结构设计原理简答题

1．试述钢筋混凝土受弯构件第Ⅱ工作阶段计算的基本假定?（5分）

答：平截面、弹性体、不考虑受拉区混凝土承受拉应力

2．钢筋混凝土梁内有几种钢筋？每种钢筋有何作用？它们各自如何确定？（10分）答：五种。纵筋：承受纵向拉、压力，由正截面承载力计算确定。箍筋：抗剪、定位、构成钢筋骨架，由计算和构造要求确定。斜筋：抗剪，由计算和构造要求共同确定。架立钢筋：形成钢筋骨架，定位，由构造确定；纵向水平钢筋，防止混凝土收缩、温度变化而引起的开裂，由构造确定。

3．为什么预应力混凝土结构必须采用高强混凝土和高强钢筋？（10分）

答：采用高强混凝土的原因：预应力混凝土结构相对于普通钢筋混凝土结构而言，处在更高的应力状态，因而要求有较高的承压和其它能力，而高强混凝土具有较高的抗拉、抗弯、局部抗压等能力，而且有大的弹性模量，使得受力变形小、收缩徐变小、应力损失小，为了能充分发挥高强钢筋的作用，也必须采用高标混凝土。如果不使用高强钢筋，就无法克服由于预应力损失而建立起有效预应力。

1．什么是极限状态？试述《公路桥规》中承载能力极限状态计算的理论基础、设计原则及其表达式？（8分）答：结构或结构的一部分一旦达到某一状态就不能满足设计规定的功能要求，则此状态为极限状态。《公路桥规》中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的最不利组合的设计值必须小于结构抗力的设计值。R S d ≤0γ

2．钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力计算是建立在哪种斜截面破坏形式基础上的？其计算公式的上限值和下限值的意义是什么？（8分）答：斜截面剪压破坏形式基础上，计算公式的上限值用于控制截面最小尺寸；下限值来检查是否要按照计算配置箍筋。

3．简述先张法预应力混凝土的施工工艺流程。与后张法相比有何相同和不同点。（9分） 答：预制台座，张拉力筋、锚固力筋、浇筑混凝土并养生待强、放松张拉，运梁安装。相同：都可以使混凝土获得预应力；不同点：工艺不同、预应力的传递方式、有效预应力。

2．钢筋混凝土轴心受压短柱与长柱破坏各有什么特点？在计算中如何考虑长细比对柱的承载力的影响？（10分）答：钢筋混凝土短柱破坏时，柱中部的横向挠度很小，其破坏是材料破坏即混凝土被压碎破坏。

钢筋混凝土长柱破坏前，横向挠度增加很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致失稳破坏。

承载力计算中用短柱的承载力乘以稳定系数即考虑构件长细比增大的附加效应使构件的承载力降低的计算系数来考虑长柱的影响效应。

3．预应力混凝土受弯构件设计时，除进行正截面、斜截面强度计算外，还应该进行哪些内容的计算或验算？（9分）

答：预加力计算、预应力损失计算、应力计算、抗裂验算，变形计算、端部锚固区计算等

1．混凝土强度的基本代表值有哪些？混凝土立方体强度是如何确定的?（7分）答：立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗拉强度。立方体抗压强度：边长为150mm 的立方体标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95％以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方式测得的抗压强度值。

2．有三根矩形截面梁，截面尺寸相同，但配筋不同：ρ<ρmin ，ρmin ≤ρ<ρmax ，ρ>ρmax ，问：它们各属于何种破坏形态？破坏时所能承受的最大弯矩怎样算？（以矩形截面为例用公式表示）（10分）答：少筋、适筋、超筋 少筋0W f M tk u γ=，适筋()20x h bx f M cd u -=，超筋()2000h h h b f M b b cd u ξξ-=

3．简述预应力混凝土受弯构件的破坏过程包括哪几个阶段以及各阶段若干不同的受力过程。（8分）

答：施工阶段：（1）预加应力阶段，此阶段是指从预加应力开始，至预加应力结束(即传力锚固)为止。（2）运输安装；

使用阶段：此阶段是指桥梁建成通车后的整个使用阶段。分为如下几个受力状态（根据构件受力后可能出现的特征状态）：消压、开裂、带裂缝工作；

破坏阶段：预应力混凝土受弯构件在破坏时预加应力损失殆尽，故其应力状态和普通钢筋混凝土构件相类似，其计算方法也基本相同。

1．钢筋混凝土结构裂缝按其产生的原因分为哪几类？这几类裂缝如何加以控制？（8分） 答：作用效应引起的裂缝，外加变形或约束变形引起的裂缝，钢筋锈蚀裂缝。

作用效应引起的裂缝：通过计算和构造措施加以控制。其他裂缝通过构造措施和施工工艺等措施加以控制。

2．简述钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的基本假定。（5分）答：（简要）平截面假定、不计混凝土的抗拉、混凝土压区矩形应力图形、材料应力应变物理关系。

3．有两个轴心受拉构件，其配筋数量、材料强度、截面尺寸等均相同，只是一个施加了预应力，另一个没施加预应力，试问这两个构件的承载力和开裂荷载是否相同？为什么？（要求以配有钢筋面积A S 的矩形截面b ×h 为例写出各自的计算公式，钢筋强度f sd ，有效预压应力pc σ，钢筋混凝土开裂弯矩cr M ）（12分）答：两构件承载力相同，开裂荷载不同，施加了预应力的构件开裂荷载大。

计算承载力时，混凝土开裂不参加工作，只有钢筋参加工作，普通钢筋和预应力钢筋都到达屈服强度，故承载力为：u sd s N f A =

普通钢筋混凝土开裂弯矩为cr M ，而预应力混凝土构件的开裂弯矩＝pc σbh ＋cr M ，显然后者比前者大

1． 简述公路桥涵结构上作用的类型并解释。（8分）

答：公路桥涵结构上作用的类型分为：

永久作用（恒载）：在设计使用期内，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用。

可变作用：在设计使用期内，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。 偶然作用：在设计使用期内，不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。

2．简述钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪钢筋设计的基本步骤。（10分）答：钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪钢筋设计的基本步骤为：

（1）复核截面尺寸是否满足要求 （2）确定是否需按计算配腹筋：（3）计算剪力值的确定 （4）箍筋设计（5）弯起钢筋设计

3．预应力损失的原因有哪些。（7分）

答：预应力损失的原因有：（1）预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 （2）锚具变形，钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失（3）钢筋与台座间的温差引起的应力损失

（4）混凝土弹性压缩引起的应力损失（5）钢筋松弛(徐舒)引起的应力损失（6）混凝土的收缩和徐变引起的应力损失