东南大学结构设计原理1-21章课后习题参考答资料

机构设计原理

1-1混凝土截面受拉区钢筋的作用:

是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。

1-2名词解释("混凝土立方体抗压强度":以每边边长为150mm的立方体为标准试件,在20¢+_2的温度和相对湿度在95%以上的潮湿的空气中养护28天,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值。"混凝土轴心抗压强度值"按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度设计值。"混凝土抗拉强度"用试验机的夹具夹紧试件两端外伸的钢筋施加拉力,破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断,其平均拉应力即为。)

1-3混凝土轴心受压的应力---应变曲线有何特点?影响混凝土轴心受压应力---应变曲线有哪几个因素?

一,该曲线特点分为三个阶段,分别为上升段,下降段,收敛段。

二,影响的主要因素:a.混凝土强度愈高应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈差b.应变速率应变速率小,峰值应力fc降低,€增大下降段曲线坡度显著的减缓c.测试技术和实验条件,其中应变测量的标距也有影响,应变测量的标距越大,曲线坡度越陡,标距越小,坡度越缓。

1-4什么叫混凝土的徐变?影响混凝土徐变有哪些主要原因?

一,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,这种现象称为混凝土的徐变。

二,a混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小b加荷时混凝土的龄期,龄期越短徐变越大c混凝土的组成成分和配合比d养护条件下的温度和湿度.

1-5混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形,两者有何不同之处?

混凝土徐变的主要原因是荷载长期作用下,混凝土凝胶体中的水分逐渐压出,水泥逐渐发生粘性流动,微细空隙逐渐闭合,结晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生各种因素的综合结果,而混凝土的收缩变形主要是硬化初期水泥石凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。

1-6什么是钢筋和混凝土之间粘接应力和粘接强度?为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘接力要采取哪些措施?

在钢筋混凝土结构中,钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是有足够的粘接强度,能承受由于变形差沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力,通常这种剪应力称为粘接应力。

措施:a提高混凝土强度b选择适当的钢筋间距c钢筋的位置要合适d满足混凝土保护层,最小厚度要求e使用带肋钢筋。

2-1桥梁结构的功能包括哪几方面的内容?何谓结构的可靠性?

承载能力,适用性,耐久性,稳定性。结构的安全性,适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。

2-2结构的设计基准期和使用寿命有何区别?

前者是指对结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间参数。当结构的使用年限超过设计基准期时,表明它的实效概率可能会增大,不能保证其目标可靠指标,但不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。通常设计基准期应该小于寿命期。

2-3什么叫极限状态?我国«公路桥规»规定了哪两种结构的极限状态?

当整个结构或结构的一部分超过某一部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。两种设计状态为:承载能力极限状态和正常使用极限状态。

2-4名次解释：作用，直接作用，间接作用，抗力。

作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因；直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力；间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因；结构抗力是指结构构件承受内力和变形的能力。

2-5我国«公路桥规»规定的三种结构设计状况为持久状况,短暂状况,偶然状况。

2-6结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算的原则是什么?

承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础,设计的原则是作用效应最不利组合的设计值必须小于或等于结构抗力设计值。持久状态正常使用极限状态是以结构弹性理论或弹塑性理论为基础,采用作用的短期效应组合,长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响,对构件的抗裂,裂缝宽度和扰度进行验算,并使各项计算值不超过公路桥规的各相应值。短暂状况是要求对混凝土和预应力混凝土受力构件按短暂设计时计算其在制作,运输及安装等施工阶段由自重,施工荷载产生的应力并不超过规定的限值。

2-7材料强度标准值是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中,材料的强度标准值度应具有不小于95%的保证率。材料强度设计值是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值.

2-8作用分为几类?什么叫作用的标准值,可变作用的准永久值,可变作用的频遇值?

作用分为永久作用,可变作用,偶然作用。作用的标准值是结构或结构设计时,采用的各种作用的基本代表值。可变作用准永久值指在设计基准期间,可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。可变作用的频遇值是在设计基准期间,可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用值。

3-2什么叫受弯构件纵向受拉钢筋的配筋率?配筋率的表达式中，ho含义是什么？

是指纵向受拉区所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值。h。表示截面的有效高度。

3-3为什么钢筋要有足够的混凝土保护层厚度?最小保护层选择应考虑哪些因素？

钢筋的最小混凝土保护层厚度的选择应考虑哪些因素?设置保护层是为了保护钢筋不直接截面面积不直接受到大气的侵蚀和其他环境因素的作用,也是为了保证钢筋和混凝土有良好的粘接。影响因素:环境因素,构件形式,钢筋布置。

3-4参照图,试说明规定各主钢筋横向净距和层与层之间的竖向净距的原因?

a为了保证钢筋与混凝土之间的握裹力,增强两者的粘接力b保证钢筋之间有一定间隙浇注混凝土c方便钢筋的布置。

3-5钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段?各阶段受力主要特点是什么?

第一阶段,梁混凝土全截面工作,混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。第一阶段末,混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。第二阶段,荷载作用弯矩达到Mcr后,在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。第二阶末,钢筋拉应变达到屈服时的应变值,表示钢筋应力达到其屈服强度。第三阶段,在这个阶段里,钢筋的拉应变增加很快,但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变。第三阶段末,这时,截面受压上边缘的混凝土压应变达到其极限压应变值,压应力图呈明显曲线形,这个阶段纵向钢筋的应力仍维持在屈服强度。

3-6什么叫钢筋混凝土少筋梁,适筋梁和超筋梁?各自有什么破坏形态?为什么把少筋梁和超筋梁都称为脆性破坏?

实际配筋率小于最小配筋率梁的称为少筋梁,大于最小配筋率且小于最大配筋率的称为适筋梁,大于最大配筋率的称为超筋梁。少筋梁的受拉区混凝土开裂后,受拉钢筋达到屈服点,并迅速经历整个流幅而进入强化阶段,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,而裂缝宽度已很宽,扰度过大,钢筋甚至被拉断。适筋梁受拉区首先达到屈服强度,其应力保持不变而应变显著的增大,直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之因混凝土压碎而破坏。超筋梁的破坏是受压区混凝土被压坏,而受拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前的扰度及截面曲率曲线没有明显的转折点,受拉区的裂缝开展不宽,破坏突然,没有明显预兆.少筋和超筋的破坏都很突然,没有明显预兆,故称为脆性破坏。

3-7钢筋混凝土适筋梁当受拉钢筋屈服后能否在增加荷载?为什么少筋梁是否能这样?

适筋梁可以再增加荷载因为当受拉区钢筋屈服后,钢筋屈服后,钢筋退出工作,受压区混凝土开始受压,直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之因混凝土压碎而破坏,这时不能在增加荷载。少筋梁不能在增加荷载,若增加,迅速经过整个流幅进入强化阶段,梁仅出现一条集中裂缝,不仅宽度较大,而且延梁高延伸很高,此时受拉区混凝土还未压坏,而裂缝宽度已经很宽,扰度过大,钢筋甚至被拉断。

3-8钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的基本假定有哪些？

平截面假定、不考虑混凝土的抗拉强度、材料应力与物理关系。

其中"平截面假定"与均质弹性材料受弯构件计算的平截面假定情况的不同:对于钢筋混凝土受弯构件,从开始加荷载到破坏的各个阶段,截面的平均应变都能较好的符合平截面假定。对于混凝土的受压区来讲,