 【,:1 3、對應(yīng)一次張拉完成的后張法構(gòu)件,混凝土彈性壓縮也會引起應(yīng)力損 失。 【X】 4、構(gòu)件預(yù)加應(yīng)力能在一定程度上提高其抗剪強 度。 5、先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的兩端,一般不設(shè)置永久性錨 具。 【,:1 6、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁由于存在上撓度,在制作時一定要設(shè)置上撓 度。 【X】 (三)名詞解釋
47、 1、預(yù)應(yīng)力損失 設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件時,需要事先根據(jù)承受外 荷載的情況,估定其預(yù)加應(yīng)力的大小,但是,由于施工因素、材料性能和環(huán)境條 件等的影響,鋼筋中的預(yù)拉應(yīng)力將要逐漸減少,這種減少的應(yīng)力就稱為預(yù)應(yīng)力損 失。 2、張拉控制應(yīng)力仃con 張拉控制應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固前張拉鋼筋 19 的千斤頂所顯示的總拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積,所求得的鋼筋應(yīng)力值。 (四)簡答題 1、簡述在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工階段的設(shè)計計算要求? 答:①控制受彎構(gòu)件上、下緣混凝土的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,以及梁腹的主應(yīng) 力,都不應(yīng)超出《公路橋規(guī)》的規(guī)定值;②控制預(yù)應(yīng)力筋的最大張拉應(yīng)力;③保 證
48、錨具下混凝土局部承壓的容許承載能力,應(yīng)大于實際承受的壓力,并有足夠的 安全度,以保證梁體不出現(xiàn)水平縱向裂縫。 2、簡述預(yù)應(yīng)力混凝土梁的設(shè)計計算步驟? 答:①根據(jù)設(shè)計要求,參照已有設(shè)計的圖紙與資料, 選定構(gòu)件的截面型式與相 應(yīng)尺寸;或者直接對彎矩最大截面,根據(jù)截面抗彎要求初步估算構(gòu)件混凝土截面 尺寸;②根據(jù)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的荷載組合,計算控制截面最大的設(shè)計彎矩和剪力; ③根據(jù)正截面抗彎要求和已初定的混凝土截面尺寸,估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量,并 進行合理的布置;④計算主梁截面幾何特性;⑤進行正截面與斜截面承載力計算; ⑥確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力,估算各項預(yù)應(yīng)力損失并計算各階段相應(yīng)的有 效預(yù)應(yīng)力;⑦
49、按短暫狀況和持久狀況進行構(gòu)件的應(yīng)力驗算;⑧進行正截面和斜截 面的抗裂驗算;⑨主梁的變形計算;⑩錨端局部承壓計算與錨固區(qū)設(shè)計。 3、簡述預(yù)應(yīng)力鋼束的布置原則? 答:①鋼束的布置,應(yīng)使其重心線不超出束界范圍。大部分鋼束在靠近支點時, 均須逐步彎起;②鋼束彎起的角度,應(yīng)與所承受的剪力變化規(guī)律相配合;③鋼束 的布置應(yīng)符合構(gòu)造要求,這對保證構(gòu)件的耐久性和滿足設(shè)計、施工的具體要求都 是必不可少的。 0 二、復(fù)習(xí)題 (一)簡答題 1、簡述全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點? 答:全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是:剛度大,抗疲勞,防滲漏。缺點是:結(jié)構(gòu) 構(gòu)件的反拱過大,在恒載小、活荷載大、預(yù)加力大、且在持續(xù)荷載
50、長期作用下, 使梁的反拱不斷增長,影響行車順適;當(dāng)預(yù)加力過大時,錨下混凝土橫向拉應(yīng)變 超出了極限拉應(yīng)變,易出現(xiàn)沿預(yù)應(yīng)力鋼筋縱向不能恢復(fù)的水平裂縫。 2、簡述部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點? 答:①節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼筋與錨具,與全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)比較,可以減少預(yù)壓力, 因此,預(yù)應(yīng)力鋼筋用量可以大大減少;②改善結(jié)構(gòu)性能,由于預(yù)加力的減少,使 構(gòu)件的彈性和徐變變形所引起的反拱度減小,錨下混凝土的局部應(yīng)力降低,構(gòu)件 未裂前剛度較大,而開裂后剛度降低,但卸荷后,剛度部分恢復(fù),裂縫閉合能力 強,故綜合使用性能優(yōu)于普通鋼筋混凝土,部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,由于配置了 非預(yù)應(yīng)力鋼筋,提高了結(jié)構(gòu)的延性和反復(fù)荷載作用下結(jié)構(gòu)
51、的能量耗散能力,這對 結(jié)構(gòu)的抗震極為有利。 3、簡述部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計內(nèi)容? 答:部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計內(nèi)容包括:以確定所需的預(yù)應(yīng)力鋼筋, 非預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積及其布置為主要計算目標的截面設(shè)計;對初步設(shè)計的梁進行 承載能力極限狀態(tài)計算(截面復(fù)核)和正常使用極限狀態(tài)計算(截面驗算) 。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁,一般分為純無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝十梁和無粘結(jié)部 分預(yù)應(yīng)力混凝十梁 。 (二)名詞解釋 1、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁 是指配置的主筋為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的后 張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁。 2、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋 是指由單根或多根高強鋼絲、 鋼絞線或粗
52、鋼筋, 沿其全長涂有專用防腐油脂涂料層和外包層,使之與周圍混凝土不建立粘結(jié)力, 張拉時可沿縱向發(fā)生相對滑動的預(yù)應(yīng)力鋼筋。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、療工材料的共同特點是: 抗壓強度大、抗拉、抗剪性能較差。 2、磚主要有 普通粘土磚、灰砂磚、硅酸鹽磚幾類。 3、工程上依據(jù)石料的開采方法、形狀、尺寸和表面粗糙程度不同,分為 片石、 塊石、粗料石。 4、砂漿按其膠結(jié)料的不同可分為 水泥砂漿、混合砂漿、石灰砂漿。 5、砂漿的物理力學(xué)性能指標是砂漿的 強度、和易性和保水性。 6、根據(jù)所用塊材的不同,常用砌體分以下幾類: 片石砌體、塊石砌體、粗 料石砌體、混凝土預(yù)制塊砌體、標準磚砌體
53、。 7、影響砌體抗壓強度的主要因素有: 塊材的強度、塊材的形狀和尺寸的影 響、砂漿的物理力學(xué)性能 、 砌縫厚度 和 砌筑質(zhì)量的影響。 (二)名詞解釋 1、砂漿的和易性 指砂漿在自身與外力作用下的流動性程度,實際上 反映了砂漿的可塑性。 2、砂漿的保水性 指砂漿在運輸和砌筑過程中保持其均勻程度的能力, 它直接影響砌體的砌筑質(zhì)量。 (三)簡答題 1、簡述磚、石及混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點? 答:優(yōu)點有:原材料分布廣,易于就地取材,價格低廉;耐久性、耐腐蝕、耐 污染等性能較好,材料性能比較穩(wěn)定,維修養(yǎng)護工作量?。慌c鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相 比,可節(jié)約水泥、鋼材和木材;施工不需要特殊的設(shè)備,施工簡
54、單,并可以連續(xù) 施工;具有較強的抗沖擊性能和超載性能。 缺點有:因砌體的強度較低,故構(gòu)件截面尺寸大,造成自重很大;砌筑工作相 當(dāng)繁重,操作主要依靠手工方式,機械化程度低,施工周期長;砌體是靠砂漿的 粘合作用將塊材形成整體的,砂漿和塊材之間的粘結(jié)力相對較弱,抗拉、抗彎、 抗剪強度很低,抗震性能也差。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、在《公路橋規(guī)》中,磚、石及混凝土結(jié)構(gòu)的計算,系采用 以概率理論為基 礎(chǔ)的極限狀態(tài) 設(shè)計方法。 2、磚、石及混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法是屬于 半概率極限狀及 設(shè)計法。 3、偏心受壓療工構(gòu)件承載能力必須考慮縱向力 偏心距的影響。 二、復(fù)習(xí)題 (一)填空題 1、鋼
55、材的破壞形式有兩種: 塑性破壞、脆性破壞。 2、鋼材的主要性能包括: 受折、受壓及受剪時的性能 、冷彎性能、韌性、 可焊性。 3、影響鋼材性能的主要因素有: 化學(xué)成分的影響、鋼材缺陷的影響、鋼 材的硬化、溫度的影響、應(yīng)力集中和鋼材疲勞 。 4、用于鋼結(jié)構(gòu)的鋼材通常為 普通碳素鋼和低合金鋼。 5、鋼材選用的原則應(yīng)該是既能使結(jié)構(gòu)安全可靠的滿足要求、—盡最大可能節(jié)約 鋼材,又要 降低造價。 6、按照工作性質(zhì)的不同,鋼結(jié)構(gòu)的連接可分為兩種: 受力性連接 和 綴連性 連接 。 —7鋼結(jié)構(gòu)中目前常用的連接方法有 焊接連接、怫釘連接、普通螺栓連接 和高強螺栓連接。 8、高強螺栓主要是靠被連
56、接構(gòu)件接觸面之間的 摩擦力 來傳遞內(nèi)力。 9、高強螺栓連接有兩種類型: 摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓。 10、高強螺栓的施擰方法有: 扭矩法、轉(zhuǎn)角法、張拉法 和 扭角法。 11、螺栓的排列應(yīng)簡單緊湊、構(gòu)造合理、安裝方便,通常可采用 并列和錯 如兩種方式,并列較簡單,錯列較緊湊。 12、鋼板梁的強度計算包括 抗彎強度(彎曲應(yīng)力)和 抗剪強度(剪應(yīng)力)計 算,必要時還要進行 局部應(yīng)力和折算應(yīng)力計算。 (二)判斷題 1、主桁架是桁架梁橋的主要承重結(jié)構(gòu),它是由上、下弦桿和腹桿組 成。 2] 2、由于節(jié)點剛性的影響,隨著桁架桿件截面高度的增大,桿件中的次應(yīng)力將 減少?!綳】 3、綴
57、條與構(gòu)件的連接,應(yīng)盡量使中心線交匯于一點,以避免偏 心。 4、螺栓連接或怫釘連接的構(gòu)件在受拉時,怫孔不會削弱構(gòu)件的截面積,但在 怫 孔 周 圍 會 出 現(xiàn) 局 部 應(yīng) 力 高 峰。 [X] 5、從用鋼量來說,跨徑不超過40m時,鋼桁架橋比較經(jīng)濟,當(dāng)超出此范圍時, 以 采 用 鋼 板 梁 為 宜。 [X] 6、在一般情況下,焊接鋼板梁比怫接鋼板梁更為經(jīng)濟合 理。 7、板梁支承處和外力集中處,局部壓力較大,如無加勁肋,腹板容易出現(xiàn)壓 皺現(xiàn)象,因此需要設(shè)置加勁肋和腹板來共同傳遞反 力。 【,:1 8、焊接應(yīng)力不會降低構(gòu)件的剛度,使變形增 大。 【X】 9、鋼材的冷彎性能是衡
58、量鋼材在常溫下彎曲加工產(chǎn)生塑性變形時對出現(xiàn)裂紋 的抵抗能力的一項指標,同時,鋼材的冷彎性能也是反映鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下 塑 性 變 形 能 力 和 質(zhì) 量 的一項 指 標。 (三)名詞解釋 1、鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)是用鋼板和型鋼作基本構(gòu)件,采用焊接、怫接或螺 栓連接等方法,按照一定的構(gòu)造要求連接起來,承受規(guī)定荷載的結(jié)構(gòu)物。 2、焊接應(yīng)力 鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中,由于構(gòu)件局部受到高溫作用,焊 縫冷卻時收縮又不一致,從而在構(gòu)件內(nèi)部引起內(nèi)應(yīng)力和初變形,這種內(nèi)應(yīng)力稱為 焊接應(yīng)力。 3、鋼板梁 鋼板梁是由鋼板、角鋼等通過焊接或怫接而組成的工字形 截面梁,適用于跨徑較大或彎矩較大的場合,是一種應(yīng)用
59、很廣的受彎構(gòu)件。 4、總體失穩(wěn) 當(dāng)荷載增加到某一數(shù)值,梁不能再繼續(xù)保持其原來的穩(wěn) 定平衡狀態(tài),在這種情況下,即使受到非常小的干擾力,也會使梁發(fā)生顯著的側(cè) 向彎曲和扭轉(zhuǎn),而且當(dāng)這種干擾力消失之后,它也不能再恢復(fù)原來的位置和形狀, 通常將這種彎扭屈曲現(xiàn)象稱為梁的總體失穩(wěn)。 (四)簡答題 1、鋼結(jié)構(gòu)和其它材料的結(jié)構(gòu)相比,有哪些特點? 答:鋼材輕而強度高;鋼材的塑性和韌性好;鋼材材質(zhì)均勻;鋼材具有可焊性; 鋼結(jié)構(gòu)制造簡便、施工方便、工業(yè)化程度高;鋼材耐腐蝕性差;鋼結(jié)構(gòu)的耐熱性 好,但是防火性差。 2、簡述鋼結(jié)構(gòu)各種連接方法的特點? 答:焊接是目前鋼結(jié)構(gòu)中最主要的連接方法。 它具有不削弱構(gòu)
60、件截面,剛性好, 構(gòu)造簡單,施工便捷,并可采用自動化操作等優(yōu)點。缺點是焊接時會產(chǎn)生殘余應(yīng) 力和變形,連接處的塑性和韌性較差。 怫釘連接因費料費工,使用很不方便,但因怫釘連接的塑性和韌性比焊接好, 工作可靠,對經(jīng)常承受動力荷載的結(jié)構(gòu)仍被廣泛采用。 普通螺栓連接裝拆方便,施工簡單,主要用于結(jié)構(gòu)的安裝連接和臨時性結(jié)構(gòu)。 高強螺栓連接具有強度高、工作可靠、安裝簡便迅速等優(yōu)點,是用于永久性結(jié) 構(gòu)的一種優(yōu)良連接方法。 栓焊連接,兼有高強螺栓連接與焊接優(yōu)點,也常用于橋梁建筑中。 3、高強螺栓相對于怫接結(jié)構(gòu)而言其主要優(yōu)點是什么? 答:主要優(yōu)點有:安裝迅速,有利于戰(zhàn)備;連接緊密,不易松動;受力性能好
61、, 耐疲勞強度高;便于施工,便于養(yǎng)護;每個高強螺栓能傳遞的力比同直徑的怫釘 約大30%傳遞同樣大小的內(nèi)力所需高強螺栓數(shù)目少于怫釘, 其拼接板和節(jié)點板尺 寸也相應(yīng)減小,節(jié)省了鋼材。 4、簡述節(jié)點設(shè)計的原則? 答:在設(shè)計節(jié)點構(gòu)造時,應(yīng)盡可能使同一節(jié)點的各桿截面的重心軸交于一點, 以避免由于偏心的影響而增加桿件的次應(yīng)力;為了使桿件端頭的連接螺栓受力均 勻,應(yīng)當(dāng)使螺栓群的重心布置在桿件截面的重心軸上;為了使節(jié)點構(gòu)造剛勁些, 同時還為使節(jié)點板的用料較少,應(yīng)將各桿件端頭布置得盡量靠攏;桿件及節(jié)點板 工地連接的螺栓孔眼,都是用機器樣板鉆制成的,這些螺栓孔位置應(yīng)盡量與工廠 已有的機器樣板的栓孔位置相符,
62、以利加工和安裝;節(jié)點外形應(yīng)力求設(shè)計得緊湊、 簡單,不宜有凹角,以免受力不良;桿件端部離最近一排螺栓孔中心的距離不宜 小于1.5d,以免桿件端部被拉裂;為了便于使同類型的桿件可以互換,除使這些 桿件的實際長度一致外,還應(yīng)使桿件端部的工地螺栓孔布置也一致。 (一)填空題 1、鋼一混凝土組合構(gòu)件具有 承載能力高、剛度大、延性良好 的結(jié)構(gòu)性 能,而且還具有良好的 技術(shù)經(jīng)濟效益。 2、鋼一混凝土組合構(gòu)件從截面布置上可分為兩類: 一類是鋼材外露、」 一類是鋼材埋置在混凝土內(nèi) 。 3、組合梁的溫度應(yīng)力主要來自 鋼梁和混凝十溫屋的差異 。 4、對于組合梁的截面驗算,包括 應(yīng)力驗算、變形驗算和穩(wěn)定性
63、驗算, 驗算應(yīng)結(jié)合組合梁的施工方法進行。 5、抗剪連接件主要用來承受混凝土橋面板與鋼梁接觸面之間的 縱向剪力, 抵抗二者之間的 相對滑移,除此之外,它還可以防止鋼筋混凝土板與鋼梁之間 由于剛度不同而產(chǎn)生的 掀起效應(yīng)。 6、機械結(jié)合的抗剪連接件常用的有以下三種: 彎起鋼筋連接件、型鋼連接 0」、栓釘,其中栓釘和型鋼連接件屬于剛性連接件,彎起鋼筋連接件屬于柔性 連接。 7、鋼管混凝土構(gòu)件是由 薄壁鋼管 和 填入其內(nèi)的混凝土 組成。 8、影響鋼管混凝土框架柱極限承載能力的主要因素有: 長細比、偏心率、 柱端的約束條件、沿柱身的彎矩梯度。 9、鋼一混凝土組合梁的計算方法,可分為彈性理論
64、計算方法以及考慮截面塑 性變形發(fā)展的塑性計算方法?!豆窐蛞?guī)》(JTJ 025-86)對鋼一混凝土組合梁,采 用的是 彈性理論計算方法(即容許應(yīng)力法) 。 (二)名詞解釋 1、鋼一混凝土組合構(gòu)件 是采用鋼材和混凝土(包括鋼筋混凝土)組 合,并通過可靠措施使之形成整體受力的構(gòu)件。它是鋼結(jié)構(gòu)專家和混凝土結(jié)構(gòu)專 家密切協(xié)作而研制出來的具有良好工作性能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 2、鋼管混凝土 鋼管混凝土就是將混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi),由鋼 管對核心混凝土實行套箍強化的一種約束混凝土。 (三)簡答題 1,與鋼板梁相比,鋼一混凝土組合梁有哪些特點? 答:充分發(fā)揮了鋼材和混凝土材料的各自材料特性; 節(jié)約
65、鋼材,由于鋼筋混凝 土板參與鋼板梁共同工作,提高了梁的承載能力,減少了鋼板梁上翼板的截面, 節(jié)省了鋼材,增大了梁的剛度,由于鋼筋混凝土板有效參加工作,組合梁的計算 截面較鋼板梁大,增加了梁的剛度,減少了主梁撓度(組合梁的受壓翼板為較寬 大的鋼筋混凝土板,增強了梁的側(cè)向剛度,防止了在使用荷載作用下扭曲失穩(wěn)傾 向);組合梁可利用已安裝好的鋼梁支模板,現(xiàn)澆混凝土板;組合梁橋在活荷載作 用下比鋼梁橋的噪音小,在城市中采用組合梁橋更合適。 2、簡述鋼管混凝土的基本原理? 答:鋼管混凝土的基本原理是借助鋼管對混凝土的套箍(約束)強化作用,使 核心混凝土處于三向受壓狀態(tài),從而使核心混凝土具有更高的抗壓強度和變形能 力,同時,又借助于內(nèi)填混凝土增強鋼管壁的局部穩(wěn)定性。 3、簡述鋼管混凝土在施工工藝方面的獨特優(yōu)點? 答:鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板,因而,澆灌混凝土可省去支、拆模板的工 作和材料;鋼管兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用,制作鋼管遠比制作鋼筋骨架省 工省料;鋼管本身又是勁性承重骨架,可以先安裝空鋼管再填灌混凝土,可以簡 化支架、節(jié)省材料、縮短工期。
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