《结构设计原理》复资料-

结构设计原理第一篇 钢筋混凝土结构第一章 钢筋混凝土结构的基本概念与材料的物理力学性能一、学习目的本章介绍了钢筋混凝土的基本概念,分别从强度、变形等方面阐述了组成钢筋混凝土材料的混凝土和钢筋的特性,并对钢筋与混凝土共同作用机理作了简要说明.学习本章的目的是使读者认识并熟悉钢筋混凝土材料,了解它们的工作性能,能在工作中正确的使用它们.本课程的主要内容取材于我国现行的公路桥涵设计通用规范JTJ D60-2004、公路圬工桥涵设计规范JTG D61-2005、公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004、公路桥涵钢结构和木结构设计规范JTJ 025-86.习惯上将上述设计规范统称为公路桥规.二、学习重点 在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：1混凝土的强度指标有哪些,以与获得它们的方法；2混凝土的应力应变关系曲线,弹性模量的取值方法；3混凝土收缩、徐变的概念与特性；4两类钢材的变形与强度特征；5锚固长度的意义；6钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求.三、复习题一填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是 替混凝土受拉 或 协助混凝土受压 .2、混凝土的强度指标有 混凝土的立方体强度 、 混凝土轴心抗压强度 和 混凝土抗拉强度 .3、混凝土的变形可分为两类： 受力变形 和 体积变形 .4、钢筋混凝土结构使用的钢筋,不仅要 强度高 ,而且要具有良好的 塑性 、 可焊性 ,同时还要求与混凝土有较好的 粘结性能 .5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要为 混凝土强度 、 浇筑位置 、 保护层厚度 与 钢筋净间距 .6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作,其主要原因是： 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近 和 混凝土对钢筋起保护作用 .7、混凝土的变形可分为混凝土的 受力变形 和混凝土的 体积变形 .其中混凝土的徐变属于混凝土的 受力 变形,混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的 体积 变形.二判断题1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的.2、混凝土强度愈高,应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈好.3、线性徐变在加荷初期增长很快,一般在两年左右趋以稳定,三年左右徐变即告基本终止.4、水泥的用量愈多,水灰比较大,收缩就越小.5、钢筋中含碳量愈高,钢筋的强度愈高,但钢筋的塑性和可焊性就愈差.三名词解释1、混凝土的立方体强度我国公路桥规规定以每边边长为150mm的立方体试件,在202的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值以MPa计作为混凝土的立方体抗压强度,用符号表示.2、混凝土的徐变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,这种现象被称为混凝土的徐变.3、混凝土的收缩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.四简答题1、简述混凝土应力应变曲线的三个阶段？答：在上升段,当应力小于0.3倍的棱柱体强度时,应力应变关系接近直线变化,混凝土处于弹性工作阶段.在应力大于等于0.3倍的棱柱体强度后,随着应力增大,应力应变关系愈来愈偏离直线,任一点的应变可分为弹性应变和塑性应变两部分.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的微裂缝.当应力达到0.8倍的棱柱体强度后,混凝土塑性变形显著增大,内部微裂缝不断延伸扩展,并有几条贯通,应力应变曲线斜率急剧减小.当应力达到棱柱体强度时,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常见裂缝.在下降段,到达峰值应力后,混凝土的强度并不完全消失,随着应力的减少,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.在收敛段,在反弯点之后,应力下降的速度减慢,趋向于稳定的残余应力.表面纵向裂缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱,荷载由裂缝处的摩擦咬合力与小柱体的残余强度所承受.2、简述混凝土发生徐变的原因？答：在长期荷载作用下,混凝土凝胶体中的水份逐渐压出,水泥石逐渐粘性流动,微细空隙逐渐闭合,细晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果.第二章 结构按极限状态法设计计算的原则一、学习目的本章主要介绍了关于公路桥规的计算原则,即承载能力极限状态和正常使用极限状态计算原则,这是公路桥涵设计的基本准则.计算理论发展阶段：以弹性理论为基础的容许应力计算法考虑钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算法半经验、半概率的三系数极限状态设计法荷载系数、材料系数、工作条件系数以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法又分为三个水准：水准半概率设计法,水准近似概率设计方法,水准全概率设计法.公路桥规采用的是以结构可靠性理论为基础的近似概率极限状态设计法,其概率反映在荷载组合与材料取值等方面.学习本章的目的是为了使读者了解设计规范的要求与原则.二、学习重点 本章的学习重点为设计方法的演变过程,从容许应力法到考虑塑性性能的破坏阶段计算方法到极限状态法；两类极限状态的基本含义；材料强度取值的方法,特别注意个类强度的区别与联系；结合公路桥规了解荷载分类与荷载组合的形式.三、复习题 一填空题1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构,在规定的时间内能够在具有足够 可靠性 性的前提下,完成 全部功能 的要求.2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作,称为结构 可靠 ,反之则称为 失效 ,结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用 极限状态 来衡量.3、国际上一般将结构的极限状态分为三类： 承载能力极限状态 、 正常使用极限状态 和破坏一安全极限状态 .4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面的验算： 应力计算 、 裂缝宽度验算 和 变形验算 .5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类： 永久荷载 、 可变荷载 和 偶然荷载 .6、结构的 安全性 、 适用性 和 耐久性 通称为结构的可靠性.7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因,它分为 直接 作用和 间接 作用两种. 直接作用 是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等, 间接作用 是指引起结构外加变形和约束变形的原因,如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等.8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类： 永久作用恒载 、可变作用 和 偶然作用 .9、我国公路桥规根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的三种状况： 持久 状况、 短暂 状况和 偶然 状况.10、公路桥规根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分,称为混凝土强度等级并冠以符号C来表示,规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有13级,即C20C80,中间以5MPa进级.C50以下为普通强度混凝土,C50与以上混凝土为高强度混凝土.公路桥规规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：钢筋混凝土构件不应低于C20 ,用HRB400、KL400级钢筋配筋时,不应低于 C25 ；预应力混凝土构件不应低于 C40 .11、结构或结构构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代表值.作用代表值包括作用 标准值 、 准永久值 和 频遇值 .二名词解释1、结构的可靠度结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率.2、结构的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,则此特定状态称为该功能的极限状态.第三章 受弯构件正截面承载力计算一、学习重点 受弯构件正截面承载力计算是全书的重点之一.首先必须掌握受弯构件正截面三个工作阶段各自的特点,以与不同配筋条件下的破坏形态,弄清、的力学意义.单筋矩形、双筋矩形、T形截面正截面承载力计算都应以掌握计算图式为重点,三者的基本计算公式、区别与联系均表现在计算图式中.计算方法上应以灵活运用基本公式为前提,同时注意基本公式的适用条件.构造与计算同等重要,必须结合例题与习题掌握梁板构造的一些基本内容,如配筋原则、净保护层、最小净距等概念.二、复习题一填空题1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有 矩形 、 T形 和 箱形 等.2、只在梁板的受拉区配置纵向受拉钢筋,此种构件称为 单筋受弯构件 ；如果同时在截面受压区也配置受力钢筋,则此种构件称为 双筋受弯构件 .3、梁内的钢筋有 纵向受拉钢筋主钢筋 、 弯起钢筋 或 斜钢筋 、 箍筋 、 架立钢筋 和 水平纵向钢筋 等.4、梁内的钢筋常常采用骨架形式,一般分为 绑扎钢筋骨架 和 焊接钢筋骨架 两种形式.5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型： 塑性破坏 和 脆性破坏 .6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ,选定 材料 、确定 截面尺寸 和 配筋 的计算.7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ,并可减少长期荷载作用下的 变形 .8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法,是根据 面积 、 惯性矩 和 形心位置 不变的原则.9、T形截面按受压区高度的不同可分为两类： 第一类T形截面 和 第二类T形截面 .10、工字形、箱形截面以与空心板截面,在正截面承载力计算中均按 T形截面 来处理.二判断题1、判断一个截面在计算时是否属于T形截面,不是看截面本身形状,而是要看其翼缘板是否参加抗压作用.2、当梁截面承受异号弯矩作用时,可以采用单筋截面.3、少筋梁破坏是属于塑性破坏.4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后,可以减少混凝土裂缝宽度.5、当承受正弯矩时,分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧.三名词解释1、控制截面所谓控制截面,在等截面构件中是指计算弯矩荷载效应最大的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小,而计算弯矩相对较大的截面.2、最大配筋率当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时,受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生,这种破坏称为平衡破坏或界限破坏,相应的配筋率称为最大配筋率.3、最小配筋率当配筋率减少,混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时,裂缝一旦出现,应力立即达到屈服强度,这时的配筋率称为最小配筋率.备注：最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限.当梁的配筋率由逐渐减小,梁的工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡,所以,可按采用最小配筋率的钢筋混凝土梁在破坏时,正截面承载力等于同样截面尺寸、同样材料的素混凝土梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定.四简答题1、设计受弯构件时,一般应满足哪两方面的要求？答：由于弯矩的作用,构件可能沿某个正截面与梁的纵轴线或板的中面正交时的面发生破坏,故需进行正截面承载力计算；由于弯矩和剪力的共同作用,构件可能沿剪压区段内的某个斜截面发生破坏,故还需进行斜截面承载力计算.2、简述分布钢筋的作用？答：分布钢筋的作用是将板面上的荷载作用更均匀的传布给受力钢筋,同时在施工中可以固定受力钢筋的位置,而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力.3、简述受弯构件正截面工作的三个阶段？答：在第一阶段梁没有裂缝,在第二阶段梁带裂缝工作,在第三阶段裂缝急剧开展,纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变.4、简述钢筋混凝土梁的受力特点？答：钢筋混凝土梁的截面正应力状态随着荷载的增大不仅有数量上的变化,而且有性质上的改变,即应力分布图形的改变.不同的受力阶段,中和轴的位置与内力偶臂是不同的.因此,无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力,不像弹性匀质材料梁那样完全与弯矩成比例.梁的大部分工作阶段中,受拉区混凝土已开裂.随着裂缝的开展,压区混凝土塑性变形的发展,以与粘结力的逐渐破坏,均使梁的刚度不断降低.因此梁的挠度、转角与弯矩的关系也不完全服从弹性匀质梁所具有的比例关系.5、简述适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏特征？答：适筋梁的破坏特征是：受拉区钢筋首先达到屈服强度,其应力保持不变而产生显著的塑性伸长,直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之压碎而破坏.这种梁破坏前,梁的裂缝急剧开展,挠度较大,梁截面产生较大的塑性变形,因而有明显的破坏预兆.超筋梁的破坏特征是；破坏时受压区混凝土被压坏,而拉区钢筋应力远未达到屈服强度.破坏前梁的挠度与截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝开展不宽,延伸不高,破坏是突然的,没有明显的预兆.少筋梁的破坏特征是：梁拉区混凝土一开裂,受拉钢筋达到屈服,并迅速经历整个流幅二进入强化阶段,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,裂缝宽度已很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断.破坏很突然,少筋梁在桥梁工程中不允许采用.五计算题1、已知一钢筋混凝土单筋矩形截面梁,截面尺寸bh=250mm500mmh0=455mm,截面处弯矩组合设计值Md=115KNm,采用C20混凝土和HRB335级钢筋.类环境条件,安全等级为二级,.计算所需要的受拉钢筋的截面面积.解：本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题,请按照以下三个步骤进行计算：第一步：计算截面抵抗矩系数第二步：计算混凝土受压区相对高度其中：=0.2%于是,所需要的受拉钢筋的截面面积=1054mm22、已知一钢筋混凝土矩形截面梁,截面尺寸限定为bh=200mm400mm,采用C20混凝土和HRB335级钢筋,弯矩组合设计值Md=80KNm.类环境条件,安全等级为一级,.试进行配筋计算.解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题,请按照以下步骤进行计算：说明：在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下,如单筋梁出现超筋,则可采用按双筋梁进行设计.受压钢筋按一层布置,假设；受拉钢筋按二层布置,假设,h0=400-65=335mm,弯矩计算值为.第一步：验算是否需要采用双筋截面.单筋矩形截面的最大正截面承载力为=9.220033520.56=83.26KNm88 KNm故需要采用双筋截面.第二步：首先计算单筋梁部分,让单筋梁充分发挥作用即令,求受压钢筋的面积 第三步：根据平衡条件,求受拉钢筋的截面面积于是,受拉区所需要的受拉钢筋总面积是1289mm2. 受压区所需要的受压钢筋总面积是56.4mm2.3、已知一钢筋混凝土双筋矩形截面梁,其截面尺寸为bh=200mm400mm,采用C30混凝土和HRB335级钢筋,承受的弯矩组合设计值,受压区已经配置了2根直径为16mm的受压钢筋.类环境条件,安全等级为二级,.试求受拉钢筋的面积.解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第二种类型题,请按照以下步骤进行计算：受压钢筋按一层布置,；受拉钢筋按二层布置,假设,h0=400-65=335mm,弯矩计算值为.第一步：计算单筋矩形截面的最大正截面承载力为=13.820033520.56=124.89KNm150 KNm故需要采用双筋截面.第二步：首先计算钢筋梁部分又称第二部分截面,求受拉钢筋的截面面积第三步：计算单筋梁部分实质上为单筋矩形截面截面设计,求受拉钢筋截面面积于是,所需要的受拉钢筋的总面积为4、已知翼缘位于受压区的钢筋混凝土单筋T形简支梁,其截面尺寸bh=160mm1000mm,承受的跨中截面弯矩组合设计值,采用C25混凝土和HRB335级钢筋,类环境条件,安全等级为一级,.求受拉钢筋截面面积.解：本题为第二类T形截面截面设计类型题,请按照以下步骤进行计算.设T形截面受拉钢筋为两排,取,则.第一步：判别T形截面的类型.故属于第二类T形截面.第二步：首先计算翼缘梁部分也称第二部分截面,求受拉钢筋面积.第三步：计算单筋梁部分实质上为单筋矩形截面截面设计,求受拉钢筋截面面积时,截面为 小偏心受压 破坏.3、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 .4、实际工程中最常遇到的是长柱,由于最终破坏是材料破坏,因此,在设计计算中需考虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响.5、试验研究表明,钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏,最终表现为 受压区混凝土压碎 .二判断题1、在钢筋混凝土偏心受压构件中,布置有纵向受力钢筋和箍筋.对于圆形截面,纵向受力钢筋常采用沿周边均匀配筋的方式.2、偏心受压构件在荷载作用下,构件截面上只存在轴心压力.3、大偏心受压破坏又称为受压破坏.4、小偏心受压构件破坏时,受压钢筋和受拉钢筋同时屈服.5、当纵向偏心压力偏心距很小时,构件截面将全部受压,中性轴会位于截面以外.三简答题1、简述小偏心受压构件的破坏特征？答：小偏心受压构件的破坏特征一般是首先受压区边缘混凝土压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,而另一侧钢筋,不论受拉还是受压,其应力均达不到屈服强度；破坏前,构件横向变形无明显的急剧增长.其正截面承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度.2、简述形成受拉破坏和受压破坏的条件？答：形成受拉破坏的条件是偏心距较大且受拉钢筋量不多的情况,这类构件称之为大偏心受压构件；形成受压破坏的条件是偏心距较小,或偏心距较大而受拉钢筋数量过多的情况,这类构件称之为小偏心受压构件.3、简述偏心受压构件的正截面承载力计算采用了哪些基本假定？答：截面应变分布符合平截面假定；不考虑混凝土的抗拉强度；受压区混凝土的极限压应变为0.0033；混凝土的压应力图形为矩形,应力集度为轴心抗压设计强度,矩形应力图的高度取等于按平截面确定的中和轴高度乘以系数0.9.4、简述沿周边均匀配筋的圆形截面偏心受压构件其正截面承载力计算采用了哪些基本假定？答：截面应变分布符合平截面假定；构件达到破坏时,受压边缘混凝土的极限压应变为0.0033；受压区混凝土应力分布采用等效矩形应力图,应力集度为轴心抗压设计强度；不考虑受拉区混凝土参加工作,拉力由钢筋承受；钢筋视为理想的弹塑性体.本章学习重点：对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计1大、小偏心受压构件的判别若,为大偏心受压构件；若,为小偏心受压构件.2大偏心受压构件的计算当 式中：当的计算四计算题1、钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱,截面尺寸bh=400mm500mm,构件在弯矩作用方向和垂直于弯矩作用方向上的计算长度,类环境条件,轴向力计算值,弯矩计算值,采用C20混凝土,纵向钢筋采用HRB335级钢筋,.试求对称配筋时所需纵向钢筋的截面面积.解：本题为矩形截面对称配筋大偏心受压构件截面设计类型题,必须掌握.5,需要考虑偏心距增大系数的影响.设,.3.81,取1,取偏心距增大系数按照下式计算：首先,判断偏心受压构件的类别.故可按大偏心受压构件进行设计.其次,求所需纵向受拉钢筋的面积.于是,所需纵向受拉钢筋的面积为： =1513mm2圆形截面偏心受压构件的承载力计算基本公式如下：第八章 受拉构件的承载力计算一、学习重点受拉构件在工程中应用并不太多,主要是由于钢筋混凝土构件抗裂性太差.受拉构件计算仍以掌握计算图式为重点.轴心受拉、小偏心受拉构件计算简单,可直接使用基本公式.大偏心受拉构件计算可参照大偏心受压构件的计算方法,二者的区别主要在于力的作用方向不同.二、复习题一填空题1、当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时,此构件称为 轴心受拉构件 .2、当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时,或者构件上既作用有拉力,同时又作用有弯矩时,则为 偏心受拉构件 .3、可对受拉构件施加一定的 预应力 ,以改善受拉构件的抗裂性能.二计算题1、已知某钢筋混凝土偏心受拉构件,截面尺寸bh=250mm450mm,类环境条件,结构安全等级为二级,采用C25混凝土,纵筋采用HRB335级,箍筋采用R235级,已知,.求不对称配筋时的钢筋面积.第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算一、学习重点 本章介绍了钢筋混凝土受弯构件在施工阶段的钢筋、混凝土应力计算,使用阶段的挠度计算以与裂缝宽度的计算,这些内容均为正常使用极限状态的范畴.本章的重点和难点在：承载能力极限状态与正常使用极限状态在计算方面的差异；正常使用极限状态验算法的基本内容与其运用；影响裂缝宽度的主要因素；熟练应用所学力学知识求解静定、超静定结构的挠度.二、复习题一填空题1、对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行强度计算,而对某些构件,还要根据使用条件进行 正常使用阶段 计算.2、对于钢筋混凝土受弯构件,公路桥规规定必须进行使用阶段的 变形 和 弯曲裂缝最大裂缝宽度 验算.3、在进行施工阶段验算时,应根据 可能出现的施工荷载 进行内力组合.4、钢筋混凝土结构的裂缝,按其产生的原因可分为以下几类： 由荷载效应引起的裂缝 、 由外加变形或约束变形引起的裂缝 和 钢筋锈蚀裂缝 .5、裂缝宽度的三种计算理论法： 粘结滑移理论法 、 无滑移理论 和 综合理论 .6、对于结构重力引起的变形是长期性的变形,一般采用 设置预拱度 来加以消除.7、影响裂缝宽度的主要因素有： 钢筋应力 、 钢筋直径 、 配筋率 、 保护层厚度 、钢筋外形 、 荷载作用性质 和 构件受力性质 等.二判断题1、在使用阶段,钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的.2、对于钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度,主要是在设计计算和构造上加以控制.3、设置预拱度的目的是为了线型美观.三简答题1、简述钢筋混凝土受弯构件在使用阶段计算的特点？答：钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段,而使用阶段一般是指梁带裂缝工作阶段.在钢筋混凝土受弯构件的设计中,其强度计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋量与钢筋布置,以保证截面承载能力要大于荷载效应；计算方法分截面设计和截面复核两种方法.使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算,以保证在使用情况下的应力、裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值,这种计算称为验算.钢筋混凝土受弯构件的强度计算必须满足荷载效应小于等于截面承载能力,其中荷载效应为所考虑荷载组合系的效应值,且承载能力要考虑材料安全系数与工作条件系数.2、简述设置预拱度的目的与如何设置预拱度？答：设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形,另外,希望构件在平时无静活载作用时保持一定的拱度.公路桥规规定：当由作用或荷载短期效应组合并考虑作用或荷载长期效应影响产生的长期挠度不超过为计算跨径时,可不设预拱度；当不符合上述规定时则应设预拱度.钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重和可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用.第十章 局部承压一、学习重点 局部承压的概念,局部承压的特点,局部承压的破坏形态和破坏机理,局部承压的计算方法.二、复习题一填空题1、局部承压是指在构件的表面上仅有部分面积承受压力的受力状态.局部承压试件的抗压强度 远高于 同样承压面积的棱柱体抗压强度全截面受压.2、混凝土局部承压的破坏形态主要有三种： 先开裂后破坏 、 一开裂即破坏 、 局部混凝土下陷 .3、混凝土局部承压的工作机理主要有两种： 套箍理论 和 剪切理论 .4、为了提高混凝土局部承压强度,可以在混凝土局部承压区内配置 间接钢筋 ,局部承压区内配置间接钢筋可采用 方格钢筋网 或 螺旋式钢筋 两种.5、公路桥规规定,混凝土局部承压必须进行 局部承压区承载力计算 和 局部承压区抗裂性计算 .二简答题1、简述混凝土构件局部承压的特点？答：构件表面受压面积小于构件截面积；局部承压面积部分的混凝土抗压强度比全截面受压时混凝土抗压强度高；在局部承压区的中部有横向拉应力,这种横向拉应力可使混凝土产生裂缝.2、局部承压区段混凝土内设置间接钢筋的作用是什么？常用的间接钢筋有哪几种配筋形式？答：间接钢筋的作用是：提高局部承压区的抗裂性和极限承载能力.间接钢筋常用的配筋形式有两种：方格钢筋网和螺旋式钢筋.第十一章 深受弯构件一、学习重点深受弯构件的概念,深梁的破坏形态,短梁的破坏形态,了解深受弯构件的计算方法.二、复习题一填空题1、钢筋混凝土深受弯构件是指跨度与其截面高度之比较小的梁.公路桥规规定,梁的计算跨径与梁的高度之比的受弯构件称为 深受弯构件 .深受弯构件又可分为短梁和深梁：的简支梁和的连续梁定义为 深梁 ；的简支梁和2.55时,按 钢筋混凝土一般受弯构件 进行承载力计算；当盖梁的跨高比为：简支梁2；连续梁2.5时,钢筋混凝土盖梁应作为 深受弯构件短梁进行承载力计算.二简答题1、简述深受弯构件的设计计算一般都包括哪些内容？答：一般包括正截面抗弯承载力计算、斜截面抗剪承载力计算和最大裂缝宽度的计算等三个方面的内容.第二篇 预应力混凝土结构第十二章 预应力混凝土结构的基本概念与其材料一、学习重点预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料,减小截面尺寸,减轻了结构自重,从而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性,从本质上改善了钢筋混凝土结构,使混凝土结构得到广泛的应用.施加预应力的方法主要有先张法和后张法.施工工艺不同,建立预应力的方法也就不同.先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的.预应力混凝土结构中,预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力.要能有效地建立预应力,则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土.二、复习题一填空题1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 .2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 .3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 .4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的.5、锚具的型式繁多,按其传力锚固的受力原理,可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 .6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用.7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 .8、预应力混凝土结构的混凝土,不仅要求高强度,而且还要求能 快硬 、 早强 ,以便能与早施加预应力,加快施工进度,提高设备、模板等利用率.9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加载龄期 以与 构件尺寸 和 工作环境 等.10、国内常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 .二名词解释1、预应力混凝土所谓预应力混凝土,就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.2、预应力度公路桥规将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯矩的比值.3、预应力混凝土结构由配置预应力钢筋再通过张拉或其他方法建立预应力的结构,就称为预应力混凝土结构.三简答题1、简述预应力混凝土结构的优缺点？答：优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料,减小自重；可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力；结构质量安全可靠；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.缺点：工艺较复杂,对施工质量要求甚高,因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍；需要有一定的专门设备；预应力反拱度不易控制；预应力混凝土结构的开工费用较大,对于跨径小、构件数量少的工程,成本较高.2、为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土,应采取哪些措施？答：为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土,应尽可能地采用高标号水泥,减少水泥用量,降低水灰比,选用优质坚硬的骨料,并注意采取以下措施：严格控制水灰比；注意选用高标号水泥；注意选用优质活性掺合料；加强振捣与养护.3、在预应力混凝土构件中,对预应力钢筋有什么样的要求？答：首先强度要高,预应力钢筋必须采用高强度钢材,这已从预应力混凝土结构本身的发展历史作了积好的说明；还要有较好的塑性和焊接性能,高强度钢材,其塑性性能一般较低,为了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力,必须保证预应力钢筋有足够的塑性性能,而良好的焊接性能则是保证钢筋加工质量的重要条件；要具有良好的粘结性能；另外应力松弛损失要低.第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算一、学习重点在预应力混凝土受弯构件设计时,由于施工阶段和使用阶段构件的应力状态不同,因此,必须掌握预应力混凝土受弯构件从张拉钢筋到加载直至破坏截面的受力过程.预应力混凝土构件中,引起预应力损失的因素较多,不同的预应力损失发生和完成的时间不同,因此,在设计中应根据实际情况,正确地考虑预应力损失的组合与计算,同时应注意在设计施工中尽可能减少预应力损失.预应力混凝土受弯构件与普通钢筋混凝土一样,也是按承载能力和正常使用极限状态法设计.为此,应掌握构件正截面、斜截面承载力计算以与施工、使用阶段的应力等验算.构件在施工和使用阶段材料处于弹性工作阶段,应力计算按材料力学公式进行,但应注意采用相应的截面几何特性. 先张法构件,预应力是通过钢筋和混凝土之间的粘结力传递的,其传递要有一定的长度即应力传递长度.而锚固长度则是使钢筋充分发挥强度所需的钢筋最短埋入长度.后张法构件,由于锚下混凝土要承受巨大的压力,因此,必须进行局部承压验算.二、复习题一填空题1、预应力混凝土受弯构件,从预加应力到承受外荷载,直至最后破坏,可分为三个主要阶段,即 施工阶段 、 使用阶段 和 破坏阶段 .2、摩擦损失,主要由于 管道的弯曲 和 管道的位置偏差 两部分影响所产生.3、预应力混凝土构件应力计算的内容包括 混凝土正应力 、 剪应力与主应力 以与 钢筋的应力 .4、验算主应力目的是 在于防止产生自受弯构件腹板中部开始的斜裂缝 .5、主拉应力的验算实际上是 斜截面抗裂性 的验算.6、预应力混凝土受弯构件的挠度,是由 偏心预加力引起的上挠度 和 外荷载所产生的下挠度 两部分所组成.7、预应力混凝土梁的抵抗弯矩是由基本不变的 预加力 与随外弯矩变化而变化的 内力偶臂 的乘积所组成.二判断题1、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与是否在受拉钢筋中施加预拉应力有关.2、张拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下.3、对应一次张拉完成的后张法构件,混凝土弹性压缩也会引起应力损失.4、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度.5、先张法构件预应力钢筋的两端,一般不设置永久性锚具.6、预应力混凝土简支梁由于存在上挠度,在制作时一定要设置上挠度.三名词解释1、预应力损失设计预应力混凝土受弯构件时,需要事先根据承受外荷载的情况,估定其预加应力的大小,但是,由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响,钢筋中的预拉应力将要逐渐减少,这种减少的应力就称为预应力损失.2、张拉控制应力张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积,所求得的钢筋应力值.四简答题1、简述在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算要求？答：控制受弯构件上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力,以与梁腹的主应力,都不应超出公路桥规的规定值；控制预应力筋的最大张拉应力；保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力,应大于实际承受的压力,并有足够的安全度,以保证梁体不出现水平纵向裂缝.2、简述预应力混凝土梁的设计计算步骤？答：根据设计要求,参照已有设计的图纸与资料,选定构件的截面型式与相应尺寸；或者直接对弯矩最大截面,根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸；根据结构可能出现的荷载组合,计算控制截面最大的设计弯矩和剪力；根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸,估算预应力钢筋的数量,并进行合理的布置；计算主梁截面几何特性；进行正截面与斜截面承载力计算；确定预应力钢筋的张拉控制应力,估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力；按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算；进行正截面和斜截面的抗裂验算；主梁的变形计算；锚端局部承压计算与锚固区设计.3、简述预应力钢束的布置原则？答：钢束的布置,应使其重心线不超出束界范围.大部分钢束在靠近支点时,均须逐步弯起；钢束弯起的角度,应与所承受的剪力变化规律相配合；钢束的布置应符合构造要求,这对保证构件的耐久性和满足设计、