自考结构设计原理复习、试题及答案汇总

自考结构设计原理复习、试题及答案汇总

《结构设计原理》

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

一、学习目的

本章介绍了钢筋混凝土的基本概念，分别从强度、变形等方面阐述了组成钢筋混凝土材料的混凝土和钢筋的特性，并对钢筋与混凝土共同作用机理作了简要说明。学习本章的目的是使读者认识并熟悉钢筋混凝土材料，了解它们的工作性能，能在工作中正确的使用它们。

本课程的主要内容取材于我国现行的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60-2004）、《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTJ 025-86）。习惯上将上述设计规范统称为《公路桥规》。

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？

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、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。 （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？

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

'?0Nd?Nu?Ar2fcd?C?r2fsd

'?0Nde0?Mu?Br3fcd?D?gr3fsd

第八章 受拉构件的承载力计算

一、学习重点

受拉构件在工程中应用并不太多，主要是由于钢筋混凝土构件抗裂性太差。

受拉构件计算仍以掌握计算图式为重点。轴心受拉、小偏心受拉构件计算简单，可直接使用基本公式。大偏心受拉构件计算可参照大偏心受压构件的计算方法，二者的区别主要在于力的作用方向不同。 二、复习题

（一）填空题

1、当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时，此构件称为 轴心受拉构件 。 2、当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时，或者构件上既作用有拉力，同时又作用有弯矩时，则为 偏心受拉构件 。

3、可对受拉构件施加一定的 预应力 ，以改善受拉构件的抗裂性能。 （二）计算题

1、已知某钢筋混凝土偏心受拉构件，截面尺寸b×h=250mm×450mm，

'Ⅰ类环境条件，结构安全等级为二级，采用C25混凝土，纵筋采用HRB335as?as?35mm，

级，箍筋采用R235级，已知Nd?500KN，e0?150mm。求不对称配筋时的钢筋面积。

第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算

一、学习重点

本章介绍了钢筋混凝土受弯构件在施工阶段的钢筋、混凝土应力计算，使用阶段的挠度计算以及裂缝宽度的计算，这些内容均为正常使用极限状态的范畴。本章的重点和难点在：承载能力极限状态与正常使用极限状态在计算方面的差异；正常使用极限状态验算法的基本内容及其运用；影响裂缝宽度的主要因素；熟练应用所学力学知识求解静定、超静定结构的挠度。

二、复习题 （一）填空题

1、对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行强度计算，而对某些构件，还要根据使用条件进行 正常使用阶段 计算。

2、对于钢筋混凝土受弯构件，《公路桥规》规定必须进行使用阶段的 变形 和 弯曲裂缝最大裂缝宽度 验算。

3、在进行施工阶段验算时，应根据 可能出现的施工荷载 进行内力组合。

4、钢筋混凝土结构的裂缝，按其产生的原因可分为以下几类： 由荷载效应引起的裂缝 、 由外加变形或约束变形引起的裂缝 和 钢筋锈蚀裂缝 。

5、裂缝宽度的三种计算理论法： 粘结滑移理论法 、 无滑移理论 和 综合理论 。 6、对于结构重力引起的变形是长期性的变形，一般采用 设置预拱度 来加以消除。

7、影响裂缝宽度的主要因素有： 钢筋应力 、 钢筋直径 、 配筋率 、 保护层厚度 、钢筋外形 、 荷载作用性质 和 构件受力性质 等。 （二）判断题

1、在使用阶段，钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的。???????????【×】 2、对于钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度，主要是在设计计算和构造上加以控制。???????????????????????????????????【√】

3、设置预拱度的目的是为了线型美观。???????????????????【×】

（三）简答题

1、简述钢筋混凝土受弯构件在使用阶段计算的特点？

答：钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段，而使用阶段一般是指梁带裂缝工作阶段。

在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其强度计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；计算方法分截面设计和截面复核两种方法。使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算，以保证在使用情况下的应力、裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值，这种计算称为“验算”。

钢筋混凝土受弯构件的强度计算必须满足荷载效应小于等于截面承载能力，其中荷载效应为所考虑荷载组合系的效应值，且承载能力要考虑材料安全系数及工作条件系数。

2、简述设置预拱度的目的及如何设置预拱度？

答：设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形，另外，希望构件在平时无静活载作用时保持一定的拱度。《公路桥规》规定：当由作用（或荷载）短期效应组合并考虑作用（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度不超过l/1600（l为计算跨径）时，可不设预拱度；当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重和

1可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。 2第十章 局部承压

一、学习重点

局部承压的概念，局部承压的特点，局部承压的破坏形态和破坏机理，局部承压的计算方法。

二、复习题

（一）填空题

1、局部承压是指在构件的表面上仅有部分面积承受压力的受力状态。局部承压试件的抗压强度 远高于 同样承压面积的棱柱体抗压强度（全截面受压）。

2、混凝土局部承压的破坏形态主要有三种： 先开裂后破坏 、 一开裂即破坏 、 局部混凝土下陷 。

3、混凝土局部承压的工作机理主要有两种： 套箍理论 和 剪切理论 。

4、为了提高混凝土局部承压强度，可以在混凝土局部承压区内配置 间接钢筋 ，局部承压区内配置间接钢筋可采用 方格钢筋网 或 螺旋式钢筋 两种。

5、《公路桥规》规定，混凝土局部承压必须进行 局部承压区承载力计算 和 局部承压区抗裂性计算 。

（二）简答题

1、简述混凝土构件局部承压的特点？

答：①构件表面受压面积小于构件截面积；②局部承压面积部分的混凝土抗压强度比全截面受压时混凝土抗压强度高；③在局部承压区的中部有横向拉应力?x，这种横向拉应力可使混凝土产生裂缝。

2、局部承压区段混凝土内设置间接钢筋的作用是什么？常用的间接钢筋有哪几种配筋形式？

答：间接钢筋的作用是：提高局部承压区的抗裂性和极限承载能力。 间接钢筋常用的配筋形式有两种：方格钢筋网和螺旋式钢筋。

第十一章 深受弯构件

一、学习重点

深受弯构件的概念，深梁的破坏形态，短梁的破坏形态，了解深受弯构件的计算方法。 二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土深受弯构件是指跨度与其截面高度之比较小的梁。《公路桥规》规定，梁的计算跨径l与梁的高度h之比l/h?5的受弯构件称为 深受弯构件 。深受弯构件又可分为短梁和深梁：l/h?2的简支梁和l/h?2.5的连续梁定义为 深梁 ；2

2、简支深梁的破坏形态主要有三种： 弯曲破坏 、 剪切破坏 、 局部承压破坏和锚固破坏 。

3、钢筋混凝土短梁的破坏形态主要有 弯曲破坏 、 剪切破坏 两种形态，也可能发生局部受压和锚固破坏。其中短梁发生弯曲破坏时，随其纵向钢筋配筋率不同，会发生 超筋破坏、 适筋破坏 、 少筋破坏 。根据斜裂缝发展的特征，钢筋混凝土短梁会发生 斜压破坏 、 剪压破坏 和 斜拉破坏 三种破坏形态。短梁的破坏特征基本上介于深梁和普通梁之间。

4、《公路桥规》规定：当钢筋混凝土盖梁计算跨径l与盖梁高度h之比l/h>5时，按 钢筋混凝土一般受弯构件 进行承载力计算；当盖梁的跨高比l/h为：简支梁2

（二）简答题

1、简述深受弯构件的设计计算一般都包括哪些内容？

答：一般包括正截面抗弯承载力计算、斜截面抗剪承载力计算和最大裂缝宽度的计算等三个方面的内容。

第二篇 预应力混凝土结构

第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料

一、学习重点

预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料，减小截面尺寸，减轻了结构自重，从而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性，从本质上改善了钢筋混凝土结构，使混凝土结构得到广泛的应用。

施加预应力的方法主要有先张法和后张法。施工工艺不同，建立预应力的方法也就不

同。先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的。

预应力混凝土结构中，预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力。要能有效地建立预应力，则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土。 二、复习题 （一）填空题

1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 。

2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。

3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 。

4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的。

5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。

6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。

7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。

8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。

9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加载龄期 以及 构件尺寸 和 工作环境 等。

10、国内常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 。 （二）名词解释

1、预应力混凝土────所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。

2、预应力度?────《公路桥规》将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩Ms的比值。

3、预应力混凝土结构────由配置预应力钢筋再通过张拉或其他方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。

（三）简答题

1、简述预应力混凝土结构的优缺点？

答：优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料，减小自重；可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力；结构质量安全可靠；预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。

缺点：工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍；需要有一定的专门设备；预应力反拱度不易控制；预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。

2、为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应采取哪些措施？

答：为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应尽可能地采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，选用优质坚硬的骨料，并注意采取以下措施：严格控制水灰比；注意选用高标号水泥；注意选用优质活性掺合料；加强振捣与养护。

3、在预应力混凝土构件中，对预应力钢筋有什么样的要求？

答：首先强度要高，预应力钢筋必须采用高强度钢材，这已从预应力混凝土结构本身的发展历史作了积好的说明；还要有较好的塑性和焊接性能，高强度钢材，其塑性性能一般较低，为了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力，必须保证预应力钢筋有足够的塑性性能，而良好的焊接性能则是保证钢筋加工质量的重要条件；要具有良好的粘结性能；另外应力松弛损失要低。

第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算

一、学习重点

在预应力混凝土受弯构件设计时，由于施工阶段和使用阶段构件的应力状态不同，因此，必须掌握预应力混凝土受弯构件从张拉钢筋到加载直至破坏截面的受力过程。

预应力混凝土构件中，引起预应力损失的因素较多，不同的预应力损失发生和完成的时间不同，因此，在设计中应根据实际情况，正确地考虑预应力损失的组合及计算，同时应注意在设计施工中尽可能减少预应力损失。

预应力混凝土受弯构件与普通钢筋混凝土一样，也是按承载能力和正常使用极限状态法设计。为此，应掌握构件正截面、斜截面承载力计算以及施工、使用阶段的应力等验算。构件在施工和使用阶段材料处于弹性工作阶段，应力计算按《材料力学》公式进行，但应注意采用相应的截面几何特性。 先张法构件，预应力是通过钢筋和混凝土之间的粘结力传递的，其传递要有一定的长度即应力传递长度。而锚固长度则是使钢筋充分发挥强度所需的钢筋最短埋入长度。后张法构件，由于锚下混凝土要承受巨大的压力，因此，必须进行局部承压验算。 二、复习题 （一）填空题

1、预应力混凝土受弯构件，从预加应力到承受外荷载，直至最后破坏，可分为三个主要阶段，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。??????????【√】

种优良连接方法。

栓焊连接，兼有高强螺栓连接与焊接优点，也常用于桥梁建筑中。 3、高强螺栓相对于铆接结构而言其主要优点是什么？

答：主要优点有：安装迅速，有利于战备；连接紧密，不易松动；受力性能好，耐疲劳强度高；便于施工，便于养护；每个高强螺栓能传递的力比同直径的铆钉约大30%，传递同样大小的内力所需高强螺栓数目少于铆钉，其拼接板和节点板尺寸也相应减小，节省了钢材。

4、简述节点设计的原则？

答：在设计节点构造时，应尽可能使同一节点的各杆截面的重心轴交于一点，以避免由于偏心的影响而增加杆件的次应力；为了使杆件端头的连接螺栓受力均匀，应当使螺栓群的重心布置在杆件截面的重心轴上；为了使节点构造刚劲些，同时还为使节点板的用料较少，应将各杆件端头布置得尽量靠拢；杆件及节点板工地连接的螺栓孔眼，都是用机器样板钻制成的，这些螺栓孔位置应尽量与工厂已有的机器样板的栓孔位置相符，以利加工和安装；节点外形应力求设计得紧凑、简单，不宜有凹角，以免受力不良；杆件端部离最近一排螺栓孔中心的距离不宜小于1.5d，以免杆件端部被拉裂；为了便于使同类型的杆件可以互换，除使这些杆件的实际长度一致外，还应使杆件端部的工地螺栓孔布置也一致。

第五篇 钢─混凝土组合构件

一、学习重点

本篇包括：第二十三章 钢─混凝土组合梁，第二十四章 钢管混凝土构件。 将钢梁与钢筋混凝土板，以抗剪连接件可靠地连接起来，形成整体共同工作的受弯构件，称为钢─混凝土组合梁。抗剪连接件是钢筋混凝土板与钢梁共同作用的基础，是两者能否共同工作的关键。

本章对钢─混凝土组合梁的计算原理、截面设计及其抗剪连接件的设计等进行了较系统介绍，对抗剪连接件的构造提出了要求，必须掌握。

钢管混凝土就是将混凝土填入薄壁钢管内，形成一个整体共同受力的结构。其工作原理是借助钢管对核心混凝土的套箍强化作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使其具有更高的抗压强度和变形能力。同时，又借助于内填混凝土增强了钢管壁的局部稳定性。本章就钢管混凝土的工作原理、构件的计算方法及其构造要求等作了系统介绍，要求掌握。 二、复习题 （一）填空题

1、钢─混凝土组合构件具有 承载能力高 、 刚度大 、 延性良好 的结构性能，而且还具有良好的 技术经济效益 。

2、钢─混凝土组合构件从截面布置上可分为两类： 一类是钢材外露 、 另一类是钢材埋置在混凝土内 。

3、组合梁的温度应力主要来自 钢梁和混凝土温度的差异 。

4、对于组合梁的截面验算，包括 应力验算 、 变形验算 和 稳定性验算 ，验算应结合组合梁的施工方法进行。

5、抗剪连接件主要用来承受混凝土桥面板与钢梁接触面之间的 纵向剪力 ，抵抗二者之间的 相对滑移 ，除此之外，它还可以防止钢筋混凝土板与钢梁之间由于刚度不同而产生的 掀起效应 。

6、机械结合的抗剪连接件常用的有以下三种： 弯起钢筋连接件 、 型钢连接件 、 栓钉 ，其中栓钉和型钢连接件属于刚性连接件，弯起钢筋连接件属于柔性连接。

7、钢管混凝土构件是由 薄壁钢管 和 填入其内的混凝土 组成。

8、影响钢管混凝土框架柱极限承载能力的主要因素有： 长细比 、 偏心率 、 柱端的约束条件 、 沿柱身的弯矩梯度 。

9、钢─混凝土组合梁的计算方法，可分为弹性理论计算方法以及考虑截面塑性变形发展的塑性计算方法。《公路桥规》（JTJ 025-86）对钢─混凝土组合梁，采用的是 弹性理论计算方法（即容许应力法） 。 （二）名词解释

1、钢─混凝土组合构件────是采用钢材和混凝土（包括钢筋混凝土）组合，并通过可靠措施使之形成整体受力的构件。它是钢结构专家和混凝土结构专家密切协作而研制出来的具有良好工作性能的结构构件。

2、钢管混凝土────钢管混凝土就是将混凝土填入薄壁圆形钢管内，由钢管对核心混凝土实行套箍强化的一种约束混凝土。 （三）简答题

1、与钢板梁相比，钢─混凝土组合梁有哪些特点？

答：充分发挥了钢材和混凝土材料的各自材料特性；节约钢材，由于钢筋混凝土板参与钢板梁共同工作，提高了梁的承载能力，减少了钢板梁上翼板的截面，节省了钢材，增大了梁的刚度，由于钢筋混凝土板有效参加工作，组合梁的计算截面较钢板梁大，增加了梁的刚度，减少了主梁挠度（组合梁的受压翼板为较宽大的钢筋混凝土板，增强了梁的侧向刚度，防止了在使用荷载作用下扭曲失稳倾向）；组合梁可利用已安装好的钢梁支模板，现浇混凝土板；组合梁桥在活荷载作用下比钢梁桥的噪音小，在城市中采用组合梁桥更合适。

2、简述钢管混凝土的基本原理？

答：钢管混凝土的基本原理是借助钢管对混凝土的套箍（约束）强化作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和变形能力，同时，又借助于内填混凝土增强钢管壁的局部稳定性。

3、简述钢管混凝土在施工工艺方面的独特优点？

答：钢管本身就是耐侧压的模板，因而，浇灌混凝土可省去支、拆模板的工作和材料；钢管兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料；钢管本身又是劲性承重骨架，可以先安装空钢管再填灌混凝土，可以简化支架、节省材料、缩短工期。

《结构设计原理》试题1

一、单项选择题 1．配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱，其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因为 【 C 】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土密实 C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土 D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2．钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力Nu有哪项提供 【 B 】 A. 混凝土 B. 纵筋 C. 混凝土和纵筋 D. 混凝土、纵筋和箍筋 3．混凝土在空气中结硬时其体积 【 B 】 A. 膨胀 B. 收缩 C. 不变 D. 先膨胀后收缩

4．两根适筋梁，其受拉钢筋的配筋率不同，其余条件相同，正截面抗弯承载力M【 u A 】A. 配筋率大的，Mu大 B. 配筋率小的，Mu大 C. 两者Mu相等 D. 两者Mu接近 5．钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为 【 D 】 A. 粘结力方面得考虑 B. 耐久性方面得考虑 C. 抗火方面得考虑 D. 以上3者 6．其他条件相同时，钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度（指构件表面处）的关系是 【 A 】 A. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈大，裂缝宽度也愈大 B. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，裂缝宽度也愈小 C. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，但裂缝宽度愈大

D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响，但保护层愈厚，裂缝宽度愈大 7．钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而 【 B 】 A. 逐渐增加 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 8．减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失σs2的措施是 【 B 】 A. 加强端部锚固 B. 超张拉 C. 采用高强钢丝 D. 升温养护混凝土 9．预应力混凝土在结构使用中 【 C 】 A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定

C. 有时允许开裂，有时不允许开裂 D. 允许开裂 10． 混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值 【 D 】 A. 比例极限 B. 强度极限 C. 弹性极限 D. 屈服强度或条件屈服强度

二、填空题

11. 所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与 初应变 成正比。

12. 钢筋经冷拉时效后，其屈服强度提高，塑性 减小 ，弹性模量减小。 13. 在双筋矩形截面梁的基本公式应用中，应满足下列适用条件：①ξ≤ξb；②x≥2a’，其中，第①条是为了防止梁破坏时受拉筋不屈服；第②条是为了防止 压筋 达不到抗压设计强度。

14. 梁内纵向受力钢筋的弯起点应设在按正截面抗弯计算该钢筋强度全部发挥作用的截面以外h0／2处，以保证 斜截面抗弯 ；同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面以外，以保证正截面抗弯。

15. 其他条件相同时，配筋率愈大，平均裂缝间距愈小，平均裂缝宽度愈 小 。其他条件相同时，混凝土保护层愈厚，平均裂缝宽度愈大。 16. 当截面 内力大 且截面受限时，梁中可配受压钢筋。 17. 在一定范围内加大配箍率可提高梁的 斜截面 承载力。 18. 截面尺寸和材料品种确定后，在 ?min≤?≤?max 条件下，受弯构件正截面承载力随纵向受拉钢筋配筋率?的增加而增大。

19. 为避免少筋梁破坏，要求 ?≥?min 。 20. 受扭构件的箍筋必须是 封闭式 的。

三、判断题

21. 混凝土中配置钢筋的唯一作用是提高构件的承载力。 【 × 】 22. 在一向受压另一向受拉应力状态下，混凝土抗压强度降低。 【 √ 】

23. 混凝土结构设计中，宁可超配筋也不可少配筋。 【 × 】 24. 对于受压构件，截面弯矩和轴力越大越不利。 【 × 】 25. 钢筋混凝土板一般配有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和分布钢筋。 【 × 】 26. 在适筋范围内的钢筋混凝土受弯构件中，提高混凝土强度等级对于提高正截面抗弯承载力的作用是不很明显的。 【 √ 】 27. 最大配箍率是通过限制构件最大截面尺寸实现的。 【 × 】 28. 钢筋混凝土梁中配置足量的纵向受力钢筋可以避免斜截面破坏。 【 × 】 29. 钢筋混凝土受扭构件中必须配置受扭纵筋和箍筋。 【 √ 】 30. 轴心受拉构件中纵向钢筋的搭接，都必须加焊，不能采用非焊接的搭接接头。 30. 【 × 】

四、简答题

31. 预应力混凝土结构中的预应力损失主要有那些？

——主要有：锚具变形损失，摩擦损失，温差损失，钢筋应力松弛损失，混凝土徐变损失，挤压损失

32. 简述混凝土结构中裂缝的种类（裂缝产生的原因）。

——作用效应产生的裂缝；外加变形和约束变形产生的裂缝；钢筋锈蚀产生的裂缝。 33. 简述我国国内对配筋混凝土的分类方法。

——分为：全预应力混凝土；部分预应力混凝土；非预应力混凝土。 34. 简述结构可靠度的概念及采用可靠度设计的理由。

——结构可靠度：在规定时间内，在正常设计、施工、使用及维护条件下，结构完成预定功能的概率。理由：结构设计中遇到的结构效应、结构抗力都具有随机性，因此采用可靠度设计方法更为合理。

五、计算题

35. 矩形截面单筋梁截面尺寸b×h＝200×500mm,混凝土C25，纵向受拉钢筋Ⅱ级，承受弯矩设计值Md=130kNm，进行配筋计算。 解：

fcdbx?fsdAs?0Md?A0fcdbh?0Md20

1?130?106A0???0.267 2fcdbh011.5?200?4602?=0.32≤0.56（可）（5分）

As?fcdb?h011.5??200?0.32?460?1209mm（5分） fsd280As1209??1.3%＞0.2%（可）（5分） bh200?460??36. 普通箍筋轴压短柱（?＝1），截面尺寸350×350mm，混凝土C25，已配纵向钢筋4?18（Ⅱ级），所受轴压力Nd＝1500kN，问构件是否安全。 解：

?’=As/A=1018/(350×350)=0.83%＞0.5%(可) （5分）

Nu=0.9?(fcdA+fsd’As’)=0.9×1×(11.5×350×350＋280×1018)=1524.4kN＞Nd(安全) （10分）

设计资料：

结构重要性系数：?0=1.0；

纵筋最小配筋率：?min=0.2％（受弯）；?’min =0.5％（受压）； 纵筋合力至构件边缘距离：as=40mm C25混凝土： fcd=11.5MPa；ftd=1.23MPa； Ⅱ级钢筋：fsd=280 MPa；fsd’=280 MPa； 相对界限受压区高度：?b=0.56

《结构设计原理》试题2

一、单项选择题

1．当压应力σ≤0.5fc时，徐变大致与 成正比，各条徐变曲线

的间距差不多是相等的，称为线性徐变。 【 B 】

A 时间 B 压应力 C 拉应力 D弹性变形

2．混凝土的抗压强度相比较，强度中等的是 【 B 】 A三轴受压 B 单轴受压 C一轴受压，一轴受拉 D 一轴受压，一轴受剪

3．下例荷载中属于永久荷载的有 【 B 】 （A）风力 （B）水浮力 人群 汽车

4．长细比小于等于 时的轴心受压构件称为短柱。 【 D 】 （A）5 （B）6 （C）7 （D）8

5．偏心受压构件中弯矩和轴力对构件的作用效应存在叠加和制约，在小偏心受压情况下，随轴向压力的增大，截面能承受的弯矩 【 C 】 （A）提高 （B）不变 （C）降低

6．下例属于钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏形态的是 【 C 】 （A）塑性破坏 （B）适筋破坏 （C）剪压破坏 （D）超筋破坏

7．《公路桥规》规定处于Ⅰ类和Ⅱ类环境下的钢筋混凝土构件，容许裂缝宽度不应超过 mm，处于Ⅲ类和Ⅳ类环境下的钢筋混凝土构件，容许裂缝宽度不应超过 mm。 【 A 】

（A）0.2 0.15 （B）0.2 0.2 （C）0.15 0.2 （D）0.3 0.3

8．预应力钢筋布置时其束界的确定是依据以下原则确定的：在预加应力阶段保证梁的上缘混凝土不出现 确定束界上限值，在荷载短期效应组合计算弯矩值作用下保证构件混凝土下缘不出现 确定束界下限值。 【 D 】 （A）拉应力 压应力 （B）压应力 压应力 （C）压应力 拉应力 （D）拉应力 拉应力

9．热轧钢筋经冷拉后其抗拉强度 抗压强度 ，热轧钢筋经冷拔后其抗压强度 抗拉强度 。 【 C 】 （A）提高 提高 提高 提高 （B）提高 提高 不变 提高 （C）提高 不变 提高 提高 （D） 提高 提高 提高 不变

10．预应力钢筋强度有一定要求，不能作为预应力筋的是 【 D 】 （A）高强度钢丝 （B）钢绞线 （C）精轧螺纹钢筋 （D）HRB335钢筋

二、填空题 11．光圆钢筋与混凝土之间的粘结力包含了水泥胶体对钢筋胶结力、钢筋与混凝土之间的

摩察力 和 握裹力 。

12．根据抗扭配筋率得钢筋混凝土矩形截面纯扭构件破坏形态有少筋破坏、 部分超筋破坏 、超筋破坏、适筋破坏。

13．施加预应力的方法有先张法和 后张法 。 14．张拉预应力筋时，张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积得出的拉应力称为 张拉控制应力 。

15．双筋矩形截面梁中，为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足

x?2as' 。

16．影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有 剪跨比 、纵向受拉钢筋配筋率 、混凝土强度、和箍筋强度及数量。

17．混凝土的立方体抗压强度所规定的标准试件是以 150mm 边长的试块进行的，在实际工程中也有采用边长为200mm的混凝土立方体试件，则所测得的立方体强度应乘以 1.05 的换算系数。

三、判断题 18．混凝土立方体抗压强度受到多种因素影响，试件的尺寸越小，其抗压强度越小。【× 】 19．钢筋混凝土受弯构件正截面计算中受压高度界限系数ξb只与钢筋等级有关。【 × 】 20．抗扭的箍筋必须做成闭口形式，且具有足够的锚固长度。 【 √ 】 21．预应力混凝土梁的极限承载力比同截面同种材料的普通钢筋混凝土极限承载力大。

【 × 】

22．混凝土骨料弹性模量越大，其收缩值就越小。 【 √ 】 23．混凝土受三向应力作用时，强度和延性相应降低。 【 × 】 24．钢筋混凝土受弯构件正截面的工作可分为整体工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段三个阶段。 【 √ 】

25．大偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 【 √ 】 26．钢筋混凝土受弯构件在长期荷载作用下，随着裂缝的发展，刚度变化不大。【 × 】 27．《公路桥规》规定结构构件的承载能力极限状态设计原则是：荷载效应不利组合的设计值，必须小于等于结构抗力效应的设计值。 【 √ 】

四、简答题

28．试绘出有明显屈服点钢筋的应力——应变σ－ε曲线并简述其特点?（5分） 答：

CBE （1分）

弹性阶段OA：

??0.3fc时，???接近直线变化，混凝土弹性工作。

（1分）

0.3fc???0.8fc出现塑性变形，???为曲线变化。内部微裂缝发展。

弹塑性阶段AB：

（1分0

裂缝扩展阶段BC：裂缝发展，试件表面出现不连续可见裂缝：构件中开始破坏，此时应力达到

fc，应变达到?c0（峰值应变） (1分)

破坏阶段CD：缓慢卸载，应变继续增长，直至压碎。此时应变达极限压应变

?cu(1分)

29．预应力损失有哪几种?（6分）

答：预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 (1分) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失钢筋与台座之间的温差引起的应力损失混凝土弹性压缩引起的应力损失钢筋松弛引起的应力损失

?l2 (1分)

?l3 (1分)

?l4 (1分)

?l5 (1分)

?l6 (1分)

混凝土收缩和徐变引起的应力损失

30．轴心受压构件中纵筋的作用是什么?箍筋的作用是什么? （6分） 答：纵筋：（3分）

1）协助混凝土抗压；2）承受可能存在的弯矩；3）防止突然脆性破坏。 箍筋：（3分）

1）缩短自由长度，防止纵筋压屈；

2）为纵筋定位，并形成钢筋骨架；

3）螺旋箍筋使中间混凝土成为约束混凝土，提高构件延性承载力。 31．钢筋和混凝土两种物理力学性能不一致的材料能够相互结合共同工作的主要原因是什么？（6分）

答：1)二者有可靠的粘结力 (2分)

2)二者的温度线膨胀系数较为接近 (2分) 3)混凝土包裹钢筋，使钢筋免遭锈蚀 (2分)

五、计算题 32．矩形截面梁b×h=250mm×500mm,截面处弯矩组合设计值Md=190KN.m,采用C25混凝土和HRB335级钢筋。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级。试进行配筋计算。（15分） （r0=1.0 fcd=11.5Mpa ftd=1.23Mpa fsd=280Mpa ξb=0.56 ）

解：按一层钢筋布筋，假设as=40mm,则有效高度 h0=500-40=460mm.。(1分) （1） 求受压高度

基本公式为 r0Md?Mu?fcdbx(h0?代入数值可得

x)?fcdbh20A 0（2分） 2x1.0?190?106?11.5?250x(460?)

2解得 x?179.4mm??bh0(?0.56?460mm?257.6)（4分） (2)求所需钢筋数量 基本公式为 代入数值可得

fcdbx?fsdA s （2分）

As?11.5?250?179.4?1842.05mm2 （2分）

280（3）验算

最小配筋率计算：45(ftd1.23)?45()?0.20 而配筋率应不小于0.2%， fsd280取?min?0.2? （2分） 实际配筋率??

33．钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为b×h=400mm×500mm,构件的计算长度

l0=4m。计算轴向力Nd=400KN，计算弯矩Md=240KN.m。构件采用C20级混凝土，HRB335

'级钢筋，采用对称配筋，取as?as?50mm，试确定纵向钢筋的数量。

As1842.05??1.6???min(?0.2?) （2分） bh0250?460(r0=1.0,fcd=9.2Mpa,fsd=f’sd=280Mpa,ξb=0.56,ρ

min=0.02%) （12分）

??1?l1?2.e7?(0)2???? ?1?0.20h/01400e0/h0h01? 1.0 1. 0?2?1.15?0.0lh解：由N=400Kn，M=240kN，可以得到偏心距为

M240?106e0???600mm （1分） 3N400?10在弯距作用方向，构件长细比l0/h=400/500=8＞5。设as=a(1分)

’s

=50mm，h0=h-as=450mm。

600?3.80?1.0 取??1.0 450400?1.07?1.0 取?2?1.0 (1分) ?2?1.15?0.01500140002??1??()?1.034 （1分）

6005001400?450?1?0.2?2.7??e0?1.034?600?620mm （1分）

（1）判别大、小偏心受压：

N400?130 ????0.24?2?b?(0. 56)fcdbh09.2?40?0450故可按大偏心受压构件设计。（2分）

（2）求纵向钢筋面积

由??0.242,h0?450mm，得到受压区高度x??h0=0.242×450=109mm＞2as=100mm。而

’

es??e0?基本公式为

h500?as?620??50?820mm （1分） 22N(?e0?h?as)?Mu?fcdbh02?(1?0.5?)?fsdAs'(h0?as') 2400?103?820?Mu?9.2?400?4502?0.242(1?0.5?0.242)?280?As'?(450?50)解得所需纵向钢筋面积为：

A's?As?1513mm2 （3分）

（3）A's?As?1513mm2?0.002bh0?(0.002?400?450?360mm2) 1分）

（

《结构设计原理》试题3

一、单项选择题

1．下例钢筋不属于有明显流幅的钢筋的是＿＿＿＿ 【 C 】 A．R235钢筋 B．HRB335钢筋 C．冷拔热轧钢筋 D．冷拉热轧钢筋

2．对于没有明显流幅的钢筋，结构设计时常取＿＿＿＿作为其条件屈服强度。 【 B 】 A．屈服上限 B．σ0.2 C．屈服下限 D． 极限强度

3．钢筋混凝土全梁承载能力校核一般采用图解法，要使全梁的正截面抗弯承载能力得到保证必须使＿＿＿＿图全部覆盖＿＿＿＿图，且两者差距越小说明设计越经济。 【 A 】 A．抵抗弯矩图 弯矩包络图 B．弯矩包络图 抵抗弯矩图 C．弯矩包络图 弯矩包络图 D．抵抗弯矩图 抵抗弯矩图 4．《公路桥规》中对T形截面梁受压翼板有效宽度取值的规定中，下例不正确的是：＿＿＿＿ 【 A 】

A．简支梁计算跨径的1/4 B．相邻两梁的平均间距 C．b?2bh?12hf

'D．对连续梁各中间跨正弯矩区段取该跨计算跨径的0.2倍

5．矩形截面抗扭纵筋布置首先是考虑角隅处，然后考虑＿＿＿＿ 【 A 】 A．截面长边中点 B．截面短边中点 C．截面下边 D．除前述的其余地方

6．下列哪项不是提高梁刚度的主要措施是＿＿＿＿ 【 C 】 A．加大截面宽度 B．加大受拉钢筋配筋率 C．加大保护层厚度 D．加大截面有效高度

7．一根已设计好的预应力混凝土轴心受拉构件，现将张拉控制应力提高10％（仍未超过张拉控制应力的上限值），下面哪个结论正确＿＿＿＿ 【 A 】 A．构件承载力不变，但抗裂度提高 B．承载力和抗裂度都有提高 C．承载力有提高，抗裂度不变 D．承载力降低，抗裂度不变

8．受弯构件正截面承载力根据下列哪项提出＿＿＿＿ 【 B 】 A．少筋梁 B．适筋梁 C．超筋梁 D．综合三种破坏形态

9．冷拉钢筋的目的是＿＿＿＿ 【 B 】 A．提高抗压强度 B．提高抗拉强度 C．增加塑性 D．提高抗拉强度和增加塑性

10．钢筋混凝土矩形截面简支梁，原设计受拉钢筋用4Φ10（Ⅱ级），现根据等强代换原则（fsd1As1=fsd2As2）改为3Φ14（Ⅰ级），原设计均满足承载力、挠度、裂缝要求，那么钢筋代换后＿＿＿＿ 【 B 】

A．仅需验算承载力，而不需验算挠度、裂缝宽度 B．仅需验算裂缝宽度，而不需验算挠度、承载力 C．仅需验算挠度，不必验算裂缝宽度、承载力 D．三者都不必验算

二、填空题

11．适筋梁的特点是破坏始于 受拉钢筋屈服 ，钢筋经塑性伸长后，受压区边缘混凝土的压应变达到极限压应变。

12．目前桥梁结构常用的锚具有锥形锚、 镦头锚 夹片锚和钢筋螺纹锚具。

13 ．根据国内工程习惯，我国对以钢材为配筋的配筋混凝土结构，采用按其 预应力度 分成全预应力混凝土、 部分预应力混凝土 和钢筋混凝土的分类方法。

14．混凝土的变形可分为两类，一类是荷载作用下的 受力变形 ，另一类与受力无关称为体积变形。

15．国际上一般将结构的极限状态分为承载能力极限状态、 正常使用极限状态 和破坏——安全极限状态。

16．梁内的钢筋有弯起钢筋或斜钢筋、 纵向受拉钢筋（主钢筋） 、架立刚筋、水平纵向钢筋和 箍筋 。

′

17．当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As合力点 之间 时，属于小偏心

′

受拉，偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As合力点 以外 时，属于大偏心受拉。

三、判断题

18．当M与N的实际组合落在MN相关曲线以内时，表明构件即将丧失承载力。【 × 】

。

19．扭矩在构件中引起的主拉应力迹线与构件轴线成45角，因此理论上讲在纯扭构件中配

。

置抗扭钢筋的最理想方案是沿45方向布置螺旋形箍筋。 19．【 √ 】

20．锥形锚锚固钢丝时需用墩头机将钢丝墩粗，不会出现滑丝问题。 【 × 】 21．混凝土受压高度界限系数

?b只与混凝土有关。 【 × 】

Mf22．小偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 【 × 】 23．预应力混凝土梁的抗裂弯矩

比同截面同种材料的普通钢筋混凝土抗裂弯矩一样大。

【 √ 】

24．混凝土受三向应力时，强度和延性相应提高。 【 √ 】 25．混凝土在长期荷载作用下产生的应力越大，混凝土的徐变越小。 【 × 】 26．双筋矩形截面梁中，为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足

x?2as'。 【 √ 】

27．水泥用量越大，混凝土收缩越小。 【 × 】

四、简答题

28．减小裂缝宽度的措施有哪些？裂缝宽度的影响因素有哪些? （5分） 答：减小裂缝宽度的措施：（2分）

1）选择较细直径的钢筋及变形钢筋；

2）增大钢筋截面面积，从而增大截面配筋率；

3）采用改变截面形式及尺寸或提高混凝土强度等级。 影响因素：（3分）

1)土强度等级 2)保护层厚度 3)钢筋应力 4)直径d 5)钢筋配筋率 6)的外形 7)作用的性质 8)的受力性质

29．预应力混凝土构件张拉时先张法、后张法各将会产生哪几种预应力损失?（6分） 答：先张法产生的损失有：（3分）

锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失差引起的应力损失力损失

?l2 、钢筋与台座之间的温

?l3、混凝土弹性压缩引起的应力损失?l4、钢筋松弛引起的应

?l5、混凝土收缩和徐变引起的应力损失?l6

后张法产生的损失有：（3分）

预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失起的应力损失

?u、锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引

?l2、混凝土弹性压缩引起的应力损失?l4、钢筋松弛引起的应力损失

?l5、钢筋松弛引起的应力损失?l5

30．轴心受压构件中纵筋的作用是什么?箍筋的作用是什么? （6分） 答：纵筋：（3分）

1）协助混凝土抗压；2）承受可能存在的弯矩；3）防止突然脆性破坏。 箍筋：（3分）

1）缩短自由长度，防止纵筋压屈；

2）为纵筋定位，并形成钢筋骨架；

3）螺旋箍筋使中间混凝土成为约束混凝土，提高构件延性承载力。 31．梁斜截面破环的主要形态有哪几种?它们分别在什么情况下发生?破环性质如何? （6分） 答：斜压破坏 当剪跨比m≤1或腹筋配置过多 脆性破坏（2分）

剪压破坏 当剪跨比1

五、计算题 32．钢筋混凝土矩形截面梁b?h?300mm?500mm，截面处计算弯矩Md?200kN?m，采用C30混凝土，HRB335级钢筋，试进行配筋计算 (r0=1.0,fcd=14.5Mpa,fsd=280Mpa,ξ

b=0.56, ftd=1.39Mpa)

（15分）

解：按一层钢筋布筋，假设as=40mm,则有效高度 h0=500-40=460mm.。(1分) （1） 求受压高度

基本公式为 r0Md?Mu?fcdbx(h0?代入数值可得

x)?fcdbh20A 0 （2分） 2x1.0?200?106?14.5?300x(460?)

2x2?920x?91954?0

解得 x1?114.1mm??bh0(?0.56?460mm?257.6) x2?805.9mm （大于梁高，舍去） （4分） (2)求所需钢筋数量 基本公式为 代入数值可得

fcdbx?fsdA s （2分）

As?14.5?300?114?1?1772?6mm2 （2分）

280（3）验算

最小配筋率计算：45(ftd1.39)?45()?0.22 即配筋率应不小于0.22%， fsd280即?min?0.22? （2分） 实际配筋率??As1772?6??1.28???min(?0.22?) （2分） bh0300?460

33．钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为b×h=400mm×500mm,构件的计算长度l0=4m。计算轴向力Nd=420KN，计算弯矩Md=255KN.m。构件采用C20级混凝土，HRB335级钢筋，

'采用对称配筋，取as?as?50mm，试确定纵向钢筋的数量。

(?0=1.0,fcd=9.2Mpa,fsd=f’sd=280Mpa,ξb=0.56,ρ

min=0.02%) （12分）

??1?l1(0)2???? ?1?0.2?2.e7?0h/01400e0/h0h01? 1.0 1. 0?2?1.15?0.0lh解：由N=420Kn，M=255kN，可以得到偏心距为

M255?106e0???607.1mm （1分） 3N420?10构件长细比(1分)

l0/h=400/500=8＞5。设

as=a

’

s

=50mm，h0=h-as=450mm。

607.1?3.84?1.0 取??1.0 （1分） 450400?1.07?1.0 取?2?1.0 (1分) ?2?1.15?0.01500140002??1??()?1.034 （1分）

607.15001400?450?1?0.2?2.7??e0?1.034?607.1?627.7mm （1分）

（1）判别大、小偏心受压：

N420?130 ????0.25?4?b?(0. 56)fcdbh09.2?40?0450故可按大偏心受压构件设计。 （2分）

（2）求纵向钢筋面积

由??0.254,h0?450mm，得到受压区高度x??h0=0.254×450=114.1mm＞2as=100mm。而

’

es??e0?基本公式为

h500?as?627.7??50?827.7mm （2分） 22N(?e0?h?as)?Mu?fcdbh02?(1?0.5?)?fsdAs'(h0?as') 2420?103?827.7?Mu?9.2?400?4502?0.254(1?0.5?0.254)?280?As'?(450?50)解得所需纵向钢筋面积为：

As?As'?1628.5mm2 （3分）

（3）As?As'?1628.5mm2?0.002bh0?(0.002?400?450?360mm2) （2分）

? 我国钢材按化学成分可分为：

a、光圆钢筋和变形钢筋； b、碳素钢和普通低合金钢； c、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、和5号钢； d、螺纹钢筋和人字形钢筋。 答案：b

? 对混凝土梁，如果实际配筋率 小于最大配筋率 ，则：

a、梁的破坏始于受拉钢筋的屈服； b、梁的破坏始于受压钢筋的屈服； c、梁的破坏始于受拉混凝土的屈服； d、梁的破坏始于受压混凝土的屈服。 答案：a

? 梁沿斜截面破坏时，当裂缝一出现，很快形成一条主要斜裂缝，并迅速延伸至荷载作用点，使梁斜向被拉断，这种破坏称为：

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