结构设计原理思考与练习题答案 113单元全 北邮高职.docx

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1、结构设计原理思考与练习题答案113单元全北邮1 .什么是混凝土结构？答：以混凝土为主制作的结构。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。2 .什么是素混凝土结构？答：由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。3 .什么是钢筋混凝土结构？答：指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的4 .在素混凝土结构中配置一定形式和数量的钢材以后，结构的性能将发生什么样的变化？答：在出现裂缝的截面处，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋几乎承担了全部的拉力。这时，钢筋混凝土梁不会像素混凝土梁那样立即断裂，仍能继续工作，直至受拉钢筋的应力达到其屈服强度，继而受压

2、区的混凝土也被压碎，梁才被破坏。5 .钢筋与混凝土为什么能共同工作？答：（1）混凝土和钢筋之间有良好的黏结力，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。（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近（钢筋为1.2X105c,混凝土为1OX1（T515X10C）,因此，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黏结。（3）混凝土包裹在钢筋的外围，可以防止钢筋的锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同工作。6 .如何获得混凝土的立方体抗压强度？答：我国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）规定以边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件

3、下（2（C3C,相对湿度不小于90%）养护28d,依照标准试验方法（加荷速度为每秒0.20.3Nmm2）加压至试件破坏测得的具有95%保证率的抗压强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度标准值（fcu,k）7 .混凝土的立方体抗压强度标准值和混凝土的强度等级有何关系？答：混凝土的立方体抗压强度标准值（u,k）,同时用此值来表示混凝土的强度等级，并冠以“C”。8 .混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度有何区别？答：混凝土的立方体抗压强度以边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下（20土3,相对湿度不小于90%）养护28d,依照标准试验方法（加荷速度为每秒0.20.3NZmm2）加压至

4、试件破坏测得的具有95%保证率的抗压强度值（以MPa计）。混凝土轴心抗压强度通常用高宽比为34的棱柱体，按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法测得的具有95%保证率的棱柱体试件的极限抗压强度值。国家标准普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T500812002）规定，混凝土的轴心抗压强度试验以150mm150mm300mm的试件为标准试件。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）规定，结构中混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系大致为外=0.88蛾u,k,式中，为系数，C50以下混凝土=0.76,C50以上混凝土a=0.780.829 .简述混凝土一次短期加荷时的变

5、形特点。答：据试验资料可得下图所示的混凝土棱柱体一次短期加荷轴心受压的应力应变曲线。混凝土一次短期加荷（压）时的应力-应变曲线在曲线开始部分，即cW0.2max时应力与应变曲线近似呈线性关系，此时混凝土的变形主要取决于集料和水泥在受压后的弹性变形。当应力超过0.2GmaX后，塑性变形渐趋明显，应力一应变曲线的曲率随应力的增长而增大，且应变的增长较应力为快。这是由于除水泥凝胶体的黏性流动外，混凝土中已产生微裂缝并开始扩展所致。当c20.75mM时，微裂缝继续扩展并互相贯通，使塑性变膨急剧增长，最后在GC接近ma时，混凝土内部微裂缝转变为明显的纵向裂缝，试件的抗力开始减小。此时混凝土试件所承受的最

6、大应力Gmax即为棱柱体强度其相应的应变值&=0.0008-0.003（计算时取&=0.002）。曲线0ma段称为此应力一应变曲线的“上升段”。10 .什么是混凝土的疲劳强度?其值是多少？答:对于由混凝土组成的桥涵结构,通常要求能承受两百万次的反复荷载作用。经受两百万次反复变形而破坏的应力即称为混凝土的疲劳强度（人）。11 .什么是混凝土的徐变?它有何变化规律？答：混凝土在荷载长期作用下（即压力不变的情况下），应变随时间继续增长的现象称为混凝土的徐变。混凝土的徐变与混凝土的应力大小有着密切的关系,应力越大,徐变也越大。试件在受荷后的前34个月，徐变发展最快，可达徐变总值的45%50%.混凝土加

7、荷龄期越短，即混凝土越“年轻”，徐变越大，水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大。混凝土集料越坚硬、养护时相对湿度愈高，徐变愈小。12 .混凝土的受压弹性模量是如何测定的？答：我国工程上所取用的混凝土受压弹性模量区数值是在重复加荷的应力-应变曲线上求得的。试验采用棱柱体试件，加荷产生的最大压应力选取GC=（0.40.5）启，反复加荷卸荷510次后，混凝土受压应力一应变曲线基本上接近直线，并大致平行于相应的原点切线，则取该直线的斜率作为混凝土受压弹性模量员的数值。13 .什么是混凝土的收缩和膨胀？答：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。混凝土在空气中结硬时体积增大的现象称为混凝土的膨

8、胀。14 .R235、HRB335、CRB650、K1400等表示什么？答：R235表示热轧光圆钢筋，235表示钢筋的抗拉强度235MPa；HRB335表示热轧带肋钢筋的牌号，H、R、B分别为热轧（Hotro11ed）带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母，335表示钢筋的抗拉强度335MPa;CRB650表示冷轧带肋钢筋，C、R、B分别为冷轧（Co1dro11ed）带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母，650表示钢筋的抗拉强度650MPa。K1400表示余热处理钢筋，400表示钢筋的抗拉强度400MPa。15 .钢材的应力.应变关系曲线特征是什么？答

9、：软钢（低碳钢）的拉伸应力应变曲线如图19所示。加荷开始，曲线在A点以前，应力与应变按比例增加，彼此呈线性关系。A点对应的应力，称之为比例极限。曲线上从D至A这一阶段称为钢筋的弹性阶段，应力与应变的比值为常数,即为钢筋的弹性模量Es;曲线通过A点以后，由曲线形状的变化看出，应变较应力增长为快，至B点应力不再增加而应变继续增加，钢筋产生了塑性变形。图形中水平段BB称为流幅或屈服台阶，相应于B点的应力（ob）,称之为钢筋的屈服强度。曲线上从A点至B点这一阶段称为钢筋的屈服阶段。曲线通过B点后，应力与应变值又开始上升，钢筋开始强化，至曲线最高点C,C点对应的应力（OC）称之为钢筋的抗拉极限强度。曲线

10、上从B点至C点这一阶段称为钢筋的强化阶段。曲线通过C点后，钢筋应变急剧增加，产生缩颈现象，至D点钢筋断裂，拉伸试验至此结束。曲线上从C点至D点这一阶段称为破坏阶段。硬钢的应力-应变曲线与软钢相比，无明显的屈服台阶。16 .什么是钢筋的冷作硬化？什么是时效？答：经过机械冷加工使钢筋产生塑性变形以后，钢筋的屈服极限和抗拉极限强度会提高，但塑性和弹性模量会降低，这种现象称为钢筋的冷作硬化（变形硬化或冷加工硬化）。冷加工后的钢材随时间的延长而逐渐硬化的倾向，称为时效。17 .公路桥涵工程中对钢筋和混凝土有何特殊要求？答：（1）强度：主要是指屈服强度和极限强度。钢筋的屈强比是衡量结构可靠性潜力的重要技术

11、指标，屈强比小标志着结构的可靠性高，但当屈强比过小时.，钢材强度的有效利用率太低，故宜保持适当的屈强比为妥。（2）塑性：要求钢材在断裂时有足够的变形，以防止结构构件的脆性破坏。其主要衡量指标是：屈服强度、极限强度、伸长率（钢筋断裂后的伸长值与原长度的比率）和冷弯等。（3）可焊性：在一定的工艺条件下，要求钢筋的焊口附近不产生裂纹和过大的变形，且具有良好的机械性能。钢筋的可焊性与其含碳量及合金元素的含量有关，碳、镒含量增加，则可焊性降低；如含有适量的钛，则可改善焊接性能。（4）钢筋与混凝土的握裹力：为了保证钢筋与混凝土的共同变形和共同工作,故钢筋的表面形状有着重要的影响。在寒冷的地区，对钢筋的冷脆

12、性能也应有一定的要求。18 .钢筋和混凝土之间的黏结力是怎样产生的？答：钢筋与混凝土的黏结作用。两者之间的黏结力由下列三部分组成：（1）水泥浆凝结与钢筋表面的化学胶结力。（2）混凝土收缩将钢筋裹紧而产生摩阻力。（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生机械咬合力。单元2极限状态法设计原则思考与练习1 .结构的功能要求有哪些？答：建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面，简称“三性”。2 .结构的设计基准期和使用寿命有何区别？答：这基准期并非指建筑结构的寿命，而是为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。公路桥涵设计通用规范(JTGD602015)指出，公路桥涵结构的设计基准期为100年。需指

13、出的是，设计基准期与结构的实际使用寿命有一定的联系，但是不能简单地等同起来。3 .什么是极限状态？我国公路桥规规定了哪两类结构极限状态？答：整个结构或者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。结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。4 .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，偶然状况。5 .什么是结构的可靠性？什么是结构的可靠度？答：安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性，即结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的能力。度量结构可靠性的数量指标成为结构的可靠度，即结构在规定的时间内、规定的条

14、件下，完成预定功能的概率。6 .什么是作用效应组合设计值和承载能力设计值？答：作用效应设计值指的是作用标准值效应与作用分项系数的乘积。承载力设计值是指材料强度设计值和几何参数设计值所确定的结构构件最大内力设计值，或由变形控制的结构构件达到不适于继续承载的变形的内力设计值。7 .承载能力极限状态设计的原则是什么？答：结构构件的承载能力极限状态的计算是以塑性理论为基础的。设计的原则为：桥涵结构的重要性系数与作用效应组合设计值的乘积必须小于或者等于结构承载力设计值。8 .正常使用极限状态设计的原则是什么？答：公路桥涵的正常使用极限状态的计算，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

15、合并考虑长期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过规范规定的限值。9 什么是作用、直接作用、间接作用？答：使第构产生内力或者变形的原因成为“作用”。按照作用性质的不同，作用可以分为直接作用和间接作用两种。荷载是直接作用，它是施加于结构上的外力，如车辆、人群、结构的自重等，直接施加于结构上的，可用“荷载”这一术语在概括；而不是以外力形式施加于结构，如混凝土的收缩、温度变化、基础的差异沉降、地震等，引起结构外加变形或者约束的原因成为间接荷载。间接作用与外界因素和结构本身的特性有关。10 .结构上的作用与荷载是否相同，为什么？恒载与活载有什么区别？答：不相同。因为作用分为直接作用和间接作用。而直接作用习惯上统称“荷载”。恒载：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化时单调的并趋于限值的荷载；活载：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。1 .受弯构件常用的截面形式和尺寸有何要求？答：板的截面形式，常见的有实心矩形和空心矩形；梁的截面形式，常见的有矩形、T形、箱形。板的最小厚度：行车道板跨间厚度：120mm；悬臂端：100mm；就地浇筑的人行道板：80mm；预制的混凝土板：60mm；空心板梁的底板和顶板：80mm。矩形梁的截面宽度，一