《混凝土结构设计原理》复习资料 - crl

《结构设计原理》复习资料

第一篇 钢筋混凝土结构

第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能

二、学习重点

在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值方法；（3）混凝土收缩、徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。 三、复习题 （一）填空题

1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是 替混凝土受拉 或 协助混凝土受压 。

2、混凝土的强度指标有 混凝土的立方体强度 、 混凝土轴心抗压强度 和 混凝土抗拉强度 。

3、混凝土的变形可分为两类： 受力变形 和 体积变形 。

4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要 强度高 ，而且要具有良好的 塑性 、 可焊性 ，同时还要求与混凝土有较好的 粘结性能 。

5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为 混凝土强度 、 浇筑位置 、 保护层厚度 及 钢筋净间距 。

6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是： 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力 、 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近 和 混凝土对钢筋起保护作用 。

7、混凝土的变形可分为混凝土的 受力变形 和混凝土的 体积变形 。其中混凝土的徐变属于混凝土的 受力 变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的 体积 变形。

（二）判断题

1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。????????????【×】 2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。?????????【×】 3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。????????????????????????????????????【√】

4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。???????????????【×】 5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。????【√】 （三）名词解释

1、混凝土的立方体强度────我国《公路桥规》规定以每边边长为150mm的立方体试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号fcu表示。

2、混凝土的徐变────在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。

3、混凝土的收缩────混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。 （四）简答题

1、简述混凝土应力应变曲线的三个阶段？

1

答：在上升段，当应力小于0.3倍的棱柱体强度时，应力应变关系接近直线变化，混凝土处于弹性工作阶段。在应力大于等于0.3倍的棱柱体强度后，随着应力增大，应力应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变可分为弹性应变和塑性应变两部分。原有的混凝土内部微裂缝发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别的微裂缝。当应力达到0.8倍的棱柱体强度后，混凝土塑性变形显著增大，内部微裂缝不断延伸扩展，并有几条贯通，应力应变曲线斜率急剧减小。当应力达到棱柱体强度时，应力应变曲线的斜率已接近于水平，试件表面出现不连续的常见裂缝。

在下降段，到达峰值应力后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力的减少，应变仍然增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂缝逐渐贯通。

在收敛段，在反弯点之后，应力下降的速度减慢，趋向于稳定的残余应力。表面纵向裂缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱，荷载由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。

2、简述混凝土发生徐变的原因？

答：在长期荷载作用下，混凝土凝胶体中的水份逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。

第二章 结构按极限状态法设计计算的原则

一、学习目的

本章主要介绍了关于《公路桥规》的计算原则，即承载能力极限状态和正常使用极限状态计算原则，这是公路桥涵设计的基本准则。

计算理论发展阶段：以弹性理论为基础的容许应力计算法—→考虑钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算法—→半经验、半概率的“三系数”极限状态设计法（荷载系数、材料系数、工作条件系数）—→以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法（又分为三个水准：水准Ⅰ──半概率设计法，水准Ⅱ──近似概率设计方法，水准Ⅲ──全概率设计法）。

《公路桥规》采用的是以结构可靠性理论为基础的近似概率极限状态设计法，其概率反映在荷载组合与材料取值等方面。学习本章的目的是为了使读者了解设计规范的要求及原则。

二、学习重点

本章的学习重点为设计方法的演变过程，从容许应力法到考虑塑性性能的破坏阶段计算方法到极限状态法；两类极限状态的基本含义；材料强度取值的方法，特别注意个类强度的区别与联系；结合《公路桥规》了解荷载分类及荷载组合的形式。 三、复习题 （一）填空题

1、结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够 可靠性 性的前提下，完成 全部功能 的要求。

2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构 可靠 ，反之则称为 失效 ，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用 极限状态 来衡量。

3、国际上一般将结构的极限状态分为三类： 承载能力极限状态 、 正常使用极限状态 和 “破坏一安全”极限状态 。

4、正常使用极限状态的计算，是以弹性理论或塑性理论为基础，主要进行以下三个方面的验算： 应力计算 、 裂缝宽度验算 和 变形验算 。

5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类： 永久荷载 、 可变荷载 和 偶然荷载 。 6、结构的 安全性 、 适用性 和 耐久性 通称为结构的可靠性。

7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为 直接 作用和 间接 作用两种。 直接作用 是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等， 间接作用 是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、

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温度变化等。

8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类： 永久作用（恒载） 、可变作用 和 偶然作用 。

9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况，规定了结构设计的三种状况： 持久 状况、 短暂 状况和 偶然 状况。

10、《公路桥规》根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分，称为混凝土强度等级并冠以符号C来表示，规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有13级，即C20～C80，中间以5MPa进级。C50以下为普通强度混凝土，C50及以上混凝土为高强度混凝土。《公路桥规》规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：钢筋混凝土构件不应低于C20 ，用HRB400、KL400级钢筋配筋时，不应低于 C25 ；预应力混凝土构件不应低于 C40 。

11、结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代表值。作用代表值包括作用 标准值 、 准永久值 和 频遇值 。

（二）名词解释

1、结构的可靠度────结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 2、结构的极限状态────当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。

第三章 受弯构件正截面承载力计算

一、学习重点

受弯构件正截面承载力计算是全书的重点之一。

首先必须掌握受弯构件正截面三个工作阶段各自的特点，以及不同配筋条件下的破坏形态，弄清?max、?min的力学意义。

单筋矩形、双筋矩形、T形截面正截面承载力计算都应以掌握计算图式为重点，三者的基本计算公式、区别与联系均表现在计算图式中。计算方法上应以灵活运用基本公式为前提，同时注意基本公式的适用条件。

构造与计算同等重要，必须结合例题与习题掌握梁（板）构造的一些基本内容，如配筋原则、净保护层、最小净距等概念。 二、复习题 （一）填空题

1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有 矩形 、 T形 和 箱形 等。

2、只在梁（板）的受拉区配置纵向受拉钢筋，此种构件称为 单筋受弯构件 ；如果同时在截面受压区也配置受力钢筋，则此种构件称为 双筋受弯构件 。

3、梁内的钢筋有 纵向受拉钢筋（主钢筋） 、 弯起钢筋 或 斜钢筋 、 箍筋 、 架立钢筋 和 水平纵向钢筋 等。

4、梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为 绑扎钢筋骨架 和 焊接钢筋骨架 两种形式。 5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型： 塑性破坏 和 脆性破坏 。

6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ，选定 材料 、确定 截面尺寸 和 配筋 的计算。

7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ，并可减少长期荷载作用下的 变形 。

8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，是根据 面积 、 惯性矩 和 形心位置 不变的原则。

9、T形截面按受压区高度的不同可分为两类： 第一类T形截面 和 第二类T形截面 。 10、工字形、箱形截面以及空心板截面，在正截面承载力计算中均按 T形截面 来处理。

3

（二）判断题

1、判断一个截面在计算时是否属于T形截面，不是看截面本身形状，而是要看其翼缘板是否参加抗压作用。?????????????????????????????【√】

2、当梁截面承受异号弯矩作用时，可以采用单筋截面。????????????【×】 3、少筋梁破坏是属于塑性破坏。??????????????????????【×】 4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度。?【√】 5、当承受正弯矩时，分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧。???????????【×】 （三）名词解释

1、控制截面────所谓控制截面，在等截面构件中是指计算弯矩（荷载效应）最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而计算弯矩相对较大的截面。

2、最大配筋率?max────当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时，受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏称为平衡破坏或界限破坏，相应的配筋率称为最大配筋率。

3、最小配筋率?min────当配筋率减少，混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时，裂缝一旦出现，应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。

备注：最小配筋率?min是少筋梁与适筋梁的界限。当梁的配筋率由?min逐渐减小，梁的工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡，所以，?min可按采用最小配筋率

?min的钢筋混凝土梁在破坏时，正截面承载力Mu等于同样截面尺寸、同样材料的素混凝土

梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定。

（四）简答题

1、设计受弯构件时，一般应满足哪两方面的要求？

答：①由于弯矩的作用，构件可能沿某个正截面（与梁的纵轴线或板的中面正交时的面）发生破坏，故需进行正截面承载力计算；②由于弯矩和剪力的共同作用，构件可能沿剪压区段内的某个斜截面发生破坏，故还需进行斜截面承载力计算。

2、简述分布钢筋的作用？

答：分布钢筋的作用是将板面上的荷载作用更均匀的传布给受力钢筋，同时在施工中可以固定受力钢筋的位置，而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力。

3、简述受弯构件正截面工作的三个阶段？

答：在第一阶段梁没有裂缝，在第二阶段梁带裂缝工作，在第三阶段裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。

4、简述钢筋混凝土梁的受力特点？

答：钢筋混凝土梁的截面正应力状态随着荷载的增大不仅有数量上的变化，而且有性质上的改变，即应力分布图形的改变。不同的受力阶段，中和轴的位置及内力偶臂是不同的。因此，无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力，不像弹性匀质材料梁那样完全与弯矩成比例。

梁的大部分工作阶段中，受拉区混凝土已开裂。随着裂缝的开展，压区混凝土塑性变形的发展，以及粘结力的逐渐破坏，均使梁的刚度不断降低。因此梁的挠度、转角与弯矩的关系也不完全服从弹性匀质梁所具有的比例关系。

5、简述适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏特征？

4

答：适筋梁的破坏特征是：受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而产生显著的塑性伸长，直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之压碎而破坏。这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大的塑性变形，因而有明显的破坏预兆。

超筋梁的破坏特征是；破坏时受压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力远未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝开展不宽，延伸不高，破坏是突然的，没有明显的预兆。

少筋梁的破坏特征是：梁拉区混凝土一开裂，受拉钢筋达到屈服，并迅速经历整个流幅二进入强化阶段，梁仅出现一条集中裂缝，不仅宽度较大，而且沿梁高延伸很高，此时受压区混凝土还未压坏，裂缝宽度已很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。破坏很突然，少筋梁在桥梁工程中不允许采用。

（五）计算题

1、已知一钢筋混凝土单筋矩形截面梁，截面尺寸b×h=250mm×500mm（h0=455mm），截面处弯矩组合设计值Md=115KN·m，采用C20混凝土（fcd?9.2MPa，ftd?1.06MPa）和HRB335级钢筋（fsd?280MPa）。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级（?0?1.0），?b?0.56。计算所需要的受拉钢筋的截面面积As。

解：本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题，请按照以下三个步骤进行计算： 第一步：计算截面抵抗矩系数?s

1.0?115?106?s???0.242 22fcdbh09.2?250?455?0Md第二步：计算混凝土受压区相对高度?

??1?1?2?s?1?1?2?0.242?0.282

第三步：求受拉钢筋的截面面积As

As??bh0fcd9.2?0.282?250?455??1054mm2 fsd280??As1054??0.927%>?min bh0250?455???1.06?f?其中：?min=max?45td,0.2?=max?45,0.2?=0.2%

???280??fsd于是，所需要的受拉钢筋的截面面积As=1054mm2

2、已知一钢筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸限定为b×h=200mm×400mm，采用C20混

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/凝土（fcd?9.2MPa，ftd?1.06MPa）和HRB335级钢筋（fsd?280MPa，fsd，?280MPa）

弯矩组合设计值Md=80KN·m。Ⅰ类环境条件，安全等级为一级（?0?1.1），?b?0.56。试进行配筋计算。

解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题，请按照以下步骤进行计算：

说明：在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下，如单筋梁出现超筋，则可采用按双筋梁进行设计。

'受压钢筋按一层布置，假设as?35mm；受拉钢筋按二层布置，假设as?65mm，

h0=400-65=335mm，弯矩计算值为M??0Md?1.1?80?88KN?m。

第一步：验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为

2KN·m Mu?fcdbh0?b(1?0.5?b)=9.2×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=83.26KN·m<88

故需要采用双筋截面。

第二步：首先计算单筋梁部分，让单筋梁充分发挥作用（即令???b），求受压钢筋的面积As'

2M?fcdbh0?b(1?0.5?b)88?106?9.2?200?3352?0.56?(1?0.5?0.56)2A???56.4mm'fsd(h0?as')280?(335?35)'s 第三步：根据平衡条件，求受拉钢筋的截面面积As

'fcdbx?fsdAs/9.2?200?0.56?335?280?56.4As???1289mm2

fsd280于是，受拉区所需要的受拉钢筋总面积是1289mm2。

受压区所需要的受压钢筋总面积是56.4mm2。

3、已知一钢筋混凝土双筋矩形截面梁，其截面尺寸为b×h=200mm×400mm，采用C30混凝土（fcd?13.8MP，aftd?1.39MPa）和HRB335级钢筋（fsd?280MPa，

/，承受的弯矩组合设计值Md?150KN?m，受压区已经配置了2根直径为fsd?280MPa）

16mm的受压钢筋。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级（?0?1.0），?b?0.56。试求受拉钢筋的面积。

解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第二种类型题，请按照以下步骤进行计算：

受压钢筋按一层布置，as?35mm；受拉钢筋按二层布置，假设as?65mm，h0=400-65=335mm，弯矩计算值为?0Md?1.0?150?150KN?m。

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'

第一步：计算单筋矩形截面的最大正截面承载力为

2Mu?fcdbh0?b(1?0.5?b)=13.8×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=124.89KN·m<150 KN·m

故需要采用双筋截面。

第二步：首先计算“钢筋”梁部分（又称第二部分截面），求受拉钢筋的截面面积As2

As2?fA?fsd'sd/S280?2??4280?162?402mm2

第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积As1

?s??0(Md?Md2)1.0??150?106?280?402?(335?35)?2fcdbh0?13.8?200?3352?0.375

??1?1?2?s?1?1?2?0.375?0.5

As1??bh0fcd13.8?0.5?200?335?1651mm2 fsd280于是，所需要的受拉钢筋的总面积为As?As1?As2?1651?402?2053mm2

4、已知翼缘位于受压区的钢筋混凝土单筋T形简支梁，其截面尺寸b×h=160mm×1000mm，bf?hf?1600mm?110mm，承受的跨中截面弯矩组合设计值Md?1800KN?m，采用C25混凝土（fcd?11.5MPa，ftd?1.23MPa）和HRB335级钢筋（fsd?280MPa，

/，Ⅰ类环境条件，安全等级为一级（?0?1.1），?b?0.56。求受拉钢筋截fsd?280MPa）

''面面积As。

解：本题为第二类T形截面截面设计类型题，请按照以下步骤进行计算。 设T形截面受拉钢筋为两排，取as?80mm，则h0?1000?80?920mm。 第一步：判别T形截面的类型。

fcdb'fh'f(h0?h'f2)?11.5?1600?110?(920?110)?1750.76KN?m 2

第二步：首先计算“翼缘”梁部分（也称第二部分截面），求受拉钢筋面积As2。

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As2?fcd(b'f?b)h/ffsd?11.5?(1600?160)?110?6505.7mm2

280第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积As1

110??1.0??1800?106?11.5?(1600?160)?110?(920?)??0(Md?Md2)2???s???0.14422fcdbh011.5?160?920

??1?1?2?s?1?1?2?0.144?0.156

As1??bh0fcd11.5?0.156?160?920??943.13mm2 fsd280于是，所需要的受拉钢筋的总面积为As?As1?As2?943.13?6505.7?7448.83mm2

第四章 受弯构件斜截面承载力计算

一、学习重点

通过本章的学习，应了解简支梁剪弯区的应力状态，斜截面可能出现的破坏形态及影响斜截面抗剪承载力的主要因素，掌握斜截面抗剪承载力计算图式及其计算原理，能运用《公路桥规》公式并进行腹筋设计，进而结合前面几章所学的内容能完整地设计各类截面的钢筋混凝土简支梁。 二、复习题 （一）填空题

1、一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的 腹筋 ，把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁称为 有腹筋梁 ，而把仅有纵向受力钢筋而不设腹筋的梁称为无腹筋梁。

2、钢筋混凝土受弯构件沿斜截面的主要破坏形态有 斜压破坏 、 斜拉破坏 和 剪压破坏 等。

3、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有： 剪跨比 、 混凝土强度 、 纵向受拉钢筋配筋率 、 配箍率和箍筋强度 。

4、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。在设计时，对于斜压和斜拉破坏，一般是采用 截面限制条件 和 一定的构造措施 予以避免，对于常见的剪压破坏形态，梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大，故必须进行斜截面抗剪承载力的计算。

《公路桥规》规定，对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属半经验半理论的公式：

?0Vd?Vu??1?2?3(0.45?10?3)bh0(2?0.6p)fcu,k?svfsv?(0.75?10?3)fsd?Asbsin?s

5、对于已经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核，就是进一步检查梁沿长度上的截面的 正截面抗弯承载力 、 斜截面抗剪承载力 和 斜截面抗弯承载力 是否满足要求。

（二）判断题

1、在斜裂缝出现前，箍筋中的应力就很大，斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的箍筋中的应

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力突然减小，起到抵抗梁剪切破坏的作用。???????????????????【×】

2、箍筋能把剪力直接传递到支座上。????????????????????【×】 3、配置箍筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。????????????????【√】 4、梁的抗剪承载力随弯筋面积的加大而提高，两者呈线性关系。????????【√】 5、弯筋不宜单独使用，而总是与箍筋联合使用。???????????????【√】 6、试验表明，梁的抗剪能力随纵向钢筋配筋率的提高而减小。?????????【×】 7、连续梁的抗剪承载力比相同广义剪跨比的简支梁抗剪承载力要低。??????【√】 （三）名词解释

1、剪跨比m────剪跨比m是一个无量纲常数，用m?M来表示，此处M和V分Vh0别为剪压区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。

2、抵抗弯矩图────抵抗弯矩图又称材料图，就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。

（四）简答题

1、对于无腹筋梁，斜裂缝出现后，梁内的应力状态有哪些变化？

答：斜裂缝出现前，剪力由梁全截面抵抗。但斜裂缝出现后，剪力仅由剪压面抵抗，后者的面积远小于前者。所以斜裂缝出现后，剪压区的剪应力显著增大；同时，剪压区的压应力也要增大。这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现。

斜裂缝出现前，截面纵筋拉应力由截面处的弯矩所决定，其值较小。在斜裂缝出现后，截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定。后者远大于前者，故纵筋拉应力显著增大，这是应力重分布的另一个表现。

2、简述无腹筋简支梁沿斜截面破坏的三种主要形态？

答：斜拉破坏：在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖直裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成斜裂缝。其中有一条主要斜裂缝（又称临界斜裂缝）很快形成，并迅速伸展至荷载垫板边缘而使混凝土裂通，梁被撕裂成两部分而丧失承载力，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏发生突然，破坏面较整齐，无压碎现象。

剪压破坏：梁在弯剪区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端（剪压区）的混凝土在正应力、剪应力和荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏，破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。

斜压破坏：当剪跨比较小时，首先是加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。

3、在斜裂缝出现后，腹筋的作用表现在哪些方面？

答：①把开裂拱体向上拉住，使沿纵向钢筋的撕裂裂缝不发生，从而使纵筋的销栓作用得以发挥，这样，开裂拱体就能更多地传递主压应力；②腹筋将开裂拱体传递过来的主压应力传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜力的部位上去，这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的应里，从而提高了梁的抗剪承载力；③腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力。

第五章 受扭构件承载力计算

一、学习重点

本章简要介绍了钢筋混凝土纯扭构件的破坏特征和《公路桥规》关于受扭构件的承载力

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计算公式及其适用条件。并举例说明了《公路桥规》关于弯、扭、剪复合受力时所采用的简单“叠加”方法。 二、复习题 （一）填空题

1、钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标是： 构件的开裂扭矩 和 构件的破坏扭矩 。

2、在纯扭作用下，构件的裂缝总是与构件纵轴成 45度 方向发展。

3、矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩，只能近似地采用 理想塑性 材料的剪应力图形进行计算，同时通过试验来加以校正。

4、实际工程中通常都采用由 箍筋 和 纵向钢筋 组成的空间骨架来承担扭矩，并尽可能地在保证必要的保护层厚度下，沿截面周边布置钢筋，以增强 抗扭能力 。

5、在抗扭钢筋骨架中，箍筋的作用是直接抵抗 主拉应力 ，限制裂缝的发展；纵筋用来平衡构件中的 纵向分力 ，且在斜裂缝处纵筋可产生销栓作用，抵抗部分扭矩并可抑制斜裂缝的开展。

6、极限扭矩和抗扭刚度的大小在很大程度上取决于 抗扭钢筋 的数量。

7、根据抗扭配筋率的多少，钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态一般可分为以下几种： 少筋破坏 、 适筋破坏 、 超筋破坏 和 部分超筋破坏 。

8、 纵筋的数量、强度 和 箍筋的数量、强度 的比例对抗扭强度有一定的影响。

9、T形、Ⅰ形截面可看成是由简单矩形截面所组成的复杂截面，每个矩形截面所受的扭矩，可根据各自的 抗扭刚度 按正比例进行分配。

10、由于箱形截面具有 抗扭刚度大 、 能承受异号弯矩 且 底部平整美观 等优点，因此在连续梁桥、曲线梁桥和城市高架桥中得以广泛采用。

（二）判断题

1、对于弯、剪扭共同作用下的构件配筋计算，采取先按弯矩、剪力、扭矩各自单独作用下进行配筋计算，然后按纵筋和箍筋进行叠加进行截面设计的方法。????????【√】

2、T形截面可以看成是由简单矩形截面所组成的复杂截面，受扭时各个矩形截面的扭转角不同。??????????????????????????????????【×】

3、当扭剪比较大时，出现剪型破坏。????????????????????【×】 4、对不同的配筋强度比，少筋和适筋，适筋和超筋的界限位置相同。??????【×】 5、钢筋混凝土受扭构件在开裂前钢筋中的应力较小，钢筋对开裂扭矩的影响不大，可以忽略钢筋对开裂扭矩的影响。?????????????????????????【√】

6、抗扭钢筋越少，裂缝出现引起的钢筋的应力突变就越小。??????????【×】 （三）简答题

1、简述受扭构件的几种破坏形态？

答：少筋破坏：当抗扭钢筋数量过少时，在构件受扭开裂后，由于钢筋没有足够的能力承受混凝土开裂后卸给它的那部分外扭矩。因而构件立即破坏，其破坏性质与素混凝土构件无异。

适筋破坏：在正常配筋的条件下，随着外扭矩的不断增加，抗扭箍筋和纵筋首先达到屈服强度，然后主裂缝迅速开展，最后促使混凝土受压面被压碎，构件破坏。这种破坏的发生是延续的、可预见的，与受弯构件适筋梁相类似。

超筋破坏：当抗扭钢筋配置过多，或混凝土强度过低时，随着外扭矩的增加，构件混凝土先被压碎，从而导致构件破坏，而此时抗扭箍筋和纵筋还均未达到屈服强度。这种破坏的特征与受弯构件超筋梁相类似，属于脆性破坏的范畴。在设计时必须予以避免。

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阶段，即 施工阶段 、 使用阶段 和 破坏阶段 。

2、摩擦损失，主要由于 管道的弯曲 和 管道的位置偏差 两部分影响所产生。

3、预应力混凝土构件应力计算的内容包括 混凝土正应力 、 剪应力与主应力 以及 钢筋的应力 。

4、验算主应力目的是 在于防止产生自受弯构件腹板中部开始的斜裂缝 。 5、主拉应力的验算实际上是 斜截面抗裂性 的验算。

6、预应力混凝土受弯构件的挠度，是由 偏心预加力引起的上挠度 和 外荷载所产生的下挠度 两部分所组成。

7、预应力混凝土梁的抵抗弯矩是由基本不变的 预加力 与随外弯矩变化而变化的 内力偶臂 的乘积所组成。 （二）判断题

1、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与是否在受拉钢筋中施加预拉应力有关。???【×】 2、张拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下。??????????????【√】 3、对应一次张拉完成的后张法构件，混凝土弹性压缩也会引起应力损失。????【×】 4、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度。??????????????【√】 5、先张法构件预应力钢筋的两端，一般不设置永久性锚具。??????????【√】 6、预应力混凝土简支梁由于存在上挠度，在制作时一定要设置上挠度。?????【×】 （三）名词解释 1、预应力损失────设计预应力混凝土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载的情况，估定其预加应力的大小，但是，由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力就称为预应力损失。

2、张拉控制应力?con────张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积，所求得的钢筋应力值。

（四）简答题

1、简述在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算要求？

答：①控制受弯构件上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力，以及梁腹的主应力，都不应超出《公路桥规》的规定值；②控制预应力筋的最大张拉应力；③保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力，应大于实际承受的压力，并有足够的安全度，以保证梁体不出现水平纵向裂缝。

2、简述预应力混凝土梁的设计计算步骤？

答：①根据设计要求，参照已有设计的图纸与资料，选定构件的截面型式与相应尺寸；或者直接对弯矩最大截面，根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸；②根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力；③根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的数量，并进行合理的布置；④计算主梁截面几何特性；⑤进行正截面与斜截面承载力计算；⑥确定预应力钢筋的张拉控制应力，估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力；⑦按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算；⑧进行正截面和斜截面的抗裂验算；⑨主梁的变形计算；⑩锚端局部承压计算与锚固区设计。

3、简述预应力钢束的布置原则？

答：①钢束的布置，应使其重心线不超出束界范围。大部分钢束在靠近支点时，均须逐步弯起；②钢束弯起的角度，应与所承受的剪力变化规律相配合；③钢束的布置应符合构造要求，这对保证构件的耐久性和满足设计、施工的具体要求都是必不可少的。

第十四章 部分预应力混凝土受弯构件

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一、学习重点

本章主要介绍了部分预应力混凝土结构的受力特性以及它的发展和特点；部分预应力混凝土受弯构件的计算，部分预应力混凝土受弯构件的设计以及构造要求。学习本章主要了解部分预应力混凝土结构与全预应力混凝土结构的区别以及它的设计计算方法。 二、复习题 （一）简答题

1、简述全预应力混凝土结构的优缺点？

答：全预应力混凝土结构的优点是：刚度大，抗疲劳，防渗漏。缺点是：结构构件的反拱过大，在恒载小、活荷载大、预加力大、且在持续荷载长期作用下，使梁的反拱不断增长，影响行车顺适；当预加力过大时，锚下混凝土横向拉应变超出了极限拉应变，易出现沿预应力钢筋纵向不能恢复的水平裂缝。

2、简述部分预应力混凝土结构的优点？

答：①节省预应力钢筋与锚具，与全预应力混凝土结构比较，可以减少预压力，因此，预应力钢筋用量可以大大减少；②改善结构性能，由于预加力的减少，使构件的弹性和徐变变形所引起的反拱度减小，锚下混凝土的局部应力降低，构件未裂前刚度较大，而开裂后刚度降低，但卸荷后，刚度部分恢复，裂缝闭合能力强，故综合使用性能优于普通钢筋混凝土，部分预应力混凝土构件，由于配置了非预应力钢筋，提高了结构的延性和反复荷载作用下结构的能量耗散能力，这对结构的抗震极为有利。

3、简述部分预应力混凝土受弯构件的设计内容？

答：部分预应力混凝土受弯构件的设计内容包括：以确定所需的预应力钢筋，非预应力钢筋的面积及其布置为主要计算目标的截面设计；对初步设计的梁进行承载能力极限状态计算（截面复核）和正常使用极限状态计算（截面验算）。

第十五章 无粘结预应力混凝土受弯构件简介

一、学习重点

本章所涉及的面较广。对无粘结预应力混凝土结构，主要介绍了其基本概念、受力性能及计算与构造要点。本章重点包括：各类预应力混凝土构件的基本概念。 二、复习题

（一）填空题

1、无粘结预应力混凝土梁，一般分为 纯无粘结预应力混凝土梁 和 无粘结部分预应力混凝土梁 。

（二）名词解释

1、无粘结预应力混凝土梁────是指配置的主筋为无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁。

2、无粘结预应力钢筋────是指由单根或多根高强钢丝、钢绞线或粗钢筋，沿其全长涂有专用防腐油脂涂料层和外包层，使之与周围混凝土不建立粘结力，张拉时可沿纵向发生相对滑动的预应力钢筋。

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