结构设计原理考试

1、结构设计原理课程一、填空题1、在钢筋混凝土的构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。2、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。3、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要有良好的塑性和可焊性，同时 还要求于混凝土有较好的粘结性能。4、结构能够满足各项功能要求而良好的工作，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。5、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、 破坏-安全极限状态。6、公路桥涵设计中采用的荷载有如下几类：永久荷载、偶然荷载、和可变荷 7、一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋，把配有纵

2、向受力钢筋和腹筋的梁称为 有腹钢筋。8、钢筋混凝土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。9、影响有腹钢筋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 配筋率和箍筋数量及强度。10、对于斜拉和斜压破坏，一般是采用截面限制条件和一定的构造限制予以解决。11、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 查梁延长度上的正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力、斜截面抗弯承载力是否满 足要求。12、钢筋混凝十的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。13、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。14、

3、矩形截面受扭构件的开裂扭矩，只能近似的采用塑性材料的应力图形进行计算，同 时通过试验来加以校正。15、根据扭矩和抗扭钢度的大小在很大程度上取决于抗扭钢筋的数量。16、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得的影响。17、T形截面可看作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。18、由于箱形截面具有抗扭刚度大、能承受异号弯矩、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。19、按照构件的长细比不同，轴心受压构件可分为短柱和长柱两种。20、在长柱破坏前，横向挠度增加得很快， 使长柱的破坏来的比较突

4、然，导致失稳破坏。21、纵向弯曲系数主要与构件的长细比有关。22、可用受压区界限高度或受压区高度界限系数来判别两种不同偏心受压破坏形态。23、钢筋混凝十偏心受压构件按长细比可分为长柱，短柱和细长柱24、实际工作中最常遇到的是长柱，由于最终破坏是材料破坏，因此，在设计计算中须 考虑构件侧向挠度而引起的二阶弯矩的影响。25、试验研究表明，钢筋混凝土圆形截面偏心受力构件的破坏，最终表现为受压区混 土压碎。26、当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时，此构件为轴心受拉构件。27、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。28、可对受拉构

5、件施加一定的预应力，以改善受拉构件的抗裂性能。29、在进行施工阶段验算时，因根据可能出现的施工荷载进行内力组合。30、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。31、裂缝宽度的计算三种计算理论法：粘结滑移理论、无滑移理论、和综合理 32、将加筋混凝土按预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。33、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。34、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挠度两部分所组成的。35、预应力混凝土梁的抵抗弯矩是

6、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。36、无粘结预应力混凝土梁，一般分为纯无粘结性预应力混凝土梁和无粘结性力混凝土梁。37、工程上依据石料的开采方法、形状、尺寸和表面粗糙程度不同，分为片石、块石、粗料石。38、砂浆的物理力学指标是砂浆的强度、保水性、和易性 39、偏心受压圬工构件承载能力必须考虑纵向力偏心距的影响。40、抗剪连接件主要用来承受钢筋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，他还起抵抗钢筋混凝土板与钢梁之间的掀起作用二、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

7、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、水泥的用量越多，水灰比较大，收缩就越小。5、钢筋中含炭量越高，钢筋的强度越高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。6、判断一个截面在计算中是不是T形截面，不是看截面本身形状，二是看其翼缘板是否能参加抗压作用。7、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后，可以减小混凝土裂缝宽度。8、当承受正弯矩时，分布钢筋应放在受力钢筋的上侧。9、在裂缝出现前，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应力 突然减小，起到抵抗梁剪切破坏的作用。10、配置钢筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。11、梁的抗剪承载力随弯筋

8、面积的加大而提高，两者成线性关系。12、弯筋不易单独使用，而总是与箍筋联合使用。13、试验表明，梁的抗剪能力随纵向钢筋配筋率的提高而减小。14、连续梁的抗剪强度比相同广义剪跨比得简支梁抗剪强度要低。15、当扭剪比较大时，出现剪型破坏。16、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。17、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 以忽略钢筋对扭矩的影响。18、长柱的承载能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。19、在轴心受压构件配筋设计中，纵向受压钢筋的配筋率越打越好。20、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载能力高。21、偏心受压构件在

9、荷载作用下，构件截面上只存在轴心压力。22、小偏心受压构件破坏时，受压钢筋和受拉钢筋同时屈服。23、当纵向偏心压力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中性轴会位于截面以外。24、在使用阶段，钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的。25、钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度， 主要在设计计算和构造上加以控制。26、设置预拱度的目地是为了线型美观。27、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要是与是否在受拉钢筋中施加预应力有关。28、张拉控制应力一般易定在钢筋的比例极限之下。29、对于一次张拉完成的后张拉法构件，混凝土弹性压缩也会引起应力损失。30、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度。31、先张拉法构件预

10、应力钢筋的两端，一般不设置永久性锚具。32、预应力简支梁由于存在上挠度，在制作时一定要设置上挠度。33、由于节点刚性的影响，随着 架杆件截面高度的增大，杆件中的次应力将减小。34、缀条与构件的连接，因尽量使中心线交会于一点，以避免偏心。35、螺栓连接或铆钉连接的构件在受拉时， 钉孔不会削弱构件的截面积， 但在钉孔周围 会出现局部应力高峰。36、从用钢量来说，跨径不超过 40 米时， 钢 架桥比较经济， 当超出此范围时，已采 用钢板梁为宜。37、在一般情况下，焊接钢板梁必铆接钢板梁更为经济合理。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 200mm 的立方体试件，在 20

11、摄氏度加减 3 摄氏度和相对湿度在 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R表示。2、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，这种现象称为混凝土的徐变。3、结构的可靠性：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。4、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， 则此特定状态称这该功能的极限状态。5、最大配筋率：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

12、屈服于压区混凝土压碎几乎同时发生， 这种破坏称为平衡破坏或极限破坏， 相应的 配筋率称为最大配筋率。6、最小配筋率：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，这是的配筋率称为最小配筋率。7、剪跨比：剪跨比是一个无量纲常数，用m= 来表示，此处 M和Q分别为剪跨区段中某个竖直截面的弯矩和剪力， h0 为截面有效高度。8、纵向弯曲系数： 对于钢筋混凝土轴心受压构件， 把长柱失稳破坏时的临界压力与短 柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。9、预应力混凝土：所谓预应力混凝土，就是事先人为的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

13、好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的混 凝土。10、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与外荷载产生的弯矩的比值。11、预应力损失：设计预应力混凝土构件时，需要实现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 预拉应力将逐渐减少，这种减少的应力就成为预应力损失。12、张拉控制应力：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。13、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，延其全长涂有 专用防腐油脂涂料层和外包层，使之与周

14、围混凝土不建立粘结力，张拉时可延纵向 发相对滑动的预应力钢筋。14、双预应力混凝土梁：同时采用张拉预应力钢筋和预压应力钢筋而在梁截面上建立预 应力的预应力混凝土梁。15、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。四、简答题1、现行公路桥规规定了六种荷载效应组合，简述其中常见的六种？ 答：组合一：基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种与永久荷载 的一种或几种组合。组合二：基本可变荷载 （平板挂车或履带车除外） 的一种或几种与永久荷载的一 种或几种与其它可变荷载的一种或几种组合。组合三：平板挂车或履带车与结构重力、 预应力、 土的重力及

15、土侧压力中的一种 或几种相组合。2、简述受弯构件正截面工作的三个阶段？ 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。3、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正比例。梁的大部分工作阶段中，受拉区混凝土已开裂。 随着裂缝地开展，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

16、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从例关系。4、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 生显著的伸长， 直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限应变时， 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： 破坏时我混凝土被压坏， 而拉区钢筋应力延未达到屈服强 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，破坏时突然的，没有明显预兆。少筋梁的破坏特征是： 梁

17、拉区混凝土一开裂， 受拉钢筋到达屈服， 并迅速经历整 个流幅而进入强化阶段， 梁仅出现一条集中裂缝， 不仅宽度较大， 而且延梁高延 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，少筋梁在桥梁施工中不允许采用。5、在斜裂缝出现以后，腹筋的作用表现在那几方面？答：a、把开裂拱体向上拉住，使延纵向钢筋的撕裂裂缝不发生，从而使钢筋的 销拴作用得以发挥，这样开裂拱体就能更多的传递主压应力： b 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分上去， 这就 减轻了基本拱体上拱顶所承压的应力，从而提高了梁的抗剪承载力：c、腹筋能有效的

18、减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力。6、简述小偏心受压构件的破坏特征？ 答：小偏心受压构件的破坏特征一般是首先受压区边缘混凝土的压变达到极限压 应变，受压区混凝土被压碎 ; 同一侧的钢筋压应力达到屈服强度， 而另一侧的钢 筋 ，不论受拉还是受压，其应力均达不到屈服强度；破坏前，构件横向变形无 明显的急剧增长。其正截面承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。7、简述偏心受压构件正截面强度计算采用了哪些基本假定？答：a、截面应变分布符合平截面假定；b、不考虑混凝土的抗拉强度；c、受压 区混凝土的极限压应变为 0.0003;d. 混凝土的压应变力图形为矩形 , 应力集度为 轴心抗

19、压设计强度 , 矩形应力图的高度取等于按平截面确定的中和轴高度乘以系 数 0.9 。8、简述沿周边均匀配筋的圆形截面偏心受压构件其正截面强度计算采用了哪些 基本假定 ?a.截面应变分布符合平截面假定：b.构件达到破坏时，受压边缘处混凝土的极限 压应力变为 0.0033 ； c. 受压区混凝土应力分布采用等效矩形应力图，应力集度 为轴心抗压设计强度； d. 不考虑受压区混凝土参加工作，拉力由钢筋承受； e. 钢筋视为理想的弹塑性体。9、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

20、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得应力、 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设计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。10、简述设置预拱度的目的，及如何设置预拱度？ 答：设置预拱度是为了消除结构自重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

21、持一定的拱度。当结构自重和汽车荷载（不计冲击力） 产生的最大竖向挠度，不超过计算跨径 1/1600 时，可不设预拱度，超过就要设 预拱度。预拱度的设置应为相当于半个静活载所引起的挠度。11、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，减少自重；可以减少混 凝土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，因而需要配备一支较熟练的专业 队伍；需要有一定的专业设备； 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

22、较高。12、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极好地说明；还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；另处应力损失要低。13、简述预应力梁的的设计计算步骤 ？答：a.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，根据截面抗弯要求估算构件混凝土截面尺寸； b. 根据截

23、面可能出现的荷载组合， 计算控制截面最大设计弯矩和剪力； c. 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；d.计算主梁截面几何特性；e.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； f. 进行施工和使用阶段的应力验 算； g. 进行正截面与斜截面的强度验算； h. 主梁的变形计算； i. 锚端局部承压计 算与锚固区设计。14、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，在横载小、活载荷大、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； 当预应力过大时， 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。15、简述部分预应力混凝土结构的优点。答： a. 节省预应力钢筋羽锚具，与全预应力混凝土结构比较，可以减小压力，因 此，预应力钢筋用量可以大大减少； b. 改善结构性能，由于预加力的减少，使