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1、18、比較鋼、鋼筋混凝土和砌體受壓構(gòu)件設(shè)計計算中,二階彎矩的計算方法。答:在我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010中:對混凝土軸心受壓的穩(wěn)定問題通過考慮長細比()來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。實驗結(jié)果表明,長柱的承載力低于同條件短柱的承載力,故引入穩(wěn)定系數(shù)來考慮長柱縱向撓度的不利影響。為軸心受壓長柱承載力與軸心受壓短柱承載力的比值,值小于1.0且隨長細比的增大而減小。對混凝土偏心受壓的穩(wěn)定問題通過考慮二階效應(P效應)來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。在無側(cè)移框架中,軸向力在產(chǎn)生撓曲變形的柱段中引起附加內(nèi)力為P效應。偏心受壓構(gòu)件的P效應的主要影響因素為構(gòu)件的長細比,兩端彎矩的大小和方向,以及構(gòu)件的軸壓比。
2、偏壓是加強外力作用來考慮穩(wěn)定問題。在我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50003-2011中:對砌體軸心受壓長柱的穩(wěn)定問題通過考慮高厚比()來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。,并引入穩(wěn)定系數(shù)0()。對砌體偏心受壓長柱的穩(wěn)定問題通過考慮偏心距與高厚比的綜合影響,引入影響系數(shù)()。在我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003中:對鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件通過驗算構(gòu)件的穩(wěn)定性來處理其穩(wěn)定問題。鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件需要驗算其整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定(板件寬(高)厚比的驗算);鋼結(jié)構(gòu)壓彎構(gòu)件需要驗算其彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定、彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定(板件寬(高)厚比的驗算)。21、 有腹筋鋼筋混凝土簡支梁的抗剪設(shè)計,要不要考慮尺寸
3、效應?答:這個問題存在分歧,基于Bazant認為有腹筋梁受剪仍然存在尺寸效應,其一是已有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計支撐,其二是非線性有限元分析。但Lubell等人的實驗表明,配置很少的箍筋就可明顯改善梁的性能。不配箍筋時,梁的受剪承載力只有ACI規(guī)范計算結(jié)果的47%,配置了最小用量的腹筋后,梁的承載力增加了三倍,似乎尺寸效應不存在。試卷三1、推導鋼筋混凝土矩形截面受壓區(qū)混凝土等效矩形應力圖參數(shù),并用簡圖給出推導結(jié)果。已經(jīng)式中,c表示混凝土的壓應力;c表示混凝土的壓應變,o表示混凝土受壓達到最大應力時對應的壓應變,取為0.002;cu為混凝土的極限壓應變,取為0.0033。假設(shè)變形前的截面平面在變形后為仍保持為
4、平面。答:3、 某框架挑梁根部裂縫,寬度達到0.3mm。適筋截面,C30混凝土,受拉鋼筋面積As,構(gòu)造鋼筋(可作為受壓鋼筋)面積A´s,截面高度h,截面有效高度ho,截面寬度b,集中荷載作用點到支座邊的距離為l。因建筑功能改變(封閉陽臺),懸挑端荷載增加,試列出該挑梁三種加固方案的計算公式,并評價每種方案的優(yōu)缺點。試卷51 混凝土單軸受壓的應力-應變曲線出現(xiàn)下降段可以從混凝土受壓棱柱體的破壞形態(tài)來看,在混凝土的壓應力達到峰值點的過程中,混凝土內(nèi)部的微裂縫逐漸擴展延伸,假設(shè)壓應力達到峰值點時,縱向裂縫將混凝土棱柱體分割成若干個微小的柱體,由于材料的不均勻特性,繼續(xù)增加荷載時,這些微小的
5、柱體相繼失穩(wěn)破壞,導致混凝土棱柱體試件的承載能力逐漸下降,由此形成應力-應變曲線的下降段。混凝土單軸受壓的應力-應變曲線下降段的物理意義在于受壓混凝土達到峰值應力時沒有完全破壞,下降段上的殘余承載力還有一定的利用價值,仍然具有消耗能量的能力。故結(jié)構(gòu)設(shè)計中利用了該曲線的下降段。2 徐變:在長期荷載作用下,混凝土的變形隨時間而不斷增大的的現(xiàn)象。 混凝土內(nèi)部的水泥凝膠體在外荷載作用下產(chǎn)生粘性流動,把壓力傳遞給集料,使集料的變形逐漸增大,而導致混凝土的變形。 混凝土內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下逐漸放大,形成宏裂縫。而導致混凝土變形,長期作用應力的大小。 受荷時混凝土的齡期影響。受荷時混凝土齡期越短,混
6、凝土中尚未完全結(jié)硬的水泥膠體越多導致徐變越大。 收縮:混凝土在空氣中結(jié)硬時,體積會縮小。 收縮比膨脹要大得多,所以一般只考慮收縮。 產(chǎn)生收縮的原因有干縮和濕縮。干縮就是水泥凝膠體本身體積減小,濕縮就是混凝土失水。 影響收縮主要因素是混凝土內(nèi)部組成和外部環(huán)境。 徐變和結(jié)構(gòu)使用階段的外部荷載作用情況密切相關(guān)。外荷載產(chǎn)生的應力的大小將直接影響徐變的大小。外荷載對徐變影響占主導作用,因此可近似理解為沒有外荷載即不考慮徐變影響。 收縮可認為是混凝土即使是不受外荷載作用下,也能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響的不利因子。結(jié)構(gòu)即使不受力它也會發(fā)生干縮或者濕縮。 收縮是在砼凝固階段的化學反應導致的,是短期的,在砼強度達到之
7、后就很小了。 徐變是砼在長期荷載作用下的變形,是長期效應,其數(shù)量級也較收縮小很多3 彎曲破壞形態(tài)一般根據(jù)配筋不同分為少筋破壞,適筋破壞,超筋破壞。 1、少筋破壞:當受拉區(qū)出現(xiàn)第一條裂縫后,裂縫便急速開展,混凝土退出工作,拉力幾乎全部由鋼筋承擔,使裂縫處縱向受拉鋼筋應力很快達到鋼筋的屈服強度,構(gòu)件立即破壞,而這時受壓區(qū)混凝土尚末被壓碎。屬脆性破壞。 2、適筋破壞:構(gòu)件的破壞首先是由于受拉區(qū)縱向受力鋼筋屈服,然后受壓區(qū)混凝土被壓碎,鋼筋和混凝土的強度都得到充分利用。這種破壞在構(gòu)件破壞前有明顯的塑性變形和裂縫預兆,破壞不是突然發(fā)生的,呈塑性性質(zhì)。 3、超筋破壞:在受拉鋼筋屈服之前,受壓區(qū)的混凝土已經(jīng)
8、被壓碎,破壞時受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應變,梁的截面破壞。由于破壞時受拉鋼筋應力遠小于屈服強度,所以裂縫延伸不高,裂縫寬度不大,梁破壞前的撓度也很小,破壞很突然,沒有預兆,屬脆性破壞。 剪切破壞形態(tài)一般根據(jù)剪跨比不同分為斜拉破壞,剪壓破壞,斜壓破壞。 1、斜拉破壞:當剪跨比>3時,發(fā)生斜拉破壞。其破壞特征是:斜裂縫一旦出現(xiàn)就迅速延伸到集中荷載作用點處,使梁沿斜向拉裂成兩部分而突然破壞,破壞面整齊、無壓碎痕跡。斜拉破壞時由于拉應變達到混凝土極限拉應變而產(chǎn)生的,破壞很突然,屬于脆性破壞。 2、剪壓破壞:當剪跨比13時,發(fā)生剪壓破壞。其破壞特征是;彎剪斜裂縫出現(xiàn)后,荷載仍可以有較大的增長。隨
9、荷載的增大,陸續(xù)出現(xiàn)其它彎剪斜裂縫,其中將形成一條主要的些裂縫,稱為臨界斜裂縫。隨著荷載的繼續(xù)增加,臨界斜裂縫上端剩余截面逐漸縮小,最后臨界斜裂縫上端集中于荷載作用點附近,混凝土被壓碎而造成破壞。剪壓破壞主要是由于剩余截面上的混凝土在剪應力、水平壓應力以及集中荷載作用點處豎向局部壓應力的共同作用而產(chǎn)生,雖然破壞時沒有像斜拉破壞時那樣突然,但也屬于脆性破壞類型。 3、斜壓破壞:當剪跨比很?。ㄒ话?)時,發(fā)生斜壓破壞。其破壞特征是:在荷載作用點與支座間的梁腹部出現(xiàn)若干條大致平行的腹剪斜裂縫,隨荷載增加,梁腹部被這些斜裂縫分割成若干斜向受壓的“短柱體”,最后它們沿斜向受壓破壞,破壞時斜裂縫多而密。斜
10、壓破壞也很突然,屬于脆性破壞類型,其承載力要比剪壓破壞高。4 答:會。此時加上靜水壓力,混凝土圓柱體即從單軸受壓變?yōu)槿S受壓。單軸受壓至混凝土內(nèi)裂縫形成破壞面,混凝土分成若干個小柱體,但混凝土的強度并未完全喪失。沿破壞面上的剪切滑移和裂縫的不斷延伸擴大,使應變急劇增大,承載能力下降,試件表面出現(xiàn)不連續(xù)的縱向裂縫,應力-應變曲線出現(xiàn)下降段。至曲線中的曲率最大點(收斂點)時,主裂縫已很寬,結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力已幾乎耗盡,對于無側(cè)向約束的 混凝土已失去結(jié)構(gòu)的意義。而對于三軸受壓的混凝土,則因為有側(cè)向約束的作用還能繼續(xù)承受荷載,直至混凝土徹底被壓碎而喪失承載力。5 答:試件在試驗機上受壓,縱向壓縮,橫向膨脹。如
11、當端部承壓接觸面上不涂潤滑劑時,混凝土的橫向變形受到摩擦力的約束,形成“箍套”作用。此時試件與墊板接觸面局部混凝土處于三向受壓應力狀態(tài),抗壓強度有較大提高。而在試件承壓面上涂一些潤滑劑時,試件更接近于單軸受壓狀態(tài)。所以端部條件對試件的抗壓強度有影響。8 答:箍筋在受拉時其強度等級可以不受限制,而在抗剪抗扭時其強度等級要限制。如,軸心受壓柱需要配置螺旋箍筋以對混凝土有較強的環(huán)向約束,因而能夠提高構(gòu)件的承載力和延性,此時箍筋受拉,強度等級不受限制。而如一般梁中箍筋是抗剪作用,梁中箍筋一般達不到其設(shè)計值,因為若要達到設(shè)計值時,箍筋因為變形較大而與混凝土之間產(chǎn)生大的裂縫而早已喪失抗剪作用??古す拷钔?/p>
12、,所以箍筋受剪受扭時強度等級被限制。9 答:穿過斜裂縫的縱向鋼筋在斜裂縫相交處的銷栓力,可提高梁的受剪承載力。10 答:根據(jù)變角空間桁架模型,設(shè)想將截面中間部分挖去,即忽略該部分截面的抗扭影響,則截面可用空心桿件替代??臻g桿件每個面上的受力情況相當于一個平面桁架,縱筋為桁架的弦桿,箍筋相當于桁架的豎桿,裂縫間混凝土相當于桁架的斜腹桿,斜裂縫與桿件軸線的夾角會隨縱筋與箍筋的強度比值而變化。即混凝土的抗扭承載力和箍筋與縱筋的抗扭承載力并非彼此完全獨立的變量,而是相互關(guān)聯(lián)的。11 答:裂縫間距主要取決于有效配筋率,鋼筋直徑,表面形狀,混凝土保護層厚度。此外還與構(gòu)件受力特征,鋼筋截面面積,混凝土強度等
13、級等有關(guān)。12 答:混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中涉及混凝土尺寸效應的有:斜截面承載力計算,受沖切承載力計算。均用截面高度影響系數(shù)來考慮尺寸效應。13 答:是。因為注意到平衡方程中,假設(shè)受拉鋼筋達到屈服,受拉混凝土不承擔拉應力,這表明平衡方程實際上建立在裂縫截面上,裂縫截面的應變分布和變形特征顯然不符合平截面假定。又因為在受彎構(gòu)件的承載力計算中,平截面假定的作用只是確定受壓區(qū)混凝土高度的,而所用的等效受壓區(qū)高度則不需要平截面假定而得到。14 答:混凝土結(jié)構(gòu)在特殊情況下,例如在地震作用下,允許連梁、框架梁出現(xiàn)塑性鉸,以吸收地震能量(或叫消耗地震能量)。當框架梁出現(xiàn)塑性鉸時,梁原來超靜定的次數(shù)減少,其支承型
14、式改變,各截面彎矩(內(nèi)力)必然隨之變化,至到新的平衡狀態(tài),這就叫內(nèi)力重新分布。塑性鉸出現(xiàn)的個數(shù)超過原來超靜定的次數(shù),超過極限,結(jié)構(gòu)將變?yōu)榉庆o定的可變機構(gòu),結(jié)構(gòu)就會喪失穩(wěn)定。這就叫塑性極限分析。試卷61、混凝土試件破壞的照片如下圖所示,請根據(jù)破壞形態(tài)推斷試件破壞時的應力條件。答:由試件的破壞形態(tài)可判斷該試件發(fā)生的是斜剪破壞。試件破壞時的應力條件為:在靜水壓力較高的三軸受壓狀態(tài)下,三個主應力各不相同,在2/3和1/3大約為0.2到2=3和1/3大約為0.2的區(qū)域,且混凝土的三軸抗壓強度達到其單軸強度的46倍。2、我國(建工)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的正截面承載力計算公式中,混凝土的應力-應變曲線采用了拋
15、物線的上升段加水平延長段的形式,而早期的Hognestad曲線為拋物線的上升段加直線下降段的形式。采用兩種不同的混凝土受壓應力-應變曲線,等效矩形應力圖參數(shù)會有哪些不同?采用Hognestad曲線會更安全嗎?(提示:描述等效矩形應力有兩個參數(shù),即等效矩形應力與應力-應變曲線上峰值應力的比值和等效矩形應力圖的高度與實際受壓區(qū)高度的比值)答:當在同樣的應變參數(shù)下,采用兩種不同的混凝土應力-應變曲線,通過比較等效矩形應力圖參數(shù)我們可以發(fā)現(xiàn):(1)對于(等效矩形應力與應力-應變曲線上峰值應力的比值),在等效矩形應力圖中,采用拋物線上升段加水平延長段形式要比采用拋物線上升段加直線下降段形式的大,即采用前
16、者曲線的等效矩形應力要大于采用后者曲線的等效矩形應力;(2)對于(等效矩形應力圖的高度與實際受壓區(qū)高度的比值),在等效矩形應力圖中,采用拋物線上升段加水平延長段形式要比采用拋物線上升段加直線下降段形式的小,即采用前者曲線的受壓區(qū)高度要大于采用后者曲線的受壓區(qū)高度。采用Hognestad曲線不會更安全,因為混凝土受壓應力-應變曲線的選取只具有概念意義,取不同的應力-應變曲線,計算得到不同的和,但最后都可以近似為=1和=0.8或其他數(shù)值,不同形式的曲線導致的差別并不大。3、本題已有其他人完成4、在我國混凝土工程實踐中,箍筋強度不高于縱筋強度。據(jù)資料介紹,日本研究并推廣抗拉強度超過1000MPa的鋼
17、筋作為箍筋(型號為USD1275),請評估這類高強箍筋在鋼筋混凝土構(gòu)件中的應用的效益和條件。答:高強箍筋在鋼筋混凝土構(gòu)件中應用的效益有:(1)高強箍筋可以減少鋼筋用量,避免鋼筋擁擠,便于工程施工和質(zhì)量保證;(2)高強箍筋約束高強混凝土柱可以改善其脆性,提高其延性,從而可以打破禁止高軸壓比高強混凝土柱在震區(qū)中應用的限制;(3)高強度箍筋與高強度混凝土結(jié)合可以用于建造跨度更大、高度更高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),從而推廣高強混凝土在土木工程領(lǐng)域中的應用;(4)使用高強箍筋可以節(jié)約資源,綜合減排,保護環(huán)境。高強箍筋在鋼筋混凝土構(gòu)件中應用的條件有:(1)必須系統(tǒng)地對該類高強箍筋在鋼筋混凝土構(gòu)件中性能發(fā)揮給出定量
18、指標,建立高強箍筋與普通箍筋的等效關(guān)系;(2)明確高強箍筋在鋼筋混凝土構(gòu)件中的作用機理;(3)制定相應對的規(guī)范標準;(4)生產(chǎn)相應的高強箍筋加工機械。5、按照我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以采用彈線性方法,考慮塑性內(nèi)力重分布的方法,塑性極限方法等。以房屋建筑中的鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁為例回答下面兩個問題:(1)在這三種方法中,是否存在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和截面配筋設(shè)計之間的矛盾?如果存在矛盾,這種矛盾是否導致結(jié)構(gòu)設(shè)計不安全?(2)說明采用哪種方法的用鋼量最低。答:(1)考慮塑性內(nèi)力重分布的方法在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和截面配筋設(shè)計之間存在矛盾,這種矛盾不會導致結(jié)構(gòu)設(shè)計的不安全,因為塑性內(nèi)力重分布目前只用于構(gòu)
19、件計算,例如梁和板;在結(jié)構(gòu)整體計算中均采用彈性理論計算,比如在框架柱中不采用塑性設(shè)計,因為抗震中考慮塑性鉸出現(xiàn)在梁上,形成強柱弱梁。(2)采用塑性極限方法的用鋼量最低。因為在相同荷載作用下,采用塑性極限方法設(shè)計,連續(xù)梁中鋼筋應力最大,所以鋼筋用量則最小。試卷6思考題16-21:16答:強屈比是指鋼筋的抗震性能,是由鋼筋的抗拉強度實測值/屈服強度實測值得來的,反映了鋼材的強度儲備,其結(jié)果不能小于1.25。按塑性設(shè)計時,鋼材的力學性能應滿足強屈比fu/fy1.2。對于有延性要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,鋼筋強屈比也不應過大,否則會造成預期屈服構(gòu)件出現(xiàn)承載力超強而不能實現(xiàn)預期的延性屈服機制。主要是為了保證縱向鋼筋
20、具有一定的延性,當構(gòu)件某個部位出現(xiàn)塑性鉸后,塑性鉸處有足夠的轉(zhuǎn)動能力和耗能能力。17答:差別:1、受力特點:偏心受壓構(gòu)件收到軸力和彎矩的共同作用,兩者相互影響。而受彎構(gòu)件只受彎矩作用。2、破壞形態(tài):偏心受彎構(gòu)件根據(jù)偏心距的大小和縱向鋼筋配筋情況的不同,分為受拉破壞大偏壓、受壓破壞小偏壓。而受彎構(gòu)件根據(jù)配筋率、鋼筋強度等級、混凝土強度等級分為適筋梁破壞、超筋梁破壞、少筋梁破壞。可以按適筋梁破壞理解大偏壓,因為大偏壓破壞的破壞特征是受拉鋼筋首先達到屈服,然后受壓鋼筋也能達到屈服,最后由于受壓區(qū)混凝土壓碎而導致構(gòu)件破壞,這種破壞形態(tài)在破壞前有明顯的預兆,屬于塑性破壞。與適筋梁的破壞過程相似。可以按超
21、筋梁破壞理解小偏壓,因為小偏壓破壞是由受壓區(qū)混凝土的壓碎所引起的。構(gòu)件在破壞之前變形不會急劇增長,但受壓區(qū)垂直裂縫不斷發(fā)展,破壞時沒有明顯預兆,屬脆性破壞,也稱受壓破壞,而超筋梁破壞也是由于受壓區(qū)混凝土壓碎,破壞時無明顯征兆,屬于脆性破壞。18答:在“強梁弱柱”的設(shè)計概念下,在地震作用下,豎向構(gòu)件框架柱先屈服,而水平構(gòu)件框架梁仍然保持彈性,在框架柱端出現(xiàn)塑性鉸后,使得框架柱的抗剪能力減弱,易發(fā)生剪切破壞。因此在抗震設(shè)計中應避免形成“強梁弱柱”。在“強剪弱彎”的設(shè)計概念下,在地震作用下,框架梁首先屈服,塑性鉸大部分出現(xiàn)在梁端,只有少部分區(qū)現(xiàn)在首層柱腳處,破壞以受彎破壞為先,不會發(fā)生剪切破壞,因此
22、在倒塌前框架結(jié)構(gòu)具有足夠的延性不會產(chǎn)生瞬時倒塌,抗震性能好。19答:我國GB500102010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范在斜截面受剪承載力計算中考慮荷載作用不同,分別按集中荷載作用和均布荷載作用計算剪力,但計算模型僅考慮了剪跨比、混凝土強度和配箍率的影響,并認為縱筋配筋率不參與抗剪。美國ACI31808規(guī)范和歐洲EN1992112004規(guī)范并未區(qū)分集中荷載作用和均布荷載作用的不同,采用統(tǒng)一的計算公式,并在計算時考慮了縱向鋼筋的影響。GB10新規(guī)范中的構(gòu)件抗剪承載力計算公式仍以試驗數(shù)據(jù)為保證,破壞機理尚不明確、抗剪理論尚不成熟。且我國規(guī)范公式計算結(jié)果偏于保守,且構(gòu)件設(shè)計的可靠度尚不明確。因此可以適當考慮
23、縱向鋼筋的影響,不斷完善抗剪公式。21答:對于如圖的無腹筋梁,在荷載作用下,屬于斜拉破壞。梁的剪跨段產(chǎn)生由梁底豎向裂縫沿主壓應力軌跡線向上延伸發(fā)展而成的斜裂縫。其中臨界裂縫很快形成,并且迅速延伸至荷載墊板邊緣而使梁體混凝土裂通,故裂縫延伸至支座。存在腹筋,箍筋數(shù)量適當時,箍筋尚未屈服時箍筋不僅能直接承受相當部分的剪力,而且能有效地抑制斜裂縫的開展和延伸,當箍筋屈服后,變形迅速變大,斜裂縫上端混凝土在剪、壓復合應力作用下達到極限強度。發(fā)生剪壓破壞,故破壞發(fā)生在跨中區(qū)域。試卷9:1、答:公路規(guī)范中JTG D622004中規(guī)定:考慮到了剪跨比、混凝土強度、配箍率、縱向受拉鋼筋配筋率等影響。建工201
24、0規(guī)范中:考慮到了剪跨比、混凝土強度、配箍率等影響,無縱向受拉鋼筋配筋率。同時對集中荷載作用和均布荷載作用也做了區(qū)分。2、答:不可以,因為在纖維模型中,假定受壓區(qū)混凝土具有“纖維”特性,即受壓區(qū)任意位置的應力只與該“纖維”位置應變有關(guān),與相鄰的“纖維”無關(guān)。而在深受彎構(gòu)件中,由于剪切變形不可忽略,受壓區(qū)的應力由于剪切變形,相互影響。因此不能。3、T形截面翼緣內(nèi)的壓應力分布不均勻,距離腹板較遠處,壓應力小,這種現(xiàn)象成為剪力滯后,對于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力計算,大多采用翼緣有效寬度考慮剪力滯后的影響。即假設(shè)受壓區(qū)壓應力分布均勻,為一矩形,其等效的寬度為翼緣板有效寬度。4、在偏心受壓構(gòu)件臨近破
25、壞時,靠近中性軸的混凝土應變速率低于靠近截面受壓邊緣的混凝土應變速率,分別選用不同的應力-應變曲線,得到受壓區(qū)的應力分布,但是這樣得到的應力分布及其對承載力的影響均不能直接驗證。因此大多仍簡單采用單軸受壓的混凝土應力-應變曲線。5、鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)主要來考慮長細比對構(gòu)件承載力的影響。而鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)不僅考慮的長細比的影響,同時還考慮了不同截面形式。而且還應該考慮構(gòu)件的局部失穩(wěn)。6、7、8、延性設(shè)計,即使結(jié)構(gòu)在構(gòu)件屈服之后仍具有足夠的變形能力,依靠結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來消耗地震能量,保證屈服部分發(fā)生延性破壞,避免結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞和整個結(jié)構(gòu)的倒塌。這種設(shè)防思想在新的建筑抗
26、震設(shè)計規(guī)范中具體化為“小震”(在房屋服役期內(nèi)最可能遭遇的強烈地震或常遇地震)不壞,“中震”(基本烈度地震)可修和“大震”(罕遇地震)不倒。世界上其他多地震國家的抗震設(shè)計規(guī)范,也都采用了類似的設(shè)計思想。在鋼筋混凝土框架延性設(shè)計中,一般要滿足以下條件:1、要保證梁、柱構(gòu)件具有足夠延性。2、塑性鉸應出現(xiàn)在梁端,保證強柱弱梁3、保證節(jié)點區(qū)在地震作用下不出現(xiàn)脆性剪切破壞即強剪弱彎。PPT第一章1.對分析總則中“不同程度符合變形協(xié)調(diào)條件”和“合理的材料本構(gòu)關(guān)系”作出說明對于“不同程度符合變形協(xié)調(diào)條件”,是因為實際材料和邊界條件不可能完全符合理想的變形協(xié)調(diào)條件。例如對于材料而言,我們結(jié)構(gòu)分析時常常假設(shè)構(gòu)件的
27、截面為平截面,而實際上截面有可能產(chǎn)生翹曲或者開裂,此時就不在符合平截面假定。對于邊界而言,絕對的固結(jié)和簡支結(jié)構(gòu)不存在。雖然實際情況如此,但只要我們在、設(shè)計中的內(nèi)力分析時,對結(jié)構(gòu)的構(gòu)件連接處給予恰當?shù)募俣ê秃喕?,以達到簡化計算過程的目的,同時又保留比較高的合理性與精確性。對于采用“合理的材料本構(gòu)關(guān)系”,是因為實際中的材料的應力應變關(guān)系比較復雜,而我們在理論描述中,材料的本構(gòu)關(guān)系是用應力應變時間關(guān)系來描述的。相應地,材料的力學本構(gòu)關(guān)系分為與時間無關(guān)的和與時間有關(guān)的兩類。前者又可分為彈性(包括線性、非線性)和塑性兩種;后者又可分為無屈服的粘彈性(包括線性、非線性)和有屈服的粘塑性兩種。因此我們在結(jié)構(gòu)
28、分析時,要注意選用比較符合實際而且又能夠通過實驗測得的應力-應變模型。2.線彈性分析方法和彈性分析方法各有什么不同的含義?彈塑性分析方法和非線性分析方法各有什么不同的含義?彈性和線性是兩個概念,線彈性就是既考慮彈性,同時認為變形和受力的關(guān)系是線性的。而彈性分析時,受力和變形的關(guān)系可以是線性的也可以是非線性的。即彈性包括線性彈性和非線性彈性,其涵蓋內(nèi)容更大。彈塑性分析指的是彈性與塑性先后結(jié)合出現(xiàn),考慮結(jié)構(gòu)進入塑性狀態(tài)及材料發(fā)揮塑性變形能力的過程。靜力彈塑性分析方法是一種介于彈性分析和動力彈塑性分析之間的方法,其理論核心是“目標位移法”和“承載力譜法”。非線性根據(jù)形成原因的不同,分為3大類: 材料
29、非線性,幾何非線性,狀態(tài)非線性。3.什么情況下,結(jié)構(gòu)分析是不可考慮彈塑性因素,只能采用彈性分析方法?對于直接承受動力荷載的構(gòu)件,要求不出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)或處于三 a 、三b類環(huán)境情況下的結(jié)構(gòu),不應采用考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法。4.現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土框架和梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計分別采用了哪幾種分析方法?現(xiàn)澆整體式框架結(jié)構(gòu)分析內(nèi)力時采用彈性分析方法,其抗震設(shè)計中采用彈塑性分析方法;梁板結(jié)構(gòu)中,單向板既都可采用彈性分析方法也可用塑性內(nèi)力重分布的方法;雙向板可采用彈性分析方法也可以采用塑性極限平衡方法進行分析;梁結(jié)構(gòu)采用彈性分析方法。5.什么叫性能設(shè)計?基于性能抗震設(shè)計的基本思想是使被設(shè)計的建筑物在使用期間滿
30、足各種預定功能或性能目標要求。這種方法主要是將結(jié)構(gòu)的性能目標轉(zhuǎn)化為破損指標和位移需求?;谛阅艿目拐鹪O(shè)計把結(jié)構(gòu)的性能目標作為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標,針對結(jié)構(gòu)在不同水準地震作用下所要求的性能目標進行設(shè)計。結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、累積滯回耗能、變形、損傷都可以作為性能指標,性能指標的選擇要根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的設(shè)防水準確定。PPT第二章1.應力應變曲線是否反映了混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋的所有性能?應力應變曲線并沒有反映了混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋的所有性能?;炷两Y(jié)構(gòu)用鋼筋的性能包括有兩部分組成1).鋼筋的受力性能:受力性能可以從鋼筋的應力應變曲線得到,其包括鋼筋的受拉強度,鋼筋的受壓強度以及計算結(jié)構(gòu)裂縫及撓度所需要的剛度。2).
31、鋼筋的加工性能:加工性能包括鋼筋的可焊性以及冷彎型。2.高強鋼絲達到條件屈服力時對應的應變是多少?高強鋼絲無明顯的屈服點和屈服平臺,故取對應于殘余應變?yōu)?.2%的應力0.2為條件屈服點,因此高強鋼絲達到條件屈服力時對應的應變?yōu)椤?.HRB335級鋼筋,fy=340N/mm2,b=520N/mm2,為什么工程應用中只用到340N/mm2這個指標,為什么不用520N/mm2作為標準值?或按高強鋼絲,取0.8b=416N/mm2為標準值?fy=340N/mm2為HRB335級鋼筋的屈服強度,b=520N/mm2作為鋼筋的極限強度,當鋼筋應力超過屈服點后將產(chǎn)生過大的應變,工程應用中,在鋼筋混凝土構(gòu)件中
32、,由于受到混凝土極限壓應變的制約,截面達到破壞是,鋼筋不大可能進入這樣大的應變狀態(tài)。同時,若采用的強度高于屈服強度,如取0.8b=416N/mm2,鋼筋混凝土構(gòu)件的正常使用極限狀態(tài)將出現(xiàn)在屈服平臺之后,構(gòu)件已經(jīng)產(chǎn)生較大的變形,此時構(gòu)件沒有足夠的安全儲備。為了使構(gòu)件有足夠的安全儲備,鋼筋的”屈服應力/極限抗拉強度”值不宜過大,這樣使得構(gòu)件的某個(或某些)截面已經(jīng)破壞時,鋼筋仍不致被拉斷而造成整個結(jié)構(gòu)倒塌。4. 熱軋鋼筋應力應變曲線的下降段與混凝土單軸受壓的應力應變曲線下降段物理意義有何不同?如下圖所示,熱軋鋼筋應力應變曲線的下降段在b值(圖示C點)之后,試樣開始發(fā)生不均勻塑性變形并形成縮頸,應力
33、下降,最后應力達到k(圖示D點)時試樣斷裂。k為材料的條件斷裂強度,它表示材料對塑性的極限抗力。熱軋鋼筋應力應變曲線混凝土單軸受壓應力應變曲線如上圖所示,混凝土單軸受壓應力達到fck(圖示C點)后,混凝土內(nèi)裂縫形成了破壞面,將混凝土分成若干個小柱體,但混凝土的強度并未完全喪失。沿破壞面上的剪切滑移和裂縫的不斷擴大,使得應變急劇增大,承載能力下降,試件表面出現(xiàn)不連續(xù)的縱向裂縫,應力應變曲線出現(xiàn)下降段。最后,骨料和水泥石的粘結(jié)基本喪失,滑移面上的摩擦咬合力耗盡,試件壓碎破壞。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,鋼筋不用k,即極限抗拉強度點之后的性能;但是混凝土超過fck點之后,其強度仍然存在,仍然有承擔荷載,耗散能量
34、的能力,因此進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,仍需要用到混凝土fck點之后的性能。5.最大力下的伸長率和冷彎性能,是兩個不同的鋼筋性能指標,兩者相同之處和不同之處是什么?鋼筋伸長率:伸長率是衡量鋼筋塑性性能的一個指標,伸長率越大,塑性越好。鋼筋冷彎性能:冷彎性能是檢驗鋼筋塑性的另一項指標。伸長率一般不能反映鋼材脆化的傾向。為了使鋼筋在彎折加工時不致斷裂和在使用過程中不致斷裂,應進行冷彎試驗,并保證滿足規(guī)定的指標。冷彎試驗的合格標準為在規(guī)定的D和下冷彎后的鋼筋無裂紋、鱗落或者斷裂現(xiàn)象。鋼筋的伸長率和冷彎性能都是檢驗鋼筋塑性性能的指標。伸長率反映了鋼筋的塑性性能,伸長率大的鋼筋塑性性能好,反之,則差。冷彎性能除了反
35、映了鋼筋的塑性性能,還反映了鋼材的內(nèi)在質(zhì)量。6.鋼筋的彈性模量在什么范圍變化?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-2010第4.2.5條關(guān)于各種鋼筋彈性模量值截圖如下:7.從實驗結(jié)果來看,包辛格效應更接近中心強化,為什么說冷拉鋼筋抗壓強度不提高?包辛格效應:當將鋼筋先拉伸到塑性變形階段后卸載至零,再反向加載,即進行壓縮變形時,鋼筋的壓縮屈服極限(s)比原始態(tài)(即未經(jīng)預先拉伸塑性變形而直接進行壓縮)的屈服極限(s)明顯要低(指絕對值)。若先進行壓縮使鋼筋發(fā)生塑性變形,卸載至零后再拉伸時,鋼筋的拉伸屈服極限同樣是降低的。冷拉是在常溫條件下,以超過原來鋼筋屈服點強度的拉應力,強行拉伸鋼筋,使鋼筋產(chǎn)生
36、塑性變形以達到提高鋼筋屈服點強度和節(jié)約鋼材為目的。冷拉只是單純的對鋼筋施加拉力,沒有壓力的存在,所以不能提高鋼筋的抗壓強度。從包興格效應看,雖然鋼筋經(jīng)過冷拉,鋼筋的在抗壓極限強度在提高,但鋼筋的抗壓屈服強度卻在下降。而鋼筋在受壓時,本身就容易產(chǎn)生失穩(wěn)問題,加之由于冷拉效應提高的強度不穩(wěn)定,不能將極限強度作為鋼筋的抗壓強度,因此鋼筋的抗拉強度并未提高,反而下降。8.受壓混凝土應力應變曲線的下降段有何工程意義?應力應變曲線出現(xiàn)下降段,混凝土內(nèi)裂縫形成了破壞面,將混凝土分成若干個小柱體,但混凝土的強度并未完全喪失。沿破壞面上的剪切滑移和裂縫的不斷擴大,使得應變急劇增大,承載能力下降,試件表面出現(xiàn)不連
37、續(xù)的縱向裂縫。裂縫的增大以及變形的加劇,這是破壞的前兆。同時受壓混凝土越過峰值點,在進入下降段后仍有吸收耗散能量的能力,使得人們在結(jié)構(gòu)破壞之前能有時間逃離,或能及時采取加固措施以保障結(jié)構(gòu)的安全性。9.強度等級為C30的混凝土,其軸心抗壓強度設(shè)計值為14.3N/mm2,這個值從何而來?混凝土強度等級為C30,表示混凝土立方體抗壓強度的標準值為30N/mm2,即fcu,k=30N/mm2,而混凝土軸心抗壓強度標準值與混凝土立方體抗壓強度標準值之間的換算如下:其中:c1棱柱體強度與立方體強度的比值,當混凝土的強度等級不大于C50時,c1=0.76。c2混凝土的脆性系數(shù),當混凝土的強度等級不大于C40
38、時,c2=1.0。0.88考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強度與試件混凝土強度之間的差異等因素的修正系數(shù)。對于強度等級為C30的混凝土:c1=0.76,c2=1.0,故混凝土軸心抗壓強度標準值為:為了充分考慮材料的離散性和施工中不可避免的偏差帶來的不利影響,再將材料強度標準值除以一個大于1的系數(shù),即得材料的強度設(shè)計值,相應的系數(shù)稱為材料分項系數(shù),混凝土的材料分項系數(shù)為1.4,故混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值為:9.設(shè)計規(guī)范中,規(guī)定了素混凝土,鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)的最低混凝土強度等級,為什么要做出這樣的規(guī)定?最低混凝土強度等級的規(guī)定是為了同時滿足混凝土耐久性以及承載能力的極限要求。10.解釋混凝土單軸受壓破
39、壞的微柱模型和劈裂模型。微柱模型受壓混凝土被豎向裂縫分離為柱體,微小柱體的失穩(wěn)、壓潰導致混凝土破壞。劈裂模型微小柱體壓縮變形不同,粗骨料表面形成斜向剪切滑動面,滑動面上的剪應力控制破壞。劈裂破壞模型為非宏觀應力狀態(tài)。第3章 PPT1.導出預應力混凝土受彎構(gòu)件界限相對受壓區(qū)高度的計算公式。預應力混凝土受彎構(gòu)件破壞時,其正截面的應力狀態(tài)與普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件類似,但也具有以下特點:.基本假定中的截面應變保持平面、不考慮混凝土的抗拉強度及采用的混凝土手壓應力與應變關(guān)系曲線這三條對預應力混凝土受彎構(gòu)件仍然適用;而“縱向鋼筋的應力取等于鋼筋應變與其彈性模量的乘積,但取絕對值不應大于其相應的強度設(shè)計值”
40、這一條,對預應力鋼筋是近似的,因為預應力鋼筋采用沒有明顯流幅的鋼筋。.破壞時,受拉區(qū)預應力筋Ap達到fpy的條件考慮界限破壞,即受拉區(qū)預應力筋Ap達到fpy的同時,截面受壓邊緣混凝土達到極限壓應變cu,如圖所示。注意到圖中預應力筋Ap的應變?yōu)閜yp0,這是由于預應力筋水平處混凝土應力為0時,預應力筋已經(jīng)受到拉應力p0(相應的應變p0=p0/ES)。對沒有明顯流幅的鋼筋,py與條件屈服點有關(guān),有由圖示的幾何關(guān)系可推得.破壞時,非預應力受拉鋼筋AS達到fpy的條件與普通混凝土構(gòu)件相同,即有屈服點鋼筋無屈服點的鋼筋界限相對受壓區(qū)高度,當截面受拉區(qū)配置不同類型或不同預應力值的鋼筋時,b取上述三式中的最
41、小值。2.高強混凝土受壓應力-應變曲線的下降段非常陡峭,正截面承載力計算中是否可以利用其下降段?如果仍采用矩形應力分布計算,什么地方需要調(diào)整以考慮高強混凝土的特性?正截面承載力計算中不可以利用其下降段。高強混凝土應力超過峰值點后,內(nèi)部裂縫在很高應力水平下突然出現(xiàn)和發(fā)展,破壞過程急促,殘余強度跌落快應力一應變?nèi)€的峰部尖銳,曲線下面積小,即吸能能力差,極限應變小,表現(xiàn)出很強的脆性。如果仍采用矩形應力分布計算,考慮高強混凝土,當混凝土強度等級為C80時,其應力等效轉(zhuǎn)化系數(shù)1應取為0.94。同時混凝土立方體抗壓強度標準值與混凝土軸心抗壓強度標準值轉(zhuǎn)化時:,c1作為棱柱體強度與立方體強度的比值,當混
42、凝土的強度等級不大于C50時,c1=0.76;當混凝土的強度等級為C80時,c1=0.82;當混凝土的強度等級為中間值是,在0.76與0.82之間插入。c2作為混凝土的脆性系數(shù),當混凝土的強度等級不大于C40時,c2=1.0;當混凝土的強度等級為C80時,c2=0.87;當混凝土的強度等級為中間值是,在1.0與0.87之間插入。3.配置足夠多箍筋的雙筋截面,試設(shè)想其最大承載力和破壞形態(tài)的控制因素。配置足夠多的箍筋的雙筋截面,其斜截面破壞形態(tài)只可能為剪壓破壞或斜壓破壞,其正截面破壞形態(tài)只可能為適筋破壞或超筋破壞。計算最大抗彎承載力時,假定時,受壓鋼筋屈服,根據(jù)平衡方程,受壓鋼筋承擔的壓力,與之承
43、擔相同數(shù)值拉力的部分受拉鋼筋,二者形成的內(nèi)力矩將不影響受壓區(qū)高度,因此雙筋矩形截面的受彎承載力可以隨受壓鋼筋的配筋率增加而不斷增加。同時只要保證截面尺寸不太小,即可防止斜壓破壞,當截面進入剪壓破壞后,由于配置足夠多箍筋,抗剪承載力滿足要求。故最大斜截面承載力和破壞形態(tài)的控制因素為截面尺寸及混凝土強度等級。4. 截面尺寸、混凝土強度相同,剪彎區(qū)段長度相等但純彎區(qū)段長度不同的梁,配置相同縱向鋼筋,其受彎承載力是否相同?對于淺梁:截面尺寸、混凝土強度相同,剪彎區(qū)段長度相等,配置相同縱向鋼筋,在剪壓破壞的情況下,其受剪承載力相同;雖然純彎曲段長度不同,但是配筋率相同,受彎承載力也相同。對于深受彎構(gòu)件(
44、短梁和深梁):剪彎區(qū)段長度相等但純彎區(qū)段長度不同代表梁跨度不同,深受彎構(gòu)件的受彎承載力的計算需要考慮跨高比的影響,故受彎承載力不相同。5.矩形截面,同時配置HPB300和HRB500兩種縱向受力鋼筋,試推測其受力性能并確定界限受壓區(qū)高度。對于適筋梁:HPB300和HRB500由于強度不同,它們屈服時的應變也不一樣。在外力作用下,受拉區(qū)HPB300首先達到屈服應力,而HRB500未屈服,繼續(xù)加載HPB300鋼筋應力保持不變,HRB500鋼筋逐漸服,其彎矩變形曲線是先直線上升,再轉(zhuǎn)折上升(此時HPB300屈服,直線斜率減小),再進入水平階段(全部屈服),圖形中直線段斜率和各折點的對應的彎矩值取決于
45、兩類鋼筋的數(shù)量比及總量。界限受壓區(qū)高度是區(qū)分適筋和超筋的界限。 根據(jù)GB50010-20106.2.7條,界限受壓區(qū)高度公式:取1=0.8,cu=0.0033,則HPB300級鋼筋:b=0.576,HRB500級鋼筋:b=0.482。當同時配置兩種受力鋼筋時:1)若HPB300級鋼筋與HRB500級鋼筋先后均屈服,此時應取二者間的較小值,即界限受壓區(qū)高度為0.482。2)若HPB300級鋼筋屈服,而HRB500級鋼筋未屈服,因只有HPB300級鋼筋屈服,故推測界限受壓區(qū)高度亦為0.576。6.比較分析鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件承載力性能中的穩(wěn)定問題?答:在工程計算中,通過其計算簡圖是
46、否可以計算出彎矩來區(qū)分軸心受壓構(gòu)件與偏心受壓構(gòu)件?;诜€(wěn)定理論,鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定問題分別對應著第一類穩(wěn)定問題和第二類穩(wěn)定問題。在承載力驗算過程中,軸心受壓構(gòu)件通過考慮長細比()來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。實驗結(jié)果表明,長柱的承載力低于同條件短柱的承載力,故引入穩(wěn)定系數(shù)來考慮長柱縱向撓度的不利影響,為軸心受壓長柱承載力與軸心受壓短柱承載力的比值,值小于1.0且隨長細比的增大而減小。在承載力驗算過程中,偏心受壓構(gòu)件通過考慮二階效應(P效應)來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。在無側(cè)移框架中,軸向力在產(chǎn)生撓曲變形的柱段中引起附加內(nèi)力為P效應。偏心受壓構(gòu)件的P效應的主要影響因素為構(gòu)件的長細比,兩
47、端彎矩的大小和方向,以及構(gòu)件的軸壓比。偏壓是加強外力作用來考慮穩(wěn)定問題。7.比較我國規(guī)范,混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的受壓構(gòu)件設(shè)計計算中,對穩(wěn)定問題的不同處理方式。在我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010中:對混凝土軸心受壓的穩(wěn)定問題通過考慮長細比()來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。實驗結(jié)果表明,長柱的承載力低于同條件短柱的承載力,故引入穩(wěn)定系數(shù)來考慮長柱縱向撓度的不利影響。為軸心受壓長柱承載力與軸心受壓短柱承載力的比值,值小于1.0且隨長細比的增大而減小。對混凝土偏心受壓的穩(wěn)定問題通過考慮二階效應(P效應)來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。在無側(cè)移框架中,軸向力在產(chǎn)生撓曲變形的柱段中引起附加內(nèi)力為P效應
48、。偏心受壓構(gòu)件的P效應的主要影響因素為構(gòu)件的長細比,兩端彎矩的大小和方向,以及構(gòu)件的軸壓比。偏壓是加強外力作用來考慮穩(wěn)定問題。在我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50003-2011中:對砌體軸心受壓長柱的穩(wěn)定問題通過考慮高厚比()來考慮構(gòu)件的穩(wěn)定問題。,并引入穩(wěn)定系數(shù)0()。對砌體偏心受壓長柱的穩(wěn)定問題通過考慮偏心距與高厚比的綜合影響,引入影響系數(shù)()。在我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003中:對鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件通過驗算構(gòu)件的穩(wěn)定性來處理其穩(wěn)定問題。鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件需要驗算其整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定(板件寬(高)厚比的驗算);鋼結(jié)構(gòu)壓彎構(gòu)件需要驗算其彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定、彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定及
49、局部穩(wěn)定(板件寬(高)厚比的驗算)。8.偏心受壓構(gòu)件的破壞屬于脆性破壞還是延性破壞?偏心受壓破壞有大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞兩種情況。大偏心受壓破壞又稱為受拉破壞,屬于延性破壞。其發(fā)生于軸向壓力N的相對偏心距較大且縱筋配筋率不高時。這種破壞有明顯的預兆,橫向裂縫顯著開展,變形急劇增大,具有延性破壞的性質(zhì)。破壞特點為受拉鋼筋先達到屈服強度,最終導致受壓區(qū)混凝土壓碎界面破壞。小偏心受壓破壞又稱為受壓破壞,屬于脆性破壞。界面破壞從受壓區(qū)開始,有兩種情況:一種是軸向力N的相對偏心距較小,構(gòu)件截面全部受壓或大部分受壓。第二種是軸向力N的相對偏心距雖然較大,但卻配置了特別多受拉鋼筋,致使受拉鋼筋始終不
50、屈服。破壞特點為混凝土先被壓碎,遠側(cè)鋼筋可能受壓也可能受拉,但基本上都不屈服,這種破壞缺乏明顯的預兆。9.雙向偏心受壓構(gòu)件,分別按兩個方向的單向偏心受壓構(gòu)件計算配筋,然后將計算所得的鋼筋面積疊加配置,這樣計算是否一定偏于安全?不一定,若雙向偏心受壓都是大偏心受壓,且偏心距較大,即雙向均產(chǎn)生受拉破壞,那么在兩個方向的受拉區(qū)的重疊部分將不安全,在計算過程中,該重疊區(qū)的鋼筋可能重復程度荷載,此時偏不安全。PPT第四章1.蘇聯(lián)人瓦西里耶夫做的試驗:其他條件相同,但鋼筋與混凝土的黏結(jié)條件不同,破壞形態(tài)和承載能力改變。能做出合理的解釋嗎?答:瓦西里耶夫的實驗在較小剪跨比的無腹筋梁上完成,小剪跨比無腹筋梁的
51、受力應以“拱”機構(gòu)為主,粘結(jié)性能差但錨固可靠仍可保證拱機構(gòu)發(fā)揮作用。提高鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能,導致較多的垂直裂縫和斜裂縫,如果這些裂縫削弱了拱機構(gòu)的傳力路徑,將導致梁的受剪承載力下降。1. 為什么間接加載導致承載力降低?答:按照拱齒模型分析,間接加載使拱的傳力路徑破壞,導致梁斜截面受剪承載力的降低。3.用計算剪跨比還是名義剪跨比計算連續(xù)梁的受剪承載力?答:名義剪跨比,原因見混凝土結(jié)構(gòu)試驗與理論研究(易偉建)第4.4節(jié)鋼筋混凝土連續(xù)梁的抗剪性能第184頁第一段。4.修正壓力場理論基本假設(shè)對比受彎構(gòu)件正截面承載力計算的假定,為什么要做這些假定?答:受彎構(gòu)件正截面承載力計算的假定:(1)截面應變沿
52、截面高度分布。(2)已知混凝土的應力應變關(guān)系為。彎曲受壓時混凝土的最大壓應力,為受壓混凝土應力應變曲線的函數(shù)形式。(3)受拉鋼筋應力達到屈服強度。(4)受拉區(qū)混凝土不承擔拉應力。修正壓力場理論基本假設(shè)見混凝土結(jié)構(gòu)試驗與理論研究(易偉建)第6.2.1節(jié)基本假設(shè)共五條,這些假定建立完整的力學體系,滿足平衡條件,變形協(xié)調(diào)條件和物理條件。5. 為什么公式中會出現(xiàn)縱向鋼筋配筋率?為什么混凝土和箍筋對抗剪的作用是相乘的形式?箍筋的抗剪作用隨1/2指數(shù)增長而不是線性增長?答:縱向鋼筋能抑制斜裂縫的開展和延伸,使剪壓區(qū)混凝土的面積增大,從而提高減壓區(qū)混凝土承受的剪力,同時,縱筋數(shù)量增大,其銷栓作用也隨之增大。
53、第二問和第三問見PPT中問題下方。6.隨剪跨比變化,假設(shè)混凝土承擔的剪力和箍筋承擔的剪力連續(xù)變化,破壞形態(tài)在怎樣變化?按照我們的理解,沿梁全長均勻配箍的簡支梁,剪跨比越大,梁的受剪承載力越低,無需通過數(shù)學運算來確定最不利破壞位置。哪一個公式可以更加準確的給出簡支梁的最小受剪承載力,建工規(guī)范還是橋涵規(guī)范?答:低配筋率的梁承載能力有撓曲控制,縱筋配筋率較高的無腹筋梁更容易發(fā)生剪切破壞,剪跨比較低和較高時發(fā)生彎曲破壞,剪跨比在1.55.2之間為剪切破壞控制區(qū),在三維坐標系下,也即是“剪切破壞谷”的概念。(1)公路規(guī)范較式較好地考慮了混凝土和箍筋共同抗剪作用,使計算更為合理;考慮了斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋
54、的配筋百分率P對抗剪承載力的影響是偏安全的做法。相比之下,建工規(guī)范式在這兩個方面不如公路規(guī)范合理。(2)建工規(guī)范集中荷載作用下獨立梁的抗剪承載力計算公式考慮了剪跨比的影響,相對于沒考慮剪跨比影響的公路規(guī)范式是偏安全的;對于混凝土抗剪承載力一項采用的混凝土強度指標,建工規(guī)范采用混凝土抗拉強度設(shè)計值,而公路規(guī)范采用混凝土立方體抗壓強度標準值,前者比后者更能適應高強混凝土的抗剪承載力計算,更為合理。(3)兩規(guī)范均考慮了異號彎矩以及預應力或軸向力對抗剪承載力的影響,只是方式有所不同,至于哪種方法更為合理,還有待將來的試驗進一步研究。(4)公路規(guī)范式的安全裕度相對于建工規(guī)范要大,但是公路規(guī)范計算值的離散
55、性較大,因此其可靠度要低于建工規(guī)范。7.設(shè)計一個試驗方案,證明:當縱筋配筋率或配箍率變化時,破壞斜截面的位置及梁的受剪承載力按橋規(guī)公式的規(guī)律變化。答:在梁的剪切破壞谷區(qū)域選定某一剪跨比,考察縱筋配筋率的影響,制作一系列尺寸、材料相同僅縱筋配筋率不同的試驗簡支梁,根據(jù)選定的剪跨比,確定加載位置,著重觀察距支點中心h/2處截面、箍筋數(shù)量或間距改變處的截面、錨于受拉區(qū)的縱向鋼筋開始不受力處的截面等,將實驗所得到的數(shù)據(jù)繪于抗剪強度配筋率的圖中,并與橋規(guī)公式進行對比。PPT第五章沒有問題PPT第六章1.答:(1)平衡扭轉(zhuǎn)(2)在兩側(cè)粘鋼板、植筋加固中部(即在中部增加挑梁),加大截面面積、在外部增加鋼絲網(wǎng)
56、,外敷復合砂漿。 2.單向板的剪切破壞與雙向板的沖切破壞有何不同?答: 1.沖切破壞是構(gòu)件在荷載作用下出現(xiàn)沿應力擴散角的破裂面,混凝土被拉壞;2. 剪切破壞需從混凝土構(gòu)件受剪的機理說起?;炷翗?gòu)件斜受剪的計算模型為桁架,上部混凝土(上弦桿)受壓,下部鋼筋(下弦桿)受拉,斜裂縫間混凝土(斜腹桿)受壓或受拉。配置箍筋的作用,就是需要箍筋和該斜腹桿來共同承擔它們沿斜腹桿方向的拉力或壓力(箍筋的有效斷面垂直于該斜腹桿)。因此,混凝土斜截面破壞(也就是剪切破壞)是由于斜腹桿被壓壞或拉壞引起的?;炷烈?guī)范上的斜截面承載力計算公式(如,式7.5.4條):Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/s,也是混凝土斜腹桿和箍筋這兩部分共同作用的反映。3.箱型梁的橋面板在汽車輪壓下
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