山东交通学院结构设计原理重点

1.钢筋与混凝土共同作用的原理是什么？如何提高钢筋与混凝土之间的粘结力？（1）钢筋与混凝土之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形，完成其结构功能；钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结；包围在钢筋外面的混凝土，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。（2）提高钢筋与混凝土之间的粘结力：采用带肋钢筋；钢筋端部设置弯钩；钢筋在混凝土中有可靠地锚固长度。2.试述钢筋混凝土梁内钢筋的种类、作用。答：（1）纵向受力钢筋：承受拉力或压力。（2）箍筋：箍筋除了帮助混凝土抗剪外，在构造上起着固定纵向钢筋位置的作用，并与纵向钢筋、架立钢筋等组成钢筋骨架。（3）弯起钢筋：抗剪。（4）架立钢筋：架立箍筋、固定箍筋的位置，形成钢筋骨架。（5）水平纵向钢筋：主要是在梁侧面发生裂缝后，减小混凝土裂缝宽度。（其中纵向钢筋、箍筋、架立钢筋、水平纵向钢筋具有抗扭作用。）3.简述双筋梁的概念、特点及适用范围。双筋梁进行设计时，为什么要验算x≥2as`?答：（1）双筋梁：在梁截面混凝土受压区配置钢筋以协助混凝土承担压力的梁。（2）双筋梁的特点是：①用钢筋来承受截面的部分压力是不经济的；②受压钢筋的存在可以提高截面的延性,并可减小长期荷载作用下的变形。（3）双筋梁的适用范围：①当梁截面承受异号弯矩时,则必须采用双筋截面。有时,由于结构本身受力的原因,例如连续梁的内支点处截面,将会产生事实上的双筋截面。②当截面承受弯矩组合设计值dM0较大,而梁截面尺寸受到使用条件的限制或混凝土强度又不宜提高的情况下,又出现b而抗力不足时,则应改用双筋截面。⑷为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度，即保证受压钢筋达到抗压强度设计值。4.钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的基本假定有哪些？答：受弯构件正截面承载力计算的基本假定有⑴构件变形符合平截面假定；⑵不考虑混凝土的抗拉强度；⑶材料应力—应变物理关系①混凝土的应力—应变曲线,采用的是由一条二次抛物线及水平线组成的曲线；②钢筋的应力—应变曲线采用简化的理想弹塑性应力—应变关系；⑷混凝土压应力的分布图形取等效矩形应力图。5.钢筋混凝土圆形偏压承载力计算的基本假定有哪些？答：(1)截面应变形符合平截面假定；(2)构件达到破坏时，受压边缘处混凝土的极限压应变取为εcu=0.0033；(3)不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力由钢筋承受；(4)受压区混凝土应力分布采用等效矩形应力图，正应力集度为fcd，计算高度为x=βx0。(5)钢筋的应力视为理想的弹塑性体，各根钢筋的应力根据应变确定。⑹纵向钢筋等效为连续均匀分布的钢环。6.钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏形态有哪些？有何特征？发生的条件是什么？如何预防？答：（1）适筋梁破坏的特点是当荷载增加到一定程度后，受拉钢筋首先屈服，然后受压混凝土被压碎，属塑性破坏。发生的条件是实际配筋率大于最小配筋率且小于最大配筋率。实际工程中应该按照适筋梁来设计。（2）少筋梁破坏的特点是裂缝一旦出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸至梁顶使混凝土裂通，梁被拉断而破坏，属脆性破坏。发生的条件是实际配筋率小于最小配筋率。应增加受拉钢筋截面面积。（3）超筋梁破坏的特点是随着荷载的增加，受压混凝土首先被压碎，受拉钢筋未屈服，属脆性破坏。应减小受拉钢筋截面面积，或加大截面尺寸，或提高混凝土强度，或改用双筋截面梁。7.混凝土受弯构件斜截面的破坏形态有哪些？有何特征？发生的条件是什么？如何预防？答：（1）剪压破坏的特点是：当荷载增加到一定程度后，构件上先出现的垂直裂缝和细微的倾斜裂缝，发展形成一根主要的斜裂缝，称为“临界斜裂缝”，属塑性破坏。发生的条件是1≤m≤3，腹筋适量。实际工程中应该按照剪压破坏来设计。（2）斜拉破坏的特点是：斜裂缝一出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸到集中荷载作用点处，使混凝土裂通，梁斜向被拉断而破坏，属脆性破坏。发生的条件是m3，无腹筋或腹筋过少。应该增加腹筋用量。（3）斜压破坏的特点是：随着荷载的增加，梁腹被一系列平行的斜裂缝分割成许多倾斜的受压柱体，这些柱体最后在弯矩和剪力的复合作用下被压碎，属脆性破坏。发生的条件是m1，腹筋过量，截面尺寸过小。应该限制最小截面尺寸，或适当减少腹筋用量。8.简述普通钢筋混凝土单筋二类T形梁配筋设计的步骤，写出主要计算公式。答：⑴判定T形截面类型:sahh0，由)2('0''0fffcddhhhbfM，说明该梁为第二类T形截面梁。⑵求中性轴位置并复核：由)2()()2('0''00fffcdcddhhhbbfxhbxfM得x'fh且xhb0，说明该梁为二类T梁且不是超筋梁。⑶求sA：由ssdffcdcdAfhbbfbxf'')(得sA。9.简述普通钢筋混凝土单筋二类T形梁承载力复核的步骤，写出主要计算公式。答：⑴复核是否为少筋梁：求min0bhAs，说明不是少筋梁。⑵判定T形截面类型：由ssdffcdAfhbf''，说明该梁为第二类T形截面梁。⑶求中性轴位置：由ssdffcdcdAfhbbfbxf'')(得x'fh且xhb0，说明该梁为二类T梁且不是超筋梁。⑷求)2()()2('0''0fffcdcdduhhhbbfxhbxfM10.试述钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件截面设计的步骤？(写出主要公式)答：⑴由基本公式sdcduddfrCfArNN'220和')(3300sdcddudfrDgfBrMeN整理可得到DgreCeABrffsdcd)()(00，⑵假设值，由附表查得相应的系数A、B、C、D，代入上式得到配筋率。再将系数A、C和值代入式sdcduddfrCfArNN'220可求得偏心压力Ndu。⑶比较Ndu和Nd值。若Ndu值与已知的Nd基本相符，则假定的值及依此计算的值即为设计用值。若两者不符，需重新假定值，重复以上步骤，直至依计算的Ndu与设计用的Nd基本相符为止。⑷按最后确定的值计算所得之值，即得到所需的配筋面积2rAs。11.试述钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件承载力复核的步骤？(写出主要公式)答：（1）由'220sdcddudfrCfArNN，'3300)(sdcddudfrDgfBrMeN整理得：rfCAfgfDBfesdcdsdcd''0（2）假设值，由查表得系数A、B、C和D的值，代入算得（0e）。（3）若算得的（0e）值与实际偏心距（0e）相近，则假定符合。若两者不符，需重新假设值，重复以上步骤，直至两者基本相符为止。（4）按确定的值机器所相应的系数A、B、C和D的值代入基本公式中，则可求得截面承载力'22sdcddufrCfArN。12.简述钢筋混凝土简支梁箍筋设计的步骤，写出主要计算公式。答：（1）该公式的上限值：如果0,301051.0bhfVkcud表明截面尺寸满足要求，否则加大截面尺寸或者提高混凝土标号。（2）核算公式的下限值确定配箍形式：如果0230105.0bhfVtdd则此梁段范围内可仅根据构造要求设置箍筋需满足min,sV，否则计算配箍。（3）确定计算剪力值并分配，根据支点截面力00dV、跨中截面弯矩20ldV计算距支座中心h/2处截面剪力'dV为计算剪力。混凝土和箍筋共同承担的剪力'%60dCSVV，弯起钢筋承担的剪力'%40dsbVV。（4）箍筋设计：由VsdsVkcuCSffpbhV,,03321)6.02(1045.0求解sV并满足min,sVsV。（附）弯起钢筋设计：ssbsdsbAfVsin)1075.0(313.钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪计算公式上、下限验算的实质是什么？答：⑴规定抗剪能力上限值的实质是通过控制截面的最小尺寸防止梁发生斜压破坏，即截面尺寸应满足0,301051.0bhfVkcud(KN)的要求。⑵规定抗剪能力下限值的实质是通过控制箍筋的最小用量防止梁发生斜拉破坏，即满足0302105.0bhfVtdd(KN)要求时，则只需按构造要求配置箍筋，但应满足最小配箍率min,sV的要求，否则应通过斜截面抗剪强度计算确定箍筋用量。14.保证钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力、斜截面抗剪能力和斜截面抗弯能力的构造措施要哪些？答：⑴保证正截面抗弯能力的构造措施是承载能力图外离弯矩包络图。⑵保证钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪能力的构造措施是①靠近支点的第一排弯起钢筋顶部的弯折点应位于支座中心截面处，以后各排（跨中方向）弯起钢筋的梁顶部弯折点应落在前一排（支点方向）弯起钢筋梁底部弯折点处或弯折点以内。②弯起钢筋的弯终点外尚应留有一定的锚固长度。③位于梁侧的底层钢筋不应弯起。⑶弯筋与梁纵轴的交点位于该筋的不需要点之外。弯起点至其充分利用点的距离S应满足Sh0/2。15.什么是极限状态？分为哪几类？主要表现有哪些？答：⑴极限状态是：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,此特定状态称为该功能的极限状态。⑵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-安全极限状态三类。⑶承载能力极限状态表现为：刚体失去平衡；材料强度破坏；结构转变为机动体系；结构或结构件丧失稳定。⑷正常使用极限状态表现为：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏；影响正常使用的振动；影响正常使用的其他特定状态。⑸破坏-安全极限状态又称为条件极限状态，指允许发生局部的破坏，而其余部分仍具有适当的可靠度。16.钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？每个阶段受力主要特点是什么？答：钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为三个阶段：⑴第Ⅰ阶段：整体工作阶段：梁混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力都基本呈三角形分布。纵向钢筋承受拉应力。混凝土处于弹性工作阶段，即应力与应变成正比。第Ⅰ阶段末：混凝土的压应力基本上仍是三角形分布。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。⑵第Ⅱ阶段：带裂缝工作阶段：荷载作用弯矩达到开裂弯矩后，在梁混凝土抗压强度最弱界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，把它原承担的拉力转给了钢筋，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是三角形分布，而形成微曲的曲线形，中性轴位置向上升高。第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服时的应变值，钢筋屈服。⑶第Ⅲ阶段：破坏阶段：钢筋的拉应变增加很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变（对具有明显流幅的钢筋）。这时，裂缝急剧开展，中性轴继续上升，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Ⅲ阶段末：压区混凝土的抗剪强度耗尽，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，随即混凝土被压碎，梁截面破坏。17.什么是预应力混凝土？其作用是什么？预应力构件有何优点？答：预应力混凝土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。预应力的作用是使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂，或者减小裂缝的宽度。预应力构件的优点有①提高了构件的抗裂度和刚度；②可以节省材料，减轻自重；③可以减小梁的竖向剪力和主拉应力；④结构质量安全可靠；⑤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。18.什么是预应力度？根据预应力度配筋混凝土结构如何划分类型？答：⑴预应力度()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，SMM/0。⑵配筋混凝土结构据预应力度分类如下：①全预应力混凝土结构,≥1。②部分预应力混凝土结构l0，部分预应力混凝土构件分为以下两类a.A类——在作用（或荷载）