結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第一次作業(yè)1

1、第一次作業(yè)（ 1、2、3 章）第一章 1、配置在混凝土截面受拉區(qū)鋼筋的作用是什么？ 答：在混凝土未破壞前，和混凝土一起承受拉、壓應(yīng)力（拉應(yīng)力主要有鋼筋 承受，壓應(yīng)力主要由混凝土承受），破壞后全部力由鋼筋承受。2、混凝土軸心受壓的應(yīng)力應(yīng)變曲線有何特點？ 答：完整的混凝土軸心受拉曲線由上升段 OC、下降段 CD和收斂段 DE三個 階段組成。上升段：當壓應(yīng)力0.3fc 左右時，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系接近直線變化（ OA段），混凝土處于彈性階段工作。 在壓應(yīng)力0.3 f c后，隨著壓應(yīng)力的增大， 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系愈來愈偏離直線，任一點的應(yīng)變 可分為彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變兩部分， 原有的混凝土內(nèi)部微裂縫發(fā)展， 并在孔隙等

2、薄弱處產(chǎn)生新的個別裂縫。 當應(yīng)力達 到 0.8 fc （B點）左右后，混凝土塑性變形顯著增大，內(nèi)部裂縫不斷延伸拓展， 并有幾條貫通， 應(yīng)力應(yīng)變曲線斜率急劇減小， 如果不繼續(xù)加載， 裂縫也會發(fā) 展，即內(nèi)部裂縫處于非穩(wěn)定發(fā)展階段。當應(yīng)力達到最大應(yīng)力fc 時（C點），應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率已接近于水平，試件表面出現(xiàn)不連續(xù)的可見裂縫。下降段：到達峰值應(yīng)力點 C后，混凝土的強度并不完全消失， 隨著應(yīng)力 的 減?。ㄐ遁d），應(yīng)變?nèi)匀辉黾樱€下降坡度較陡，混凝土表面裂縫逐漸貫通。收斂段：在反彎點 D 點之后，應(yīng)力下降的速率減慢，趨于殘余應(yīng)力。表面縱 縫把混凝土棱柱體分為若干個小柱， 外載力由裂縫處的摩擦咬合力及

3、小柱體的殘 余強度所承受。3、什么叫混凝土的徐變？影響徐變有哪些主要原因？ 答：在荷載的長期作用下， 混凝土的變形將隨時間而增加， 亦即在應(yīng)力不變 的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長，這種現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。主要影響因素：（1）混凝土在長期荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力大小；（2）加荷時混凝土的齡期；（3）混凝土的組成成分和配合比；（4）養(yǎng)護及使用條件下的溫度與濕度。第二章 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)的功能由其使用要求決定的，具體有如下四個方面：（1）橋梁結(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）橋梁結(jié)構(gòu)在正

4、常使用條件下具有良好的工作性能，例如，不發(fā)生影響 正常使用的過大變形和局部損壞；（3）橋梁結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，具有足夠 的耐久性， 例如，不出現(xiàn)過大的裂縫寬度， 不發(fā)生由于混凝土保護層碳化導(dǎo)致鋼 筋的修飾；（4）在偶然荷載（如地震、強風）作用下或偶然事件（如爆炸）發(fā)生時和 發(fā)生后，橋梁結(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：指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。2、什么叫極限狀態(tài)？我國公路橋規(guī)規(guī)定了哪兩類結(jié)構(gòu)的極 限狀態(tài)？答：極限狀態(tài) 當整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一 功能要求時，此特定狀態(tài)成為該功能的極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)和

5、正常使用極限狀態(tài)。3、我國公路橋規(guī)規(guī)定了結(jié)構(gòu)設(shè)計哪三種狀況？答：持久狀況、短暫狀況和偶然狀況。4、鋼筋混凝土梁的支點截面處，結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的剪力標準值 VGk=187.01KN；汽車荷載產(chǎn)生的剪力標準值 VQ1k=261.76KN,；沖擊系 數(shù) 1+=1.19 ；人群荷載產(chǎn)生的剪力標準值 VQ2k=57.2KN；溫度梯度 作用產(chǎn)生的剪力標準值 VQ3k=41.5KN，參照例題 2-3 ，試進行正常使 用極限狀態(tài)設(shè)計時的作用效應(yīng)組合計算。解： 作用短期效應(yīng)組合汽車荷載不計沖擊系數(shù)的汽車荷載剪力標準值為：VQ1kVQ1k Q1k 261.76 /1.19 219.97kN1mnSsdSGik1j S

6、Qjk 187.01 0.7 219.97 1.0 57.2 0.8 41.5 =431.39kNi 1 j 1作用長期效應(yīng)組合mnSldSGik2j SQjk 187.01 0.4 219.97 0.4 57.2 0.8 41.5 =331.08kNi 1 j 1第三章1、什么叫受彎構(gòu)件縱向受拉鋼筋的配筋率？配筋率的表達式中， 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 為百分數(shù)表達）。h0 h0含義是指截面的有效高度。2、為什么鋼筋要有足夠的混凝土保護層厚度？鋼筋的最小混凝土保 護層厚度的選擇應(yīng)考慮哪些因素？答：設(shè)置保護層是為了保護鋼筋不直接

7、受到大氣的侵蝕和其他環(huán)境因素的作 用，也是為了保證鋼筋和混凝土有良好的粘結(jié)。影響因素：環(huán)境類別、構(gòu)件形式、鋼筋布置。3、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)？答：實際配筋率小于最小配筋率的梁稱為少筋梁； 大于最小配筋率且小于最大 配筋率的梁稱為適筋梁；大于最大配筋率的梁稱為超筋梁。少筋梁的受拉區(qū)混凝土開裂后， 受拉鋼筋達到屈服點， 并迅速經(jīng)歷整個 流幅而進入強化階段， 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，此時受壓區(qū)混凝土還未壓壞，而裂縫寬度已經(jīng)很寬，撓度過大，鋼筋甚至 被拉斷。適筋梁受拉區(qū)鋼筋首先達到屈服， 其應(yīng)力保持不變而應(yīng)變顯著增大，

8、直 到受壓區(qū)邊緣混凝土的應(yīng)變達到極限壓應(yīng)變時， 受壓區(qū)出現(xiàn)縱向水平裂縫， 隨之 因混凝土壓碎而破壞。超筋梁的破壞是受壓區(qū)混凝土被壓壞， 而受拉區(qū)鋼筋應(yīng)力尚未達到屈服 強度。破壞前的撓度及截面曲率曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點， 受拉區(qū)的裂縫開展不寬， 破壞突然，沒有明顯預(yù)兆。少筋梁和超筋梁的破壞都很突然，沒有明顯預(yù)兆，故稱為脆性破壞。4、截面尺寸 bh=200 500mm的鋼筋混凝土矩形截面梁，采用 C25混凝土和 HRB335鋼筋，環(huán)境 I 類，安全等級二級，最大彎矩組合設(shè) 計值 Md=145KN .m，進行截面設(shè)計并復(fù)核？解：基本公式法 ：查附表可得 fcd 11.5 MPa , ftd 1.23M

9、Pa , fsd 280MPa , b 0.56, 0 1.0，則彎矩計算值 M 0M d 1.0 145 145kN m。采用綁扎鋼筋骨架，按一層鋼筋布置，假設(shè)as 40mm ，則有效高 度h0 h as 500 40 460mm。(1)求受壓區(qū)高度 x有公式 3-14 得： 1 145 106 11.5 200x(460 x)2115x2 105800 x 14500000 0x1 167.6mm bh0 0.56 460 258, x2 752.4mm(舍 )(2)求所需鋼筋數(shù) Asfcdbx11.5 200 167.62801377mm2鋼筋布置可選 422( As 1520mm2 )或者 222+220( As 1388mm2 ) 混凝土保護層厚度 c 30mm d 22mm ，且滿足附表要求25.1as 3042.6mm ，取 45mms2最小配筋率計算： 45( ftd / fsd) 45(1.23/ 280) 0.2 ，所以配筋率不應(yīng)小于0.2%，實際配筋率As1388 1.5%bh0 200 455查表法：查附表可得 fcd 11.5MPa , ftd 1.23MPa, fsd 280MPa , b 0.5