2023年《橋梁工程I》試題答案

I》試題答案一．單項選擇題〔220分〕1．C 2．C 3．C 4．D 5．A 6．C 7．D 8．C 9．A 10．D二．簡答題〔560分〕1．依據(jù)受力體系分類，橋梁可以分為哪些根本橋型？答：依據(jù)受力體系分類，橋梁可以分為：梁式橋、拱式橋、剛構(gòu)橋、斜拉橋、懸索橋。2橋梁工程上使用的伸縮縫有哪幾種形式？答：作用和要求：能夠適應(yīng)橋梁溫度變化、活載作用、混凝土收縮徐變等因素所引起的變形。能擔(dān)當(dāng)各種車輛荷載的作用。保證橋面平坦，行駛性良好。施工安裝便利，且與橋梁構(gòu)造聯(lián)為整體。養(yǎng)護(hù)、修理與更換便利。具有能夠安全排水和防水的構(gòu)造。伸縮縫形式〔1〕U形鋅鐵皮伸縮裝置；跨搭鋼板式伸縮裝置；橡膠伸縮裝置。依據(jù)伸縮體構(gòu)造不同，橋梁橡膠伸縮裝置可分為純橡膠式、板式、組合式和模數(shù)式。無縫式伸縮縫〔橋面連續(xù)〕3〔以三跨為例說明〕答：不等跨緣由：中跨和邊跨最大正彎矩接近相等。變截面緣由：當(dāng)連續(xù)梁的主跨跨徑接近或大于70m時，假設(shè)主梁仍承受等截面布置，在恒載和活載作用下，主梁支點截面的負(fù)彎矩將比跨中截面的正彎矩大得多，從受力上講就顯得不太合理且不經(jīng)濟，這時，承受變截面連續(xù)梁橋更符合受力要求，高度變化根本上與內(nèi)力變化相適應(yīng)。當(dāng)加大靠近支點四周的梁高(即加大了截面慣矩)做成變截面梁時，能降低跨中的設(shè)計彎矩。加大支點四周梁高是合理的，既對恒載引起的截面內(nèi)力影響不大，也與橋下通航的凈空要求無甚阻礙，又能適應(yīng)抵抗支點處剪力很大的要求。連續(xù)梁承受變截面構(gòu)造不僅外形美觀，還可節(jié)約材料并增大橋下凈空高度。4、在活載內(nèi)力計算中，是如何把一個空間問題轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎲栴}的？SP(x,y)Py(x)P(x)2 1 1PP2

)，

y表示單位荷載沿橋面橫向(y軸方向)作用在不同位置時，某梁2響線。

為縱向內(nèi)力影1假設(shè)依據(jù)最不利位置布載，就可求得其所受的最大荷載戶P mP。P為輪軸重，max則m就稱為荷載橫向分布系數(shù)，它表示某根主梁所擔(dān)當(dāng)?shù)淖畲蠛奢d是各個軸重的倍數(shù)〔通1〕。這樣，就把一個空間問題轉(zhuǎn)化成了二個平面問題。5、斜腿剛架橋構(gòu)造有何特點及其適用范圍？答：由一對斜置的撐桿〔斜交一般在40°~50°)與梁體固結(jié)后來擔(dān)當(dāng)車輛荷載的橋梁稱為斜腿剛架橋?！矠榻鉀Q門式剛架橋中基鉸處的水平力較大的問題〕主跨相當(dāng)于折線形拱式橋，壓力線接近于拱橋受力狀態(tài)，斜腿為受壓為主，比門式剛架橋的立墻或立柱受力更為合理，因此其跨越力量較大；斜腿相對地縮短了主跨跨度，梁內(nèi)彎矩比同跨徑的門式剛架??；該橋兩端具有較長的伸壁長度，通過調(diào)整邊跨與中跨的跨長比，可以使兩端不會向上翹，改善行車條件，而且邊跨對主跨跨中彎矩還有卸載作用，有利于減小主梁高度；在施工和維護(hù)保養(yǎng)相對簡潔些，但斜腿施工時相比照較簡單。斜腿剛架橋也存在有某些與門式剛架橋相類似的缺點：地基上。這樣的單隔板或呈三角形的隔板將使此處梁截面產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩峰值，使得通過此截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋格外密集，在構(gòu)造布置上比較簡單。預(yù)加力、徐變、收縮、溫度變化以及根底變位等因素都會使斜腿剛架橋產(chǎn)生次內(nèi)力，受力分析上也相對較簡單。因此，為了削減超靜定次數(shù)，同時使斜腿基腳處的地基應(yīng)力均勻些，一般將斜腳基腳處設(shè)計成鉸支座。與地面呈40°—50°夾角的斜腿，造成施工上有肯定的難度。適用范圍：常常建筑在跨越深谷地帶或用在跨越其他線路〔大路或鐵路〕的立交橋上。6、布置多跨梁橋的固定支座和活動支座時一般要考慮哪些原則？答：〔1〕影響車輛的行駛，當(dāng)縱坡大于1％或橫坡大于2％時，應(yīng)使支座保持水平，通常在設(shè)置支座的梁底面，增設(shè)局部的楔形構(gòu)造。對于多跨簡支梁橋：固定支座設(shè)在橋臺上；每個橋墩上設(shè)置一組活動與一組固定，以使全部墩臺承受均勻的縱向水平力；對于高橋墩，可布置兩個活動支座，以減小水平力。對連續(xù)梁：一般在一聯(lián)中的一個墩或臺設(shè)固定支座〔宜布置在靠近溫度中心的位置，以使梁的溫度變形分散在梁的兩端〕，其他墩臺均設(shè)置活動支座。梁體下有兩個支座時，一般一個單向支座、一個雙向支座，沿固定支座的一側(cè)為單向支座，另一側(cè)全為雙向支座；對于懸臂梁橋：錨固孔一側(cè)設(shè)固定支座，另一側(cè)設(shè)活動支座；掛孔承受與簡支梁橋布置形式全都，有時兩端均設(shè)置固定支座。7、闡述斜板橋的工作特性？答：斜板的受力性能可以用一個三跨連續(xù)梁相比較，具體歸納為如下幾點：BCA、D處的最小，甚至可能消滅負(fù)反力，使銳角向上翹。斜板的兩側(cè)，其主彎矩方向接近平行自由邊；并且，彎矩值沿板寬分布也是不均勻的，對于均布荷載，中部彎矩值大于兩側(cè)，對于集中荷載，則以荷載點處的最大。鈍角負(fù)彎矩：如同連續(xù)粱的中支點截面一樣，在鈍角B、C處產(chǎn)生負(fù)彎矩，有時它確實定值比跨中主彎矩還要大，其負(fù)主彎矩的方向接近與鈍角的二等分線相正交。橫向彎矩：斜板的最大縱向彎矩比同等跨徑的直橋要小，但橫向彎矩卻比同等跨徑的直橋要大得多，并且沿自由邊的橫向彎矩還消滅反號，靠近銳角處為正，靠鈍角處為負(fù)。扭矩：A、D點有起翹的趨勢，假設(shè)固定A、D兩點，那么將使斜板在兩個方向產(chǎn)生扭矩，這也是斜板的一個重要特點，但它的分布格外簡單。8階段主梁自重內(nèi)力計算圖。從墩向兩邊對稱逐段懸出時的主梁自重內(nèi)力示意圖此時時需在墩上設(shè)臨時錨固以保證平衡懸臂施工的安全邊孔合龍梁段架設(shè)，此時邊跨合攏段的自重和掛籃的反向作用力撤除臨時錨固，需對主梁施加一對方向相反的力，此力將在單懸臂構(gòu)造體系上引起內(nèi)力當(dāng)中孔梁段合龍時，現(xiàn)澆結(jié)合段的自重和掛籃的自重由吊桿傳至懸臂端部砼凝固后，吊桿撤除，需對連續(xù)主梁施加一對方向相反的力R0，而梁段自重則作用于連續(xù)梁上9、鋼管混凝土拱橋具有哪些特點？答：鋼管混凝土拱橋一方面借助內(nèi)填混凝土增加鋼管壁的穩(wěn)定性，同時又利用鋼管對核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使其具有更高的抗壓強度和抗變形力量。鋼管混凝土拱橋具有以下優(yōu)點：總體性能方面：由于鋼管混凝土承載力量大，正常使用狀態(tài)是以應(yīng)力掌握設(shè)計，外表不存在混凝土裂縫問題，因而可以使主拱圈截面及其寬度相對的減小，這樣便可以減小橋面上由承重構(gòu)造所占的寬度，提高了中、下承式拱的橋面寬度的使用效率。施工方面：鋼管本身相當(dāng)于混凝土的外模板，它具有強度高，質(zhì)量輕，易于吊裝或轉(zhuǎn)體的特點，可以先將空管拱肋合龍，再壓注管內(nèi)混凝土，從而大大降低了大跨徑拱橋施工的難度，省去了支模、拆模等工序，并可適應(yīng)先進(jìn)的泵送混凝土工藝。鋼管混凝土材料也有它自身的缺點。對于管壁外露的鋼管混凝土，在陽光照耀下，鋼管膨脹，簡潔造成鋼管與內(nèi)填混凝土之間消滅脫空現(xiàn)象；有的作用。10、畫出系桿拱橋簡圖，指明系桿位置所在，并簡述其作用。系桿的含義就是一個將兩拱腳相互聯(lián)系在一起的水平構(gòu)件，系桿的作用是承受拱的推力，因而系桿拱橋是無推力拱式體系，墩臺不承受水平推力。11、斜拉橋常設(shè)關(guān)心墩和邊引跨，為什么？活載往往在邊跨梁端四周區(qū)域產(chǎn)生很大的正彎矩，并導(dǎo)致梁體轉(zhuǎn)動，伸縮縫易受損，在此狀況下，可以通過加長邊梁以形成引跨或設(shè)置關(guān)心墩的方法予以解決。設(shè)關(guān)心墩可以減小拉索應(yīng)力變幅，提高主跨剛度，又能緩和端支點負(fù)反力，是大跨度斜拉橋中常用的方法。12、橋梁墩臺的作用是什么？承受哪些荷載？設(shè)計原則如何？答：橋梁墩臺的作用：承受上部構(gòu)造傳來的荷載，并將荷載及本身自重傳給地基。承受荷載：上部構(gòu)造外力：豎向力、水平力、彎矩；施工臨時荷載。其它外力：流水壓力、風(fēng)力、土壓力、地震力、冰壓力、船只、排筏或漂移物的撞擊力等。設(shè)計原則：滿足交通要求、安全耐久、造價低、修理養(yǎng)護(hù)少、施工便利、因地制宜、工期短、與四周環(huán)境協(xié)調(diào)和造型美觀。三．計算題〔20分〕1、解：〔1〕用杠桿法計算支點橫向分布系數(shù)：21。1m0q

2〔1＋0〕＝0.5〔1分〕m0r

0〔1分〕〔2〕l/B＝29.16／8＝3.645＞2。因此可以用偏心壓力法計算mc

?！?分〕 i

1 aa21

2 a2aaa1 25

25 n a2i2＃梁的橫向分布影響線和荷載布置如圖2〔2分〕對汽車：m ＝2×0.234＝0.468；〔1分〕cqmcr

分〕圖1 橫向向系數(shù)計算圖〔2分〕大路I級荷載計算q 10.5kN/mkP的計算：l=29.16mk29.165 x

x96.64kN505 360180P18096.64276.64kN

〔1分〕kPk

1.2276.64331.97kN〔1分〕〔4〕2＃梁跨中最大彎矩計算：跨中彎矩的影響線和橫向分布系數(shù)沿縱向的布置如圖2所示。圖2 跨中彎矩計算圖〔1分〕Ml/2q

(1)(mqc k

MPy)ik i1.251(0.46810.5129.1629.160.468276.6429.16〔1分〕2 4 4

1 29.16Ml/2r

mqcr

0.4663.0 29.16 148.59kNm〔1分〕2 4〔5〕2＃梁支點最大剪力：支點剪力的影響線和和橫向分布系數(shù)沿縱向的布置如圖3所示。圖3 支點剪力計算圖〔1分〕Q (1)q[ma(mm)y]0qk k c 2 c 01.25110.5[0.468129.161129.16(0.4680.5)