1、結構設計原理習題集第1章 鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能1-1、配置在混凝土梁截面受拉區鋼筋的作用是什么？ 答：配置在混凝土梁截面受拉區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，梁的受拉區會出現裂縫。在出現裂縫的截面處，受拉區混凝土退出工作，鋼筋可承擔幾乎全部的拉力。鋼筋混凝土梁能繼續承受荷載作用，直至受拉鋼筋的應力達到屈服強度，繼而截面受壓區的混凝土也被壓碎，梁才破壞。因此，鋼筋混凝土梁是充分利用混凝土的抗壓強度和鋼筋的抗拉強度。1-2、試解釋以下名詞：混凝土立方體抗壓強度；混凝土軸心抗壓強度；混凝土抗拉強度；混凝土劈裂抗拉強度。答： 混凝土立方體抗壓強度是按規

2、定的標準試件和標準試驗方法得到的混凝土強度基本代表值。我國國家標準普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T 50081-2002）規定以每邊邊長為150mm的立方體為標準試件，在20±2的溫度和相對濕度在95%以上的潮濕空氣中養護28d，依照標準制作方法和試驗方法測得的抗壓強度值（以MPa為單位）作為混凝土的立方體抗壓強度，用符號表示。混凝土軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度）：按照與立方體試件相同條件下制作和試驗方法所得的棱柱體試件的抗壓強度值，稱為混凝土軸心抗壓強度，用符號表示。國家標準普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T 50081-2002）規定，混凝土的軸心抗壓強度試驗以15

3、0mm×150mm×300mm。混凝土抗拉強度可采用在兩端預埋鋼筋的混凝土棱柱體，試驗時用試驗機的夾具加緊試件的兩端外伸的鋼筋施加拉力，破壞時試件在沒有鋼筋的中部截面被拉斷，其平均拉應力即為混凝土的軸心抗拉強度。目前國內外常采用立方體或圓柱體的劈裂試驗來測定混凝土的軸心抗拉強度。混凝土劈裂抗拉強度：我國交通部頒布標準公路工程水泥混凝土試驗規程規定，采用150mm立方塊作為標準試件進行混凝土劈裂抗拉強度測定，按照規定是試驗方法操作，則混凝土的劈裂抗拉強度按下式：。 式中 混凝土劈裂抗拉強度（MPa）；P 破壞荷載（N）；A 試件劈裂面面積（mm2）。采用上述試驗方法測得的混凝

4、土劈裂抗拉強度值換算成軸心抗拉強度時，應乘以換算系數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 就是時間和變形量成正比 比例為常數C。非線性徐變就是 時間和變形量成正比 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），徐變越大。W/C越小，徐變越小。齡期長、結構致密、強度高，則徐變小。骨料用量多，彈性模量高，級配好，最大粒徑大，則徐變小。應力水平越高，徐變越大。此外還與試驗時的應力種類、試件尺寸、溫度等有關。1-5、混凝土的徐變和收縮變形都是隨時間而增長的變形，兩者有何不同之處？答：在荷載的長期

5、作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，即在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續增長，這種現象被稱為混凝土的徐變。混凝土徐變的主要原因是在荷載長期作用下，混凝土凝膠體中的水分逐漸壓出，水泥石逐漸發生粘性流動，微細空隙逐漸閉合，結晶體內部逐漸滑動，微細裂縫逐漸發生等各種因素的綜合結果。在混凝土凝結核硬化的物理過程中體積隨時間推移而減小的現象稱為收縮。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硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內自由水分蒸發而引起的干縮。1-6、公路橋梁鋼筋混凝土結構采用普通熱軋鋼筋的拉伸應力-應變關系曲線有什么特點？公路橋規規定使用的普通熱軋鋼筋有哪些強度級別？

6、強度等級代號分別是什么？答：普通熱軋鋼筋的拉伸應力-應變關系曲線有明顯流幅。在達到比例極限a之前，材料處于彈性階段，應力與應變的比值為常數，即為鋼筋的彈性模量。此后應變比應力增加快，達到b點進入屈服階段，即應力不增加，應變卻繼續增加很多，應力-應變曲線圖形接近水平線，稱為屈服臺階（或流幅）。通常取屈服下限為屈服強度。過了d點后，材料又恢復部分彈性進入強化階段，應力-應變關系表現為上升的曲線，達到曲線最高點e，e點的應力稱為極限強度，過了e點后，試件的薄弱處發生局部“頸縮”現象，應力開始下降，應變仍繼續增加，到f點后發生斷裂，f點所對應的應變稱為伸長率.。公路橋規規定使用的普通熱軋鋼筋有哪些強度

7、級別跟強度等級代號如下表：品種強度等級直徑屈服強度外形強度級別光圓鋼筋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應力和粘結強度？為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結力要采取哪些措施？答：鋼筋混凝土結構中，鋼筋和混凝土之間具有足夠的粘結強度，能承受由于變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產生的剪應力，通常稱這種剪應力為粘結應力。在實際工程中，通常以拔出試驗中粘結失效（鋼筋被拔出，或者混凝土被劈裂）時的最大平均粘結應力作為鋼筋和混凝土的粘結強度。平均粘結應力計算式為：

8、，式中，拉拔力；鋼筋直徑；鋼筋埋置長度。為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結力要采取的措施有：提高混凝土的強度等級；將鋼筋處于適當位置；保證鋼筋凈距；保證混凝土保護層厚度；選用帶肋鋼筋。第2章 結構按極限狀態法設計計算的原則2-1、橋梁結構的功能包括哪幾方面的內容？何謂結構的可靠性？答：橋梁結構的功能包括：1）承載能力，結構應能承受在正常施工和正常使用期間可能出現的各種荷載、外加變形、約束變形等的作用；2)適用性，結構在正常使用條件下具有良好的工作性能；）耐久性，結構在正常使用和正常維護的條件下，在規定的時間內，具有足夠的耐久性；）穩定性，在偶然荷載（如地震、強風）作用下或偶然事件（如爆炸）發生

9、時和發生后，結構仍能保持整體穩定性，不發生倒塌。結構的可靠性為結構的安全性，適用性和耐久性三者的總稱。2-2、結構的設計基準期和使用壽命有何區別？答：設計基準期是在進行結構可靠性分析時，考慮持久設計狀況下各項基本變量與時間關系所采用的基準時間參數，可參考結構使用壽命的要求適當選定，但不能將設計基準期簡單地理解為結構的使用壽命。兩者是有聯系的，然而又不完全相同。當結構的使用年限超過設計基準期時，表明它的失效概率可能會增大，不能保證其目標可靠指標，但不等于結構喪失所要求的功能甚至報廢。一般來說，使用壽命長，設計基準期也可以長一些，使用壽命短，設計基準期應短一些。通常設計基準期應小于壽命期，而不應大

10、于壽命期。2-3 什么叫極限狀態？我國公路橋規規定了哪兒類結構的極限狀態？答：當整個結構或結構的一部分超過某一種特定而不能呢個滿足設計規定的某一功能要求時，則此特定狀態陳偉該功能的極限狀態。 極限狀態分為乳如下三類：1.承載能力極限狀態。2.正常使用極限狀態。3.“破壞安全”極限狀態。2-4試解釋以下名詞：作用 直接作用 間接作用 抗力 答：作用：作用為施加在結構上的一組力或引起結構變形的原因。直接作用:施加在結構上的一組集中力或分布力；間接作用：引起結構外加變形或約束變形的原因；抗力：結構構件或材料承受作用效應的能力。2-5 我國公路橋規規定結構設計哪三種情況？答：我國公路橋規規定結構設計的

11、三種情況：持久情況、短暫情況和偶然情況。2-6 結構承載力極限狀態和正常使用極限狀態設計計算的原則是什么？ 答：公路橋規規定按承載能力極限狀態設計時，應根據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組合，按正常使用極限狀態設計時，應根據不同結構的設計要求，選用以下一種或兩種效應組合（1）作用短期效應組合是永久作用標準值效應 與可變作用頻遇值效應組合（2）作用長期效應組合是永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合。2-7：什么叫材料強度的標準值和設計值？答：1)材料強度的標準值:材料強度標準值是材料強度的一種特征值，也是設計結構或構件時采用的材料強度的基本代表

12、值。2)材料強度的設計值:材料強度的設計值是材料強度標準值除以材料性能分項系數后的值。2-8 作用分為幾類？什么叫作用的標準值，可變作用的準永久值，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。 作用的標準值是結構或結構構件設計時，采用的各種作用的基本代表值。可變作用的準永久值指在設計基準期間，可變作用超越的總時間約為設計基準期一半的作用值。它是對在結構上經常出現的且量值較小的荷載作用取值。 可變作用的頻遇值指在設計基準期間，可變作用超越的總時間為規定的較小比率或超越次數為規定次數的作用值。它是指結構上比較頻繁出現的且量值較大的荷載作用取值。第三章 受彎構件正截面承載力計算3

13、-1試比較圖3-4和3-5，說明鋼筋混凝土板與鋼筋混凝土梁鋼筋布置的特點。答：鋼筋混凝土板的鋼筋布置特點：單向板內主鋼筋沿板的跨度方向(短邊方向)布置在板的受拉區，鋼筋數量由計算決定。在板內應設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置的連接用橫向鋼筋，屬于構造配置鋼筋，即其數量不通過計算，而是按照設計規范規定選擇的。公路橋規規定，行車道板內分布鋼筋直徑不小于8mm，其間距應不大于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，均應設置分布鋼筋。人行道板內分布鋼筋直徑不應小于6mm，其間距不應大于200mm。對于周邊支承的雙向板，板的兩個方向同時承受

14、彎矩，所以兩個方向均應設置主鋼筋。鋼筋混凝土梁的鋼筋布置特點：梁內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。梁內縱向受拉鋼筋的數量由計算決定。可選擇的鋼筋直徑一般為（1232）mm，通常不得超過40mm。在同一根梁內主鋼筋宜用相同直徑的鋼筋，當選用兩種以上直徑的鋼筋時，為了便于施工識別，直徑間應相差2mm以上。綁扎鋼筋骨架中，各主鋼筋的凈距或層與層間的凈距：當鋼筋為三層或三層以下時，應不小于30mm，并不小于主鋼筋直徑d；當為三層以上時，不小于40mm或主鋼筋直徑d的1.25倍。焊接鋼筋骨架中

15、，多層主鋼筋是豎向不留空隙用焊縫連接，鋼筋層數一般不宜超過6層。梁內彎起鋼筋是由主鋼筋按規定的部位和角度彎至梁上部后，并滿足錨固要求的鋼筋；斜鋼筋是專門設置的斜向鋼筋，它們的設置及數量均由抗剪計算確定。梁內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面呈水平方向布置的水平縱向鋼筋，均為梁內構造鋼筋。3-2 什么叫受彎構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定的混凝土截面面積的比值（化為百分比表達）。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層厚度？鋼筋的最小混凝土保護層厚度的選擇應考慮哪

16、些因素？答：1）設置保護層 是為了保護鋼筋不直接受到大氣的侵蝕和其它環境因素作用們也是為了保證鋼筋和混凝土有良好的粘結。2）鋼筋的最小混凝土保護層厚度應不小于鋼筋的公稱直徑，且應符合附表1-8的規定值。3-4  參照圖3-7，試說明規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量。 3-5 鋼筋混凝土適筋梁正截面受力全過程可劃分為幾個階段？各階段受力主要特點是什么？答：全過程可劃分為三個階段，這三個階段是：第階段，梁沒有裂縫；第階段，梁帶有裂縫工作；第階段，裂縫急劇開展，縱向受力鋼筋應力維持在屈服強度不變。第階段：梁混

17、凝土全截面工作，混凝土的壓應力和拉應力基本上都呈三角形分布。縱向鋼筋承受拉應力。混凝土處于彈性工作階段，即應力與應變成正比。第階段末：混凝土受壓區的應力基本上仍是三角形分布。但由于受拉區混凝土塑性變形的發展，拉應變增長較快，根據混凝土受拉時的應力應變圖曲線圖3-12c )，拉區混凝土的應力圖形為曲線形。這時，手拉邊緣混凝土的拉應變臨近極限拉應變，拉應力達到混凝土抗拉強度，表示裂縫即將出現，梁截面上作用的彎矩用Mcr表示。第階段：荷載作用彎矩到達Mcr后，在梁混凝土抗拉強度最弱截面上出現了第一批裂縫。這時，在有裂縫的截面上，拉區混凝土退出工作，把它原承擔的拉力轉給了鋼筋，發生了明顯的應力重分布，

18、鋼筋的拉應力隨荷載的增加而增加；混凝土的壓應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。第階段末：鋼筋拉應變達到屈服時的應變值，表示鋼筋應力達到其屈服強度，第階段結束。第階段：在這個階段里，鋼筋的拉應變增加很快，但鋼筋的拉應力一般仍維持在屈服強度不變（對具有明顯流幅的鋼筋）。這時，裂縫急劇開展，中和軸繼續上升，混凝土受壓區不斷縮小，壓應力也不斷增大，壓應力圖成為明顯的豐滿曲線形。第階段末：這時，截面受壓上邊緣的混凝土壓應變達到其極限壓應變值，壓應力圖呈明顯曲線形，并且最大壓應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的應力應變圖所決定的。在第階段末，壓區混凝土的抗壓

19、強度耗盡，在臨界裂縫兩側的一定區段內，壓區混凝土出現縱向水平裂縫，隨即混凝土被壓碎，梁破壞，在這個階段，縱向鋼筋的拉應力仍維持在屈服強度。 受力特點為：1）鋼筋混凝土梁的截面正應力狀態隨著荷載的增大不僅有數量上的變化，而且有性質上的改變應力分布圖形改變。不同的受力階段，中和軸的位置及內力偶臂也是有所不同的，因此，無論壓區混凝土的應力或是縱向受拉鋼筋的應力，不像彈性勻質材料梁那樣完全與彎矩成比例。2）梁的大部分工作階段中，受拉區混凝土已開裂。隨著裂縫的開展，壓區混凝土塑性變形也不完全服從彈性勻質梁所具有的比例關系。 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？為什么把

20、少筋梁和超筋梁都稱為脆性破壞？答：梁中的實際配筋率小于min 時，梁受拉區混凝土一開裂，受拉鋼筋達到屈服點，并迅速經過整個流幅而進入強化階段，梁僅出現一條集中裂縫，不僅寬度較大，而且沿梁高延伸很高，此時受壓區混凝土還未壓壞，而裂縫寬度已很寬，撓度過大，鋼筋甚至被拉斷。把具有這種破壞形態的梁稱為少筋梁；適筋梁的配筋率適中，其破壞始于受拉鋼筋屈服，構件破壞之前有明顯征兆，屬于塑性破壞。換句話說當縱向配筋率適中時，縱向鋼筋的屈服先于受壓區混凝土被壓碎，梁是因鋼筋受拉屈服而逐漸破壞的，破壞過程較長，有一定的延性，稱之為適筋破壞 ，相應的梁稱為適筋梁; 配筋率過高的鋼筋混凝土梁稱為超筋梁。其破壞始于受壓

21、區混凝土被先壓碎。當鋼筋混凝土梁內鋼筋配置多到一定程度時，鋼筋抗拉能力就過強，而作用（荷載）的增加，使受壓混凝土應力首先達到抗壓強度極限值，混凝土即被壓碎，導致梁的破壞。（1）少筋梁破壞形態：構件一裂就壞，無征兆，為“脆性破壞”。未能充分利用混凝土的抗壓強度。(2)  適筋破壞形態：受拉鋼筋先屈服，受壓區混凝土后壓壞，破壞前有明顯預兆裂縫、變形急劇發展，為“塑性破壞”。 (3)  超筋破壞形態：受壓區混凝土先壓碎，鋼筋不屈服，破壞前沒有明顯預兆，為“脆性破壞”。鋼筋的抗拉強度沒有被充分利用。少筋梁和超筋梁都是是在沒有明顯預兆情況下由于受壓區混凝土突然壓碎而被破壞，故習慣上稱

22、為“脆性破壞”。    3-7 鋼筋混凝土適筋粱當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）適筋截面受彎構件破壞于受拉區鋼筋屈服，經歷一段變形過程后壓區邊緣混凝土達到極限壓應變后破壞。（3）不能。3-8 鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算有哪些基本假定？其中的“平截面假定”與均質彈性材料（例如鋼）受彎構件計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度；3）材料應力應變物理關系。平截面假定是材料力學中的一個變形假設。內容：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

23、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，完全能符合工程計算的要求。同時，它為鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算提供了變形協調的集合關系，可加強計算方法的邏輯性和條理性，使計算公式具有更明確的物理意義。均質彈性材料的平截面假定是假定構建受力變形后，截面仍然為平面，理論上平截面假定只適用于連續勻質彈性材料的構件。而不是上述的近似假設，是種理想狀態下的假設，更加精確些。 39. 什么叫做鋼筋混凝土受彎構件的截面相對受壓區高度和相對界限受壓區高度b？b在正截面承載力計算中起什么作用？b取值

24、與哪些因素有關？ 答：為了防止將構件設計成超筋構件，要求構件截面的相對受壓區高度不得超過其相對界限受壓區高度b即(4-11)    相對界限受壓區高度b是適筋構件與超筋構件相對受壓區高度的界限值，它需要根據截面平面變形等假定求出。下面分別推導有明顯屈服點鋼筋和無明顯屈服點鋼筋配筋受彎構件相對界限受壓區高度b的計算公式。有明顯屈服點鋼筋配筋的受彎構件破壞時，受拉鋼筋的應變等于鋼筋的抗拉強度設計值fy與鋼筋彈性量Es之比值，即s=fy/Es ，由受壓區邊緣混凝土的應變為cu與受拉鋼筋應變s的幾何關系（圖4-14）。可推得其相對界限受壓區高度b的計算公式為：(

25、412)圖4-14 截面應變分布    為了方便使用，對于常用的有明顯屈服點的HPB235、HRB335、HRB400和RRB400鋼筋，將其抗拉強度設計值fy和彈性模量Es代入式（4-12）中，可算得它們的相對界限受壓區高度b如表4-4所示，設計時可直接查用。當b時，受拉鋼筋必定屈服，為適筋構件。當>b時，受拉鋼筋不屈服，為超筋構件。建筑工程受彎構件有屈服點鋼筋配筋時的b值 表4-4C50C55C60C65C70C75C80HPB2350.6140.6060.5940.5840.5750.5650.555HRB3350.5500.5410.531

26、0.5220.5120.5030.493HRB400RRB4000.5180.5080.4990.4900.4810.4720.463圖4-15 無明顯屈服點鋼筋的應力應變曲線(413)式中 fy無明顯屈服點鋼筋的抗拉強度設計值；     Es無明顯屈服點鋼筋的彈性模量。     根據截面平面變形等假設，可以求得無明顯屈服點鋼筋受彎構件相對界限受壓區高度b的計算公式為： (414)     截面相對受壓區高度與截面配筋率之間存在對應關系。b求出后，可以求出適筋受彎構

27、件截面最大配筋率的計算公式。由式（4-8）可寫出：(415)(416)     式（4-16）即為受彎構件最大配筋率的計算公式。為了使用上的方便起見，將常用的具有明顯屈服點鋼筋配筋的普通鋼筋混凝土受彎構件的最大配筋率max列在表4-5中。建筑工程受彎構件的截面最大配筋率max（%） 表4-5鋼筋等級混凝土的強度等級C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80HPB2352.102.813.484.184.885.586.196.757.237.628.018.368.648.92HRB3351.321.762.18

28、2.623.073.513.894.244.524.775.015.215.385.55HRB400RRB4001.031.381.712.062.402.743.053.323.533.743.924.084.214.34      當構件按最大配筋率配筋時，由（4-9a）可以求出適筋受彎構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，sb=b(1-b/2) 。     對于具有明顯屈服點鋼筋配筋的受彎構件，其截面最大的抵抗矩系數見表4-6。建筑工程受彎構件截面最大的抵抗矩系數s

29、b 表4-6鋼筋種類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，為了防止將構件設計成超筋構件，既可以用式（4-11）進行控制，也可以用： (4-18) (4-19)進行控制。式（4-11 ）、式（4-18）和式（4-19）對應于同一配

30、筋和受力狀況，因而三者是等效的。     設計經驗表明，當梁、板的配筋率為：實心板: =0.4%0.8%；矩形梁: =0.6%1.5%；T形梁: =0.9%1.8%時，構件的用鋼量和造價都較經濟，施工比較方便，受力性能也比較好。因此，常將梁、板的配筋率設計在上述范圍之內。梁、板的上述配筋率稱為常用配筋率，也有人稱它們為經濟配筋率。由于不考慮混凝土抵抗拉力的作用，因此，只要受壓區為矩形而受拉區為其它形狀的受彎構件（如倒T形受彎構件），均可按矩形截面計算。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？ 截面受壓區的

31、鋼筋設計強度是如何確定的？答：當截面承受的彎矩組合設計值Md較大，而截面尺寸收到使用條件限制或混凝土強度又不宜提高的情況下，又出現> b 而承載力不足時，則可改用雙筋截面。若鋼筋剛度不足或箍筋間距過大，受壓鋼筋會過早向外側向凸出，反而會引起受壓鋼筋的混凝土保護層開裂，使受壓區混凝土過早破壞，因此雙筋截面梁一定要采用封閉式箍筋。<<公路橋規>>取受壓鋼筋應變s=0.002，這時對R235級鋼筋s=s *Es=0.002*2.1*100000=420MPa>fsk(=235MPa) 對HRB335. HRB400和KL400級鋼筋 s=s *Es=0.002*2

32、*100000=400MPafsk(=335MPa及400MPa) 3-113-12313 什么叫T形梁受壓翼板的有效寬度？ 公路橋規對T形梁的受壓翼板有效寬度取值有何規定？ 答：在設計計算中，為了便于計算，根據等效受力原則，把與梁肋共同工作的翼板寬度限制在一定的范圍內，稱為受壓翼板的有效寬度。公路橋規規定，T形截面梁的受壓翼板有效寬度用下列三者中最小值。1）簡支梁計算跨徑的1/3。對連續梁各中間跨正彎矩區段，取該跨計算跨徑的0.2倍；邊跨正彎矩區段，取該跨徑的0.27倍；各中間支點負彎矩區段，則取該支點相鄰兩跨計算跨徑之和的0.07倍。2）相鄰兩梁的平均間距。b+2b(h)+12b(f)。當

33、h(h)/b(h)<1/3時，取（b+6h(h)+h(f)）。3-14.在截面設計時，如何判別兩類T形截面？在截面復核時有如何判別？ 答：截面設計當M小于或等于全部翼板高度hf一瞥時，屬于第一類T形截面，否則屬于第二類T形截面。截面復合時，鋼筋所承受的拉力小于等于全部受壓翼板高度hf一撇內混凝土壓應力合理，則x<=hf一撇，屬于第一類T形截面，否則屬于第二類T形截面。第4章 受彎構件斜截面承載力計算4-1  鋼筋混凝土受彎構件沿斜截面破壞的形態有幾種？各在什么情況下發生？    答：破壞形態有：斜拉破壞，剪壓破壞，斜壓破壞。

34、0;   斜拉破壞發生于剪跨比較大（m>3）情況下；剪壓破壞發生于1<=m<=3的情況下；斜壓破壞發生于剪跨比較小（m<1）的情況下。4-2 影響鋼筋混凝土受彎構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、混凝土強度、縱向受拉鋼筋配筋率和箍筋數量及強度等。4-3 鋼筋混凝土受彎構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：在進行晚期鋼筋布置時，為滿足斜截面抗彎強度的要求，彎起鋼筋的彎起點位置應設在按正截面抗彎承載力計算該鋼筋的強度全部被利用的截面以外，其距離不小于0.

35、5h0.上限值-截面最小尺寸；下限值-按構造要求配置箍筋。4-4 為什么把圖4-12稱為“腹筋初步設計計算圖”？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，公路橋規規定，在鋼筋混凝土梁的支點處，應至少有兩根并且不少于總數1/5的下層受拉主鋼筋通過。就是說，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足規范要求的條件下彎起。根據梁斜截面抗剪要求，所需的第i排彎起鋼筋的截面面積，要根據圖4-12分配的、應由第i排彎起鋼筋承擔的計算剪力值來決定。公路橋規還規定：取離支點中心線梁高一半處的剪力設計值；其中不少于60%由混凝土和箍筋共同承擔；不超過40%由彎起鋼筋（按4

36、5°角彎起）承擔，并且用水平線將剪力設計值包絡圖分割。 4-5 試解釋下列術語：剪跨比：剪跨比是一個無量綱常數，用m=M/Vho表示，此處M和V分別為剪壓區段的某個豎直截面的彎矩和剪力。配筋率：用配筋率是鋼筋混凝土構件中縱向受力（拉或壓）鋼筋的面積與構件的有效面積之比（軸心受壓構件為全截面的面積）。剪壓破壞：剪壓破壞衡量的是受彎構件斜截面承載能力。在這種破壞形態中，先出現垂直裂縫和幾條微細的斜裂縫，當荷載增大到一定程度時，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混凝土截面而不裂通，直到斜裂縫頂端壓區的混凝土在剪應力和壓應力共同作用下被壓碎而破壞。其特

37、點是破壞過程比較緩慢，破壞荷載明顯高于斜裂縫出現時的荷載。剪壓破壞的形成主要與箍筋的布置有關。斜截面投影長度：斜截面投影長度L是自縱向鋼筋與斜裂縫底端相交點至斜裂縫頂端距離的水平投影長度，其大小與有效高度ho和剪跨比有關。充分利用點：鋼筋強度被充分利用的點。不需要點：鋼筋的強度不被需要的點。彎矩包絡圖：彎矩包絡圖是沿梁長度各截面上彎矩組合設計值Md的分布圖，其縱坐標表示截面上作用的最大設計彎矩。抵抗彎矩圖：又稱材料圖，就是沿梁長度各個截面按實際配置的總受拉鋼筋面積能產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核時，如何選擇復核截面？答：公路橋規規定，在進行鋼

38、筋混凝土簡支梁斜截面抗剪承載力復合時，其復合位置應按照下列規定選取：（1）距支座中心h/2（梁高一半）處的截面；（2）受拉區彎起鋼筋彎起處的截面，以及錨于受拉區的縱向鋼筋開始不受力處的截面；（3）鋼筋數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定？答：為了防止鋼筋被拔出而破壞，公路橋規規定：1）在鋼筋混凝土梁的支點處，應至少有兩根且不少于總數1/5的下層受拉主鋼筋通過。2）底層兩外側之間不向上彎曲的受拉主筋，伸出支點截面以外的長度應不小于10d（R235鋼筋應帶半圓鉤）；對環氧樹脂涂層鋼筋應不小于12.5d，d為受控主筋直徑。4

39、-8 鋼筋混凝土連續梁斜截面破壞有哪些特點？ 答： 在承受集中荷載的連續梁中，斜截面的剪壓破壞特點與簡支梁有明顯不同。在剪跨比適中的連續梁中，當荷載增加到一定程度時，將首先在正，負彎矩較大的區段內出現垂直裂縫。隨著荷載的增大，在反彎點兩側將分別出現一條剪彎斜裂縫，并可能成為最終發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。第5章 受扭構件承載力計算5-1 鋼筋混凝土純扭構件有哪幾種破壞形式？鋼筋配置量是如何影響純扭構件的破壞形式？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：當抗扭鋼筋數量過少時，在構件受扭開裂后，由于鋼筋沒

40、有足夠的能力承受混凝土開裂后卸給它的那部分扭矩，因而構件立即破壞，其破壞性質與素混凝土構件無異。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到屈服強度，然后主裂縫迅速開展，最后促使混凝土受壓面被壓碎，構件破壞。超筋破壞：抗扭鋼筋配置過多或混凝土強度過低時，隨著外扭矩的增加，構件混凝土先被壓碎，從而導致構件破壞，而此時抗扭箍筋和縱筋還均未達到屈服強度。部分超筋破壞：當抗扭縱.箍筋中的一種配置過多時，構件破壞時只有部分縱筋或箍筋屈服，而另一部分尚未達到屈服強度。5-2 受扭構件設計時，怎樣避免出現少筋構件和完全超筋構件?什么情況下可不進行剪、扭承載力計算而僅按構造配置抗剪

41、、扭鋼筋? 答：1）抗扭配筋的上限值。當抗扭鋼筋配量過多時，受扭構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，即使進一步增加鋼筋，構件所能承擔的破壞扭矩幾乎不在增長，也就是說，其破壞扭矩取決于混凝土的強度和截面尺寸。因此，公路橋規規定鋼筋混凝土矩形截面純扭構件的截面尺寸應符合式（5-18）要求： （） (5-18)式中 扭矩組合設計值（）; 矩形截面受扭塑性抵抗矩（）; 混凝土立方體剛壓強度標準值（MPa）。 2）抗扭配筋的下限值 當抗扭配筋配置過少或過稀時，配筋將無助于開裂后構件的抗扭能力，因此，為防止純扭構件在低配筋時混凝土發生脆斷，應使配筋純扭構件所承擔的扭矩不小于其抗裂扭矩

42、。公路橋規規定鋼筋混凝土純扭構件滿足（5-19）要求時，可不進行抗扭承載力計算，但必須按構造要求（最小配筋率）配置抗扭鋼筋： () (5-19)式中的為混凝土剛拉強度設計值，其余符號意義與式（5-18）相同。 公路橋規規定，純扭構件的箍筋配筋率應滿足： （5-20） 縱向受力鋼筋配筋率應滿足： （5-21） 式中符號意義與式（5-13）相同5-3 受彎、剪、扭共同作用的構件箍筋和縱筋最小配筋率在公路橋規中是如何規定的？答：縱筋受力鋼筋的配筋率不應小于受彎構件縱向受力鋼筋最小配筋率與受剪扭構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，其截面面積不應小于按受彎構件受拉鋼筋最

43、小配筋率計算出的面積與按受扭縱向鋼筋最小配筋計算并分配到彎曲受拉邊的面積之和。同時，其箍筋最小配筋率不應小于剪扭構件的箍筋最小配筋率。第6章 軸心受壓構件的正截面承載力計算6-1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓短柱與長柱的破壞形態有何不同？什么叫做長柱的穩定系數？影響穩定系數的主要因素有哪些？答：1）短柱是受壓破壞，長柱則是失穩破壞，長柱的承載力要小于相同截面、配筋、材料的短柱承載力。2）穩定系數就是長柱失穩破壞時的臨界承載力PL與短柱壓壞時的軸心力PS的比值，表示長柱承載力降低的程度。3）穩定系數主要與構件的長細比有關，混凝土強度等級及配筋率對其影響較小6-2 對于軸心受壓普通箍筋柱，公路

44、橋規為什么規定縱向受壓鋼筋的最大配筋率和最小配筋率？對于縱向鋼筋在截面上的布置一級復合箍筋設置，公路橋規有什么規定？ 答：（1）若縱向鋼筋配筋率很小時，縱筋對構件承載力影響很小，此時接近混泥土柱，徐變使混泥土的應力降低得很小，縱筋將起不到防止脆性破壞的作用同時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力。 若縱筋配筋率很大會造成浪費。（2）公路橋規將位于箍筋折角處的縱向鋼筋定義為角筋，沿箍筋設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，若超過此范圍內設置縱向受力鋼筋應設復合鋼筋。第7章 偏心受壓構件的正截面承載力計算7-1鋼筋混凝土偏心受壓構件截

45、面形式與縱向鋼筋布置有什么特點？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，截面高度h大于600mm的偏心受壓構件多采用工字型或箱型截面，圓截面主要用于柱式墩臺、樁基礎中。縱向受力鋼筋在截面中最常見的配置方式是將縱向鋼筋集中放置在偏心方向的兩對面，其數量通過正截面承載力計算確定。對于圓形截面，則采用沿截面周邊均勻配筋的方式。7-2簡述鋼筋混凝土偏心受壓構件的破壞形態和破壞類型。  答：鋼筋混凝土偏心受壓構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。     1）受拉破壞-大偏心受壓破

46、壞。在相對偏心距e0/h較大，且受拉鋼筋配置得不太多時，會發生這中破壞形態。     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。     偏心受壓構件的破壞類型：鋼筋混凝土偏心受壓構件按長細比可分為短柱，長柱和細長柱。     1）短柱。隨著荷載的增大，當短柱達到極限承載能力時，柱的截面由于材料達到其極限強度而破壞。     2）長柱。實際偏心距是隨荷載的增大而非線性增加，構件控制截面最終仍

47、然是由于截面中材料達到其強度極限而破壞，屬材料破壞。     3）細長柱。當偏心壓力N達到最大值時，側向變形u突然劇增，此時，偏心受壓構件截面上鋼筋和混凝土的應變均為達到材料破壞時的極限值，即壓桿達到最大承載能力是發生在其控制截面材料強度還未達到其破壞強度，這種破壞類型稱為失穩破壞。7-3由式（7-2），偏心距增大系數與哪些因素有關？7-4鋼筋混凝土矩形截面（非對稱配筋）偏心受壓構件的截面設計和截面復核中，如何判斷是大偏心受壓還是小偏心受壓？7-5 試根據7.3.2節的內容，寫出矩形截面信心受壓構件非對稱配筋的計算流程圖和截面復核的計算流程圖。答：不對稱

48、配筋矩形截面偏心受壓構件正截面計算和截面復核。（一）偏心距增大系數的計算公式 (1-4) (1-5) (1-6)式中 _軸向力對截面重心的偏心距，e0=M/N；在公式e0h/30時， 取e0=h/30； _構件的計算長度， _截面高度；_截面有效高度； A_構件的截面面積； _截面應變對截面曲率的影響系數，當1時，取=1； _構件長細比對截面曲率的影響系數，當l0/h15時，取=1。對于l0/h8的矩形截面短柱，可不考慮縱向彎曲的影響，取=1；對于l0/h30的細長柱，式(1-4)不再適用，其縱向彎曲問題應專門研究。（二）截面設計1、大偏心受壓構件 （1）基本公式 (1-8) (1-9)式中

49、N_軸向力設計值； _結構系數； x_混凝土受壓區高度； e_軸向壓力作用點至縱向受拉鋼筋合力點之間的距離。 （2）適用條件：1）為了保證構件在破壞時，受拉鋼筋應力能達到抗拉強度設計值fy，必須滿足：；2）為了保證構件在破壞時，受壓鋼筋應力能達到抗壓強度設計值，必須滿足：。 （4）大偏心受壓構件的計算1）判別大、小偏心受壓；在公式e0h/30時， 取e0=h/30； (1-4) (1-5) (1-6)_截面應變對截面曲率的影響系數，當1時，取=1； _構件長細比對截面曲率的影響系數，當l0/h15時，取=1。對于l0/h8的矩形截面短柱，可不考慮縱向彎曲的影響，取=1；當0.3h0時，可按大偏

50、心受壓構件設計：當時，可按小偏心受壓構件設計。3）As和均未知。基本公式中有三個未知數，即As、，故無唯一解。為使總配筋面積(As+)最小，應充分利用受壓區混凝土承受壓力，也就是應使受壓區高度盡可能大，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）計算出的，則按配筋。此時，為已知，按第3）計算As。3）為已知。此時基本公式有兩個未知數，即As和x，計算： (1-9)4）當時，計算： (1-8)若，需按配置受拉鋼筋5）當時，應加大構件截面尺寸或按未知的情形重新計算。 6）當時，計算：近似取x=則 (1-14)式中 _軸向壓力作用點至鋼筋合力

51、點之間的距離 (1-15)若求出的受拉鋼筋，需按配置受拉鋼筋。2小偏心受壓構件（1）基本公式 (1-16) (1-17)（2）小偏心受壓構件的計算1）判別大、小偏心受壓。計算，是否考慮縱向彎曲的影響； 在公式h/30時， 取e0=h/30；時，按實際偏心距計算 _截面應變對截面曲率的影響系數，當1時，取=1； _構件長細比對截面曲率的影響系數，當l0/h15時，取=1。對于l0/h8的矩形截面短柱，可不考慮縱向彎曲的影響，取=1；當0.3h0時，可按大偏心受壓構件設計；當時，可按小偏心受壓構件設計。屬于小偏心受壓破壞： 2）配筋計算 按構造要求配置：，選配鋼筋As將As、的計算公式和代入式(5

52、-16)和(5-17)；聯立求解可計算出值。 a）當時，將代入式(5-17)求出。 b）當時，取 (，)，并取，代入式(1-16)和式(1-17)求出As和值，As和必須滿足最小配筋率的要求。3）垂直于彎矩作用平面的承載力復核 計算，查表1-10得。4）當軸向力偏心距很小，且軸向力又比較大時，全截面受壓，遠離軸向力一側面的如果配置的太少，該側混凝土可能先達到極限壓應變而破壞。為防止此種情況發生，對合力點取力矩平衡求得As，這時取，可得 (1-18)式中 h'0 縱向鋼筋合力點距軸向力較遠一側截面邊緣的距離，。則 (1-19) ，此時為偏于安全，計算時，取。7-10與非對稱布筋的矩形截面

53、偏心受壓構件相比，對稱布筋設計時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，由于是對稱配筋。AS=AS，fsd=fsd,相當于補充了一個設計條件。現令軸向力計算值N=0Nd,則得到N=fcdbx,以x=h0代入上式，整理得到=Nfcdbh0當計算的b時，按大偏心受壓構件設計；當b時，按小偏心受壓構件設計。7-117-127-13圓形截面偏心受壓構件的縱向受力鋼筋布置有何特點和要求？箍筋布置有何構造要求？能不能誰設計為類似于第6.2節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的配置方式是將縱向鋼筋集中

54、放置在偏心方向的兩對面，其數量通過正截面承載力計算確定。對于圓形截面，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件中普通箍筋的作用基本相同。此外，偏心受壓構件中還存在著一定的剪力，可由箍筋負擔。但因剪力的數值一般較小，故一般不予計算。箍筋數量及間距按普通箍筋柱的構造要求確定。不能，當軸心受壓構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度等級和增加了縱向鋼筋用量也不足以承受該軸向壓力時，可以考慮采用螺旋箍筋柱以提高柱的承載力。第9章 鋼筋混凝土受彎構件的應力裂縫和變形計算9-1 對于鋼筋混凝土構件，為什么公路橋規規定必須進行持久狀況正常使用極限狀態

55、計算和短暫狀況應力計算？與持久狀況承載能力極限狀態計算有何不同之處？答：鋼筋混凝土構件除了可能由于材料強度破壞或失穩等原因達到承載能力極限狀態以外，還可能由于構件變形或裂縫過大影響了構件的適用性及耐久性，而達不到結構正常使用要求。1）鋼筋混凝土受彎構件的承載能力極限狀態是取構件破壞階段。2）在鋼筋混凝土受彎構件的設計中，其承載力計算決定了構件設計尺寸、材料、配筋數量及鋼筋布置，以保證截面承載能力要大于最不利荷載效應，計算內容分為截面設計和截面復核兩部分。使用階段計算是按照構件使用條件對已設計的構件進行計算，以保證在正常使用狀態下的裂縫寬度和變形小于規范規定的各項限值，這種計算稱為“驗算”。當構件驗算不滿足要求時，必須按照承載能力極限狀態要求對已設計好的構件進行修正、調整，直至滿足兩種極限狀態的設計要求。3）承載能力極限狀態計算時汽車荷載應計入沖擊系數，作用（或荷載）效應及結構構件的抗力均應采用考慮了分項系數的設計值；在多種作用（或荷載）效應情況下，應將各效應設計值進行最不利組合，并根據參與組合的作用（或荷載）效應情況