結構設計原理課后習題答案(人民交通出版社第二版)

1、（第二版）結構設計原理課后習題答案第一章1-1配置在混凝土截面受拉區(qū)鋼筋的作用是什么？答：當荷載超過了素混凝土的梁的破壞荷載時，受拉區(qū)混凝土開裂，此時，受拉區(qū)混凝土雖退出工作，但配置在受拉區(qū)的鋼筋將承擔幾乎全部的拉力，能繼續(xù)承擔荷載，直到受拉鋼筋的應力達到屈服強度，繼而截面受壓區(qū)的混凝土也被壓碎破壞。1-2試解釋一下名詞：混凝土立方體抗壓強度；混凝土軸心抗壓強度；混凝土抗拉強度；混凝土劈裂抗拉強度。答：混凝土立方體抗壓強度：我國國家標準普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T50081-2002）規(guī)定以每邊邊長為150mm的立方體為標準試件，在20±2的溫度和相對濕度在95%以上的潮

2、濕空氣中養(yǎng)護28d，依照標準制作方法和試驗方法測得的抗壓強度值（以MPa為單位）作為混凝土的立方體抗壓強度，用符號fcu表示?；炷凛S心抗壓強度：我國國家標準普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T50081-2002）規(guī)定以150mmX150mmX300mm的棱柱體為標準試件，在20±2的溫度和相對濕度在95%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，依照標準制作方法和試驗方法測得的抗壓強度值（以MPa為單位）稱為混凝土軸心抗壓強度，用符號fc表示?；炷僚芽估瓘姸龋何覈煌ú坎款C標準公路工程水泥混凝土試驗規(guī)程（JTJ053-94規(guī)定，采用150mm立方體作為標準試件進行混凝土劈裂抗拉強度測定

3、，按照規(guī)定的試驗方法操作，則混凝土劈裂抗拉強度%按下式計算：fts2F0.637F7tAA?；炷量估瓘姸龋翰捎?00X100X500mm混凝土棱柱體軸心受拉試驗，破壞時試件在沒有鋼筋的中部截面被拉斷，其平均拉應力即為混凝土的軸心抗拉強度，目前國內外常采用立方體或圓柱體的劈裂試驗測得的混凝土劈裂抗拉強度值換算成軸心抗拉強度，換算時應乘以換算系數0.9,即ft0.9f%1-3混凝土軸心受壓的應力一應變曲線有何特點？影響混凝土軸心受壓應力一應變曲線有哪幾個因素？答：完整的混凝土軸心受拉曲線由上升段OC、下降段CD和收斂段DE三個階段組成。上升段：當壓應力0.3fc左右時，應力一一應變關系接近直線變

4、化（OA段），混凝土處于彈性階段工作。在壓應力0.3fc后，隨著壓應力的增大，混力一一應變關系愈來愈偏離直線，任一點的應變可分為彈性應變和塑性應變兩部分，原有的混凝土內部微裂縫發(fā)展，并在孔隙等薄弱處產生新的個別裂縫。當應力達到0.8fc（B點）左右后，混凝土塑性變形顯著增大，內部裂縫不斷延伸拓展，并有幾條貫通，混力一一應變曲線斜率急劇減小，如果不繼續(xù)加載，裂縫也會發(fā)展，即內部裂縫處于非穩(wěn)定發(fā)展階段。當應力達到最大應力fc時（C點），應力應變曲線的斜率已接近于水平，試件表面出現不連續(xù)的可見裂縫。下降段：到達峰值應力點C后，混凝土的強度并不完全消失，隨著應力的減?。ㄐ遁d），應變仍然增加，曲線下降坡

5、度較陡，混凝土表面裂縫逐漸貫通。收斂段：在反彎點D點之后，應力下降的速率減慢，趨于殘余應力。表面縱縫把混凝土棱柱體分為若干個小柱，外載力由裂縫處的摩擦咬合力及小柱體的殘余強度所承受。影響混凝土軸心受壓應力應變曲線的主要因素：混凝土強度、應變速率、測試技術和試驗條件。1-4什么叫混凝土的徐變？影響徐變有哪些主要原因？答：在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，亦即在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續(xù)增長，這種現象稱為混凝土的徐變。主要影響因素：（1）混凝土在長期荷載作用下產生的應力大??；（2）加荷時混凝土的齡期；（3）混凝土的組成成分和配合比；（4）養(yǎng)護及使用條件下的溫度與濕度。1

6、-5混凝土的徐變和收縮變形都是隨時間而增長的變形，兩者有和不同之處？答：徐變變形是在持久作用下混凝土結構隨時間推移而增加的應變；收縮變形是混凝土在凝結和硬化的物理化學過程中體積隨時間推移而減小的現象，是一種不受力情況下的自由變形。1-7什么是鋼筋和混凝土之間粘結應力和粘結強度？為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結力要采取哪些措施？答：（1）粘結應力：變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產生的剪應力；（2）粘結強度：實際工程中，通常以拔出試驗中粘結失效（鋼筋被拔出，或者混凝土被劈裂）時的最大平均粘結應力作為鋼筋和混凝土的粘結強度；（3）主要措施：光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結強度均隨混凝土等級的提高

7、而提高，所以可以通過提高混凝土強度等級來增加粘結力；水平位置鋼筋比豎位鋼筋的粘結強度低，所以可通過調整鋼筋布置來增強粘結力；多根鋼筋并排時，可調整鋼筋之間的凈距來增強粘結力；增大混凝土保護層厚度采用帶肋鋼筋。第二章2-1橋梁結構的功能包括哪幾方面的內容？何謂結構的可靠性？答：橋梁結構的功能由其使用要求決定的，具體有如下四個方面：（1）橋梁結構應能承受在正常施工和正常使用期間可能出現的各種荷載、外加變形、約束變形等的作用；（2）橋梁結構在正常使用條件下具有良好的工作性能，例如，不發(fā)生影響正常使用的過大變形和局部損壞；（3）橋梁結構在正常使用和正常維護條件下，在規(guī)定的時間內，具有足夠的耐久性，例如

8、，不出現過大的裂縫寬度，不發(fā)生由于混凝土保護層碳化導致鋼筋的修飾；（4）在偶然荷載（如地震、強風）作用下或偶然事件（如爆炸）發(fā)生時和發(fā)生后，橋梁結構仍能保持整體穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌。結構的可靠性：指結構的安全性、適用性和耐久性。2-2結構的設計基準期和使用壽命有何區(qū)別？設計基準期可參考結構使用壽命答：設計基準期是指對結構進行可靠度分析時，結合結構使用期，考慮各種基本變量與時間的關系所取用的基準時間參數，但二者不完全等同。當結構的使用年限超過設計基準期，表面它的失效概率可能會增大，不能保證其目標可靠指標，但不等于結構喪失了所要求的基本功能甚至報廢。一般來說，使用壽命長，設計基準期也可以長一些，使用

9、壽命短，設計基準期應短一些。通常設計基準期應該小于壽命期。2-3什么叫極限狀態(tài)？我國公路橋規(guī)規(guī)定了哪兩類結構的極限狀態(tài)？答：極限狀態(tài)當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時，此特定狀態(tài)成為該功能的極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。2-4試解釋一下名詞：作用、直接作用、間接作用、抗力。作用：是指使結構產生內力、變形、應力和應變的所有原因；直接作用：是指施加在結構上的集中力和分布力；間接作用：是指引起結構外加變形和約束變形的原因；抗力：是指結構構件承受內力和變形的能力。2-5我國公路橋規(guī)規(guī)定了結構設計哪三種狀況？答：持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。2-6

10、結構承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計計算原則是什么？我國公路橋規(guī)采用的是近似概率極限狀態(tài)設計法。承載能力極限狀態(tài)的計算以塑性理論為基礎，設計的原則是作用效應最不利組合（基本組合）的設計值必須小于或等于結構抗力設計值，即0SdR。正常使用狀態(tài)是以結構彈性理論或彈塑性理論為基礎，采用作用（或荷載）的短期效應組合、長期效應組合或短期效應組合并考慮長期效應組合的影響，對構建的抗裂、裂縫寬度和撓度進行驗算，并使各項計算值不超過公路橋規(guī)規(guī)定的各相應限值。設計表達式為SC1.2-7什么叫材料強度的標準值和設計值？材料強度標準值：是由標準試件按標準試驗方法經數理統計以概率分布的0.05分位值確定強度值，

11、即取值原則是在符合規(guī)定質量的材料強度實測值的總體中，材料的強度的標準值應具有不小于95%的保證率。材料強度設計值：是材料強度標準值除以材料性能分項系數后的值。2-8作用分為幾類？什么叫作用的標準值，可變作用的準永久值可變作用的頻遇值？答：作用分為永久作用(恒載)、可變作用和偶然作用三類；作用的標準值：是結構和結構構件設計時，采用的各種作用的基本代表值?？勺冏饔玫臏视谰弥担褐冈谠O計基準期間，可變作用超越的總時間約為設計基準期一半的作用值?？勺冏饔妙l遇值：在設計基準期間，可變作用超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越次數為規(guī)定次數的作用。它是指結構上較頻繁出現的且量值較大的荷載作用取值。2-9鋼筋混凝

12、土梁的支點截面處，結構重力產生的剪力標準值VGk187.01kN；汽車荷載產生的剪力標準值VQ1k261.76kN；沖擊系數(1)1.19；人群荷載產生的剪力標準值VQ2k57.2kN；溫度梯度作用產生的剪力標準值VQ3k41.5kN，參照例題2-3，試進行正常使用極限狀態(tài)設計時的作用效應組合計算。解：作用短期效應組合汽車荷載不計沖擊系數的汽車荷載剪力標準值為：VQ1kVQ1k'261.76/1.19219.97kN1mnSsdSGik1j?SQjk187.010.7219.971.057.20.841.5=431.39kNi1j1作用長期效應組合mnSidSGik2j?SQjk187

13、.010.4219.970.457.20.841.5=331.08kN1 1j1第三章1.1、 試比較圖3-4和3-5,說明鋼筋混凝土板和鋼筋混凝土梁鋼筋布置的特點。答：板：單向板內主鋼筋沿板的跨度方向布置在板的受拉區(qū)，鋼筋數量由計算決定。受力主鋼筋的直徑不宜小于10mm（行車道板）或8mm（人行道板）。近梁肋處的板內主鋼筋，可沿板高中心縱軸線的（1/41/6）計算跨徑處按（30°45°）彎起，但通過支承而不彎起的主鋼筋，每米板寬內不應少于3根，并不少于主鋼筋截面積的1/4。在簡支板的跨中和連續(xù)梁的支點處，板內主鋼筋間距不大于200mm。行車道板受力鋼筋的最小混凝土保護層厚

14、度c應不小于鋼筋的公稱直徑且同時滿足附表1-8的要求。在板內應設置垂直于板受力鋼筋的分布鋼筋，分布鋼筋是在主筋上按一定問距設置的橫向鋼筋，屬于構造配置鋼筋，即其數量不通過計算，而是按照設計規(guī)范規(guī)定選擇的。梁：梁內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。梁內縱向受拉鋼筋的數量由數量決定?？蛇x擇的鋼筋數量直徑一般為（1232）mm,通常不得超過40mm。在同一根梁內主鋼筋宜用相同直徑的鋼筋，當采用兩種以上直徑的鋼筋時，為了便于施工識別，直徑間應相差2mm以上。3-2什么叫受彎構件縱向受拉鋼筋的配筋率？配筋率的表達式中，h0含義是什么？答：配筋率是指所配置的鋼筋截面面積與

15、規(guī)定的混凝土截面面積的比值（化為百分數表達）。h0是指截面的有效高度。3-3為什么鋼筋要有足夠的混凝土保護層厚度？鋼筋的最小混凝土保護層厚度的選擇應考慮哪些因素？答：設置保護層是為了保護鋼筋不直接受到大氣的侵蝕和其他環(huán)境因素的作用，也是為了保證鋼筋和混凝土有良好的粘結。影響因素：環(huán)境類別、構件形式、鋼筋布置。3-4、參照圖3-7，試說明規(guī)定各主鋼筋橫向凈距和層與層之間的豎向凈距的原因。答：1）為了保證鋼筋與混凝土之間的握裹力，增強兩者的粘結力；2）保證鋼筋之間有一定間隙澆注混凝土；3）方便鋼筋的布置。3-5鋼筋混凝土適筋梁正截面受力全過程可劃分為幾個階段？各階段受力主要特點是什么？答：第I階段

16、：混凝土全截面工作，混凝土的壓應力和拉應力基本上都呈三角形分布。第I階段末：混凝土受壓區(qū)的應力基本上仍是三角形分布。但由于受拉區(qū)混拉區(qū)混凝土的應力圖形為曲線形。凝土塑性變形的發(fā)展，拉應變增長較快，根據混凝土受拉時的應力應變圖曲線，這時，受拉邊緣混凝土的拉應變臨近極限拉應變，拉應力達到混凝土抗拉強度，表示裂縫即將出現，梁截面上作用的彎矩用M表示。第R階段：荷載作用彎矩到達Mcr后，在梁混凝土抗拉強度最弱截面上出現了第一批裂縫。這時，在有裂縫的截面上，拉區(qū)混凝土退出工作，把它原承擔的拉力傳遞給鋼筋，發(fā)生了明顯的應力重分布，鋼筋的拉應力隨荷載的增加而增加；混凝土的壓應力不再是三角形分布，而是形成微曲

17、的曲線形，中和軸位置向上移動。第n階段末：鋼筋拉應變達到屈服值時的應變值，表示鋼筋應力達到其屈服強度，第R階段結束。第田階段：在這個階段里，鋼筋的拉應變增加的很快，但鋼筋的拉應力一般仍維持在屈服強度不變。這時，裂縫急劇開展，中和軸繼續(xù)上升，混凝土受壓區(qū)不斷縮小，壓應力也不斷增大，壓應力圖成為明顯的豐滿曲線形。第m階段末：這時，截面受壓上邊緣的混凝土壓應變達到其極限壓應變值，壓應力圖呈明顯曲線形，并且最大壓應力已不在上邊緣而是在距上邊緣稍下處，這都是混凝土受壓時的應力一應變圖所決定的在第田階段末，壓區(qū)混凝土的抗壓強度耗盡，在臨界裂縫兩側的一定區(qū)段內，壓區(qū)混凝土出現縱向水平裂縫，隨即混凝土被壓碎，

18、梁破壞，在這個階段，縱向鋼筋的拉應力仍維持在屈服強度。3-6什么叫鋼筋混是土少筋梁、適筋梁和超筋梁？各自有什么樣的破壞形態(tài)？為什么吧少筋梁和超筋梁都成為脆性破壞？答：實際配筋率小于最小配筋率的梁稱為少筋梁；大于最小配筋率且小于最大配筋率的梁稱為適筋梁；大于最大配筋率的梁稱為超筋梁。少筋梁的受拉區(qū)混凝土開裂后，受拉鋼筋達到屈服點，并迅速經歷整個流幅而進入強化階段，梁僅出現一條集中裂縫，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，而裂縫寬度已經很寬，撓度過大，鋼筋甚至被拉斷。適筋梁受拉區(qū)鋼筋首先達到屈服，其應力保持不變而應變顯著增大，直到受壓區(qū)邊緣混凝土的應變達到極限壓應變時，受壓

19、區(qū)出現縱向水平裂縫，隨之因混凝土壓碎而破壞。超筋梁的破壞是受壓區(qū)混凝土被壓壞，而受拉區(qū)鋼筋應力尚未達到屈服強度。破壞前的撓度及截面曲率曲線沒有明顯的轉折點，受拉區(qū)的裂縫開展不寬，破壞突然，沒有明顯預兆。少筋梁和超筋梁的破壞都很突然，沒有明顯預兆，故稱為脆性破壞。3-7鋼筋混凝土適筋梁當受拉鋼筋屈服后能否再增加荷載？為什么？少筋梁能否這樣？答：適筋梁可以再增加荷載，因為當受拉區(qū)鋼筋屈服后，鋼筋退出工作，受壓區(qū)混凝土開始受壓，直到受壓區(qū)邊緣混凝土的應變達到極限壓應變時，受壓區(qū)出現縱向水平裂縫，隨之因混凝土壓碎而破壞，這時不能再增加荷載。少筋梁裂縫出現在鋼筋屈服前，此時構件已不再承受荷載，若繼續(xù)增加

20、荷載，迅速經歷整個流幅而進入強化階段，梁僅出現一條集中裂縫，不僅寬度較大，而且沿梁高延伸很高，此時受拉區(qū)混凝土還未壓壞，而裂縫寬度已經很寬，撓度過大，鋼筋甚至被拉斷。3-8答：基本假定有：1）平截面假定2）不考慮混凝土的抗拉強度3）材料應力與物理關系對于鋼筋混凝土受彎構件，從開始加荷到破壞的各個階段，截面的平均應變都能較好地符合平截面假定。對于混凝土的受壓區(qū)來講，平截面假定是正確的。而對于混凝土受壓區(qū)，裂縫產生后，裂縫截面處鋼筋和相鄰的混凝土之間發(fā)生了某些相對滑移，因此，在裂縫附近區(qū)段，截面變形已不能完全符合平截面假3-9什么叫做鋼筋混凝土受彎構件的截面相對受壓區(qū)高度和相對界限受壓區(qū)高度b?b

21、在正截面承載力計算中起什么作用？b取值與哪些因素有關？x答：相對受壓區(qū)局度：相對受壓區(qū)圖度i二，其中Xi為受壓區(qū)圖度，hoho為截面有效高度。相對界限受壓區(qū)高度：當鋼筋混凝土梁受拉區(qū)鋼筋達到屈服應變y而開始屈服時，受壓區(qū)混凝土邊緣也同時達到其極限壓應cu變而破壞，此時受壓區(qū)高度為Xbbho,b被稱為相對界限混凝土受壓區(qū)高度。作用：在正截面承載能力計算中通常用b&來作為界限條件，來判斷h截面的破壞類型，是始筋破壞還是少筋破壞。相關因素：受拉區(qū)鋼筋的抗拉強度值fsd；受拉區(qū)鋼筋的彈性模量Es；混凝土極限壓應變cu以及無量綱參數有關。3-16解：基本公式法：查附表可得fcd11.5MPa,f

22、td1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0,則彎矩計算值M0Md1.0145145kN?m?？删庉嫴捎媒壴摻罟羌?，按一層鋼筋布置，假設as40mm,則有效高度ho h as 500 40460 mm 。(1)求受壓區(qū)高度有公式3-14得：16x145 1011.5 200x(460 -)2115x2105800X 14500000 0x1 167.6mmbh00.56 460 258, x2 752.4mm(舍)(2)求所需鋼筋數AsAsfcdbx11.5 200 167.621377 mm280鋼筋布置可選2()32 ( As21608mm )混凝土保護層厚度c30mmd

23、22mm,且滿足附表要求一25.1一一3042.6mm,取45mm2Sn200230235.868.4mm30mm及d最小配筋率計算:45(儲 / fsd) 45(1.23/280)0.2 ,所以配筋率不應小于0.2%,實際配筋率Asbh01.5%200 455查表法:查附表可得fcd 11.5MPa, ftd1.23MPa, fsd280MPa, b 0.56, 01.0假設as 40mm ,則有效高度h°h as 50040 460mm 。3-17解:Mfcdbhb2M0 fsd h01.0 145 10611.5 200 46021450000000.815 280 4600.

24、298,查附表1-5 得 0.370.81521381mm查附表可得fcd91.89.2MPa，儲1.06MPa,fsd280MPa。最小配筋率計算：45(ftd/fsd)45(1.06/280)0.17,故取min0.2%由配筋圖計算得混凝土保護層厚度：casd/24018.4/2mm30.8d16mm20030.82318.4一八升日鋼肋凈距Sn41.6mm,滿足2實際配筋率：一603一0.74%,滿足2004100.56 410 230mmfsdAs280603°,求受壓區(qū)局度：x91.8mmbh0fcdb9.2200抗彎承載能力xMufcdbx(h0-)9.220091.8(

25、41061500859N?mm61.5kN?mM不滿足承載能力要求。3-18解:查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0。彎矩計算值M0Md1.012.912.9kN?m,上側受拉。取1m寬來進行截面配筋，即b=1000mm采用綁扎鋼筋骨架，按一層鋼筋布置，假設as25mm,則有效高度h0has14025115mm。(1)求受壓區(qū)高度x6x有公式3-14得：112.910611.51000x(115一)2211.5x22645x258000x110.2mmbh00.5610056,x2219.8mm(舍)(2)求所需鋼筋數Asfcdbx11

26、.5100010.22cd419mm2fsd28022鋼筋布置可選452(As452mm),或者660(A471mm),鋼筋布置在受拉一側，即上緣?；炷帘Ｗo層厚度c30mmd12mm,且滿足附表要求CL13.9“什as2532mm,取35mms2最小配筋率計算：45(ftd/fsd)45(1.23/280)0.2,所以配筋率不應小于0.2%,實際配筋率為4520.45%,bh010001003-19解：查附表可得fcd9.2MPa,ftd1.06MPa,fsdfsd'280MPa,b0.56,01.0,則彎矩計算值M0Md1.1190209kN?m。設as'35mm,受拉鋼筋

27、按兩層鋼筋布置，假設as65mm,則有效高度h0has50065435mm。取b0.56Mfcdbhb2(10.5)fsd'(h0as')2091069.220043520.56(10.50.56)280(43535)612.6mmfcdbxfsd'As'9.2200(4350.56)280612.62A2213.4mmfsd2803-21解：內梁1.簡支梁計算跨徑的1/3,即l0/324200/38067mm。2.取相鄰兩梁平均間距2200mm3.hh60mm,bh1100mm君1/3b6hh12hf'160660121502320mm，滿足bf

28、9;取三個中的最小值，即2200mm不滿足承載能力要求。邊梁bfb220016015060150,6hf'62260mm,又外側懸臂板實際寬度22222為2200mm,所以邊梁有效寬度為2200mm3-22受壓區(qū)高度在翼板厚度內，即xhf',為第一類T形截面，受壓區(qū)已進入梁肋，即xhf',為第二類T形截面第一類T形截面，中和軸在受壓翼板內，受壓區(qū)高度xhf'。此時，截面雖為T形，但受壓區(qū)形狀為寬bf'的矩形，而受拉截面形狀與截面抗彎承載能力無關，故以寬度為bf的矩形來進行抗彎承載力計算。3-23解:查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,f

29、sd280MPa,b0.56,01.0。彎矩計算值M0Md 1.0 1187 1187kN?m保護層厚度c鋼筋凈距Sn42 95 as -4222.730.7mm 30mm ,且大于鋼筋直徑d350 3。7 2 6 22.7568.5mm,則 h030.5mm 30mm ,且大于直徑d1350 68.5 1281.5mmT形截面有效寬度:1 .計算跨徑的1/3:l012600/34200mm32 .相鄰兩梁的平均間距為2100mm3 .b6hh12hf'350640121001790mm100140所以T梁截面有效范度bf1790mm,厚度hf'120mm2(1)判斷T形截面類

30、型：fcdbf 'hf11.5 1790 120 2.47kN?m。fsdAs 280 1884 2 1.06kN?m為第一類T形截面(2)求受壓區(qū)高度 xfsdAsx fcdbf'280 188411.5 179051.3mm hf(3)正截面抗彎能力Mu fcdbf'x(h0 |) 11.5 1790 51.3 (1281.5滿足承載能力要求。513一)1326.2kN?m M 23-24先將空心板的圓孔換算成bk hk的矩形孔面積相等：bkhkd242 _ab 380380 80 143754413而bkhkIi 2I21952226249慣性矩相等:13I138

31、0 803 1621333312I2 H (")2 (40 里)2 1283838968006458解得:404mm356mm故上翼板厚度hf ' 300 k 98mm 2下翼板厚度hf 300 u 98mm 2腹板厚度b bf 2bk990 2 356 278mm第四章4-1鋼筋混凝土受彎構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（m3）時；剪壓破壞，發(fā)生在剪跨比在1m3時；斜壓破壞，發(fā)生在剪跨比m1時。4-2影響鋼筋混凝土受彎構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、混凝土強度、縱向受拉鋼筋配筋率和箍筋數量及強度等。

32、4-3鋼筋混凝土受彎構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0 Vd0.51 10 3 Jfcu,kbh02）按構造要求配置箍筋0Vd0.51 10 3 2 ftdbh0物理意義：1）上限值：截面最小尺寸；2）下限值：按構造要求配置鋼筋4-5解釋以下術語Mm答：剪跨比：剪跨比是一個無量綱常數，用Vh0來表示，此處M和V分別為剪彎區(qū)段中某個豎直截面的彎矩和剪力，h0為截面有效高度。配筋率:Asv svbSv剪壓破壞：隨著荷載的增大，梁的剪彎區(qū)段內陸續(xù)出現幾條斜裂縫，其中一條發(fā)展成臨界斜裂縫。臨界斜裂縫出現后，梁承受的荷載還能繼續(xù)增

33、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力、剪應力及荷載引起的豎向局部壓應力的共同作用下被壓酥而破壞。這種破壞為剪壓破壞。斜截面投影長度：是縱向鋼筋與斜裂縫底端相交點至斜裂縫頂端距離的水平投影長度，其大小與有效高度和剪跨比有關。充分利用點：所有鋼筋的強度被充分利用的點不需要點：不需要設置鋼筋的點彎矩包絡圖：沿梁長度各截面上彎矩組合設計值的分布圖抵抗彎矩圖：又稱材料圖，是沿梁長度各個正截面按實際配置的總受拉鋼筋面積能產生的抵抗彎矩圖，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核時，如何選擇復核截面？答：公路橋規(guī)規(guī)定，在進行鋼筋混凝土簡支梁斜截面抗剪承載力復核

34、時，其復核位置應按照下列規(guī)定選?。?）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處，應至少有兩根且不少于總數1/5的下層受拉主鋼筋通過；2）底層兩外側之間不向上彎曲的受拉主鋼筋，伸出支點截面以外的長度應不小于10d;對環(huán)氧樹脂涂層鋼筋應不小于12.5d,d為受拉鋼筋直徑。4-9解：縱向受拉鋼筋：查附表可得fcd9.2MPa,ftd1.06MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0，則

35、彎矩計算值Ml/20Md,l/21.0147147kN?m。采用綁扎鋼筋骨架，按兩層層鋼筋布置，假設as65mm則有效高度hohas50065435mm。單筋截面最大承載能力為：Mufcdbh02b(10.5b)9.220043520.56(10.50.56)140.4kNMl/2所以采用雙面配筋。取b0.56,as'35mmMfcdbhb2(10.5)1471069.220043520.56(10.50.56)591mmfsd'(h0as')280(43535).mmfcdbxfsd'As'9.2200(4350.56)28059.12A1670mmf

36、sd280受壓鋼筋選擇2M2(As'226mm),受拉鋼筋選擇3位2+3加6(A1743mm)。取受拉鋼筋層距為55mm,凈距為5518.4/225.1/2=33.3mm,滿足要求；則114045603100as64mm174320030225.13鋼筋間凈距Sn32.4mm,滿足要求2h050064436mm，取as'40mm.1743配筋率=0.02200436箍筋：取混凝土和箍筋共同的抗剪能力 Vcs 0.6V '，不考慮彎起鋼筋作用，則:0.6V' i 3(0.45 10 3)bh0. (20.6p) / fcu,k svfsv ,解得1.78 106(

37、 V')2sv (2 0.6p)Jcu,kfsv13bh0(sv)min由此可得：Sv12 32(0.56 10 6)(2 0.63.京晨物22(V1)22米用直徑4 8的雙肢箍筋，箍筋截面積Asv nAsv12 50.3 100.6mm跨中截面 Vi/20Vdl/2 1.0 25.2 25.2kN ,支點截面 Vo0Vd,0 1.0 124.8 124.8kNLVo h(Vo Vl/2)L4800 124.8 500(124.8 25.2) 一一一114.43kN4800p 1002Sv12 32(0.56 10 6)(2 0.6p) KAsvfsvbh/2(V)(0.56 10 6

38、)(2 0.6 2) 20 100.6 195 200 4362(114.43)2=456.5mmh由構造要求得：Sv - 250mm ,去 Sv=250mm , 箍筋配筋率2AvsvbSv100.6200 2500.2%0.18% ,滿足要求，根據要求:在支座中心向跨彳5長度方向的500mm范圍內，設計箍筋間距Sv=100mm,爾后至跨中截面統一采用Sv=250mm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注的破壞形態(tài)有何不同？什么叫作柱的穩(wěn)定系數？影響穩(wěn)定系數的主要因素有哪些？解:1)短柱：當軸向力P逐漸增加時，試件也隨之縮短，試驗結果證明混凝土全截面和縱向鋼筋均發(fā)生壓縮變形。當

39、軸向力P達到破壞荷載的90%左右時，柱中部四周混凝土表面出現縱向裂縫，部分混凝土保護層剝落，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試驗柱破壞。鋼筋混凝土短柱的破壞是材料破壞，即混凝土壓碎破壞。2)長柱：在壓力P不大時，也是全截面受壓，但隨著壓力增大，長柱不緊發(fā)生壓縮變形，同時長柱中部發(fā)生較大的橫向撓度u,凹側壓應力較大，凸側較小。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，導致失穩(wěn)破壞。破壞時，凹側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，混凝土保護層脫落；凸側則由受壓突然轉變?yōu)槭芾?，出現橫向裂縫。3)穩(wěn)定系數：鋼筋混凝土軸心受壓

40、構件計算中，考慮構件長細比增大的附加效應使構件承載力降低的計算系數4)主要影響因素：構件的長細比6-5解：短邊b250mm，計算長細比由500020,查表得b2500.75,卜11.5MPa,f'sd280MPa,01.0560kNNu0.9(fcdAf'sdA's)0.90.75(11.5250250280804)637.11kN0Nd,則滿足承載能力要求。6-7可編輯解：查表得混凝土抗壓強度設計值fcd11.5MPa,01.1,HRB335級鋼筋抗壓強度設計值f'sd280MPa,R235級鋼筋抗拉強度設計值fsd195MPa,軸心壓力計算值N0Nd1.11

41、5601716kN1港面設計長細比l030006.6712,可按螺旋箍筋柱設計。d450(1)計算所需縱向鋼筋截面積由附表1-8,取縱向鋼筋的混凝土保護層厚度為c40mm,則:核心面積直徑:dcord2c450240370mmcoid2柱截面面積：A-4一，一23.1445042158962.5mm2核心面積：a30rd2dcor3.1437024107466.5mm2可編輯假定縱向鋼筋配筋率1.2%,則可得至U：As''Acor0.012107466.51290mm22選用7根16的，As'1407mm(2)確定箍筋直徑和間距S取NuN1716kN,可得螺旋箍筋換算截

42、面面積As0為:As。N/0.9fcdAcorfsd'A'kfsd1716000/0.911.5107466.528014072195710mm20.25As'351.75mm2選10單肢箍筋的截面積As01'78.5mm2,這時箍筋所需的間距為：S3.1437078.5128.5mm,由構造要求，間距S應滿足As0710Sdcor/574mm和S80mm,故取S70mm2感面復核22_._.Acor107466.5mm,As'1407mm,'1407/107466.51.31%0.5%dcorAs013.14 370 78.57021303mm

43、Nu 0.9(fcdAcor kfsdAs0 fsd'As')1924.2kN0Nd 1716kN滿足承載力要求！檢查混凝土保護層是否會剝落。0.9(11.5 107466.5 2 1951303 280 1407)Nu ' 0.9 (fcd A fsd ' As') 0.9 1 (11.5 158962.5 280 1407)1999.83kN1.5Nu' 1.5 1999.83 2999.75kN Nu1924kN故混凝土保護層不會剝落。第七章7-2試簡述鋼筋混凝土偏心受壓構件的破壞形態(tài)和破壞類型。答：破壞形態(tài)：(1)受拉破壞一大偏心受壓破壞

44、，當偏心距較大時，且受拉鋼筋配筋率不高時，偏心受壓構件的破壞是受拉鋼筋先達到屈服強度，然后受壓混凝土壓壞，臨近破壞時有明顯的預兆，裂縫顯著開展，構件的承載能力取決于受拉鋼筋的強度和數量。(2)受壓破壞一小偏心受壓破壞，小偏心受壓構件的破壞一般是受壓區(qū)邊緣混凝土的應變達到極限壓應變，受壓區(qū)混凝土被壓碎；同一側的鋼筋壓應力達到屈服強度，破壞前鋼筋的橫向變形無明顯急劇增長，正截面承載力取決于受壓區(qū)混凝土的抗壓強度和受拉鋼筋強度。破壞類型：1)短柱破壞；2)長柱破壞；3)細長柱破壞7-3由式(7-2)偏心距增大系數與哪些因素有關？21L由公式112可知，偏心距增大系數與構件的計算長度，偏心1400e0

45、/h0)h構件長細比對截面曲距，截面的有效高度，截面高度，荷載偏心率對截面曲率的影響系數,率的影響系數。7-4鋼筋混凝土矩形截面偏心受壓構件的截面設計和截面復核中，如何判斷是大偏心受壓還是小偏心受壓?答：截面設計時，當e00.3h0時，按小偏心受壓構件設計，e00.3h0時，按大偏心受壓構件設計。截面復核時，當b時，為大偏心受壓，b時，為小偏心受壓.7-5寫出矩形截面偏心受壓構件非對稱配筋的計算流程圖和截面復核的計算流程圖注意是流程圖7-6解：查表得：fcd11.5MPa,fsdfsd'280MPa,01.0NNd?0542.81.0542.8kN,MMd?0326.61.0326.6

46、kN?mM3266l6000偏心距e0602mm,彎矩作用平面內的長細比105,故應N542.8h600考慮偏心距增大系數。設asas'40mm,貝Uh0has560mme0602仃10.22.70.22.71,取11.0h056021.150.01應1.150.0160001.051,取21.0h600所以偏心距增大系數(1)e (h) 1 1400e0,hhO大小偏心受壓的初步判斷12102 1 11400 602/5601.07e01.07602644mm0.3h0,故可先按照大偏心受壓來進行配筋計算。ese0h/2as64430040904mm(2)計算所需的縱向鋼筋面積取b0

47、.56As'2Nesfcdbho b 1 0.5 bfsd'(hoas')22min' bh 360mm542.890411.530056020.56(10.50.56)”，2374mm280(56040)2一一_2所以As'374mm,取4根12的鋼筋，As'452mmfcdbh。bfsd'As'NAsfsd11.53005600.56280452542.822377mm280取4根28的鋼筋。7-7解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd'280MPa,01.0NNd?01881.0188kN,MMd?01201.

48、0120kN?m偏心距e0M-120638mm,彎矩作用平面內的長細比l04000105,故應考N188h400慮偏心距增大系數。設asas'40mm,貝Uh0has360mmeo638仃10.22.70.2 2.71,取1 1.0h0360lo40002 1.15 0.01 1.15 0.01 - h4001.05 1,取 2 1.0所以偏心距增大系數11400e0.h0(1)大小偏心受壓的初步判斷1400 638/3602102 1 1 1.04e01.04 638 664mm 0.3h0 ,故可先按照大偏心受壓來進行配筋計算。es e0 h/2 as 664 200 40 824

49、mmes' e0 h/2 as 664 200 40 504mm(2)計算所需的縱向鋼筋面積2As' 942mm卜 2 2Nesfsd'As'(h0 as')x h0，h0fcdb360 .3602 2188 1000 824 280 942 (360 40H79.8mm 2as'9.2 300AsNes'fsd(h0as')21058mm1881000504280(36040)2取3根22的鋼筋，As1140mm7-8解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd'280MPa,01.0NNd?01741.0174kN,M

50、Md?054.81.054.8kN?m偏心距e0M54.8N174315mm,彎矩作用平面內的長細比10xh35007.85,故應450考慮偏心距增大系數。asas40mm,則h0as410mm0.22.7曳0.2h02.711.01.15100.011.15h0.0135004501.071,取21.0所以偏心距增大系數1(3211400e0hh01400315/4107.821.06e。1.06315334mmese0h/2as33422540519mmese0h/2as33422540149mm彎矩作用平面內截面承載力復核(1)大小偏心受壓的初步判斷fcdbx(esfsd'As&

51、#39;es'代入整理得2_138x30084x36413720,解得：x187mm,x2305mm(舍)h0品0.212b，為大偏心受壓。(2)求截面承載能力x2as'80mm所以:截面承載能力為Nufcdbxfsd'As'9.230087280滿足承載能力要求sAs308280339231.4kN垂直于彎矩作用平面的截面承載力復核垂直彎矩作用平面的長細比10y600020,查附表得:b3000.75Nu0.9fcdbh則得：uLcd0.90.759.2fsd'(AsAs')300450280(339308)滿足承載力要求。960.63kN7-

52、9解：查表得:fcd9.2MPa,fsdfsd'280MPa,01.1NNd?026451.12909.5kN,MMd?01191.1130.9kN?m偏心距e0M130.9N2909.545mm,彎矩作用平面內的長細比四h600060010考慮偏心距增大系數。設asas'40mm,則h。has560mm0.22.7曳0.2h02.7至5600.417101.150.011.15h0.0160001.056001,取21.0所以偏心距增大系數1(g)211400e0,hh0截面設計140045/5601020.41711.37(1)大小偏心受壓的初步判斷e01.374562mm

53、0.3h0故可先按照小偏心受壓來進行配筋計算。ese0h/2as6230040322mmese0h/2as'6230040198mm(2)計算所需的縱向鋼筋面積Asmin'bh0.002bh0.0023006002360mm，取4根12的鋼筋,As2452mmAx2BxC00.5fcdbh00.59.2300560772800h0as'-fsdAsfMas'560400.560.82803609.230056040156576000h0as'C-一-fsdAshoNes'hob560400.82803605602909.51985604204485600000.560.