(第二版)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課后習(xí)題答案

1、第四章4-1鋼筋混凝土受彎構(gòu)件沿斜截面破壞的形態(tài)有幾種？各在什么情況下發(fā)生？答：斜拉破壞，發(fā)生在剪跨比比較大（）時(shí)；剪壓破壞，發(fā)生在剪跨比在時(shí)；斜壓破壞，發(fā)生在剪跨比時(shí)。4-2 影響鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗彎能力的主要因素有哪些？答：主要因素有剪跨比、混凝土強(qiáng)度、縱向受拉鋼筋配筋率和箍筋數(shù)量及強(qiáng)度等。4-3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗彎承載力基本公式的適用范圍是什么？公式的上下限物理意義是什么？答：適用范圍：1）截面尺寸需滿足 2）按構(gòu)造要求配置箍筋物理意義：1）上限值：截面最小尺寸；2）下限值：按構(gòu)造要求配置鋼筋4-5 解釋以下術(shù)語答：剪跨比：剪跨比是一個(gè)無量綱常數(shù)，用來表示，此處M和V分

2、別為剪彎區(qū)段中某個(gè)豎直截面的彎矩和剪力，為截面有效高度。配筋率：剪壓破壞：隨著荷載的增大，梁的剪彎區(qū)段內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)幾條斜裂縫，其中一條發(fā)展成臨界斜裂縫。臨界斜裂縫出現(xiàn)后，梁承受的荷載還能繼續(xù)增加，而斜裂縫伸展至荷載墊板下，直到斜裂縫頂端的混凝土在正應(yīng)力、剪應(yīng)力及荷載引起的豎向局部壓應(yīng)力的共同作用下被壓酥而破壞。這種破壞為剪壓破壞。斜截面投影長(zhǎng)度：是縱向鋼筋與斜裂縫底端相交點(diǎn)至斜裂縫頂端距離的水平投影長(zhǎng)度，其大小與有效高度和剪跨比有關(guān)。充分利用點(diǎn)：所有鋼筋的強(qiáng)度被充分利用的點(diǎn)不需要點(diǎn)：不需要設(shè)置鋼筋的點(diǎn)彎矩包絡(luò)圖：沿梁長(zhǎng)度各截面上彎矩組合設(shè)計(jì)值的分布圖抵抗彎矩圖：又稱材料圖，是沿梁長(zhǎng)度各個(gè)正截面按

3、實(shí)際配置的總受拉鋼筋面積能產(chǎn)生的抵抗彎矩圖，即表示各正截面所具有的抗彎承載力。4-6 鋼筋混凝土抗剪承載力復(fù)核時(shí)，如何選擇復(fù)核截面？答：公路橋規(guī)規(guī)定，在進(jìn)行鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁斜截面抗剪承載力復(fù)核時(shí)，其復(fù)核位置應(yīng)按照下列規(guī)定選?。?1）距支座中心h/2處的截面 2）受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處的截面以及錨于受拉區(qū)的縱向受拉鋼筋開始不受力處的截面 3）箍筋數(shù)量或間距有改變處的截面 4）梁的肋板寬度改變處的截面4-7 試述縱向鋼筋在支座處錨固有哪些規(guī)定？答：公路橋規(guī)有以下規(guī)定： 1）在鋼筋混凝土梁的支點(diǎn)處，應(yīng)至少有兩根且不少于總數(shù)1/5的下層受拉主鋼筋通過； 2) 底層兩外側(cè)之間不向上彎曲的受拉主鋼筋，伸出支

4、點(diǎn)截面以外的長(zhǎng)度應(yīng)不小于10d；對(duì)環(huán)氧樹脂涂層鋼筋應(yīng)不小于12.5d，d為受拉鋼筋直徑。4-9解：縱向受拉鋼筋：查附表可得，則彎矩計(jì)算值。采用綁扎鋼筋骨架，按兩層層鋼筋布置，假設(shè)，則有效高度。單筋截面最大承載能力為：所以采用雙面配筋。取，受壓鋼筋選擇212（），受拉鋼筋選擇322+316（）。取受拉鋼筋層距為55mm，凈距為，滿足要求；則鋼筋間凈距，取配筋率箍筋：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力,不考慮彎起鋼筋作用，則：，解得由此可得:采用直徑8的雙肢箍筋，箍筋截面積跨中截面,支點(diǎn)截面由構(gòu)造要求得：,去，箍筋配筋率，滿足要求，根據(jù)要求：在支座中心向跨徑長(zhǎng)度方向的500mm范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋間距，爾后

5、至跨中截面統(tǒng)一采用第六章6-1配有縱向鋼筋和普通鋼筋的軸心受壓短柱與長(zhǎng)注的破壞形態(tài)有何不同？什么叫作柱的穩(wěn)定系數(shù)？影響穩(wěn)定系數(shù)的主要因素有哪些？解：1）短柱：當(dāng)軸向力P逐漸增加時(shí)，試件也隨之縮短，試驗(yàn)結(jié)果證明混凝土全截面和縱向鋼筋均發(fā)生壓縮變形。當(dāng)軸向力P達(dá)到破壞荷載的90%左右時(shí)，柱中部四周混凝土表面出現(xiàn)縱向裂縫，部分混凝土保護(hù)層剝落，最后是箍筋間的縱向鋼筋發(fā)生屈服，向外鼓出，混凝土被壓碎而整個(gè)試驗(yàn)柱破壞。鋼筋混凝土短柱的破壞是材料破壞，即混凝土壓碎破壞。2）長(zhǎng)柱：在壓力P不大時(shí)，也是全截面受壓，但隨著壓力增大，長(zhǎng)柱不緊發(fā)生壓縮變形，同時(shí)長(zhǎng)柱中部發(fā)生較大的橫向撓度，凹側(cè)壓應(yīng)力較大，凸側(cè)較小。

6、在長(zhǎng)柱破壞前，橫向撓度增加得很快，使長(zhǎng)柱的破壞來得比較突然，導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。破壞時(shí)，凹側(cè)的混凝土首先被壓碎，混凝土表面有縱向裂縫，縱向鋼筋被壓彎而向外鼓出，混凝土保護(hù)層脫落；凸側(cè)則由受壓突然轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾?，出現(xiàn)橫向裂縫。3）穩(wěn)定系數(shù)：鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件計(jì)算中，考慮構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低的計(jì)算系數(shù)4）主要影響因素：構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比6-5解：短邊，計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比，查表得，則滿足承載能力要求。6-7解：查表得混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，HRB335級(jí)鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，R235級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸心壓力計(jì)算值1)截面設(shè)計(jì)長(zhǎng)細(xì)比，可按螺旋箍筋柱設(shè)計(jì)。（1）計(jì)算所需縱向鋼筋截面積由附表1-8，取縱

7、向鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為，則：核心面積直徑：柱截面面積：核心面積：假定縱向鋼筋配筋率，則可得到：選用7根16的，（2）確定箍筋直徑和間距S 取，可得螺旋箍筋換算截面面積為：選10單肢箍筋的截面積，這時(shí)箍筋所需的間距為：，由構(gòu)造要求，間距S應(yīng)滿足和，故取2)截面復(fù)核，滿足承載力要求！檢查混凝土保護(hù)層是否會(huì)剝落。故混凝土保護(hù)層不會(huì)剝落。第七章7-2試簡(jiǎn)述鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)和破壞類型。答：破壞形態(tài)：（1）受拉破壞大偏心受壓破壞，當(dāng)偏心距較大時(shí)，且受拉鋼筋配筋率不高時(shí)，偏心受壓構(gòu)件的破壞是受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，然后受壓混凝土壓壞，臨近破壞時(shí)有明顯的預(yù)兆，裂縫顯著開展，構(gòu)件的承載能力取

8、決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。（2）受壓破壞小偏心受壓破壞，小偏心受壓構(gòu)件的破壞一般是受壓區(qū)邊緣混凝土的應(yīng)變達(dá)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(dá)到屈服強(qiáng)度，破壞前鋼筋的橫向變形無明顯急劇增長(zhǎng)，正截面承載力取決于受壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度和受拉鋼筋強(qiáng)度。破壞類型：1）短柱破壞；2）長(zhǎng)柱破壞；3）細(xì)長(zhǎng)柱破壞7-3由式（7-2）偏心距增大系數(shù)與哪些因素有關(guān)？ 由公式可知，偏心距增大系數(shù)與構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，偏心距，截面的有效高度，截面高度，荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)。7-4鋼筋混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核中，如何判斷是大偏心受壓還是小偏心

9、受壓？答：截面設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)，按小偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，時(shí)，按大偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。截面復(fù)核時(shí)，當(dāng)時(shí)，為大偏心受壓，時(shí)，為小偏心受壓.7-5寫出矩形截面偏心受壓構(gòu)件非對(duì)稱配筋的計(jì)算流程圖和截面復(fù)核的計(jì)算流程圖注意是流程圖7-6解：查表得：偏心距，彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。設(shè)，則所以偏心距增大系數(shù)（1）大小偏心受壓的初步判斷，故可先按照大偏心受壓來進(jìn)行配筋計(jì)算。（2）計(jì)算所需的縱向鋼筋面積，所以，取4根12的鋼筋，取4根28的鋼筋。7-7解：查表得：偏心距，彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。設(shè)，則所以偏心距增大系數(shù)（1）大小偏心受壓的初步判斷，故可先按照大偏心受壓來進(jìn)

10、行配筋計(jì)算。（2）計(jì)算所需的縱向鋼筋面積 取3根22的鋼筋，7-8解：查表得：偏心距，彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。，則所以偏心距增大系數(shù)彎矩作用平面內(nèi)截面承載力復(fù)核（1）大小偏心受壓的初步判斷代入整理得，解得：，為大偏心受壓。（2）求截面承載能力所以：截面承載能力為滿足承載能力要求垂直于彎矩作用平面的截面承載力復(fù)核垂直彎矩作用平面的長(zhǎng)細(xì)比，查附表得：則得：滿足承載力要求。7-9解：查表得：偏心距，彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。設(shè)，則所以偏心距增大系數(shù)截面設(shè)計(jì)（1）大小偏心受壓的初步判斷，故可先按照小偏心受壓來進(jìn)行配筋計(jì)算。（2）計(jì)算所需的縱向鋼筋面積，取4

11、根12的鋼筋，求得，截面為全截面受壓，取取6根28的鋼筋，截面復(fù)核（1）垂直彎矩作用平面垂直彎矩作用平面的長(zhǎng)細(xì)比，查附表得：則得：不滿足承載力要求。（2）彎矩作用平面內(nèi)的復(fù)核大小偏心受壓的初步判斷代入整理得，解得：，取，為小偏心受壓。求得，截面為全截面受壓，取，不滿足承載力要求。7-10 與非對(duì)稱布筋的矩形截面偏心受壓構(gòu)件相比，對(duì)稱布筋設(shè)計(jì)時(shí)的大、小偏心受壓的判別方法有何不同之處？答：對(duì)稱布筋時(shí)：由于，由此可得可直接求出。然會(huì)根據(jù)，判斷為大偏心受壓；，判斷為小偏心受壓；非對(duì)稱布筋時(shí)：無法直接求出。判斷依據(jù)為，可先按小偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；，可先按大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算第九章9-1 對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，

12、為什么公路橋規(guī)規(guī)定必須進(jìn)行持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算和短暫狀況應(yīng)力計(jì)算？與持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算有何不同之處？答：（1）鋼筋混凝土構(gòu)件除了可能由于材料強(qiáng)度破壞或失穩(wěn)等原因達(dá)到承載能力極限狀態(tài)以外，還可能由于構(gòu)件變形或裂縫過大影響了構(gòu)件的適用性及耐久性，而達(dá)不到結(jié)構(gòu)正常使用要求。因此，鋼筋混凝土構(gòu)件除要求進(jìn)行持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算外，還要進(jìn)行持久狀況正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，以及短暫狀況的構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算。（2）不同之處：1）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，而使用階段一般取梁帶裂縫工作階段；2) 在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，其承載能力計(jì)算決定了構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸、材料、

13、配筋數(shù)量及鋼筋布置，以保證截面承載能力要大于最不利荷載效應(yīng)，計(jì)算內(nèi)容分為截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核兩部分。使用階段計(jì)算是按照構(gòu)件使用條件對(duì)已設(shè)計(jì)的構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，以保證在正常使用狀態(tài)下得裂縫寬度和變形小于規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)限值，這種計(jì)算稱為“驗(yàn)算”；3） 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)汽車荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)，作用（或荷載）效應(yīng)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力均應(yīng)采用考慮了分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)值；在多種作用（或荷載）效應(yīng)情況下，應(yīng)將各效應(yīng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行最不利組合，并根據(jù)參與組合的作用（或荷載）效應(yīng)情況，取用不同的效應(yīng)組合系數(shù)。正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)作用（或荷載）效應(yīng)應(yīng)取用短期效應(yīng)和長(zhǎng)期效應(yīng)的一種或兩種組合，并且公路橋規(guī)明確規(guī)定這是汽車荷載可不計(jì)

14、沖擊系數(shù)。9-2 什么是鋼筋混凝土構(gòu)件的換算截面？將鋼筋混凝土開裂截面化為等效的換算截面基本前提是什么？答：換算截面：將受壓區(qū)的混凝土面積和受拉區(qū)的鋼筋換算面積所組成的截面稱為鋼筋混凝土構(gòu)件開裂截面的換算截面；基本前提：（1）平截面假定，即認(rèn)為梁的正截面在梁受力并發(fā)生彎曲變形以后，仍保持為明面；（2）彈性體假定。混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力分布圖可近似看作直線分布；（3）受拉區(qū)混凝土完全不能承受拉應(yīng)力。拉應(yīng)力完全由鋼筋承受。9-3 引起鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的主要因素有哪些？答：（1）作用效應(yīng)（如彎矩、剪力、扭矩及拉力等）（2）外加變形或約束變形（3）鋼筋銹蝕9-4 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素有哪些

15、？混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些問題？答：主要因素：影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素主要有內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面。內(nèi)部因素主要有混凝土的強(qiáng)度、滲透性、保護(hù)層厚度、水泥品種、等級(jí)和用量、外加劑用量等；外部條件則有環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳含量等。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題：（1）耐久混凝土的選用；（2）與結(jié)構(gòu)耐久性有關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施與裂縫控制措施；（3）為使用過程中的必要檢測(cè)、維修和部件更換設(shè)置通道和空間，并作出修復(fù)時(shí)施工荷載作用下的結(jié)構(gòu)承載力核算；(4)與結(jié)構(gòu)耐久性有關(guān)的施工質(zhì)量要求，特別是混凝土的養(yǎng)護(hù)（包括溫度和濕度控制）方法與期限以及保護(hù)層厚度的質(zhì)量要求與質(zhì)量保證措施；在設(shè)計(jì)施工圖上應(yīng)標(biāo)明不同鋼筋（如主筋或箍筋

16、）的混凝土保護(hù)層厚度及施工允差；（5）結(jié)構(gòu)使用階段的定期維修與檢測(cè)要求；（6）對(duì)于可能遭受氯鹽引起鋼筋銹蝕的重要混凝土工程，宜根據(jù)具體環(huán)境條件和材料劣化模型，按混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南的要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)使用年限驗(yàn)算。9-5解：1）構(gòu)件的最大裂縫寬度（1）帶肋鋼筋系數(shù)荷載短期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為：荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為：系數(shù)系數(shù)，非板式受彎構(gòu)件（2）鋼筋應(yīng)力的計(jì)算（3）（4）縱向受拉鋼筋配筋率的計(jì)算（5）最大裂縫寬度的計(jì)算滿足要求1）配筋改后（1）帶肋鋼筋系數(shù)荷載短期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為：荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為：系數(shù)系數(shù)，非板式受彎構(gòu)件（2）鋼筋應(yīng)力的計(jì)算（3）（4）縱向受拉鋼筋配

17、筋率的計(jì)算（5）最大裂縫寬度的計(jì)算不滿足要求。9-6解：在進(jìn)行梁變形計(jì)算時(shí)，應(yīng)取梁與相鄰梁橫向連接后截面的全寬度受壓翼板計(jì)算，即（1）T梁換算截面的慣性矩和計(jì)算梁跨中為第二類T形截面。這時(shí)受壓區(qū)高度由下面的方法計(jì)算求得：則開裂截面的換算截面慣性矩為：T梁的全截面換算截面面積為：受壓區(qū)高度全截面換算慣性矩為：（2）計(jì)算開裂構(gòu)件的抗彎剛度全截面抗彎剛度開裂截面抗彎剛度全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性地抗拒為：全截面換算截面的面積矩為：塑性影響系數(shù)為：開裂彎矩開裂構(gòu)件的抗彎剛度為：（3）受彎構(gòu)件跨中截面處的長(zhǎng)期撓度值對(duì)C25混凝土，撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)受彎構(gòu)件在使用階段的跨中截面的長(zhǎng)期撓度值為：在結(jié)構(gòu)自重

18、作用下跨中截面的長(zhǎng)期撓度值為：則按可變荷載頻遇值計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值為：符合公路橋規(guī)的要求。（4）預(yù)拱度設(shè)置在荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)影響下梁跨中處產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度值為，故跨中截面需設(shè)置預(yù)拱度。梁跨中截面處的預(yù)拱度為：Acknowledgements My deepest gratitude goes first and foremost to Professor aaa , my supervisor, for her constant encouragement and guidance. She has walked me through all the stages of the

19、writing of this thesis. Without her consistent and illuminating instruction, this thesis could not havereached its present form. Second, I would like to express my heartfelt gratitude to Professor aaa, who led me into the world of translation. I am also greatly indebted to the professors and teacher

20、s at the Department of English: Professor dddd, Professor ssss, who have instructed and helped me a lot in the past two years. Last my thanks would go to my beloved family for their loving considerations and great confidence in me all through these years. I also owe my sincere gratitude to my friend

21、s and my fellow classmates who gave me their help and time in listening to me and helping me work out my problems during the difficult course of the thesis. My deepest gratitude goes first and foremost to Professor aaa , my supervisor, for her constant encouragement and guidance. She has walked me through all the stages of the writing of this thesis. Without her consistent a