同济大学混凝土桥1-6次作业答案

桥梁工程第一次作业1.简述桥梁设计需要的基本资料答：①桥梁的使用任务：交通量、荷载等级、战备情况等②勘探桥位附近的地形：地形图等③工程地质剖面图：地质分层、力学性能、地质构造等④水文情况：河床断面、通航水位、历史洪水资料（频率）、通航净空、冲刷、淤积情况、河床变迁等⑤气象资料：年平均温差、年最高温差、桥位处设计风速、台风、雨量情况等⑥施工单位技术水平，施工设备⑦施工建筑材料⑧其它资料，包括当地资源、生产生活需要、人文等2.简述一般大型桥梁的设计程序。答：一般大型桥梁的正规设计工作，分前期工作阶段和设计工作阶段。前者又分成：工程预可行性研究报告阶段和工程可行性研究报告阶段；后者则又分为：初步设计，技术设计和施工图设计三个阶段。3.简述桥梁纵、横断面设计和平面布置的主要内容答：桥梁纵断面设计主要内容包括：桥梁的总跨径、分孔、桥面标高、路线、路面纵坡、基础埋置深度及采用的方法；桥梁横断面设计主要内容包括：参考规范和交通需求决定桥面宽度；行车道、人行道、自行车道的布置；桥面构造及附属设施的布置；平面布置的主要内容包括：桥梁线形的布置，线形与桥头引道衔接平顺；4.简述桥梁设计方案比选的主要过程答：①拟定桥梁方案：根据地形、地质、通航等要求确定分孔，拟定设计可能多的桥梁结构方案图式（通常2-4个）;②编制方案:编制各选定桥梁结构形式的技术经济指标，包括：主要材料用量、总投资、施工期、运营养护费用、施工工艺技术要求、特殊材料等；并拟定桥梁结构的主要构件尺寸；③技术经济、最优方案推荐5.说明桥涵应做的两种状态设计以及其对应的设计状况答：桥涵应做承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计①承载能力极限状态是指对应于桥涵结构或其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态（塑性理论，破坏、大变形）。承载能力极限状态应做持久状况、短暂状况和偶然状况三种设计状况②正常使用状态是指对应于桥涵结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项限值的状态（弹塑性理论，应力、短期变形、裂缝），并应同时满足构造和工艺的要求。正常使用极限状态设计应做持久状况，必要时进行短暂状况。6.桥梁设计荷载分为几类？荷载构成如何？答：桥梁设计作用（荷载）分为三类：①永久作用，指的是经常作用的其数值不随时间变化或变化微小的作用。它包括：结构重力、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩徐变作用、基础变位作用和水的浮力②可变作用，指的是数值随时间变化的作用。它包括：汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力。③偶然作用，指的是作用时间短暂，且发生的机率很小的作用。它包括：地震作用、船舶或漂流物的撞击力。7.车道荷载、车辆荷载有何区别？二者如何定义？答：二者的区别是：桥梁结构整体计算采用车道荷载，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载；车辆荷载与车道荷载的作用不能叠加。车道荷载是根据对汽车车队（车重和车间距）的测定和效应分析求得的均布荷载标准值qk与集中荷载标准值Pk来表示的。公路—I级的车道荷载均布荷载标准值qk＝10.5KN/m，公路—II级的车道荷载采用公路—I级的车道荷载乘以0.75的系数；当桥梁计算跨径不小于50米时，车道荷载集中荷载标准值Pk取360kN,当桥梁计算跨径不大于5米时，车道荷载集中荷载标准值Pk取180kN,跨径介于上述两值之间时直线内插。车辆荷载是一种单车计算图式，其立面、平面尺寸以及主要技术指标由规范规定。8.分别说明两种极限状态作用效应组合方法以及区别？答：承载能力极限状态对应的作用效应组合为基本组合和偶然组合：基本组合为永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合；偶然组合为永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。正常使用极限状态对应的作用效应组合为作用短期效应组合和作用长期效应组合：作用短期效应组合是指永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合；作用长期效应组合是指永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合。9.名词解释：设计洪水位，计算跨径，净跨径，桥梁全长，桥下净空高度，极限状态设计，可变作用，作用标准值，作用效应设计值，作用频遇值，作用效应基本组合，作用长期效应组合，冲击系数等设计洪水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位计算跨径：对于有支座的桥梁是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥是指拱脚截面形心点之间的水平距离。净跨径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩之间的净距；对于拱式桥是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。桥梁全长:桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离。桥下净空高度：设计洪水位或设计通航水位与桥跨结构最下缘的高差极限状态设计：当以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，此特定状态为该功能的极限状态，按此状态进行设计为极限状态设计。可变作用：在结构设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。作用标准值：结构或构件设计时，采用的各种作用的基本代表值，其值可根据作用的设计基准期内最大值概率分布的某一分位值确定。作用效应设计值：作用标准值效应与作用分项系数的乘积。作用频遇值：结构或构件按正常使用极限状态短期效应组合设计时，采用的一种可变作用代表值，其值可根据在足够长的观测期内作用任意时点概率分布的0.95分位值确定。作用效应基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的组合。作用长期效应组合：正常使用极限状态设计时，永久作用标注值效应和可变作用准永久值效应的组合。冲击系数：汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。第二次作业答案1.桥面构造包括哪些内容？答：桥面构造通常包括：桥面铺装、防水及排水设备、伸缩缝、人行道（或安全带）、路缘石、栏杆（或防撞墙）及灯柱。2.解释设置伸缩缝的目的、作用。答：设置伸缩缝目的是让梁体自由变形，释放因温度变化、混凝土收缩徐变、车辆荷载等引起的桥面纵向变形。设置伸缩缝的作用是不但要保证梁能自由变形，而且要使车辆在设缝处能平顺的通过和防止雨水、垃圾、泥土等渗入阻塞。对于城市桥梁还应使缝的构造在车辆通过时减小噪声。3.举出至少三种伸缩缝的名称和特点。答：①对接式伸缩缝：按构造特点和受力特点的不同，分为填塞对接型和嵌固对接型两种。填塞对接型伸缩缝以沥青、橡胶等材料填塞缝隙，伸缩体在任何情况下都处于受压状态；嵌固对接型伸缩缝利用不同形状的钢构件将不同形状的橡胶条嵌牢固定，并以橡胶条的拉压来吸收梁体的变形，伸缩体可以处于受压状态，也可以处于受拉状态。②钢制支承式伸缩缝：使用钢材装配制成，能直接承受车轮荷载。③橡胶组合剪切式伸缩缝：是一种刚柔结合的装置，在承受荷载之后，有一定的竖向刚度，具有跨越间隙能力大（伸缩量大），行车平稳的优点。④模数支承式伸缩缝：利用吸震缓冲性能好且容易密封的橡胶材料和强度高刚性好的异性钢材组合，在大位移情况下能承受车辆荷载。⑤无缝式伸缩缝：能适应桥梁上部构造的伸缩变形和小量转动变形；使桥面铺装形成连续体，行车时不致产生冲击、振动，舒适性较好；形成多重防水构造，防水性较好；在寒冷地区易于机械化除雪养护，不致破坏接缝；施工简单，一般易于维护和更换。（任选三个作答）4.桥面铺装的作用？桥面铺装对主梁受力有何影响？桥面铺装的主要类型？答：桥面铺装的作用是保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎（或履带）的直接磨耗，防止主梁遭受雨水侵袭，并能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。桥面铺装对主梁受力的影响：⑴桥面铺装部分在桥梁恒载中占有相当的比重，特别对于小跨径桥梁尤为明显，故应尽量设法减小铺装层重量。⑵桥面铺装使主梁应力分布较均匀，桥面铺装使主梁间横向联系更加紧密．有利于荷载的横向传递。⑶桥面铺装与T型梁共同受力，加大截面面积，截面刚度明显增大，结构变形减小。桥面铺装按按材料类型分为：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处治、泥结碎石、混合型。桥面铺装按路面类型分为：白色路面（水泥混凝土）、黑色路面（下混凝土上为沥青、全沥青（下细上粗）、改性沥青）、钢纤维混凝土、防水混凝土、扩张金属网。5.桥面横坡的形成方法有几种？答：桥面横坡常用的形成方法有：①墩台顶部倾斜（盖梁顶设横坡）②采用不等厚的铺装层（三角垫层）③桥面行车道板做成倾斜（上部结构设横坡）6.简述预应力混凝土梁桥的一般特点？按预应力度，预应力混凝土结构如何划分？答：①可利用高强材料，减少截面，减少自重，增大跨径；②节省钢材；③主梁刚度大，建筑高度低，提高耐久性；④需要先进、复杂的施工技术；全预应力是在使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即为全截面受压。部分预应力是在使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉应力或开裂，即只有部分截面受压。部分预应力又分为A、B两类：A类指在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定的容许值；B类则指在使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超过规定的限值，但当裂缝出现时其宽度不超过容许值。桥梁工程第三次作业1.何为先张法和后张法？分别说明施加预应力两种工艺的过程及不同点。答：①先张法是先张拉预应力筋后浇筑构件混凝土的施工方法。先张法的预应力施加过程为：按设计要求张拉预应力筋→浇筑构件混凝土→待混凝土养护结硬到一定强度（一般应不低于混凝土设计强度的75%，混凝土龄期不小于7天），放松预应力筋，利用预应力筋的回缩力及其与混凝土之间的粘结作用使混凝土获得预压应力。②后张法是先浇筑构件混凝土，待养护结硬后，再在构件上张拉预应力筋的施工方法。后张法的预应力施加过程为：在构件混凝土浇筑之前按预应力筋的设计位置预留孔道（或明槽）→待混凝土养护结硬到一定强度（一般不应低于混凝土设计强度的75%，混凝土龄期不宜小于7天）后，将预应力筋穿入预留孔道内→以混凝土构件本身作为支承件，张拉预应力筋使混凝土构件压缩→待张拉力达到设计值后，用特制的锚具将预应力筋锚固于混凝土构件上，从而使混凝土获得永久的预压应力→在预留孔道内压注水泥浆，以保护预应力筋并使其与混凝土粘结成整体。不同点：先张法相比后张法取消了预留管道和压浆工序，省去了构造复杂的锚具，因而施工简单、生产效率高、成本低，适宜批量化生产，主要用于生产中小构件。但先张法需要施工台座，当预应力筋为折线形状时需要转向装置。后张法相比先张法不需要施工台座，张拉设备简单，便于现场施工，预应力筋可按设计要求布置成曲线形，主要用于大型预应力构件的现场施工。2.给出常用装配式先张法预应力混凝土空心板断面构造及钢筋布置、联结构造特点并图示？答：为了增大跨径，选择减小自重并提高材料的使用效率（混凝土抗压强度较高而抗拉强度较低），因此挖空外荷载作用下截面受拉区，形成中间挖空的空心板截面形式。先张法预应力混凝土空心板箍筋按抗剪设计计算布置，水平分布抗裂钢筋按规范布置,荷载作用于板两侧边缘时，板中部将产生负弯矩，因此在板的顶部配置横向钢筋。先张法预应力空心板预应力筋端部配置加强筋，板面顶部加倍配置非预应力筋，承受预应力筋张拉在板上缘产生的拉应力。空心板通过横向连接形成整体，空心板常用的横向联结有企口混凝土铰连接和钢板连接。图参考课件，此处略。3.装配式板梁桥如何传递横向荷载？其作用特点？答：为使装配式板共同承受车辆荷载，必须设置强度足够的横向连接。在板式截面的横向连接中，常用的连接方法有企口混凝土铰连接和钢板焊接连接。企口混凝土铰缝可由铰内内填C30以上的细集料捣实形成或板跨中左右一定长度内设置铰缝内钢筋骨架，并与预制板内伸出钢筋绑扎，再浇筑混凝土捣实形成。当桥梁设计荷载较低时，采用前种成铰方式；设计荷载较大时采用后者。企口混凝土铰能保证传递剪力，使各板共同受力。钢板焊接连接采用钢盖板焊接在相邻两块板中的预埋钢板上形成。钢板连接间距跨中部分较密，两端减疏。相比企口混凝土铰，钢板连接施工速度更快。4、简述简支斜板桥的力学特点？并画出装配式斜板加强筋的示意图