桥梁结构相关复习题

一、桥梁结构的设计流程二、梁桥的设计流程三、桥梁结构分析的概念根据分析对象和要求，对结构进行相应的力学抽象、简化和离散（结构建模），然后采用相应的有限元程序进行结构分析（计算机分析）。

四、桥梁结构分析内容静力分析（整体分析、局部分析）; 动力分析（地震、风、车桥耦合）;稳定分析等。

五、桥梁结构分析前处理阶段、结构分析阶段和后处理阶段的主要内容前处理：⑴建模前期准备①结构离散图；②数据准备：节点坐标、截面特性（截面特性器、ANSYS程序）、材料容重计算等。

⑵几何模型的建立：①输入材料数据；②输入截面信息（特性值输入、图形导入）；③输入节点信息，建立单元；④输入边界条件；⑤输入荷载：自重、施工阶段荷载、二期、移动荷载等的数据计算，预应力荷载的输入（数据准备、参数设定）⑶建立施工阶段①结构组、荷载组、边界组、钢束组设置；②施工流程分析及步骤划分；③输入施工阶段信息（体系转换）。

⑷查看输入结果①显示及显示选项；②查询节点、单元；③节点详细表格、单元详细表格；结构分析阶段：⑴静力分析⑵施工阶段分析⑶反应谱分析、时程分析、屈曲分析、几何非线性分析（包括P-delta分析、大位移分析）等。

后处理阶段：⑴荷载组合、结构验算;⑵后处理功能的使用步骤 ;⑶查看分析结果①图形查看；②表格查看；③施工阶段分析结果查看。

六、结构分析的主要方法在结构分析中有两种解法：第一种解法：直接应用平衡条件、几何变形条件和物理条件来求解结构的内力和位移。

这种解法称为物理－几何方法，在静力分析中也叫静力法。

在静力法中有两个基本方法：位移法（平衡法、刚度法）和力法（协调法、柔度法）第二种解法：把平衡条件或几何条件用相应的功能原理来代替。

这种解法称为能量法（能量法应用广泛：用虚功原理求内力和位移、机动法作影响线、推导有限单元的刚度矩阵、求解动力问题、求解稳定问题）。

与静力法相对应，在能量原理中也有两类基本原理：与位移法相关的是势能原理，与力法相关的是余能原理。

七、有限元的基本概念有限元法的基本思路是将一个连续求解区域分割成有限个不重叠且按一定方式相互连接在一起的子域(单元)，利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示全求解域上待求的未知场函数。

单元内的场函数通常由未知场函数或其导数在单元各个节点的数值和其插值函数来近似表示。

这样，未知场函数或其导数在各个节点上的数值即成为未知量(自由度)。

根据单元在边界处相互之间的连续性，将各单元的关系式集合成方程组，求出这些未知量，并通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到全求解域上的近似解。

有限元将一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题进行求解。

如果将区域划分成很细的网格，也即单元的尺寸变得越来越小，或随着单元自由度的增加及插值函数精度的提高，解的近似程度将不断被改进。

如果单元是满足收敛要求的，近似解最后可收敛于精确解。

八、有限元分析方法的基本步骤(1) 结构简化与离散，并对离散结构进行节点、单元编号和坐标系的设定； (2) 整理原始数据，包括单元、节点、材料、几何特性和荷载信息等； (3) 计算单元刚度矩阵；(4) 按照对号入座原则形成总刚度矩阵；(5) 形成结构荷载向量（节点力和非节点力的总效应）； (6) 引入位移边界条件，形成结构刚度方程；(7) 求解结构刚度方程，得到基本未知量（节点位移）的解； (8) 由节点位移计算单元杆端力和支座反力等其他力学量。

九、用矩阵位移法求解图1所示连续梁的内力q 各杆 相同EIq十、桥梁结构分析的基本流程选择程序； 按程序要求对结构进行数值模拟；运行程序，调整参数；分析计算结果，并将其可视化。

十二、桥梁杆系结构离散的基本原则对于杆系结构，节点和单元的划分应遵循以下原则：(1) 结构的定位点应设置节点；(2) 按照施工过程，分阶段施工的结构自然分块点应该设置节点； (3) 对较长的自然分块，应该适当细分；(4) 预应力索端点截面一般应设置节点；(5) 关心内力、位移所在截面处应设置节点；(6) 有支承的部位应设置节点。

十三、桥梁杆系单元的特点和应用应 用：桥梁结构整体分析中的主梁、拱肋、桥墩、桥塔、立柱、桩基础、主缆、斜拉索、预应力钢束、吊杆、支架等构件。

优 点：单元、节点数量少，节省计算工作量；可直接得到工程设计所需的单元节点内力、应力和变形。

缺 点：不能反应箱梁顶、底板的剪力流分布；不能反应构件的局部变形；很难精确考虑宽箱梁的剪力滞效应、翘曲和畸变；单主梁模型不能得到横隔板的内力和变形。

应注意的地方：空间梁单元的定位节点；深梁和薄壁箱梁的剪切变形的影响必须考虑。

十四、试写出空间梁单元刚度矩阵十五、梁单元什么情况下要考虑剪切变形的影响，试写出剪切影响系数的表达式By 和Bz 分别为对y 轴和z 轴方向剪切影响系数； Ay 和Az 分别为沿y 轴和z 轴方向的有效抗剪面积。

在一般情况下，剪切应变对梁在横向荷载作用下所产生的挠度影响很小，但是： 1）当梁截面的高度大于长度的1/5时，剪切变形的影响必须考虑； 2）在薄壁截面杆件中，剪切对挠度的影响将是巨大的。

十六、桥梁的作用分为哪三类？每一类具体包含那些内容？桥梁的作用分为永久作用，可变作用和偶然作用三类；永久作用包括结构重力（包括结构附属重力）、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力、基础变位作用；可变作用包括人群荷载，汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度（均匀温度和梯度温度）作用、支座摩阻力；偶然作用包括地震作用、船舶或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用。

z z z 3232y y y y y y y 3232z z z z z yy z y2z z z 00000000001261260000000(1)(1)(1)(1)126126000000(1)(1)(1)(1)0000000(4)6(2)0000(1)(1)(1)(z y E A E A l lE I E I E I E I B lB lB lB lE I E I E I E I B lB lB lB lG J G J ll B E I E I B E I B lB lB lK --++++---++++-+-+++=y zy y Z 2y y y zz32y y y y 32z z z yz y z y 4)6(2)000(1)(1)(1)00000126000(1)(1)12600(1)(1)00(4)0(1)(4)(1)B E I E I B E I B lB lB l E A lE I E I B lB l E I E I B lB lG J lB E I B lB E I B l ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎢⎢⎢⎢+-⎢-+++⎢⎢⎢⎢⎢⎢-⎢++⎢⎢⎢++⎢⎢⎢⎢+⎢⎢+⎢⎢+⎢+⎢⎣⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥212z y y E I B G A l=212y z z E I B G A l=十七、计算如图示箱梁截面的几何特性（面积、绕y 和z 轴的抗弯惯性矩、截面形心位置、截面抵抗矩）十八、桥梁预应力损失包括哪几部分？先张法和后张法有什么区别？1.预应力钢束与孔道壁之间的摩擦2.考虑反摩阻的锚具变形、钢索回缩与接缝压缩3.预应力钢束与养护台座之间的温差4.混凝土弹性压缩5.钢索松弛6.混凝土收缩和徐变;预应力损失的组合，一般应根据应力损失出现的先后与全部完成所需要的时间，分先张法、后张法，按预加应力阶段和使用荷载作用阶段来划分。

各阶段预应力损失值的组合可按下表计算。

十九、简述桥规日照温差（混凝土主梁梯度温度）计算模式？计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用右图所示的竖向温度梯度曲线，其桥面板的最高温度T1规定见下表1。

对混凝土结构，当梁高H 小于400mm 时，图中A=H-100(mm)；梁高等于或大于400mm 时，A=300mm 。

表1图一二十、桥规JTG D62-2004混凝土收缩徐变的计算方法？《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）根据1990年CEB-FIP发表的模式规范修改了关于徐变系数的计算公式，将徐变系数定义为名义徐变系数与加载后徐变随时间发展的系数的乘积，计算公式如下：其中：为加载时混凝土的龄期；名义徐变系数是考虑了水泥种类、空气相对湿度、构件截面形式、混凝土强度等级及混凝土加载龄期等因素而与时间无关的计算量。

为加载后徐变随时间发展的系数。

对于混凝土的收缩应变，新规范给出的计算公式如下：其中：为收缩开始时混凝土的龄期；为名义收缩系数；为收缩随时间发展的系数。

二十一、简述作用效应组合的内容及其应用？公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计。

作用效应组合是结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加，而作用效应最不利组合是指所有可能的作用效应组合中对结构或结构构件产生总效应最不利的一组作用效应组合。

承载能力极限状态计算作用效应组合：基本组合是承载能力极限状态设计时，永久作用标准值与可变作用标准值效应的组合；偶然组合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组合；按正常使用极限状态设计时，根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：作用短期效应组合：永久作用标准值与可变作用频遇值效应相组合；作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合。

二十二、桥梁结构应进行哪些验算？承载能力的抗弯、抗剪验算，正常使用状态抗裂验算，正常使用状态压应力验算，正常使用状态裂缝宽度验算，施工阶段应力验算，扰度验算等。