水工钢筋混凝土结构简答

水工钢筋混凝土结构简答《水工钢筋混凝土结构》常见问题解答一1．什么是混凝土结构？素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的概念。答：混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。素混凝土结构是指由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构；钢筋混凝土结构是指由配置受力钢筋的混凝土制成的结构；预应力混凝土结构是指由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。其中，钢筋混凝土结构在工程中应用最为广泛。2．钢筋混凝土结构的特点如何？答：一般情况下，钢筋混凝土是以混凝土承受压力、钢筋承受拉力，利用了混凝土的高抗压性能和钢筋的高抗拉性能及良好的塑性，相对于素混凝土结构可以大大提高其承载力，技术经济效益显著。钢筋有时也可以用来协助混凝土受压，以便减少截面尺寸。混凝土和钢筋的有机搭配、协调工作还可以使构件的破坏性质也得到改善，破坏呈延性特征，有明显的裂缝和变形发展过程即有明显的破坏预兆。3．钢筋和混凝土这两种物理、力学性能很不相同的材料能够共同工作的主要原因是什么？答：钢筋和混凝土这两种材料的物理、力学性能很不相同，但能够共同工作，其主要原因是：（1）钢筋与混凝土之间存在有良好的粘结力，能牢固地形成整体，保证在荷载作用下，钢筋和外围混凝土能够协调变形，相互传力，共同受力?。（2）钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），当温度变化时，两者间不会产生很大的相对变形而破坏它们之间的结合。4．钢筋混凝土结构有哪些优点？答：优点：耐久性好，整体性好，可模性好，耐火性好，就地取材，节约钢材；缺点：自重大，施工比较复杂，抗裂性差，修补和加固工作比较困难。5．钢筋冷拉后性能有哪些变化?答：钢筋冷拉后，屈服强度提高，但伸长率减小，塑性性能降低，也就是钢材性质变硬变脆了。钢筋冷拉后，只提高抗拉强度，其抗压强度并没有提高，不要把冷拉钢筋用作受压钢筋。冷拉还可使钢筋伸长，起到节省钢材、调直钢筋、自动除锈、检查焊接质量的作用。冷拉钢筋受到高温时，它的强度要降低，因此，冷拉钢筋在焊接时，应控制加热时间不能过长，应先焊好后再进行冷拉。6．钢筋混凝土结构设计时，如何确定钢筋强度的计算指标？为什么？答：屈服强度（流限）fy是软钢的主要强度指标。在混凝土中的钢筋，当应力达到屈服强度后，荷载不增加，而应变会继续增大，使得混凝土裂缝开展过宽，构件变形过大，结构已不能正常使用。所以软钢钢筋的受拉强度限值以屈服强度为准。钢筋的强化阶段，即极限抗拉强度fsu只作为一种安全储备。硬钢没有明确的屈服台阶（流幅），所以计算中以“协定流限”，也称“条件屈服点”作为强度标准，所谓协定流限是指经过加载及卸载后尚存有0.2％永久残余变形时的应力，用σ0.2表示。σ0.2一般相当于抗拉极限强度的70％～85％。7．混凝土的强度指标有哪几种？与标准立方体试块150*150*150相比200测得的强度偏低，为什么？答：混凝土的强度指标有：立方体抗压强度fcu、棱柱体抗压强度fc和轴心抗拉强度ft。试件尺寸对测试强度的原因在于边界条件（试验机压板与试件表面不涂润滑剂而产生相互摩擦）限制了试件的横向变形，使其裂缝不易发展，试件越小，约束越大，强度就越高。9．混凝土的弹性模量如何测定？什么是变形模量?变形模量与弹性模量有什么关系?答：混凝土的弹性模量Ec：一般把过原点的切线的斜率作为混凝土的弹性模量，也称初始弹性模量。混凝土弹性模量的测定：利用多次重复加载卸载后应力应变关系趋于直线的性质来求弹性模量。将棱柱体试件加载至应力σ≤0.5fc，重复加载5～10次，应力—应变曲线基本上趋于平行过原点切线的直线，求出此直线的斜率，作为混凝土的弹性模量。不同强度的混凝土弹性模量可按经验公式计算。变形模量Ec＇：应力σc较大时的混凝土应力与应变之比称为变形模量，也称弹塑性模量，用Ec＇表示，Ec＇=σc/εc。Ec＇与弹性模量Ec的关系可用弹性系数γ表示：Ec＇=γEc弹性系数γ是小于1的变数，随应力增大而减小。通常，当σ≤0.3fc时，γ=1.0；当σ=0.8fc时，γ=0.4～0.7。10．混凝土的受压、受拉极限应变是如何取值的？答：混凝土极限压应变：在计算时，均匀受压可取为εcu=0.002，非均匀受压可取εcu=0.0033。混凝土极限拉应变：计算时一般取εtu=0.0001～0.00015。11．什么叫混凝土的徐变与收缩?影响徐变和收缩的主要因素有哪些?答：混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形也会随着时间而增长。这种现象，称为混凝土的徐变。混凝土在空气中结硬时，由于温、湿度及本身化学变化的影响，体积随时间增长而减小的现象称为收缩。影响徐变的主要因素：a）内部因素。b）环境影响。c）应力条件。d）加荷龄期。12．钢筋与混凝土的粘结力主要由哪三部分组成？答：（1）水泥凝胶体与钢筋表面之间的化学胶着力（胶结力）（2）混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力（摩阻力）。（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。13．何谓结构的可靠性？结构的功能包括哪三个方面？答：结构的可靠性是指结构在规定的时间（设计基准期）内，在规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用和正常维护）下，完成安全性、适用性和耐久性等预定功能的能力。结构的功能包括安全性、适用性、耐久性。结构的设计基准期是指：设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。各类工程结构的设计使用年限是不统一的，重要性不同的建筑物使用年限应不同。就总体而言，一般建筑结构的设计使用年限可为50年,桥梁应比房屋的设计使用年限长，水工大坝的设计使用年限更长。14．何谓结构的极限状态？极限状态分为哪两大类？答：结构的极限状态：是指整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类。15．什么叫结构抗力、作用、作用效应、极限状态方程、失效概率、可靠指标、目标可靠指标？答：结构抗力：是指整个结构或构件承受内力和变形的能力(如构件的承载能力、抗裂度和刚度等)，用“R”来表示。作用：施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变形的原因，均称为结构上的作用。在工程结构中，荷载是常见的作用，结构上的荷载按其随时间的变异性不同，可以分为以下三类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。作用效应：是指在各种作用因素的作用下，于结构构件内所产生的内力和变形（如轴力、弯矩、扭矩、挠度、裂缝等），用“S”来表示。极限状态方程：一般可简单的把影响结构可靠性的因素归纳为荷载效应S和结构抗力R两个相互独立的随机变量，以荷载效应S和结构抗力R两个基本随机变量来描述结构的极限状态，则极限状态函数（或称功能函数）为Z=g（R，S）=R–S因R、S是随机变量，所以功能函数Z也是随机变量。确定目标可靠指标应考虑结构的重要性、破坏后果的严重程度和社会经济。7．什么是荷载的标准值和设计值？答：荷载标准值是指结构构件在使用期间正常情况下可能出现的最大荷载值，由于荷载本身具有随机性，因而最大荷载也是随机变量。荷载标准值乘以相应的荷载分项系数后即为荷载设计。9．实用设计表达式的思路？式中五种系数的作用？答：《水工混凝土结构设计规范》在可靠度分析的基础上，给出了采用基本变量标准值和多个分项系数表示的实用设计表达式。在设计表达式中隐含了结构对失效概率的要求，设计出来的构件已经具有某一可靠概率的保证。《水工混凝土结构设计规范》在设计表达式中采用了五个分项系数，用这五个系数构成并保证了结构的可靠度。结构重要性系数γ0设计状况系数ψ荷载分项系数（永久荷载分项系数γG和可变荷载分项系数γQ）材料强度分项系数（混凝土强度分项系数γc及钢筋强度分项系数γs）结构系数γd10.分布钢筋的作用？答：分布钢筋垂直于受力钢筋方向，分布钢筋是将板面荷载更均匀地传布给受力钢筋，同时在施工中用以固定受力钢筋，并起抵抗混凝土收缩和温度应力的作用。11．凝土适筋梁从加载到破坏经历了哪几个阶段?每个阶段是哪种计算的依据?答：经历了未裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段，未裂阶段是抗裂验算的依据，裂缝阶段是裂缝和变形验算的依据，破坏阶段是正截面承载力计算的依据。12.续梁的抵抗弯矩图和内力包络图？答：连续梁的抵抗弯矩图是连续梁各截面实际能抵抗的弯矩图形，内力包络图是指连续梁各截面在各种可能的活载布置下产生的内力上下限形成的外包线。1、为保证斜截面抗弯，抵抗弯矩图与弯矩包络图应呈什么关系？当跨中纵筋弯起和支座纵筋切断应满足什么构造要求？答：①在各个截面上都要求MR不小于M，即与M图是同一比例尺的MR图必须将M图包括在内。②在弯起纵筋时，弯起点必须设在该钢筋的充分利用点以外不小于0.5h0的地方。③支座纵筋切断时实际切断点至钢筋的充分利用点以外不小于1.2la或1.2la+h0或1.2la+1.7h0；实际切断点至钢筋的理论切断点以外不小于20d且h0或1.3h0且20d。2、什么叫钢筋混凝土受弯构件挠度计算中的“最小刚度原则”？答：最小刚度原则是取同号弯矩区段内弯矩最大截面的抗弯刚度作为该区段的刚度。对于简支梁，可以取跨中截面的抗弯刚度；对于等截面的连续构件，抗弯刚度可取跨中截面和支座截面刚度的平均值。4、什么是延性破坏，脆性破坏?试各举二例。答：延性是指在承载力无显著变化的情况下后期变形能力，也就是最终破坏之前经受非弹性变形的能力。延性好的构件破坏过程比较长，破坏有明显预兆，能及早采取措施，避免发生伤亡事故及建筑物的全面崩溃，这一类破坏称为延性破坏，如适筋梁破坏属于延性破坏；延性差的构件破坏突然发生，没有明显预兆，不能及早采取措施，容易造成伤亡事故及建筑物的全面崩溃，这一类破坏称为脆性破坏，如超筋梁破坏属于脆性破坏。1、钢筋混凝土构件在正常使用阶段，若计算所得的裂缝宽度wlim超过许可的裂缝宽度[wlim]时，应采取什么措施?最根本方法是什么?答：改用较小直径的带肋钢筋，减小钢筋间距，适当增加受拉区纵向钢筋截面面积等。根本方法：采用预应力混凝土结构。3、试简述钢筋混凝土梁的斜截面受剪破坏形态及其破坏性质。答：斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏，均属于脆性破坏。5、在截面设计时，如何判别两类T形截面？在截面复核时又如何判别？（5分）答：截面设计时按)2('0''fffchhhbfKM-≤判别，若不等式满足，则属于第一种T形截面，反之属于第二种T形截面。截面复核时按''ffcsyhbfAf≤判别，若满足，则属于第一种T形截面，反