结构设计原理+06287内部资料整理版

结构设计原理06287

1钢筋和混凝土两种材料为什么能结合在一起工作？

①混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在载荷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，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粘结。

③包围在钢筋外围的混凝土，起着保护钢筋免锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。

2双向应力状态下混凝土强度变化曲线的变化特点？

①当双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加，约等于2或0.5时，其强度比单向抗压强度增加约25%左右，而在时，其强度增加仅为16%左右。

②当双向受拉时，无论应力比值如何，实测破坏强度基本不变，双向受拉的混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度。

③当一向受拉，一向受压时，混凝土的强度均低于单向受力（压或拉）的强度。

3什么叫做混凝土的徐变？

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，这种现象称为混凝土的徐变。

4影响混凝土徐变的因素有哪些？（1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；

（2）加荷时混凝土的龄期；

（3）混凝土的组成成分和配合比；（4）养护及使用条件下的温度与湿度。

5混凝土收缩的概念？收缩变形是混凝土在凝结和硬化的

物理化学过程中体积随时间推移而

减小的现象，是一种不受力情况下的

自由变形。

6影响钢筋和混凝土粘结强度的因

素？

1.钢筋的表面形状

变形钢筋粘结能力明显优于光圆钢

筋，因此变形筋所需锚固长度更小。

2.混凝土强度（劈裂抗拉强度）

粘结力随混凝土强度等级提高而提

高。实验表明粘结强度与混凝土抗拉

强度近似呈线性关系。

3钢筋的位置

混凝土浇筑后上部钢筋与部分下沉

混凝土形成空隙。

4.混凝土保护层厚度和钢筋的间距

保护层过薄或钢筋间距过小分别造

成径向和水平向劈裂，使咬合力和摩

擦力削弱，保护层脱落造成粘结力下

降。

5.横向钢筋及侧向压力的影响

设置横向钢筋（箍筋）可延缓径向裂

缝发展提高粘结力

7什么是钢筋和混凝土之间粘结应力

和粘结强度？

（1）粘结应力：变形差（相对滑移）

沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪

应力；

（2）粘结强度：实际工程中，通常

以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔

出，或者混凝土被劈裂）时的最大平

均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘

结强度；

8结构的可靠性和可靠度各指什么？

①结构的安全性、适用性、耐久性总

称为结构的可靠性，是结构在规定的

时间内（即设计使用年限）、在规

定的条件下完成预定功能的能力。

②结构可靠性的度量，指在规定的时

间内，在规定的条件下，完成预期功

能要求的概率。

9承载能力极限状态是什么，何谓超

过了该极限状态？

承载能力极限状态：超过该极限状

态，结构就不能满足预定的安全性功

能要求

超过极限状态：

①结构整体或其中一部分作为刚体

失去平衡（如倾覆、滑移）；

②结构构件因超过材料强度破坏（如

疲劳），塑性变形过大而不适于继续

使用；

③结构转变为几何可变体系（机动体

系），超静定结构中出现足够多塑性

铰；

④结构或构件丧失稳定（如细长受压

构件的压曲失稳）。

10正常使用极限状态是什么，何谓

超过了正常使用极限状态？

正常使用极限状态；超过该极限状

态，结构就不能满足预定的适用性和

耐久性的功能要求

超过正常使用极限状态：

①过大的变形、侧移（影响非结构构

件、不安全感、不能正常使用（吊车）

等）；

②过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、

漏水等）；

③过大的振动（不舒适）；

11桥梁结构的功能包括哪几方面的

内容？何谓结构的可靠性、可靠度？

①桥梁结构的功能由其使用要求决

定的，具体有如下四个方面：

（1）桥梁结构应能承受在正常施工

和正常使用期间可能出现的各种荷

载、外加变形、约束变形等的作用；

（2）桥梁结构在正常使用条件下具

有良好的工作性能，例如，不发生影

响正常使用的过大变形和局部损坏；

（3）桥梁结构在正常使用和正常维

护条件下，在规定的时间内，具有足

够的耐久性，例如，不出现过大的裂

缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳

化导致钢筋的修饰；

（4）在偶然荷载（如地震、强风）

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作用下或偶然事件（如爆炸）发生时和发生后，桥梁结构仍能保持整体稳定性，不发生倒塌。

②结构的可靠性：指结构的安全性、适用性和耐久性。

③结构可靠度：结构可靠性的度量，指在规定的时间内，在规定的条件下，完成预期功能要求的概率。

12梁的钢筋主要有哪些类型？

梁的主要钢筋有：纵向受力钢筋、弯起钢筋或斜钢筋、架立钢筋、箍筋和水平纵向钢筋等。

13受弯构件正截面工作的三个间断是什么？

①弹性阶段

②带裂缝工作阶段

③破坏阶段

14按照钢筋混凝土受弯构件的配筋情况及相应破坏时的性质得到正截面破坏的三种形态是什么？细述三种形态。

第Ⅰ阶段：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Ⅰ阶段末：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布。但由于受拉区混凝土塑性变形的发展，拉应变增长较快，根据混凝土受拉时的应力—应变图曲线，拉区混凝土的应力图形为曲线形。这时，受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现，梁截面上作用的弯矩用表示。

第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩到达后，在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。这时，在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力传递给钢筋，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不再是三角形分布，而是形成微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。

第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服值时的应变值，表示钢筋应力达到

其屈服强度，第Ⅱ阶段结束。

第Ⅲ阶段：在这个阶段里，钢筋的拉

应变增加的很快，但钢筋的拉应力一

般仍维持在屈服强度不变。这时，裂

缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝

土受压区不断缩小，压应力也不断增

大，压应力图成为明显的丰满曲线

形。

第Ⅲ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，并且最

大压应力已不在上边缘而是在距上

边缘稍下处，这都是混凝土受压时的

应力—应变图所决定的在第Ⅲ阶段

末，压区混凝土的抗压强度耗尽，在

临界裂缝两侧的一定区段内，压区混

凝土出现纵向水平裂缝，随即混凝土

被压碎，梁破坏，在这个阶段，纵向

钢筋的拉应力仍维持在屈服强度。

16说明钢筋混凝土板与钢筋混凝土

梁钢筋布置的作用？

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

量由计算确定。在板内应设置垂直于

板受力钢筋的分布钢筋，其数量不通

过计算，而是按照设计规范规定选

择，主要作用是使主钢筋的受力更均

匀，同时也起着固定受力钢筋位置、

分担混凝土收缩和温度应力的作用。

对于周边支承的双向板，板的两个方

向同时承受弯矩，均应设置主钢筋。

梁的纵向受拉钢筋由计算确定，主要

承受截面弯矩；弯起钢筋是有主钢筋

按规定的部位和角度起弯至梁上部，

满足锚固要求的钢筋，同时承受截面

弯矩和剪力；斜钢筋的设置及数量由

抗剪计算确定；箍筋除帮助混凝土抗

剪外，在构造上起着固定纵向钢筋位

置的作用并与纵向钢筋、架立钢筋等

组成骨架；架立钢筋是为了构成钢筋

骨架而附加设置的纵向钢筋；水平纵

向钢筋的主要作用是在梁侧面发生

混凝土裂缝后，可以减小混凝土裂缝

宽度。

17什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋

梁和超筋梁？各自有什么样的破坏

形态？

实际配筋率小于最小配筋率的梁称

为少筋梁；大于最小配筋率且小于最

大配筋率的梁称为适筋梁；大于最大

配筋率的梁称为超筋梁。

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，而裂缝宽度已经很宽，挠度过大，

钢筋甚至被拉断。

适筋梁受拉区钢筋首先达到屈服，其

应力保持不变而应变显著增大，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。破坏前的挠度及截面曲率曲线

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。

18钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破

坏的形态有几种？各在什么情况下

发生？

1）斜拉破坏（发生在剪跨比比较大

（）时，箍筋配置较少）

2）剪压破坏（发生在剪跨比在时，

箍筋配置适当）

3）斜压破坏（发生在剪跨比时,箍筋

配置较多）

19影响钢筋混凝土受弯构件斜截面

抗弯能力的主要因素有哪些？

答：主要因素有剪跨比、混凝土强度、

纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及

强度等

20钢筋混凝土纯扭构件有哪几种破

坏形式？

①少筋破坏(避免) :当纵筋和箍筋或

其中之一过少时，裂缝一产生钢筋很

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