结构设计原理复习题及答案

立方体抗压强度fcu>轴心抗压强度fc>轴心抗拉强度ft ；fcu 和试验方法、实验尺寸有关。

试验尺寸越小，强度值越大。

（1）双向受压时，一向混凝土强度随另一向压应力增加而增加；（2）双向受拉时，双向抗拉强度接近单向抗拉强度（3）一侧受拉一侧受压，强度均低于单向受力强度。

影响砌体抗压强度主要因素：块材的强度、尺寸和形状，砂浆的物理力学性能，砌筑质量分为荷载作用下的变形和体积变形（收缩）。

徐变：在荷载长期作用下，混凝土变形随时间增加而增加，应力不变的情况下，应变随时间增加。

（1）混凝土强度越高，应力应变曲线下降越剧烈，延性越差。

（2）应变速率小，峰值应力fc 降低，峰值应变增大，下降段曲线显着减缓（3）测试技术和实验条件后者与前者相比，后者没有明显的流服或屈服点。

同时其强度很高，但延伸率大为减少， 塑性性能降低。

软钢：有物理屈服点。

以屈服点处的强度值作为计算承载力时的强度极限。

硬钢：无物理屈服点。

设计上取相应残余应变为%的应力作为假定屈服强度结构功能：（1）结构应能承受在正常施工和正常使用期间出现的各种荷载、外加变形、约束变形的作用（2）结构在正常使用条件下具有良好的工作性能（3）结构在正常使用和正常维护条件下，具有足够的耐久性（4）在偶然荷载作用下或偶然事件发生时、发生后，结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。

功能函数：Z=R-S ≥０结构处于可靠、极限状态。

(1)适筋梁破坏；钢筋先屈服后混凝土被压碎，属延性破坏。

(2)超筋梁破坏；混凝土先被压碎，钢筋不屈服，属脆性破坏。

(3)少筋梁破坏；混凝土一开裂，钢筋马上屈服而破坏，属脆性破坏（１）平截面假设：混凝土平均应变沿截面高度按直线分布。

（２）不考虑混凝土的抗拉强度。

拉力全部由钢筋承担。

（３）纵向钢筋应力应变方程：s s =s y E f σε≤（纵向钢筋的极限拉应变取） （４）混凝土受压应力应变曲线方程按规定取用优点：提高了截面承受弯矩的能力；提高截面的延性。

缺点：钢筋用量增多，不经济若超过４００，则混凝土破坏时钢筋未达到屈服强度，适用高强度钢筋不经济。

梁：纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜拉钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋。

梁内的钢筋常采用骨架形式，分为绑扎钢筋骨架、焊接钢筋骨架。

（主钢筋数量由计算决定） 绑扎钢筋骨架：将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架。

焊接骨架：先将纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜筋和架立钢筋焊接成平面骨架，然后用钢筋将数片焊接的平面骨架组成空间骨架。

板：单向板内主钢筋沿板的跨度方向（短边方向）布置在板的受拉区，钢筋数量由计算决定。

对于周边支承的双向板，因板的两个方向都承受弯矩，均要设置主钢筋。

第一类Ｔ形截面梁：受压区在翼板厚度内。

中和轴在受压翼板内，受压区高度ｘ≤h ’f第二类Ｔ行截面梁：受压区已进入梁肋。

中和轴在梁肋部，受压区高度ｘ>h ’f（1）斜拉破坏：破坏突然，有一条主要斜裂缝贯穿梁体，破坏面整齐，无混凝土压碎现象。

发生在剪跨比较大（大于3）时。

（剪跨比0M m Vh =M 表弯矩，V 表剪力 ） （2）剪压破坏：破坏处可见多条平行短裂缝和混凝土碎渣。

发生在剪跨比为1~3之间。

（3）斜压破坏：荷载和支座间先出现一条斜裂缝，随后出现多而密的斜裂缝，无主裂缝。

剪跨比小于1时。

'b 0x s h ξ≤≤受压区高度2a 受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离、相对界限受压区高度一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋。

箍筋一般是沿梁剪跨布置的，在梁的剪跨范围内只要出现斜裂缝，相应部位的钢筋就发挥作用。

弯起钢筋或斜筋只有与临界斜裂缝相交后才能发挥作用，可以提高梁的抗剪承载力。

弯筋不宜单独使用，而总是与箍筋联合使用剪跨比m ↑Vu ↓、混凝土强度Fcu ↑Vu ↓、纵向受拉钢筋配筋率↑Vu ↓和箍筋数量及强度↑Vu ↓R0，桥梁结构重要性系数h0相当于剪力组合设计值处截面的有效高度；b 相应于剪力组合设计值处截面的有效高度；Vd验算截面处由作用（或荷载）产生的剪力组合设计值。

弯矩包络图是沿梁跨长各截面在荷载的最不利的布置下可能出现的正、负弯矩极值的范围。

其图形由在梁轴上面、下面各一条曲折线组成；抵抗弯矩图（也可以叫材料包络图），每一根钢筋的抵抗弯矩的能力，按比例画成长条矩形，一条条挨着布置上去，最终应包住弯矩包络图；梁支座的负弯矩包络图被抵抗弯矩图包住时，每一条在不需要地方，还应延长一个锚固长度才可切断大偏心受拉构件（b ξξ≤）破坏时，混凝土虽开裂，但还有受压区，破坏特征与As 的数量有关，当As 数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后受压钢筋应力达到屈服强度，混凝土受压边缘达到极限应变而破坏。

小偏心b ξξ>受拉构件破坏时，一般情况下，全截面均为拉应力，其中As 一侧的拉应力较大。

随着荷载增加，As 一侧的混凝土首先开裂，而且裂缝很快贯通整个截面，混凝土退出工作，拉力完全由钢筋承担，构件破坏时，As 及As ’都达到屈服强度。

界限破坏：受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变ecu 同时达到N =f b cd bh ξξ≤按大偏心构件，反之小偏心构件。

定义：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事先认为一个合适程度的配筋混凝土缺点：工艺复杂，施工质量要求高，需要设备一流技术娴熟的专业队伍，预应力上拱度不易控制，预应力砼结构开工费用大，对于小跨进，构件数量少的工程成本高；优点：提高构件抗裂度和刚度，节省材料，减少自重，减小混凝土梁的竖向剪力和主控应力，结构质量安全可靠，作为结构构件链接手段，促进桥梁结构新体系与施工方法的发展。

适用：普遍用于大跨度、重型结构（1）在普通钢筋混凝土结构中，使用高强度钢筋发挥不了其本身的材料强度，只能将其作为低强度钢筋来用，因而也就失去了采用高强度钢筋的意义，达不到节约钢筋的目的，反而造成了浪费。

（2）由于钢筋强度高，所需截面面积小，就导致构件在标准荷载作用下钢筋的应力提高，使得构件的裂缝宽度加大。

（3）所用钢筋强度太高，钢筋混凝土受弯构件的刚度会随钢筋的面积减小而降低，从而使构件不能正常使用。

先张：张拉台座上，绑扎钢筋控制拉力张拉预应力钢筋并进行临时锚固，浇筑混凝土，养护达到强度后，放张，通过预应力钢筋与混凝土的粘结作用，传递给砼，使其获得预压应力特点：一般可用高强钢丝、钢绞线。

2.不专设永久锚具3.施工工序简单，临时固定所用的锚具可以重复使用。

后张：绑扎钢筋并预留孔道，浇注混凝土，养护达到其强度要求，将预应力钢筋穿入孔道，张拉钢筋到控制拉力后用特制锚具锚固，最后在孔道注入水泥浆，使预应力钢筋与混凝土粘结成整体 先张法靠粘结力传递并保持预加应力，后张法靠工作锚具来传递和保持预加应力特点：稳定性好， 流动性好，无收缩性能，充盈度高， 强度高，防腐性能，耐久性，施工方便性钢筋的弹模，钢筋的拉应力，保护层厚度，有效受拉面积配筋率。

钢筋的弹模越小（一般都是2×10e5MPa ），拉应力越大，保护层厚度越大，有效受拉面积配筋率越小，则最大裂缝宽度越大。

纵向受力钢筋：（1）协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸（2）承受可能存在的不大的弯矩（3）.防止构件的突然脆性破坏箍筋：（1）承受横向作用下的剪力（2）防止纵向钢筋局部压屈（3）便于施工(4)与纵向钢筋形成钢筋骨架pe con l()σσσ=-有效预应力（初始张拉预应力）（损失预应力） 六项预应力损失值：（1）与管道壁间摩擦（2）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩（3）钢筋与台座间的温差（4）混凝土弹性压缩（5）钢筋松弛（6）混凝土收缩和徐变。

（1）单筋矩形受弯构件截面梁承载力计算公式条件： 不超筋：b 0x h ξ≤ 不少筋：min ρρ≥（2）双筋矩形受弯构件截面梁承载力计算公式条件：不超筋：b 0x h ξ≤当受压钢筋达到抗压强度设计值时有：'x 2s a ≥若'x<2s a 表明受压区钢筋达不到抗压强度设计值。

若受压钢筋保护层厚度不大可取'x 2s a =（3）T 形截面受弯构件抗弯承载力①第一类（'x f h ≤）：0x b h ξ≤ min ρρ>②第二类（'x>f h ）：0x b h ξ≤ min ρρ≥（4）受弯构件斜截面抗剪承载力：-30d 0V .γ≤⨯上限值（截面最小尺寸）：（0511030d 20V .a td f bh γ≤⨯下限值（按构造要求配置钢筋）：（05110）（5）受弯构件斜截面抗弯承载力：确定最不利斜截面位置后方可使用。

0d V sin sd sb s sv sv f A f A γθ=+∑∑（6）配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件当纵向钢筋配筋率's A =3%A ρ>‘时，A 应改用净面积'n s A =A-A （7）配有纵向钢筋和螺旋箍筋轴心受压构件①为保证在使用载荷作用下，螺旋箍筋混凝土保护层不致过早脱落，螺旋箍筋柱的承载力计算值不应比普通箍筋柱承载力大50%②达到下列情况时，不考虑螺旋箍筋作用，按（6）计算：构件长细比大于等于48时（圆形截面柱长细比大于等于12时）；按纵向钢筋和螺旋箍筋计算值小于配纵向钢筋和普通箍筋时的值；当's0A 0.25s A <时，螺旋钢筋配置太少，不能起显着作用时。

（8）矩形偏心受压构件正截面承载力计算：①钢筋应力取值：大偏心构件取s sd f σ=；小偏心构件按0si (1)icn s h E x βσε=-应满足si sd sd f f σ-≤≤②为保证构件破坏时，大偏心构件表面受压钢筋能达到屈服强度，有'2s x a ≥③当偏心轴向力作用的偏心距很小时，当作全截面受压计算。