結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理習(xí)題集第1章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及材料的物理力學(xué)性能1-1、配置在混凝土梁截面受拉區(qū)鋼筋的作用是什么？ 答：配置在混凝土梁截面受拉區(qū)的鋼筋作用是代替混凝土受拉。鋼筋混凝土梁承受的荷載較大時(shí)，梁的受拉區(qū)會(huì)出現(xiàn)裂縫。在出現(xiàn)裂縫的截面處，受拉區(qū)混凝土退出工作，鋼筋可承擔(dān)幾乎全部的拉力。鋼筋混凝土梁能繼續(xù)承受荷載作用，直至受拉鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，繼而截面受壓區(qū)的混凝土也被壓碎，梁才破壞。因此，鋼筋混凝土梁是充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度和鋼筋的抗拉強(qiáng)度。1-2、試解釋以下名詞：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度；混凝土抗拉強(qiáng)度；混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度。答： 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度是按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法得到的混凝土強(qiáng)度基本代表值。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50081-2002）規(guī)定以每邊邊長(zhǎng)為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，在202的溫度和相對(duì)濕度在95%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，依照標(biāo)準(zhǔn)制作方法和試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值（以MPa為單位）作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)表示?；炷凛S心抗壓強(qiáng)度（棱柱體抗壓強(qiáng)度）：按照與立方體試件相同條件下制作和試驗(yàn)方法所得的棱柱體試件的抗壓強(qiáng)度值，稱(chēng)為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)表示。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50081-2002）規(guī)定，混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以150mm150mm300mm?；炷量估瓘?qiáng)度可采用在兩端預(yù)埋鋼筋的混凝土棱柱體，試驗(yàn)時(shí)用試驗(yàn)機(jī)的夾具加緊試件的兩端外伸的鋼筋施加拉力，破壞時(shí)試件在沒(méi)有鋼筋的中部截面被拉斷，其平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)外常采用立方體或圓柱體的劈裂試驗(yàn)來(lái)測(cè)定混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度：我國(guó)交通部頒布標(biāo)準(zhǔn)公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，采用150mm立方塊作為標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度測(cè)定，按照規(guī)定是試驗(yàn)方法操作，則混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度按下式：。 式中 混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa）；P 破壞荷載（N）；A 試件劈裂面面積（mm2）。采用上述試驗(yàn)方法測(cè)得的混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度值換算成軸心抗拉強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)乘以換算系數(shù)0.9，即。1-31-4什么是混凝土的線性徐變？什么是混凝土的非線性徐變？影響徐變的主要因素有哪些？答：線性徐變 就是時(shí)間和變形量成正比 比例為常數(shù)C。非線性徐變就是 時(shí)間和變形量成正比 比例為某一變量。影響混凝土徐變變形的因素主要有：水泥用量越大（水灰比一定時(shí)），徐變?cè)酱?。W/C越小，徐變?cè)叫?。齡期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度高，則徐變小。骨料用量多，彈性模量高，級(jí)配好，最大粒徑大，則徐變小。應(yīng)力水平越高，徐變?cè)酱蟆４送膺€與試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力種類(lèi)、試件尺寸、溫度等有關(guān)。1-5、混凝土的徐變和收縮變形都是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，兩者有何不同之處？答：在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形將隨時(shí)間而增加，即在應(yīng)力不變的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為混凝土的徐變?；炷列熳兊闹饕蚴窃诤奢d長(zhǎng)期作用下，混凝土凝膠體中的水分逐漸壓出，水泥石逐漸發(fā)生粘性流動(dòng)，微細(xì)空隙逐漸閉合，結(jié)晶體內(nèi)部逐漸滑動(dòng)，微細(xì)裂縫逐漸發(fā)生等各種因素的綜合結(jié)果。在混凝土凝結(jié)核硬化的物理過(guò)程中體積隨時(shí)間推移而減小的現(xiàn)象稱(chēng)為收縮。引起混凝土收縮的原因，主要是硬化初期水泥石在水化凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)而引起的干縮。1-6、公路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用普通熱軋鋼筋的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線有什么特點(diǎn)？公路橋規(guī)規(guī)定使用的普通熱軋鋼筋有哪些強(qiáng)度級(jí)別？強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)分別是什么？答：普通熱軋鋼筋的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線有明顯流幅。在達(dá)到比例極限a之前，材料處于彈性階段，應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，即為鋼筋的彈性模量。此后應(yīng)變比應(yīng)力增加快，達(dá)到b點(diǎn)進(jìn)入屈服階段，即應(yīng)力不增加，應(yīng)變卻繼續(xù)增加很多，應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖形接近水平線，稱(chēng)為屈服臺(tái)階（或流幅）。通常取屈服下限為屈服強(qiáng)度。過(guò)了d點(diǎn)后，材料又恢復(fù)部分彈性進(jìn)入強(qiáng)化階段，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)為上升的曲線，達(dá)到曲線最高點(diǎn)e，e點(diǎn)的應(yīng)力稱(chēng)為極限強(qiáng)度，過(guò)了e點(diǎn)后，試件的薄弱處發(fā)生局部“頸縮”現(xiàn)象，應(yīng)力開(kāi)始下降，應(yīng)變?nèi)岳^續(xù)增加，到f點(diǎn)后發(fā)生斷裂，f點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變稱(chēng)為伸長(zhǎng)率.。公路橋規(guī)規(guī)定使用的普通熱軋鋼筋有哪些強(qiáng)度級(jí)別跟強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)如下表：品種強(qiáng)度等級(jí)直徑屈服強(qiáng)度外形強(qiáng)度級(jí)別光圓鋼筋R235(HPB235)8-20235帶肋鋼筋HRB3356-50335HRB4006-50400KL400(RRB400)8-404001-7、什么是鋼筋和混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力和粘結(jié)強(qiáng)度？為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采取哪些措施？答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土之間具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，能承受由于變形差（相對(duì)滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力，通常稱(chēng)這種剪應(yīng)力為粘結(jié)應(yīng)力。在實(shí)際工程中，通常以拔出試驗(yàn)中粘結(jié)失效（鋼筋被拔出，或者混凝土被劈裂）時(shí)的最大平均粘結(jié)應(yīng)力作為鋼筋和混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。平均粘結(jié)應(yīng)力計(jì)算式為：，式中，拉拔力；鋼筋直徑；鋼筋埋置長(zhǎng)度。為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采取的措施有：提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；將鋼筋處于適當(dāng)位置；保證鋼筋凈距；保證混凝土保護(hù)層厚度；選用帶肋鋼筋。第2章 結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)計(jì)算的原則2-1、橋梁結(jié)構(gòu)的功能包括哪幾方面的內(nèi)容？何謂結(jié)構(gòu)的可靠性？答：橋梁結(jié)構(gòu)的功能包括：1）承載能力，結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用期間可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形、約束變形等的作用；2)適用性，結(jié)構(gòu)在正常使用條件下具有良好的工作性能；）耐久性，結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，具有足夠的耐久性；）穩(wěn)定性，在偶然荷載（如地震、強(qiáng)風(fēng)）作用下或偶然事件（如爆炸）發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持整體穩(wěn)定性，不發(fā)生倒塌。結(jié)構(gòu)的可靠性為結(jié)構(gòu)的安全性，適用性和耐久性三者的總稱(chēng)。2-2、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和使用壽命有何區(qū)別？答：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性分析時(shí)，考慮持久設(shè)計(jì)狀況下各項(xiàng)基本變量與時(shí)間關(guān)系所采用的基準(zhǔn)時(shí)間參數(shù)，可參考結(jié)構(gòu)使用壽命的要求適當(dāng)選定，但不能將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期簡(jiǎn)單地理解為結(jié)構(gòu)的使用壽命。兩者是有聯(lián)系的，然而又不完全相同。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期時(shí)，表明它的失效概率可能會(huì)增大，不能保證其目標(biāo)可靠指標(biāo)，但不等于結(jié)構(gòu)喪失所要求的功能甚至報(bào)廢。一般來(lái)說(shuō)，使用壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期也可以長(zhǎng)一些，使用壽命短，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期應(yīng)短一些。通常設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期應(yīng)小于壽命期，而不應(yīng)大于壽命期。2-3 什么叫極限狀態(tài)？我國(guó)公路橋規(guī)規(guī)定了哪兒類(lèi)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)？答：當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一種特定而不能呢個(gè)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求時(shí)，則此特定狀態(tài)陳偉該功能的極限狀態(tài)。 極限狀態(tài)分為乳如下三類(lèi)：1.承載能力極限狀態(tài)。2.正常使用極限狀態(tài)。3.“破壞安全”極限狀態(tài)。2-4試解釋以下名詞：作用 直接作用 間接作用 抗力 答：作用：作用為施加在結(jié)構(gòu)上的一組力或引起結(jié)構(gòu)變形的原因。直接作用:施加在結(jié)構(gòu)上的一組集中力或分布力；間接作用：引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因；抗力：結(jié)構(gòu)構(gòu)件或材料承受作用效應(yīng)的能力。2-5 我國(guó)公路橋規(guī)規(guī)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)哪三種情況？答：我國(guó)公路橋規(guī)規(guī)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三種情況：持久情況、短暫情況和偶然情況。2-6結(jié)構(gòu)承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算的原則是什么？ 答：公路橋規(guī)規(guī)定按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各自的情況選用基本組合和偶然組合中的一種或兩種做效應(yīng)組合，按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，選用以下一種或兩種效應(yīng)組合（1）作用短期效應(yīng)組合是永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)組合（2）作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合是永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合。2-7：什么叫材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值？答：1)材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值:材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是材料強(qiáng)度的一種特征值，也是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件時(shí)采用的材料強(qiáng)度的基本代表值。2)材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值:材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值是材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料性能分項(xiàng)系數(shù)后的值。2-8 作用分為幾類(lèi)？什么叫作用的標(biāo)準(zhǔn)值，可變作用的準(zhǔn)永久值，可變作用的頻遇值？ 答：作用分為：永久作用；可變作用；偶然作用。 作用的標(biāo)準(zhǔn)值是結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，采用的各種作用的基本代表值?？勺冏饔玫臏?zhǔn)永久值指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期間，可變作用超越的總時(shí)間約為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一半的作用值。它是對(duì)在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的且量值較小的荷載作用取值。 可變作用的頻遇值指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期間，可變作用超越的總時(shí)間為規(guī)定的較小比率或超越次數(shù)為規(guī)定次數(shù)的作用值。它是指結(jié)構(gòu)上比較頻繁出現(xiàn)的且量值較大的荷載作用取值。第三章 受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算3-1試比較圖3-4和3-5，說(shuō)明鋼筋混凝土板與鋼筋混凝土梁鋼筋布置的特點(diǎn)。答：鋼筋混凝土板的鋼筋布置特點(diǎn)：?jiǎn)蜗虬鍍?nèi)主鋼筋沿板的跨度方向(短邊方向)布置在板的受拉區(qū)，鋼筋數(shù)量由計(jì)算決定。在板內(nèi)應(yīng)設(shè)置垂直于板受力鋼筋的分布鋼筋。分布鋼筋是在主鋼筋上按一定間距設(shè)置的連接用橫向鋼筋，屬于構(gòu)造配置鋼筋，即其數(shù)量不通過(guò)計(jì)算，而是按照設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定選擇的。公路橋規(guī)規(guī)定，行車(chē)道板內(nèi)分布鋼筋直徑不小于8mm，其間距應(yīng)不大于200mm，截面面積不宜小于板截面面積的0.1。在所有主鋼筋的彎折處，均應(yīng)設(shè)置分布鋼筋。人行道板內(nèi)分布鋼筋直徑不應(yīng)小于6mm，其間距不應(yīng)大于200mm。對(duì)于周邊支承的雙向板，板的兩個(gè)方向同時(shí)承受彎矩，所以?xún)蓚€(gè)方向均應(yīng)設(shè)置主鋼筋。鋼筋混凝土梁的鋼筋布置特點(diǎn)：梁內(nèi)的鋼筋有縱向受拉鋼筋、彎起鋼筋或斜鋼筋、箍筋、架立鋼筋和水平縱向鋼筋等。梁內(nèi)的鋼筋常常采用骨架形式，一般分為綁扎鋼筋骨架和焊接鋼筋骨架兩種形式。梁內(nèi)縱向受拉鋼筋的數(shù)量由計(jì)算決定?？蛇x擇的鋼筋直徑一般為（1232）mm，通常不得超過(guò)40mm。在同一根梁內(nèi)主鋼筋宜用相同直徑的鋼筋，當(dāng)選用兩種以上直徑的鋼筋時(shí)，為了便于施工識(shí)別，直徑間應(yīng)相差2mm以上。綁扎鋼筋骨架中，各主鋼筋的凈距或?qū)优c層間的凈距：當(dāng)鋼筋為三層或三層以下時(shí)，應(yīng)不小于30mm，并不小于主鋼筋直徑d；當(dāng)為三層以上時(shí)，不小于40mm或主鋼筋直徑d的1.25倍。焊接鋼筋骨架中，多層主鋼筋是豎向不留空隙用焊縫連接，鋼筋層數(shù)一般不宜超過(guò)6層。梁內(nèi)彎起鋼筋是由主鋼筋按規(guī)定的部位和角度彎至梁上部后，并滿(mǎn)足錨固要求的鋼筋；斜鋼筋是專(zhuān)門(mén)設(shè)置的斜向鋼筋，它們的設(shè)置及數(shù)量均由抗剪計(jì)算確定。梁內(nèi)箍筋是沿梁縱向按一定間距配置并箍住縱向鋼筋的橫向鋼筋。架立鋼筋和沿梁高的兩側(cè)面呈水平方向布置的水平縱向鋼筋，均為梁內(nèi)構(gòu)造鋼筋。3-2 什么叫受彎構(gòu)件縱向受拉鋼筋的配筋率？配筋率的表達(dá)式中，h0含義是什么？ 答：配筋率是指所配置的鋼筋截面面積與規(guī)定的混凝土截面面積的比值（化為百分比表達(dá)）。h0表示截面有效高度。3-3為什么鋼筋要有足夠的混凝土保護(hù)層厚度？鋼筋的最小混凝土保護(hù)層厚度的選擇應(yīng)考慮哪些因素？答：1）設(shè)置保護(hù)層 是為了保護(hù)鋼筋不直接受到大氣的侵蝕和其它環(huán)境因素作用們也是為了保證鋼筋和混凝土有良好的粘結(jié)。2）鋼筋的最小混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)不小于鋼筋的公稱(chēng)直徑，且應(yīng)符合附表1-8的規(guī)定值。3-4 參照?qǐng)D3-7，試說(shuō)明規(guī)定各主鋼筋橫向凈距和層與層之間的豎向凈距的原因答：1）為了保證鋼筋和混凝土之間的握裹力；2）保證混凝土的澆注質(zhì)量。 3-5 鋼筋混凝土適筋梁正截面受力全過(guò)程可劃分為幾個(gè)階段？各階段受力主要特點(diǎn)是什么？答：全過(guò)程可劃分為三個(gè)階段，這三個(gè)階段是：第階段，梁沒(méi)有裂縫；第階段，梁帶有裂縫工作；第階段，裂縫急劇開(kāi)展，縱向受力鋼筋應(yīng)力維持在屈服強(qiáng)度不變。第階段：梁混凝土全截面工作，混凝土的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力基本上都呈三角形分布?？v向鋼筋承受拉應(yīng)力?；炷撂幱趶椥怨ぷ麟A段，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比。第階段末：混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力基本上仍是三角形分布。但由于受拉區(qū)混凝土塑性變形的發(fā)展，拉應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)較快，根據(jù)混凝土受拉時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖曲線圖3-12c )，拉區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形為曲線形。這時(shí)，手拉邊緣混凝土的拉應(yīng)變臨近極限拉應(yīng)變，拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度，表示裂縫即將出現(xiàn)，梁截面上作用的彎矩用Mcr表示。第階段：荷載作用彎矩到達(dá)Mcr后，在梁混凝土抗拉強(qiáng)度最弱截面上出現(xiàn)了第一批裂縫。這時(shí)，在有裂縫的截面上，拉區(qū)混凝土退出工作，把它原承擔(dān)的拉力轉(zhuǎn)給了鋼筋，發(fā)生了明顯的應(yīng)力重分布，鋼筋的拉應(yīng)力隨荷載的增加而增加；混凝土的壓應(yīng)力不再是三角形分布，而形成微曲的曲線形，中和軸位置向上移動(dòng)。第階段末：鋼筋拉應(yīng)變達(dá)到屈服時(shí)的應(yīng)變值，表示鋼筋應(yīng)力達(dá)到其屈服強(qiáng)度，第階段結(jié)束。第階段：在這個(gè)階段里，鋼筋的拉應(yīng)變?cè)黾雍芸欤摻畹睦瓚?yīng)力一般仍維持在屈服強(qiáng)度不變（對(duì)具有明顯流幅的鋼筋）。這時(shí)，裂縫急劇開(kāi)展，中和軸繼續(xù)上升，混凝土受壓區(qū)不斷縮小，壓應(yīng)力也不斷增大，壓應(yīng)力圖成為明顯的豐滿(mǎn)曲線形。第階段末：這時(shí)，截面受壓上邊緣的混凝土壓應(yīng)變達(dá)到其極限壓應(yīng)變值，壓應(yīng)力圖呈明顯曲線形，并且最大壓應(yīng)力已不在上邊緣而是在距上邊緣稍下處，這都是混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變圖所決定的。在第階段末，壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度耗盡，在臨界裂縫兩側(cè)的一定區(qū)段內(nèi)，壓區(qū)混凝土出現(xiàn)縱向水平裂縫，隨即混凝土被壓碎，梁破壞，在這個(gè)階段，縱向鋼筋的拉應(yīng)力仍維持在屈服強(qiáng)度。 受力特點(diǎn)為：1）鋼筋混凝土梁的截面正應(yīng)力狀態(tài)隨著荷載的增大不僅有數(shù)量上的變化，而且有性質(zhì)上的改變應(yīng)力分布圖形改變。不同的受力階段，中和軸的位置及內(nèi)力偶臂也是有所不同的，因此，無(wú)論壓區(qū)混凝土的應(yīng)力或是縱向受拉鋼筋的應(yīng)力，不像彈性勻質(zhì)材料梁那樣完全與彎矩成比例。2）梁的大部分工作階段中，受拉區(qū)混凝土已開(kāi)裂。隨著裂縫的開(kāi)展，壓區(qū)混凝土塑性變形也不完全服從彈性勻質(zhì)梁所具有的比例關(guān)系。 3-6 什么叫鋼筋混凝土少筋梁，適筋梁和超筋梁？各自有什么樣的破壞形態(tài)？為什么把少筋梁和超筋梁都稱(chēng)為脆性破壞？答：梁中的實(shí)際配筋率小于min 時(shí)，梁受拉區(qū)混凝土一開(kāi)裂，受拉鋼筋達(dá)到屈服點(diǎn)，并迅速經(jīng)過(guò)整個(gè)流幅而進(jìn)入強(qiáng)化階段，梁僅出現(xiàn)一條集中裂縫，不僅寬度較大，而且沿梁高延伸很高，此時(shí)受壓區(qū)混凝土還未壓壞，而裂縫寬度已很寬，撓度過(guò)大，鋼筋甚至被拉斷。把具有這種破壞形態(tài)的梁稱(chēng)為少筋梁；適筋梁的配筋率適中，其破壞始于受拉鋼筋屈服，構(gòu)件破壞之前有明顯征兆，屬于塑性破壞。換句話(huà)說(shuō)當(dāng)縱向配筋率適中時(shí)，縱向鋼筋的屈服先于受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁是因鋼筋受拉屈服而逐漸破壞的，破壞過(guò)程較長(zhǎng)，有一定的延性，稱(chēng)之為適筋破壞 ，相應(yīng)的梁稱(chēng)為適筋梁; 配筋率過(guò)高的鋼筋混凝土梁稱(chēng)為超筋梁。其破壞始于受壓區(qū)混凝土被先壓碎。當(dāng)鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋配置多到一定程度時(shí)，鋼筋抗拉能力就過(guò)強(qiáng)，而作用（荷載）的增加，使受壓混凝土應(yīng)力首先達(dá)到抗壓強(qiáng)度極限值，混凝土即被壓碎，導(dǎo)致梁的破壞。（1）少筋梁破壞形態(tài)：構(gòu)件一裂就壞，無(wú)征兆，為“脆性破壞”。未能充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度。(2) 適筋破壞形態(tài)：受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓壞，破壞前有明顯預(yù)兆裂縫、變形急劇發(fā)展，為“塑性破壞”。 (3) 超筋破壞形態(tài)：受壓區(qū)混凝土先壓碎，鋼筋不屈服，破壞前沒(méi)有明顯預(yù)兆，為“脆性破壞”。鋼筋的抗拉強(qiáng)度沒(méi)有被充分利用。少筋梁和超筋梁都是是在沒(méi)有明顯預(yù)兆情況下由于受壓區(qū)混凝土突然壓碎而被破壞，故習(xí)慣上稱(chēng)為“脆性破壞”。3-7鋼筋混凝土適筋粱當(dāng)受拉鋼筋屈服后能否在增加荷載？為什么？少筋梁能否這樣？答：（1）能。（2）適筋截面受彎構(gòu)件破壞于受拉區(qū)鋼筋屈服，經(jīng)歷一段變形過(guò)程后壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變后破壞。（3）不能。3-8 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算有哪些基本假定？其中的“平截面假定”與均質(zhì)彈性材料（例如鋼）受彎構(gòu)件計(jì)算的平截面假定情況有何不同？答：1）平截面假定；2）不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度；3）材料應(yīng)力應(yīng)變物理關(guān)系。平截面假定是材料力學(xué)中的一個(gè)變形假設(shè)。內(nèi)容：垂直于桿件軸線的各平截面（即桿的橫截面）在桿件受拉伸、壓縮或純彎曲而變形后仍然為平面，并且同變形后的桿件軸線垂直。這的“平截面假定”是近似的，它與實(shí)際情況或多或少存在某些差距，大事，分析表明，由此而引起的誤差是不大的，完全能符合工程計(jì)算的要求。同時(shí)，它為鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算提供了變形協(xié)調(diào)的集合關(guān)系，可加強(qiáng)計(jì)算方法的邏輯性和條理性，使計(jì)算公式具有更明確的物理意義。均質(zhì)彈性材料的平截面假定是假定構(gòu)建受力變形后，截面仍然為平面，理論上平截面假定只適用于連續(xù)勻質(zhì)彈性材料的構(gòu)件。而不是上述的近似假設(shè)，是種理想狀態(tài)下的假設(shè)，更加精確些。 39. 什么叫做鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的截面相對(duì)受壓區(qū)高度和相對(duì)界限受壓區(qū)高度b？b在正截面承載力計(jì)算中起什么作用？b取值與哪些因素有關(guān)？ 答：為了防止將構(gòu)件設(shè)計(jì)成超筋構(gòu)件，要求構(gòu)件截面的相對(duì)受壓區(qū)高度不得超過(guò)其相對(duì)界限受壓區(qū)高度b即(4-11)相對(duì)界限受壓區(qū)高度b是適筋構(gòu)件與超筋構(gòu)件相對(duì)受壓區(qū)高度的界限值，它需要根據(jù)截面平面變形等假定求出。下面分別推導(dǎo)有明顯屈服點(diǎn)鋼筋和無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋配筋受彎構(gòu)件相對(duì)界限受壓區(qū)高度b的計(jì)算公式。有明顯屈服點(diǎn)鋼筋配筋的受彎構(gòu)件破壞時(shí)，受拉鋼筋的應(yīng)變等于鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy與鋼筋彈性量Es之比值，即s=fy/Es ，由受壓區(qū)邊緣混凝土的應(yīng)變?yōu)閏u與受拉鋼筋應(yīng)變s的幾何關(guān)系（圖4-14）?？赏频闷湎鄬?duì)界限受壓區(qū)高度b的計(jì)算公式為：(412)圖4-14 截面應(yīng)變分布為了方便使用，對(duì)于常用的有明顯屈服點(diǎn)的HPB235、HRB335、HRB400和RRB400鋼筋，將其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy和彈性模量Es代入式（4-12）中，可算得它們的相對(duì)界限受壓區(qū)高度b如表4-4所示，設(shè)計(jì)時(shí)可直接查用。當(dāng)b時(shí)，受拉鋼筋必定屈服，為適筋構(gòu)件。當(dāng)>b時(shí)，受拉鋼筋不屈服，為超筋構(gòu)件。建筑工程受彎構(gòu)件有屈服點(diǎn)鋼筋配筋時(shí)的b值 表4-4C50C55C60C65C70C75C80HPB2350.6140.6060.5940.5840.5750.5650.555HRB3350.5500.5410.5310.5220.5120.5030.493HRB400RRB4000.5180.5080.4990.4900.4810.4720.463圖4-15 無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線(413)式中 fy無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Es無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋的彈性模量。 根據(jù)截面平面變形等假設(shè)，可以求得無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋受彎構(gòu)件相對(duì)界限受壓區(qū)高度b的計(jì)算公式為： (414) 截面相對(duì)受壓區(qū)高度與截面配筋率之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。b求出后，可以求出適筋受彎構(gòu)件截面最大配筋率的計(jì)算公式。由式（4-8）可寫(xiě)出：(415)(416) 式（4-16）即為受彎構(gòu)件最大配筋率的計(jì)算公式。為了使用上的方便起見(jiàn)，將常用的具有明顯屈服點(diǎn)鋼筋配筋的普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大配筋率max列在表4-5中。建筑工程受彎構(gòu)件的截面最大配筋率max（%） 表4-5鋼筋等級(jí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80HPB2352.102.813.484.184.885.586.196.757.237.628.018.368.648.92HRB3351.321.762.182.623.073.513.894.244.524.775.015.215.385.55HRB400RRB4001.031.381.712.062.402.743.053.323.533.743.924.084.214.34 當(dāng)構(gòu)件按最大配筋率配筋時(shí)，由（4-9a）可以求出適筋受彎構(gòu)件所能承受的最大彎矩為： (4-17)式中 sb截面最大的抵抗矩系數(shù)，sb=b(1-b/2) 。 對(duì)于具有明顯屈服點(diǎn)鋼筋配筋的受彎構(gòu)件，其截面最大的抵抗矩系數(shù)見(jiàn)表4-6。建筑工程受彎構(gòu)件截面最大的抵抗矩系數(shù)sb 表4-6鋼筋種類(lèi)C50C55C60C65C70C75C80HPB2350.42550.42240.41760.41350.40960.40540.4010HRB3350.39880.39470.39000.38580.38090.37650.3715HRB400RRB4000.38380.37900.37450.37000.36530.36060.3558 由上面的討論可知，為了防止將構(gòu)件設(shè)計(jì)成超筋構(gòu)件，既可以用式（4-11）進(jìn)行控制，也可以用： (4-18) (4-19)進(jìn)行控制。式（4-11 ）、式（4-18）和式（4-19）對(duì)應(yīng)于同一配筋和受力狀況，因而三者是等效的。 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)梁、板的配筋率為：實(shí)心板: =0.4%0.8%；矩形梁: =0.6%1.5%；T形梁: =0.9%1.8%時(shí)，構(gòu)件的用鋼量和造價(jià)都較經(jīng)濟(jì)，施工比較方便，受力性能也比較好。因此，常將梁、板的配筋率設(shè)計(jì)在上述范圍之內(nèi)。梁、板的上述配筋率稱(chēng)為常用配筋率，也有人稱(chēng)它們?yōu)榻?jīng)濟(jì)配筋率。由于不考慮混凝土抵抗拉力的作用，因此，只要受壓區(qū)為矩形而受拉區(qū)為其它形狀的受彎構(gòu)件（如倒T形受彎構(gòu)件），均可按矩形截面計(jì)算。3-10 在什么情況下可采用鋼筋混凝土雙筋截面梁? 為什么雙筋截面梁一定要采用封閉式箍筋？ 截面受壓區(qū)的鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度是如何確定的？答：當(dāng)截面承受的彎矩組合設(shè)計(jì)值Md較大，而截面尺寸收到使用條件限制或混凝土強(qiáng)度又不宜提高的情況下，又出現(xiàn)> b 而承載力不足時(shí)，則可改用雙筋截面。若鋼筋剛度不足或箍筋間距過(guò)大，受壓鋼筋會(huì)過(guò)早向外側(cè)向凸出，反而會(huì)引起受壓鋼筋的混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，使受壓區(qū)混凝土過(guò)早破壞，因此雙筋截面梁一定要采用封閉式箍筋。<<公路橋規(guī)>>取受壓鋼筋應(yīng)變s=0.002，這時(shí)對(duì)R235級(jí)鋼筋s=s *Es=0.002*2.1*100000=420MPa>fsk(=235MPa) 對(duì)HRB335. HRB400和KL400級(jí)鋼筋 s=s *Es=0.002*2*100000=400MPafsk(=335MPa及400MPa) 3-113-12313 什么叫T形梁受壓翼板的有效寬度？ 公路橋規(guī)對(duì)T形梁的受壓翼板有效寬度取值有何規(guī)定？ 答：在設(shè)計(jì)計(jì)算中，為了便于計(jì)算，根據(jù)等效受力原則，把與梁肋共同工作的翼板寬度限制在一定的范圍內(nèi)，稱(chēng)為受壓翼板的有效寬度。公路橋規(guī)規(guī)定，T形截面梁的受壓翼板有效寬度用下列三者中最小值。1）簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨徑的1/3。對(duì)連續(xù)梁各中間跨正彎矩區(qū)段，取該跨計(jì)算跨徑的0.2倍；邊跨正彎矩區(qū)段，取該跨徑的0.27倍；各中間支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)段，則取該支點(diǎn)相鄰兩跨計(jì)算跨徑之和的0.07倍。2）相鄰兩梁的平均間距。b+2b(h)+12b(f)。當(dāng)h(h)/b(h)<1/3時(shí)，?。╞+6h(h)+h(f)）。3-14.在截面設(shè)計(jì)時(shí)，如何判別兩類(lèi)T形截面？在截面復(fù)核時(shí)有如何判別？ 答：截面設(shè)計(jì)當(dāng)M小于或等于全部翼板高度hf一瞥時(shí)，屬于第一類(lèi)T形截面，否則屬于第二類(lèi)T形截面。截面復(fù)合時(shí)，鋼筋所承受的拉力小于等于全部受壓翼板高度hf一撇內(nèi)混凝土壓應(yīng)力合理，則x<=hf一撇，屬于第一類(lèi)T形截面，否則屬于第二類(lèi)T形截面。第4章 受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算4-1 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件沿斜截面破壞的形態(tài)有幾種？各在什么情況下發(fā)生？答：破壞形態(tài)有：斜拉破壞，剪壓破壞，斜壓破壞。斜拉破壞發(fā)生于剪跨比較大（m>3）情況下；剪壓破壞發(fā)生于1<=m<=3的情況下；斜壓破壞發(fā)生于剪跨比較?。╩<1）的情況下。4-2 影響鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗彎能力的主要因素有哪些？答：影響有腹筋梁斜截面抗彎能力的主要因素有剪跨比、混凝土強(qiáng)度、縱向受拉鋼筋配筋率和箍筋數(shù)量及強(qiáng)度等。4-3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗彎承載力基本公式的適用范圍是什么？公式的上下限值物理意義的什么？答：在進(jìn)行晚期鋼筋布置時(shí)，為滿(mǎn)足斜截面抗彎強(qiáng)度的要求，彎起鋼筋的彎起點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)在按正截面抗彎承載力計(jì)算該鋼筋的強(qiáng)度全部被利用的截面以外，其距離不小于0.5h0.上限值-截面最小尺寸；下限值-按構(gòu)造要求配置箍筋。4-4 為什么把圖4-12稱(chēng)為“腹筋初步設(shè)計(jì)計(jì)算圖”？答：考慮到梁支座處的支承反力較大以及縱向受拉鋼筋的錨固要求，公路橋規(guī)規(guī)定，在鋼筋混凝土梁的支點(diǎn)處，應(yīng)至少有兩根并且不少于總數(shù)1/5的下層受拉主鋼筋通過(guò)。就是說(shuō)，這部分縱向受拉鋼筋不能在梁間彎起，而其余的縱向受拉鋼筋可以在滿(mǎn)足規(guī)范要求的條件下彎起。根據(jù)梁斜截面抗剪要求，所需的第i排彎起鋼筋的截面面積，要根據(jù)圖4-12分配的、應(yīng)由第i排彎起鋼筋承擔(dān)的計(jì)算剪力值來(lái)決定。公路橋規(guī)還規(guī)定：取離支點(diǎn)中心線梁高一半處的剪力設(shè)計(jì)值；其中不少于60%由混凝土和箍筋共同承擔(dān)；不超過(guò)40%由彎起鋼筋（按45角彎起）承擔(dān)，并且用水平線將剪力設(shè)計(jì)值包絡(luò)圖分割。 4-5 試解釋下列術(shù)語(yǔ)：剪跨比：剪跨比是一個(gè)無(wú)量綱常數(shù)，用m=M/Vho表示，此處M和V分別為剪壓區(qū)段的某個(gè)豎直截面的彎矩和剪力。配筋率：用配筋率是鋼筋混凝土構(gòu)件中縱向受力（拉或壓）鋼筋的面積與構(gòu)件的有效面積之比（軸心受壓構(gòu)件為全截面的面積）。剪壓破壞：剪壓破壞衡量的是受彎構(gòu)件斜截面承載能力。在這種破壞形態(tài)中，先出現(xiàn)垂直裂縫和幾條微細(xì)的斜裂縫，當(dāng)荷載增大到一定程度時(shí)，其中一條形成臨界斜裂縫，這條臨界斜裂縫雖向斜上方延伸，但仍保留一定的剪壓區(qū)混凝土截面而不裂通，直到斜裂縫頂端壓區(qū)的混凝土在剪應(yīng)力和壓應(yīng)力共同作用下被壓碎而破壞。其特點(diǎn)是破壞過(guò)程比較緩慢，破壞荷載明顯高于斜裂縫出現(xiàn)時(shí)的荷載。剪壓破壞的形成主要與箍筋的布置有關(guān)。斜截面投影長(zhǎng)度：斜截面投影長(zhǎng)度L是自縱向鋼筋與斜裂縫底端相交點(diǎn)至斜裂縫頂端距離的水平投影長(zhǎng)度，其大小與有效高度ho和剪跨比有關(guān)。充分利用點(diǎn)：鋼筋強(qiáng)度被充分利用的點(diǎn)。不需要點(diǎn)：鋼筋的強(qiáng)度不被需要的點(diǎn)。彎矩包絡(luò)圖：彎矩包絡(luò)圖是沿梁長(zhǎng)度各截面上彎矩組合設(shè)計(jì)值Md的分布圖，其縱坐標(biāo)表示截面上作用的最大設(shè)計(jì)彎矩。抵抗彎矩圖：又稱(chēng)材料圖，就是沿梁長(zhǎng)度各個(gè)截面按實(shí)際配置的總受拉鋼筋面積能產(chǎn)生的抵抗彎矩圖即表示各正截面所具有的抗彎承載力。4-6 鋼筋混凝土抗剪承載力復(fù)核時(shí)，如何選擇復(fù)核截面？答：公路橋規(guī)規(guī)定，在進(jìn)行鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁斜截面抗剪承載力復(fù)合時(shí)，其復(fù)合位置應(yīng)按照下列規(guī)定選?。海?）距支座中心h/2（梁高一半）處的截面；（2）受拉區(qū)彎起鋼筋彎起處的截面，以及錨于受拉區(qū)的縱向鋼筋開(kāi)始不受力處的截面；（3）鋼筋數(shù)量或間距有改變處的截面；（4）梁的肋板寬度改變處的截面。4-7 試述縱向鋼筋在支座處錨固有哪些規(guī)定？答：為了防止鋼筋被拔出而破壞，公路橋規(guī)規(guī)定：1）在鋼筋混凝土梁的支點(diǎn)處，應(yīng)至少有兩根且不少于總數(shù)1/5的下層受拉主鋼筋通過(guò)。2）底層兩外側(cè)之間不向上彎曲的受拉主筋，伸出支點(diǎn)截面以外的長(zhǎng)度應(yīng)不小于10d（R235鋼筋應(yīng)帶半圓鉤）；對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋應(yīng)不小于12.5d，d為受控主筋直徑。4-8 鋼筋混凝土連續(xù)梁斜截面破壞有哪些特點(diǎn)？ 答： 在承受集中荷載的連續(xù)梁中，斜截面的剪壓破壞特點(diǎn)與簡(jiǎn)支梁有明顯不同。在剪跨比適中的連續(xù)梁中，當(dāng)荷載增加到一定程度時(shí)，將首先在正，負(fù)彎矩較大的區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)垂直裂縫。隨著荷載的增大，在反彎點(diǎn)兩側(cè)將分別出現(xiàn)一條剪彎斜裂縫，并可能成為最終發(fā)生剪切破壞的臨界斜裂縫。這兩條斜裂縫幾乎相互平行，分別指向支座和荷載作用點(diǎn)。第5章 受扭構(gòu)件承載力計(jì)算5-1 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件有哪幾種破壞形式？鋼筋配置量是如何影響純扭構(gòu)件的破壞形式？答：破壞形式：1）少筋破壞；2）多筋破壞；3）超筋破壞；4）部分超筋破壞。少筋破壞：當(dāng)抗扭鋼筋數(shù)量過(guò)少時(shí)，在構(gòu)件受扭開(kāi)裂后，由于鋼筋沒(méi)有足夠的能力承受混凝土開(kāi)裂后卸給它的那部分扭矩，因而構(gòu)件立即破壞，其破壞性質(zhì)與素混凝土構(gòu)件無(wú)異。適筋破壞：在正常配筋條件下，隨著外扭矩的不斷增加，抗扭箍筋和縱筋首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，然后主裂縫迅速開(kāi)展，最后促使混凝土受壓面被壓碎，構(gòu)件破壞。超筋破壞：抗扭鋼筋配置過(guò)多或混凝土強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，隨著外扭矩的增加，構(gòu)件混凝土先被壓碎，從而導(dǎo)致構(gòu)件破壞，而此時(shí)抗扭箍筋和縱筋還均未達(dá)到屈服強(qiáng)度。部分超筋破壞：當(dāng)抗扭縱.箍筋中的一種配置過(guò)多時(shí)，構(gòu)件破壞時(shí)只有部分縱筋或箍筋屈服，而另一部分尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度。5-2 受扭構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，怎樣避免出現(xiàn)少筋構(gòu)件和完全超筋構(gòu)件?什么情況下可不進(jìn)行剪、扭承載力計(jì)算而僅按構(gòu)造配置抗剪、扭鋼筋? 答：1）抗扭配筋的上限值。當(dāng)抗扭鋼筋配量過(guò)多時(shí)，受扭構(gòu)件可能在抗扭鋼筋屈服以前便由于混凝土被壓碎而破壞。這時(shí)，即使進(jìn)一步增加鋼筋，構(gòu)件所能承擔(dān)的破壞扭矩幾乎不在增長(zhǎng)，也就是說(shuō)，其破壞扭矩取決于混凝土的強(qiáng)度和截面尺寸。因此，公路橋規(guī)規(guī)定鋼筋混凝土矩形截面純扭構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)符合式（5-18）要求： （） (5-18)式中 扭矩組合設(shè)計(jì)值（）; 矩形截面受扭塑性抵抗矩（）; 混凝土立方體剛壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）。 2）抗扭配筋的下限值 當(dāng)抗扭配筋配置過(guò)少或過(guò)稀時(shí)，配筋將無(wú)助于開(kāi)裂后構(gòu)件的抗扭能力，因此，為防止純扭構(gòu)件在低配筋時(shí)混凝土發(fā)生脆斷，應(yīng)使配筋純扭構(gòu)件所承擔(dān)的扭矩不小于其抗裂扭矩。公路橋規(guī)規(guī)定鋼筋混凝土純扭構(gòu)件滿(mǎn)足（5-19）要求時(shí)，可不進(jìn)行抗扭承載力計(jì)算，但必須按構(gòu)造要求（最小配筋率）配置抗扭鋼筋： () (5-19)式中的為混凝土剛拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其余符號(hào)意義與式（5-18）相同。 公路橋規(guī)規(guī)定，純扭構(gòu)件的箍筋配筋率應(yīng)滿(mǎn)足： （5-20） 縱向受力鋼筋配筋率應(yīng)滿(mǎn)足： （5-21） 式中符號(hào)意義與式（5-13）相同5-3 受彎、剪、扭共同作用的構(gòu)件箍筋和縱筋最小配筋率在公路橋規(guī)中是如何規(guī)定的？答：縱筋受力鋼筋的配筋率不應(yīng)小于受彎構(gòu)件縱向受力鋼筋最小配筋率與受剪扭構(gòu)件縱向受力鋼筋最小配筋率之和，如配置在截面彎曲受拉邊的縱向受力鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于按受彎構(gòu)件受拉鋼筋最小配筋率計(jì)算出的面積與按受扭縱向鋼筋最小配筋計(jì)算并分配到彎曲受拉邊的面積之和。同時(shí)，其箍筋最小配筋率不應(yīng)小于剪扭構(gòu)件的箍筋最小配筋率。第6章 軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算6-1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓短柱與長(zhǎng)柱的破壞形態(tài)有何不同？什么叫做長(zhǎng)柱的穩(wěn)定系數(shù)？影響穩(wěn)定系數(shù)的主要因素有哪些？答：1）短柱是受壓破壞，長(zhǎng)柱則是失穩(wěn)破壞，長(zhǎng)柱的承載力要小于相同截面、配筋、材料的短柱承載力。2）穩(wěn)定系數(shù)就是長(zhǎng)柱失穩(wěn)破壞時(shí)的臨界承載力PL與短柱壓壞時(shí)的軸心力PS的比值，表示長(zhǎng)柱承載力降低的程度。3）穩(wěn)定系數(shù)主要與構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)及配筋率對(duì)其影響較小6-2 對(duì)于軸心受壓普通箍筋柱，公路橋規(guī)為什么規(guī)定縱向受壓鋼筋的最大配筋率和最小配筋率？對(duì)于縱向鋼筋在截面上的布置一級(jí)復(fù)合箍筋設(shè)置，公路橋規(guī)有什么規(guī)定？ 答：（1）若縱向鋼筋配筋率很小時(shí)，縱筋對(duì)構(gòu)件承載力影響很小，此時(shí)接近混泥土柱，徐變使混泥土的應(yīng)力降低得很小，縱筋將起不到防止脆性破壞的作用同時(shí)為了承受可能存在的較小彎矩以及混泥土收縮溫度變化引起的拉應(yīng)力。 若縱筋配筋率很大會(huì)造成浪費(fèi)。（2）公路橋規(guī)將位于箍筋折角處的縱向鋼筋定義為角筋，沿箍筋設(shè)置的縱向鋼筋離角筋間距S不小于150mm或15倍箍筋直徑（取較大者）范圍內(nèi)，若超過(guò)此范圍內(nèi)設(shè)置縱向受力鋼筋應(yīng)設(shè)復(fù)合鋼筋。第7章 偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算7-1鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件截面形式與縱向鋼筋布置有什么特點(diǎn)？答：截面形式主要有矩形截面，工字型截面，箱型截面，圓形截面等。其中矩形截面最為常見(jiàn)，截面高度h大于600mm的偏心受壓構(gòu)件多采用工字型或箱型截面，圓截面主要用于柱式墩臺(tái)、樁基礎(chǔ)中。縱向受力鋼筋在截面中最常見(jiàn)的配置方式是將縱向鋼筋集中放置在偏心方向的兩對(duì)面，其數(shù)量通過(guò)正截面承載力計(jì)算確定。對(duì)于圓形截面，則采用沿截面周邊均勻配筋的方式。7-2簡(jiǎn)述鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)和破壞類(lèi)型。 答：鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件隨著偏心距的大小及縱向鋼筋配筋情況不同，有以下兩種主要破壞形態(tài)。 1）受拉破壞-大偏心受壓破壞。在相對(duì)偏心距e0/h較大，且受拉鋼筋配置得不太多時(shí)，會(huì)發(fā)生這中破壞形態(tài)。 2）受壓破壞-小偏心受壓破壞。小偏心受壓就是壓力N的初始偏心距e0較小的情況。偏心受壓構(gòu)件的破壞類(lèi)型：鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件按長(zhǎng)細(xì)比可分為短柱，長(zhǎng)柱和細(xì)長(zhǎng)柱。 1）短柱。隨著荷載的增大，當(dāng)短柱達(dá)到極限承載能力時(shí)，柱的截面由于材料達(dá)到其極限強(qiáng)度而破壞。 2）長(zhǎng)柱。實(shí)際偏心距是隨荷載的增大而非線性增加，構(gòu)件控制截面最終仍然是由于截面中材料達(dá)到其強(qiáng)度極限而破壞，屬材料破壞。 3）細(xì)長(zhǎng)柱。當(dāng)偏心壓力N達(dá)到最大值時(shí)，側(cè)向變形u突然劇增，此時(shí)，偏心受壓構(gòu)件截面上鋼筋和混凝土的應(yīng)變均為達(dá)到材料破壞時(shí)的極限值，即壓桿達(dá)到最大承載能力是發(fā)生在其控制截面材料強(qiáng)度還未達(dá)到其破壞強(qiáng)度，這種破壞類(lèi)型稱(chēng)為失穩(wěn)破壞。7-3由式（7-2），偏心距增大系數(shù)與哪些因素有關(guān)？7-4鋼筋混凝土矩形截面（非對(duì)稱(chēng)配筋）偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核中，如何判斷是大偏心受壓還是小偏心受壓？7-5 試根據(jù)7.3.2節(jié)的內(nèi)容，寫(xiě)出矩形截面信心受壓構(gòu)件非對(duì)稱(chēng)配筋的計(jì)算流程圖和截面復(fù)核的計(jì)算流程圖。答：不對(duì)稱(chēng)配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面計(jì)算和截面復(fù)核。（一）偏心距增大系數(shù)的計(jì)算公式 (1-4) (1-5) (1-6)式中 _軸向力對(duì)截面重心的偏心距，e0=M/N；在公式e0h/30時(shí)， 取e0=h/30； _構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度， _截面高度；_截面有效高度； A_構(gòu)件的截面面積； _截面應(yīng)變對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)1時(shí)，取=1； _構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)l0/h15時(shí)，取=1。對(duì)于l0/h8的矩形截面短柱，可不考慮縱向彎曲的影響，取=1；對(duì)于l0/h30的細(xì)長(zhǎng)柱，式(1-4)不再適用，其縱向彎曲問(wèn)題應(yīng)專(zhuān)門(mén)研究。（二）截面設(shè)計(jì)1、大偏心受壓構(gòu)件 （1）基本公式 (1-8) (1-9)式中 N_軸向力設(shè)計(jì)值； _結(jié)構(gòu)系數(shù)； x_混凝土受壓區(qū)高度； e_軸向壓力作用點(diǎn)至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)之間的距離。 （2）適用條件：1）為了保證構(gòu)件在破壞時(shí)，受拉鋼筋應(yīng)力能達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy，必須滿(mǎn)足：；2）為了保證構(gòu)件在破壞時(shí)，受壓鋼筋應(yīng)力能達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，必須滿(mǎn)足：。 （4）大偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算1）判別大、小偏心受壓；在公式e0h/30時(shí)， 取e0=h/30； (1-4) (1-5) (1-6)_截面應(yīng)變對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)1時(shí)，取=1； _構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)l0/h15時(shí)，取=1。對(duì)于l0/h8的矩形截面短柱，可不考慮縱向彎曲的影響，取=1；當(dāng)0.3h0時(shí)，可按大偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)：當(dāng)時(shí)，可按小偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。3）As和均未知?；竟街杏腥齻€(gè)未知數(shù)，即As、，故無(wú)唯一解。為使總配筋面積(As+)最小，應(yīng)充分利用受壓區(qū)混凝土承受壓力，也就是應(yīng)使受壓區(qū)高度盡可能大，可取，代入(1-9)式可得 (1-11) 若求得的代入式(1-8)可得 (1-12)若由式（1-11）計(jì)算出的，則按配筋。此時(shí)，為已知，按第3）計(jì)算As。3）為已知。此時(shí)基本公式有兩個(gè)未知數(shù)，即As和x，計(jì)算： (1-9)4）當(dāng)時(shí)，計(jì)算： (1-8)若，需按配置受拉鋼筋5）當(dāng)時(shí)，應(yīng)加大構(gòu)件截面尺寸或按未知的情形重新計(jì)算。 6）當(dāng)時(shí)，計(jì)算：近似取x=則 (1-14)式中 _軸向壓力作用點(diǎn)至鋼筋合力點(diǎn)之間的距離 (1-15)若求出的受拉鋼筋，需按配置受拉鋼筋。2小偏心受壓構(gòu)件（1）基本公式 (1-16) (1-17)（2）小偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算1）判別大、小偏心受壓。計(jì)算，是否考慮縱向彎曲的影響； 在公式h/30時(shí)， 取e0=h/30；時(shí)，按實(shí)際偏心距計(jì)算 _截面應(yīng)變對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)1時(shí)，取=1； _構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)l0/h15時(shí)，取=1。對(duì)于l0/h8的矩形截面短柱，可不考慮縱向彎曲的影響，取=1；當(dāng)0.3h0時(shí)，可按大偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)；當(dāng)時(shí)，可按小偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。屬于小偏心受壓破壞： 2）配筋計(jì)算 按構(gòu)造要求配置：，選配鋼筋A(yù)s將As、的計(jì)算公式和代入式(5-16)和(5-17)；聯(lián)立求解可計(jì)算出值。 a）當(dāng)時(shí)，將代入式(5-17)求出。 b）當(dāng)時(shí)，取 (，)，并取，代入式(1-16)和式(1-17)求出As和值，As和必須滿(mǎn)足最小配筋率的要求。3）垂直于彎矩作用平面的承載力復(fù)核 計(jì)算，查表1-10得。4）當(dāng)軸向力偏心距很小，且軸向力又比較大時(shí)，全截面受壓，遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)面的如果配置的太少，該側(cè)混凝土可能先達(dá)到極限壓應(yīng)變而破壞。為防止此種情況發(fā)生，對(duì)合力點(diǎn)取力矩平衡求得As，這時(shí)取，可得 (1-18)式中 h0 縱向鋼筋合力點(diǎn)距軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)截面邊緣的距離，。則 (1-19) ，此時(shí)為偏于安全，計(jì)算時(shí)，取。7-10與非對(duì)稱(chēng)布筋的矩形截面偏心受壓構(gòu)件相比，對(duì)稱(chēng)布筋設(shè)計(jì)時(shí)的大小偏心受壓的判別方法有何不同之處？答：假定為大偏心受壓，由于是對(duì)稱(chēng)配筋。AS=AS，fsd=fsd,相當(dāng)于補(bǔ)充了一個(gè)設(shè)計(jì)條件?，F(xiàn)令軸向力計(jì)算值N=0Nd,則得到N=fcdbx,以x=h0代入上式，整理得到=Nfcdbh0當(dāng)計(jì)算的b時(shí)，按大偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)；當(dāng)b時(shí)，按小偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。7-117-127-13圓形截面偏心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋布置有何特點(diǎn)和要求？箍筋布置有何構(gòu)造要求？能不能誰(shuí)設(shè)計(jì)為類(lèi)似于第6.2節(jié)介紹的螺旋箍筋受壓固件？為什么？答：在鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)建的截面上，布置有縱向受力鋼筋和箍筋。縱向受力鋼筋在截面中最常見(jiàn)的配置方式是將縱向鋼筋集中放置在偏心方向的兩對(duì)面，其數(shù)量通過(guò)正截面承載力計(jì)算確定。對(duì)于圓形截面，則采用沿截面周邊均勻配筋方式。箍筋的作用與軸心受壓構(gòu)件中普通箍筋的作用基本相同。此外，偏心受壓構(gòu)件中還存在著一定的剪力，可由箍筋負(fù)擔(dān)。但因剪力的數(shù)值一般較小，故一般不予計(jì)算。箍筋數(shù)量及間距按普通箍筋柱的構(gòu)造要求確定。不能，當(dāng)軸心受壓構(gòu)件承受很大的軸向壓力，而截面尺寸又受到限制，或采用普通箍筋柱，即使提高了混凝土強(qiáng)度等級(jí)和增加了縱向鋼筋用量也不足以承受該軸向壓力時(shí)，可以考慮采用螺旋箍筋柱以提高柱的承載力。第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力裂縫和變形計(jì)算9-1 對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，為什么公路橋規(guī)規(guī)定必須進(jìn)行持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算和短暫狀況應(yīng)力計(jì)算？與持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算有何不同之處？答：鋼筋混凝土構(gòu)件除了可能由于材料強(qiáng)度破壞或失穩(wěn)等原因達(dá)到承載能力極限狀態(tài)以外，還可能由于構(gòu)件變形或裂縫過(guò)大影響了構(gòu)件的適用性及耐久性，而達(dá)不到結(jié)構(gòu)正常使用要求。1）鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)是取構(gòu)件破壞階段。2）在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，其承載力計(jì)算決定了構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸、材料、配筋數(shù)量及鋼筋布置，以保證截面承載能力要大于最不利荷載效應(yīng)，計(jì)算內(nèi)容分為截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核兩部分。使用階段計(jì)算是按照構(gòu)件使用條件對(duì)已設(shè)計(jì)的構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，以保證在正常使用狀態(tài)下的裂縫寬度和變形小于規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)限值，這種計(jì)算稱(chēng)為“驗(yàn)算”。當(dāng)構(gòu)件驗(yàn)算不滿(mǎn)足要求時(shí)，必須按照承載能力極限狀態(tài)要求對(duì)已設(shè)計(jì)好的構(gòu)件進(jìn)行修正、調(diào)整，直至滿(mǎn)足兩種極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求。3）承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)汽車(chē)荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)，作用（或荷載）效應(yīng)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力均應(yīng)采用考慮了分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)值；在多種作用（或荷載）效應(yīng)情況下，應(yīng)將各效應(yīng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行最不利組合，并根據(jù)參與組合的作用（或荷載）效應(yīng)情況，取用不同的效應(yīng)組合系數(shù)。正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)作用（或荷載）效應(yīng)應(yīng)取用短期效應(yīng)的長(zhǎng)期效應(yīng)得一種或兩種組合，并且公路橋規(guī)明確規(guī)定這時(shí)汽車(chē)荷載可不計(jì)入沖擊系數(shù)。9-2什么是鋼筋混凝土構(gòu)件的換算截面？將鋼筋混凝土開(kāi)裂截面化為等效的換算截面基本前提是什么？答：將鋼筋和受壓區(qū)混凝土兩種材料組成的實(shí)際截面換算成一種拉壓性能相同的假象材料組成的均質(zhì)截面，即將實(shí)際截面可以看作是由均質(zhì)彈性材料組成的截面，即為換算截面。基本前提：1）平截面假定，即認(rèn)為梁的正截面在梁受力并發(fā)生彎曲變形后，仍保持平面；2）彈性體假定，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力與平均應(yīng)變成正比；3）受拉區(qū)混凝土完全不能承受拉應(yīng)力。拉應(yīng)力完全由鋼筋承受。9-3引起鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的主要因素有哪些？答：主要因素有：鋼筋應(yīng)力，鋼筋直徑，配筋率，保護(hù)層厚度，鋼筋外形，荷載作用性質(zhì)（短期，長(zhǎng)期，重復(fù)作用），構(gòu)件受力性質(zhì)（受彎，受拉，偏心受拉等）。9-4影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素有哪些？混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？答：影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素主要有內(nèi)部和外部因素兩個(gè)方面。內(nèi)部因素主要有混凝土的強(qiáng)度、滲透性、保護(hù)層厚度、水泥品種、等級(jí)和用量、外加劑用量等；外部條件則有環(huán)境溫度、濕度、CO2含量等?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)主要考慮環(huán)境類(lèi)別和設(shè)計(jì)年限。第10章 局部承壓10-1什么叫混凝土構(gòu)件的局部受壓？說(shuō)明符號(hào)、cor、Ab、Al、Acor、Aln的意義。答：局部受壓就是構(gòu)件的表面上僅有部分面積承受壓力的受力狀態(tài)。：混凝土局部承壓提高系數(shù)（混凝土局部承壓強(qiáng)度與混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度之比）；cor：配置間接鋼筋的混凝土局部承壓提高系數(shù)；Ab：局部承壓的計(jì)算底面積；Al：局部承壓面積（考慮鋼墊板中按45剛性角擴(kuò)大的面積），當(dāng)有孔道時(shí)（對(duì)圓形承壓面積而言）不扣除孔道面積；Acor：方格網(wǎng)間接鋼筋內(nèi)表面范圍的混凝土核心面積，其重心和Al的重心重合，計(jì)算式按同心、對(duì)稱(chēng)原則取值；Aln：當(dāng)局部受壓面有孔洞時(shí)，扣除孔洞后的混凝土局部受壓面積（計(jì)入鋼墊板中按45剛性角擴(kuò)大的面積），即為局部承壓面積減去孔洞的面積。10-2 局部承壓區(qū)段混凝土內(nèi)設(shè)置間接鋼筋的作用是什么？常用的間接鋼筋有哪幾種配筋形式？答：1）在實(shí)際工程中，遇到混凝土局部承壓時(shí)，一般都要求在局部承壓區(qū)內(nèi)配置間接鋼筋。大量試驗(yàn)證明，這樣的配筋措施能使局部承壓的抗裂性和極限承載能力有顯著提高。2）配置間接鋼筋可采用方格鋼筋網(wǎng)或螺旋式鋼筋兩種形式。10-3.對(duì)局部承壓的計(jì)算包括哪些計(jì)算內(nèi)容？答：包括兩個(gè)內(nèi)容：1）局部承壓區(qū)的承載力計(jì)算；2）局部承壓區(qū)的抗裂性計(jì)算。鋼筋混凝土雙截面梁在正截面受彎構(gòu)建承載力計(jì)算公式適用條件；1）為防止出現(xiàn)超筋梁情況，計(jì)算受壓區(qū)高度X應(yīng)滿(mǎn)足；xbh02）為了保證受壓鋼筋A(yù)s達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd計(jì)算受壓區(qū)高度x應(yīng)滿(mǎn)足； x2as第12章 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及其材料12-1 何謂預(yù)應(yīng)力混凝土？為什么要對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力？預(yù)應(yīng)力混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？其基本原理是什么？答：何謂預(yù)應(yīng)力混凝土，就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內(nèi)部應(yīng)力，且其數(shù)值和分布恰好能將使用荷載產(chǎn)生的應(yīng)力抵消到一個(gè)合適程度的配筋混凝土。 對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，能有利于抵消使用荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因而使混凝土構(gòu)件在使用荷載作用下不致開(kāi)裂，或推遲開(kāi)裂，或者使裂縫寬度減小。預(yù)應(yīng)力混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)：1）提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度；2）可以節(jié)約材料，降低造價(jià)，減少自重；3）可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力；4）結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠；5）預(yù)應(yīng)力還可以作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的手段，促進(jìn)了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理：結(jié)構(gòu)在承受外荷載以前，預(yù)先采用人為的方法，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一種應(yīng)力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)在使用階段產(chǎn)生拉應(yīng)力的區(qū)域先受到壓應(yīng)力，這項(xiàng)壓應(yīng)力將與使用階段荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力抵銷(xiāo)一部分或全部，從而推遲裂縫的出現(xiàn)，限制裂縫的展開(kāi)，提高結(jié)構(gòu)的剛度。 12-2 什么是預(yù)應(yīng)力度？公路橋規(guī)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件如何分類(lèi)？答：公路橋規(guī)將受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力度（）定義為由預(yù)應(yīng)力大小確定的消壓彎矩Mo與外荷載產(chǎn)生的彎矩Ms的比值，即 =Mo/Ms。 公路橋規(guī)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分為全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土。公路橋規(guī)又將在作用短期效應(yīng)組合下控制的正截面受拉邊緣允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的部分預(yù)應(yīng)力混凝土分為兩類(lèi)。A類(lèi)：當(dāng)對(duì)構(gòu)件控制截面受拉邊緣的拉應(yīng)力加以限制時(shí)，為A