结构设计原理课后习题答案

1、结构设计原理课后习题答案第一章1-1配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用就是什么？答:当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时,受拉区混凝土开裂,此时,受拉区混凝土虽退出工作,但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力,能继续承担荷载,直到受拉钢筋的应力达到屈服强度,继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。1-2试解释一下名词:混凝土立方体抗压强度;混凝土轴心抗压强度;混凝土抗拉强度;混凝土劈裂抗拉强度。答:混凝土立方体抗压强度:我国国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)规定以每边边长为150mm勺立方体为标准试件,在202的温度与相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,

2、依照标准制作方法与试验方法测得的抗压强度值(以MP妫单位)作为混凝土的立方体抗压强度，用符号fcu表示。混凝土轴心抗压强度:我国国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)规定以150mme150m忻300mm勺棱柱体为标准试件,在202的温度与相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法与试验方法测得的抗压强度值(以MP妫单位)称为混凝土轴心抗压强度，用符号fc表示。混凝土劈裂抗拉强度:我国交通部部颁标准公路工程水泥混凝土试验规程(JTJ053-94)规定，采用150mm方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定,按照规定的试验方法操作,则混凝土劈f

3、fts2F0.637F裂抗拉强度fts按下式计算：冗AA。混凝土抗拉强度：采用100 x100 x500mm昆凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0、9,即ft0.9fts。1-3混凝土轴心受压的应力一应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力一应变曲线有哪几个因素？答：完整的混凝土轴心受拉曲线由上升段OC下B段CD与收敛段DE三个阶段组成。上升段：当压应力0.3fc左右时,应力一一应变关系接近直线变化（OA段），混凝土处于弹性

4、阶段工作。在压应力0.3fc后，随着压应力的增大，应力一一应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变可分为弹性应变与塑性应变两部分，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裂缝。当应力达到0、8fc（B点）左右后，混凝土塑性变形显著增大，内部裂缝不断延伸拓展，并有几条贯通，应力应一应变曲线余率急剧减小，如果不继续加载，裂缝也会发展，即内部裂缝处于非稳定发展阶段。当应力达到最大应力上时（C点），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可见裂缝。下降段：到达峰值应力点C后,混凝土的强度并不完全消失，随着应力的减小（卸载），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

5、。收敛段:在反弯点D点之后,应力下降的速率减慢,趋于残余应力。表面纵缝把混凝土棱柱体分为若干个小柱,外载力由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素:混凝土强度、应变速率、测试技术与试验条件。1-4什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？答: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。主要影响因素:混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小;加荷时混凝土的龄期;混凝土的组成成分与配合比;养护及使用条件下的温度与湿度。1-5混凝土的徐变与收缩变形都就是随时间而增长的变形,两

6、者有与不同之处？答:徐变变形就是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变;收缩变形就是混凝土在凝结与硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象,就是一种不受力情况下的自由变形。1-7什么就是钢筋与混凝土之间粘结应力与粘结强度？为保证钢筋与混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？答:(1)粘结应力:变形差(相对滑移)沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力;粘结强度:实际工程中,通常以拔出试验中粘结失效(钢筋被拔出,或者混凝土被劈裂)时的最大平均粘结应力作为钢筋与混凝土的粘结强度;主要措施:光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高,所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力;水平

7、位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低,所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力;多根钢筋并排时,可调整钢筋之间的净距来增强粘结力;增大混凝土保护层厚度采用带肋钢筋。第二章2-1桥梁结构的功能包括哪几方面的内容？何谓结构的可靠性？ TOC o 1-5 h z 答:桥梁结构的功能由其使用要求决定的,具体有如下四个方面:桥梁结构应能承受在正常施工与正常使用期间可能出现的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用;桥梁结构在正常使用条件下具有良好的工作性能,例如,不发生影响正常使用的过大变形与局部损坏;桥梁结构在正常使用与正常维护条件下,在规定的时间内,具有足够的耐久性,例如,不出现过大的裂缝宽度,不发生由于混凝土保护

8、层碳化导致钢筋的修饰;在偶然荷载(如地震、强风)作用下或偶然事件(如爆炸)发生时与发生后,桥梁结构仍能保持整体稳定性,不发生倒塌。结构的可靠性:指结构的安全性、适用性与耐久性。2-2结构的设计基准期与使用寿命有何区别？答:设计基准期就是指对结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数,设计基准期可参考结构使用寿命的要求适当选定,但二者不完全等同。当结构的使用年限超过设计基准期,表面它的失效概率可能会增大,不能保证其目标可靠指标,但不等于结构丧失了所要求的基本功能甚至报废。一般来说,使用寿命长,设计基准期也可以长一些,使用寿命短,设计基准期应短一些。通常

9、设计基准期应该小于寿命期。2-3什么叫极限状态？我国公路桥规规定了哪两类结构的极限状态？答: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,此特定状态成为该功能的极限状态。承载能力极限状态与正常使用极限状态。2-4试解释一下名词:作用、直接作用、间接作用、抗力。作用:就是指使结构产生内力、变形、应力与应变的所有原因;直接作用:就是指施加在结构上的集中力与分布力;间接作用:就是指引起结构外加变形与约束变形的原因;抗力:就是指结构构件承受内力与变形的能力。2-5我国公路桥规规定了结构设计哪三种状况？答:持久状况、短暂状况与偶然状况。2-6结构承载能力极限状态与正

10、常使用极限状态设计计算原则就是什么？我国公路桥规采用的就是近似概率极限状态设计法。承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础,设计的原则就是作用效应最不利组合（基本组合）的设计值必须小于或等于结构抗力设计值,即0SdR。正常使用状态就是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础,采用作用（或荷载）的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构建的抗裂、裂缝宽度与挠度进行验算,并使各项计算值不超过公路桥规规定的各相应限值。设计表达式为SC1、2-7什么叫材料强度的标准值与设计值？材料强度标准值:就是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0、05分位值确定强度值,即取值原则就是

11、在符合规定质量的材料强度实测值的总体中,材料的强度的标准值应具有不小于95%的保证率。材料强度设计值:就是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。2-8作用分为几类？什么叫作用的标准值,可变作用的准永久值可变作用的频遇值？答:作用分为永久作用（恒载）、可变作用与偶然作用三类;作用的标准值:就是结构与结构构件设计时,采用的各种作用的基本代表值。可变作用的准永久值：指在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。可变作用频遇值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用。它就是指结构上较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值。2-9钢筋混凝土梁的

12、支点截面处，结构重力产生的剪力标准值VGk187.01kN；汽车荷载产生的剪力标准值VQik261.76kN；冲击系数(1)1.19；人群荷载产生的剪力标准值Vq2k57.2kN;温度梯度作用产生的剪力标准值Vq3k41.5kN,参照例题2-3,试进行正常使用极限状态设计时的作用效应组合计算。解:作用短期效应组合汽车荷载不计冲击系数的汽车荷载剪力标准值为： TOC o 1-5 h z VQ1k-_VQ1k261.76/1.19219.97kN1mnSsdSGik1j?SQjk187.010.7219.971.057.20.841.5=431、39kNi1j1作用长期效应组合mnSdSGik2j

13、?SQjk187.010.4219.970.457.20.841.5=331、08kNi1j1第三章3、1、试比较图3-4与3-5,说明钢筋混凝土板与钢筋混凝土梁钢筋布置的特点。答：板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决定。受力主钢筋的直径不宜小于10mm行车道板)或8mm4行道板)。近梁肋处的板内主钢筋，可沿板高中心纵轴线的(1/41/6)计算跨径处按(30450)弯起，但通过支承而不弯起的主钢筋,每米板宽内不应少于3根,并不少于主钢筋截面积的1/4。在简支板的跨中与连续梁的支点处,板内主钢筋间距不大于200mm。行车道板受力钢筋的最小混凝土保护层厚度c应不小于钢

14、筋的公称直径且同时满足附表1-8的要求。在板内应设置垂直于板受力钢筋的分布钢筋,分布钢筋就是在主筋上按一定间距设置的横向钢筋,属于构造配置钢筋,即其数量不通过计算,而就是按照设计规范规定选择的。梁:梁内的钢筋常常采用骨架形式,一般分为绑扎钢筋骨架与焊接钢筋骨架两种形式。梁内纵向受拉钢筋的数量由数量决定。可选择的钢筋数量直径一般为(1232)mm通常不彳#超过40mm在同一根梁内主钢筋宜用相同直径的钢筋,当采用两种以上直径的钢筋时,为了便于施工识别,直径间应相差2mnO上。3-2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率？配筋率的表达式中,h0含义就是什么？答:配筋率就是指所配置的钢筋截面面积与规定的混

15、凝土截面面积的比值(化为百分数表达)。h0就是指截面的有效高度。3-3为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度？钢筋的最小混凝土保护层厚度的选择应考虑哪些因素？答:设置保护层就是为了保护钢筋不直接受到大气的侵蚀与其她环境因素的作用,也就是为了保证钢筋与混凝土有良好的粘结。影响因素:环境类别、构件形式、钢筋布置。3-4、参照图3-7,试说明规定各主钢筋横向净距与层与层之间的竖向净距的原因。答:1)为了保证钢筋与混凝土之间的握裹力,增强两者的粘结力;2)保证钢筋之间有一定间隙浇注混凝土;3)方便钢筋的布置。3-5钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段受力主要特点就是什么？答：第I阶段

16、：混凝土全截面工作，混凝土的压应力与拉应力基本上都呈三角形分布。第I阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍就是三角形分布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展,拉应变增长较快,根据混凝土受拉时的应力应变图曲线,拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时,受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变,拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用Mcr表示。第II阶段：荷载作用弯矩到达”，后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。这时,在有裂缝的截面上,拉区混凝土退出工作,把它原承担的拉力传递给钢筋,发生了明显的应力重分布,钢筋的拉应力随荷载的增加而增加;混凝土的压应力不再就是三角形分布,而就

17、是形成微曲的曲线形,中与轴位置向上移动。第n阶段末：钢筋拉应变达到屈服值时的应变值，表示钢筋应力达到其屈服强度，第II阶段结束。第m阶段：在这个阶段里，钢筋的拉应变增加的很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变。这时,裂缝急剧开展,中与轴继续上升,混凝土受压区不断缩小,压应力也不断增大,压应力图成为明显的丰满曲线形。第m阶段末：这时，截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值,压应力图呈明显曲线形,并且最大压应力已不在上边缘而就是在距上边缘稍下处,这都就是混凝土受压时的应力应变图所决定的在第m阶段末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在临界裂缝两侧的一定区段内,压区混凝土出现纵向水平裂缝,随即

18、混凝土被压碎,梁破坏,在这个阶段,纵向钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。3-6什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁与超筋梁？各自有什么样的破坏形态？为什么吧少筋梁与超筋梁都成为脆性破坏？答:实际配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁;大于最小配筋率且小于最大配筋率的梁称为适筋梁;大于最大配筋率的梁称为超筋梁。少筋梁的受拉区混凝土开裂后,受拉钢筋达到屈服点,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,而且沿梁高延伸很高,此时受压区混凝土还未压坏,而裂缝宽度已经很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断。适筋梁受拉区钢筋首先达到屈服,其应力保持不变而应变显著增大,直到受压区边缘混凝土的应变达到极限

19、压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之因混凝土压碎而破坏。超筋梁的破坏就是受压区混凝土被压坏,而受拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点受拉区的裂缝开展不宽,破坏突然,没有明显预兆。少筋梁与超筋梁的破坏都很突然,没有明显预兆,故称为脆性破坏。3-7钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋屈服后能否再增加荷载？为什么？少筋梁能否这样？答:适筋梁可以再增加荷载,因为当受拉区钢筋屈服后,钢筋退出工作,受压区混凝土开始受压,直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之因混凝土压碎而破坏,这时不能再增加荷载。少筋梁裂缝出现在钢筋屈服前,此时构件已不再承受荷

20、载,若继续增加荷载,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,而且沿梁高延伸很高,此时受拉区混凝土还未压坏,而裂缝宽度已经很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断。3-8答:基本假定有:1)平截面假定2)不考虑混凝土的抗拉强度3)材料应力与物理关系对于钢筋混凝土受弯构件,从开始加荷到破坏的各个阶段,截面的平均应变都能较好地符合平截面假定。对于混凝土的受压区来讲,平截面假定就是正确的。而对于混凝土受压区，裂缝产生后，裂缝截面处钢筋与相邻的混凝土之间发生了某些相对滑移，因此，在裂缝附近区段，截面变形已不能完全符合平截面假定。3-9什么叫做钢筋混凝土受弯构件的截面相对受压区高度与相对

21、界限受压区高度b?b在正截面承载力计算中起什么作用？b取值与哪些因素有关？答：相对受压区高度：相对受压区高度i上，其中Xi为受压区ho高度，儿为截面有效高度。相对界限受压区高度：当钢筋混凝土梁受拉区钢筋达到屈服应变y而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应cu变而破坏，此时受压区高度为Xbbh0,b被称为相对界限混凝土受压区高度。作用：在正截面承载能力计算中通常用bR来作为界限条件h来判断截面的破坏类型，就是始筋破坏还就是少筋破坏。相关因素：受拉区钢筋的抗拉强度值fsd；受拉区钢筋的弹性模量Es；混凝土极限压应变cu以及无量纲参数有关。3-16解:基本公式法：查附表可得fcd11.5

22、MPa,储1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0,则弯矩计算值M0Md1.0145145kN?m。采用绑扎钢筋骨架，按一层钢筋布置，假设as40mm,则有效高度h0has50040460mm。(1)求受压区高度x有公式3-14得：114510611.5200 x(4601) TOC o 1-5 h z 2,_115x105800X145000000 x1167.6mmbh00.56460258,x2752.4mm(舍)(2)求所需钢筋数As八fcdbx11.5200167.62As1377mmfsd280钢筋布置可选232(As1608mm2)混凝土保护层厚度c30mmd22

23、mm,且满足附表要求251aS3042.6mm,取45mms2Sn200230235.868.4mm30mm及d最小配筋率计算45(ftd/fsd)45(1.23/280)0.2,所以配筋率不应小于0、2%,实际配筋率含肃，1.5%查附表可得fcd 11.5MPa,储查表法:1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0假设as 40mm ,则有效高度hh as 500 40 460mm 。K M 1.0 145 106A02 2 0.298fcdbhb211.5 200 4602查附表 1-5 得0.37 b, 0 0.8151450000000 fsdh00.815 280 46

24、021381mm解:查附表可得fcd9.2MPa,储1.06MPa,fsd280MPa。最小配筋率计算：45（储/fsd）45（1.06/280）0.17，故取m,0.2%由配筋图计算得混凝土保护层厚度：casd/24018.4/2mm30.8d16mm20030.82318.4钢筋/争距Sn41.6mm,满足2实际配筋率：6030.74%,满足200410求受压区高fsdAs280603度：x-d-91.8mmbh00.56410230mmfcdb9.2200抗弯承载能力xMu fcdbx(h0 -) 9.2 20091.891.8 (410 )61500859N?mm61.5kN?m不满足

25、承载能力要求。3-18解：查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0。弯矩计算值M0Md1.012.912.9kN?m,上侧受拉。取1m宽来进行截面配筋，即b=1000mm采用绑扎钢筋骨架，按一层钢筋布置，假设as25mm,则有效高度h0has14025115mm。(1)求受压区高度x有公式3-14得：112.910611.51000 x(1151)11.5x22645x258000 xi10.2mmb%0.5610056,X2219.8mm(舍)(2)求所需钢筋数As TOC o 1-5 h z fcdbx11.5100010.22As41

26、9mmfsd280钢筋布置可选4(|)12(As452mm2),或者6(|)10(As471mm2),钢筋布置在受拉一侧，即上缘。混凝土保护层厚度c30mmd12mm,且满足附表要求_13.9as2532mm,取35mm最小配筋率计算：45(储/fsd)45(1.23/280)0.2,所以配筋率不应小于0、2%,实际配筋率14520.45%,bh010001003-19解：查附表可得fcd9.2MPa,ftd1.06MPa,fsdfsd280MPa,b0.56,01.0,则弯矩计算值M0Md1.1190209kN?m。设as35mm,受拉钢筋按两层钢筋布置，假设as65mm,则有效高度h0ha

27、s50065435mm。取b0.56a,Mfcdbh02(10.5)2091069.220043520.56(10.50.56)As6612.6mmfcdbxfsdAsfsd(h0as)280(43535)22213.4 mm29.2200(4350.56)280612.6280解：内梁1、简支梁计算跨径的1/3,即10/324200/38067mm2、取相邻两梁平均间距2200mm3、hv60mm,bh1100mm1/3b6hh12hf160660121502320mm，满足bf1取三个中白最小值，即2200mm不满足承载能力要求。边梁2260mm ,又外侧悬臂板实bfb2200160015

28、0601506hf622222际宽度为2200mm所以边梁有效宽度为2200mm3-22受压区高度在翼板厚度内，即xhf,为第一类T形截面，受压区已进入梁肋，即xhf,为第二类T形截面第一类T形截面，中与轴在受压翼板内，受压区高度xhf。此时,截面虽为T形，但受压区形状为宽bf的矩形，而受拉截面形状与截面抗弯承载能力无关，故以宽度为bf的矩形来进行抗弯承载力计算。3-23解：查附表可得fcd11.5MPa,ftd1.23MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0。弯矩计算值M0Md1.011871187kN?m保护层厚度c4222730.7mm30mm,且大于钢筋直径d2钢筋净距S350

29、30.726纪730.5mm30mm,且大于直径d54295as68.5mm,贝Uh。135068.51281.5mm2T形截面有效宽度：1、计算跨径的1/3：k12600/34200mm32、相邻两梁的平均间距为2100mm3、b6hh12hf350640121001790mm所以T梁截面有效宽度bf1790mm，厚度hf1100140120mm2(1)判断T形截面类型：fcdbfh711.517901202.47kN?m。fsdAs280188421.06kN?m为第一类T形截面(2)求受压区高度xfsdAsx fcdbf 280 1884 211.5 179051.3mm hf(3)正截

30、面抗弯能力Mufcdbfx(hO |) 11.5 179051351.3 (1281.5 ) 1326.2kN?m M满足承载能力要求。3-24先将空心板的圆孔换算成bk hk的矩形孔面积相等：bkhk - d2 ab3802 380 80 1437544413bkhkI12I2195222624912惯性矩相等：I13808031621333312968006458d42d2d22d2d2I2(一)(40)-1283838解得：、404mmbk356mm故上翼板厚度hf30098mm2下翼板厚度hf300hk98mm2腹板厚度bbf2bk9902356278mm第四章4-1钢筋混凝土受弯构件

31、沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？答:斜拉破坏，发生在剪跨比比较大（m3）时；剪压破坏，发生在剪跨比在1m3时；斜压破坏，发生在剪跨比m1时。4-2影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯能力的主要因素有哪些？答:主要因素有剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率与箍筋数量及强度等。4-3钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力基本公式的适用范围就是什么？公式的上下限物理意义就是什么？答：适用范围：1）截面尺寸需满足0Vd0.51103Yfcu，kbh032）按构造要求配置箍筋0Vd0.51102ftdbh0物理意义：1）上限值：截面最小尺寸;2）下限值：按构造要求配置钢筋4-5解释以下术语Mm答

32、：剪跨比：剪跨比就是一个无量纲常数，用Vh0来表示，此处M与V分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩与剪力，儿为截面有效配筋率：bSv剪压破坏：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝,其中一条发展成临界斜裂缝。临界斜裂缝出现后，梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力、剪应力及荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏。这种破坏为剪压破坏。斜截面投影长度：就是纵向钢筋与斜裂缝底端相交点至斜裂缝顶端距离的水平投影长度，其大小与有效高度与剪跨比有关。充分利用点：所有钢筋的强度被充分利用的点不需要点：不需要设置钢筋的点弯矩包络图：沿梁长度各截面上

33、弯矩组合设计值的分布图抵抗弯矩图：又称材料图，就是沿梁长度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，即表示各正截面所具有的抗弯承载力。4-6钢筋混凝土抗剪承载力复核时，如何选择复核截面？答：公路桥规规定，在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时,其复核位置应按照下列规定选取:距支座中心h/2处的截面受拉区弯起钢筋弯起处的截面以及锚于受拉区的纵向受拉钢筋开始不受力处的截面箍筋数量或间距有改变处的截面梁的肋板宽度改变处的截面4-7试述纵向钢筋在支座处锚固有哪些规定？ TOC o 1-5 h z 答:公路桥规有以下规定:在钢筋混凝土梁的支点处,应至少有两根且不少于总数1/5的下层受

34、拉主钢筋通过;底层两外侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋,伸出支点截面以外的长度应不小于10d;对环氧树脂涂层钢筋应不小于12、5d,d为受拉钢筋直径。4-9解:纵向受拉钢筋:查附表可得fcd9.2MPa,ftd1.06MPa,fsd280MPa,b0.56,01.0,则弯矩计算值Ml/20Md,l/21.0147147kN?m。采用绑扎钢筋骨架,按两层层钢筋布置,假设as65mm,则有效高度h0has50065435mm。单筋截面最大承载能力为:22Mufcdbh02b(10.5b)9.220043520.56(10.50.56)140.4kNMl/2所以采用双面配筋。取 b 0.56, as 3

35、5mm八，Mfcdbh02 (1 0.5 ) 147 106 9.2 200 4352 0.56(1 0.5 0.56)As 59.1mmfsdG as)280 (435 35)fcdbxfsdAsfsd9.2 200 (435 0.56) 280 59.128021670 mm16(55受压钢筋选择 2d 12（ As 226mm）,受拉钢筋选择 3 22+3 As 1743mm ）。取受拉钢筋层距为 55mm,净距为18.4/2 25.1/2=33.3mm,满足要求;则as1140 45 603 100174364mm钢筋间净距Sn加. 2 I 3232.4mm,满足要求h05006443

36、6mm，取as40mm配筋率1743=0.02200436箍筋:取混凝土与箍筋共同的抗剪能力Vcs0.6V,不考虑弯起钢筋作用，则:0.6V,13(0.45103)bhJ(20.6p)f?svfsv,解得61.7810sv(20.6p),fcu,kfsvV13bh0、2)(sv)mm采用直径。8的双肢箍筋，箍筋截面积Av nAs2m 2 50.3 100.6mm由此可得:Sv1232(0.56106)(20.6p),7CU,kA3vfsVbh0(V)2跨中截面Vl/20Vd,l/21.025.225.2kN,支点截面V00Vd,01.0124.8124.8kNV,LV0h(V。V/2)4800

37、124.8500(124.825.2)114.43kN4800p1002Sv1232(0.56106)(20.6p)fcu,kAsvfsvbhc22(V,)2(0.56106)(20.62)20100.61952004362(114.43)2=456.5mm由构造要求得：&2250mm,去Sv=250mm,箍筋配筋率sv含表0.2%0.18%,满足要求，根据要求:在支座中心向跨径长度方向的500mmg围内，设计箍筋间距Sv=100mm,尔后至跨中截面统一i米用Sv=250mm第六章6-1配有纵向钢筋与普通钢筋的轴心受压短柱与长注的破坏形态有何不同？什么叫作柱的稳定系数？影响稳定系数的主要因素有

38、哪些？解:1）短柱：当轴向力P逐渐增加时，试件也随之缩短，试验结果证明混凝土全截面与纵向钢筋均发生压缩变形。当轴向力P达到破坏荷载的90溢右时，柱中部四周混凝土表面出现纵向裂缝，部分混凝土保护层剥落，最后就是箍筋间的纵向钢筋发生屈服，向外鼓出，混凝土被压碎而整个试验柱破坏。钢筋混凝土短柱的破坏就是材料破坏，即混凝土压碎破坏。2）长柱：在压力P不大时，也就是全截面受压，但随着压力增大，长柱不紧发生压缩变形，同时长柱中部发生较大的横向挠度u,凹侧压应力较大，凸侧较小。在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致失稳破坏。破坏时，凹侧的混凝土首先被压碎，混凝土表面有纵向裂缝，纵向

39、钢筋被压弯而向外鼓出，混凝土保护层脱落；凸侧则由受压突然转变为受拉，出现横向裂缝。3）稳定系数：钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数4）主要影响因素：构件的长细比6-5解：短边b250mm，计算长细比卜500020,查表得b2500.75,fcd11.5MPa,fsd280MPa,01.0Nu0.9（fcdAfsdAs）0.90.75（11.5250250280804）637.11kN0Nd560kN,则满足承载能力要求。6-7解：查表得混凝土抗压强度设计值fcd11.5MPa, 01.1 ,HRB335级钢筋抗压强度设计值fsd 280MPa

40、,R235级钢筋抗拉强度设计值fsd 195MPa ,轴心压力计算值 N 0Nd 1.1 1560 1716kN1）截面设计长细比l0 3000 6.67 12,可按螺旋箍筋柱设计。d 450（1）计算所需纵向钢筋截面积由附表1-8,取纵向钢筋的混凝土保护层厚度为c 40mm,则:核心面积直径：dcor d 2c 450 2 40 370mm柱截面面积：Adj 423.14 45024 2158962.5mm TOC o 1-5 h z ,22核心面积:Acorco107466.5mm 195选10单肢箍筋的截面积As01 78.5mm2,这时箍筋所需的间距为：dcorAs01 3.14 37

41、0 78.5 128.5mm,由构造要求，间距S应满足As071044假定纵向钢筋配筋率1.2%,则可得到:_2AsAcor0.012107466.51290mm选用7根16的，As1407mm2确定箍筋直径与间距S取NuN1716kN,可得螺旋箍筋换算截面面积隈为:N/0.9的从。.fsd22710mm0.25As 351.75mm21716000/0.911.5107466.52801407Sdcor/574mm与S80mm,故取S70mm2)截面复核Acor107466.5mm2,As1407mm2,1407/107466.51.31%0.5%As0dcorAs013.14 370 78

42、.57021303mmNu0.9(fcdAc0rkfsdAs0fsdAs)0.9(11.5107466.5219513032801407)1924.2kN0Nd1716kN满足承载力要求!检查混凝土保护层就是否会剥落。Nu0.9(fcdAfsdAs)0.91(11.5158962.52801407)1999.83kN1.5Nu1.51999.832999.75kNNu1924kN故混凝土保护层不会剥落。第七章7-2试简述钢筋混凝土偏心受压构件的破坏形态与破坏类型。答:破坏形态：(1)受拉破坏一大偏心受压破坏，当偏心距较大时，且受拉钢筋配筋率不高时，偏心受压构件的破坏就是受拉钢筋先达到屈服强度，

43、然后受压混凝土压坏，临近破坏时有明显的预兆，裂缝显著开展，构件的承载能力取决于受拉钢筋的强度与数量。(2)受压破坏一小偏心受压破坏，小偏心受压构件的破坏一般就是受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，受压区混凝土被压碎；同一侧的钢筋压应力达到屈服强度，破坏前钢筋的横向变形无明显急剧增长，正截面承载力取决于受压区混凝土的抗压强度与受拉钢筋强度。破坏类型：1）短柱破坏;2）长柱破坏;3）细长柱破坏7-3由式（7-2）偏心距增大系数与哪些因素有关？由公式112i2可知，偏心距增大系数与构件的计1400e0/h0）h算长度，偏心距，截面的有效高度，截面高度，荷载偏心率对截面曲率的影响系数，构件长细比对截

44、面曲率的影响系数。7-4钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件的截面设计与截面复核中，如何判断就是大偏心受压还就是小偏心受压？答：截面设计时，当eo0.3h时，按小偏心受压构件设计，eo0.3h0时,按大偏心受压构件设计。截面复核时，当b时，为大偏心受压，b时,为小偏心受压、7-5写出矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算流程图与截面复核的计算流程图注意就是流程图7-6解：查表得：fcd11.5MPa,fsdfsd280MPa,01.0NNd?0542.81.0542.8kN,MMd?0326.61.0326.6kN?m偏心距eM3266602mm，弯矩作用平面内的长细比N542.8收6000105,故

45、应考虑偏心距增大系数。h600设asas40mm,则h0has560mm TOC o 1-5 h z e。602仃10.22.70.22.71,取11.0h05601.05 1,取 2 1.0I0600021.150.011.150.01-h600所以偏心距增大系数21400602/5602102111.07大小偏心受压的初步判断e01.07602644mm0.3h0,故可先按照大偏心受压来进行配筋计算。ese0h/2as64430040904mm(2)计算所需的纵向钢筋面积取b0.56As2Nesfcd bh0 b 1 0.5 bfsdQas)22minbh 360mm542.890411.

46、530056020.56(10.50.56)”，2374mm280(56040)所以As1374mm2,取4根12的钢筋,As452mm2Asfcdbh b fsdAs Nf sd28011.53005600.56280452542.82377mm2取4根28的钢筋。7-7解:查表得:fcd9.2MPadfsd280MPa,01.01.0 120kN?mNNd?01881.0188kN,MMd?0120M 120 638mm ,弯矩作N 188用平面内的长细比l04000h 40010 5,故应考虑偏心距增大系数。设 asas40mm,则 h0 h as 360mme063810.2 2.7

47、0.2 2.7 -h。3601,取 11.0I02 1.15 0.01 1.15 h0.0140001.054001,取2 1.0所以偏心距增大系数1 14001(% 1h01400 638/360210 1 1 1.04大小偏心受压的初步判断eo1.04638664mm0.3ho,故可先按照大偏心受压来进行配筋计管畀。eseoh/2as66420040824mmese0h/2as66420040504mm(2)计算所需的纵向钢筋面积As942mm2卜k22NesfsdAs(h0as)xh0h0fcdb79.8mm 2as21881000824280942(36040)3603609.2300

48、AsNesfsd(h0as)21058mm1881000504280(36040)取3根22的钢筋，As1140mm27-8解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd280MPa,01.0NNd?01741.0174kN,MMd?054.81.054.8kN?m偏心距eM548315mm,弯矩作用平面内的长细比N174辰陋7.85,故应考虑偏心距增大系数。h450 TOC o 1-5 h z asas40mm,贝!Jhhas410mme0315b10.22.70.22.71,取i1.0h04101.0lo3500口1.150.011.150.011.071,取2h450所以偏心距增大系数11

49、(9)21217.82111.061400s0h1400315/4101400h0e01.06315334mmese0h/2as33422540519mmese0h/2as33422540149mm弯矩作用平面内截面承载力复核大小偏心受压的初步判断.，,X、fcdbx(esh0-)fsdAsesfsdAses305mm(舍)代入整理得138x230084x36413720,解得：X187mm,x2:悬0.212b,为大偏心受压。(2)求截面承载能力x2aS80mm所以：截面承载能力为NufcdbxfsdAssAs9.230087280308280339231.4kN满足承载能力要求垂直于弯矩作

50、用平面的截面承载力复核垂直弯矩作用平面的长细比回眄20,查附表得：0.75b300则得：Nu0.9fcdbhfsd(AsAs)满足承载力要0.90.759.2300450280(339308)960.63kN求。7-9解：查表得：fcd9.2MPa,fsdfsd280MPa,01.1NNd?026451.12909.5kN,MMd?01191.1130.9kN?m偏心距eM幽945mm，弯矩作用平面内的长细比N2909.50陋105,故应考虑偏心距增大系数。h600设asas40mm,则hha$560mm TOC o 1-5 h z e04510.22.70.22.70.417h05601,取

51、 21.0Io60001.150.011.150.011.05h600所以偏心距增大系数11400 45/5602100.417 1 1.37截面设计大小偏心受压的初步判断eo1.374562mm0.3h,故可先按照小偏心受压来进行配筋计算。ese0h/2as6230040322mmeseoh/2as6230040198mm(2)计算所需的纵向钢筋面积Asminbh0.002bh0.002300600360mm2，取4根12的钢筋，As452mm22_一一AxBxC0A0.5fcdbh00.59.2300560772800das.56040B0-fsdAsfcdbhoas2803609.230

52、056040156576000b0.560.8h0asC-一-fsdAsh0Nesh。b560400.82803605602909.51985604204485600000.560.8求得x1643mm,x2846mm(舍)x/h0643/5601.15h/h0,截面为全截面受压，取xh600mmNesfcdbh(h0h/2)Asfsd(h0as)32909.5103229.2300600(560300)263477mm28010(56040)取6根28的钢筋,As3695mm2截面复核(1)垂直弯矩作用平面垂直弯矩作用平面的长细比立照20,查附表得：0.75b300则得：Nu0.9fcdbh

53、5AsAs)不满足承载0.90.759.2300600280(4523695)1901.6kN力要求。(2)弯矩作用平面内的复核大小偏心受压的初步判断.，,x、fcdbx(esh0-)fsdAsesfsdAses代入整理得138x265688x245603120,解得：Xi722mm,x2246mm(舍)，取x600mmhob,为小偏心受压。Ax2BxCA O.5%dbho0.59.2 300560 772800Bfcdbh0(esh0)f sd Ases9.2 300 560 (322 560)280 360 3220.56 0.8232612800C(fsdAsesfsdAe)h0b0.8

54、 280 360 322(0.56 0.8280 3695198)560175303968000求得 x1 650mm, x2349mm(舍)x/h0650/560h/h0全截面受压，取xh600mm,h/h01.07fsd (b280)(1.070.56 0.80.8)252MPa (压应力)Nu1fcdbx fsdAs sAs9.2 300600280 3695 252 360 2781.32kNNu29.2fcdbh(h。h/2)fsdAUh。as)0e300600(560300)280360(56040)2246.4KN1.0215eh/2e0as3004540215mmNu2246.

55、4kN,不满足承载力要求。7-10与非对称布筋的矩形截面偏心受压构件相比，对称布筋设计时的大、小偏心受压的判别方法有何不同之处?答:对称布筋时:由于AsAs，fsdfsd,由此可得Nfcdbxx/ho可直接求出。fcdbho然会根据b,判断为大偏心受压；b,判断为小偏心受压；非对称布筋时：x/ho无法直接求出。判断依据为eoO.3ho,可先按小偏心受压构件计算；eO.3ho,可先按大偏心受压构件计算第九章9-1对于钢筋混凝土构件，为什么公路桥规规定必须进行持久状况正常使用极限状态计算与短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？答：(1)钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏

56、或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。因此，钢筋混凝土构件除要求进行持久状况承载能力极限状态计算外，还要进行持久状况正常使用极限状态的计算，以及短暂状况的构件应力计算。(2)不同之处：1)钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态就是取构件破坏阶段而使用阶段一般取梁带裂缝工作阶段；2)在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其承载能力计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋数量及钢筋布置,以保证截面承载能力要大于最不利荷载效应0MdMu,计算内容分为截面设计与截面复核两部分。使用阶段计算就是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算,以保

57、证在正常使用状态下得裂缝宽度与变形小于规范规定的各项限值,这种计算称为“验算”;承载能力极限状态计算时汽车荷载应计入冲击系数,作用（或荷载）效应及结构构件抗力均应采用考虑了分项系数的设计值;在多种作用（或荷载）效应情况下,应将各效应设计值进行最不利组合,并根据参与组合的作用（或荷载）效应情况,取用不同的效应组合系数。正常使用极限状态计算时作用（或荷载）效应应取用短期效应与长期效应的一种或两种组合,并且公路桥规明确规定这就是汽车荷载可不计冲击系数。9-2什么就是钢筋混凝土构件的换算截面？将钢筋混凝土开裂截面化为等效的换算截面基本前提就是什么？答:换算截面:将受压区的混凝土面积与受拉区的钢筋换算面

58、积所组 TOC o 1-5 h z 成的截面称为钢筋混凝土构件开裂截面的换算截面;基本前提:平截面假定,即认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形以后仍保持为明面;弹性体假定。混凝土受压区的应力分布图可近似瞧作直线分布;受拉区混凝土完全不能承受拉应力。拉应力完全由钢筋承受。9-3引起钢筋混凝土构件出现裂缝的主要因素有哪些？答:作用效应(如弯矩、剪力、扭矩及拉力等)外加变形或约束变形钢筋锈蚀9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑哪些问题？答:主要因素:影响混凝土结构耐久性的因素主要有内部与外部两个方面。内部因素主要有混凝土的强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、等级与用

59、量、外加剂用量等;外部条件则有环境温度、湿度、二氧化碳含量等。设计应考虑的问题:(1)耐久混凝土的选用;(2)与结构耐久性有关的结构构造措施与裂缝控制措施;(3)为使用过程中的必要检测、维修与部件更换设置通道与空间,并作出修复时施工荷载作用下的结构承载力核算;(4)与结构耐久性有关的施工质量要求,特别就是混凝土的养护(包括温度与湿度控制)方法与期限以及保护层厚度的质量要求与质量保证措施;在设计施工图上应标明不同钢筋(如主筋或箍筋)的混凝土保护层厚度及施工允差;(5)结构使用阶段的定期维修与检测要求;(6)对于可能遭受氯盐引起钢筋锈蚀的重要混凝土工程,宜根据具体环境条件与材料劣化模型,按混凝土结构耐久性设计与施工指南的要求进行结构使用年限验算9-5解：1)构件的最大裂缝宽度(1)带肋钢筋系数G1.0荷载短期效应组合弯矩计算值为：MsMgiiMqi400.71550.5kN?m荷载长期效应组合弯矩计算值为：MiMg2iMqi400.41546kN?m系数C21.00.531.00.5但1.456Ms50.5系数C3,非板式受弯构件C31.0(2)钢筋应力ss的计算h0has50040460mmss0.87Ash050.5 10000.87 603 460 10209.3MPa(3) d 16mm(4)纵向受拉钢筋