结构设计原理A卷参考答案

山东建筑大学试卷共3页第1页2007至2008学年第1学期课程名称结构设计原理（本科）试卷A参考答案专业：交通工程；考试形式：闭卷考试时间120分钟题号一二三四总分分数25164019一、填空题（每空2.5分，总计25分）1、20~40MPa2、作用标准值、准永久值和频遇值3、.作用效应组合、作用效应最不利组合4、荷载；正常；运输，吊装，拆模等非荷载因素；非正常5、支座h/2；砼；箍筋；60；弯起钢筋；406、临界力lP、轴心力sP7、工作锚具、粘结力8、净截面、换算截面9、徐变变形（又称蠕变）、松弛或应力松弛10、正截面抗裂验算、斜截面抗裂验算、正常使用二选择题（每题2分，总计16分）1．B2．B3．B4．C．5．0h6．B．7.A8C三、简答题（本大题共8小题，每题5分，总计40分）1、结构承载能力极限状态和正常使用极限状态设计计算的原则是什么？公路桥规》规定桥梁构件的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最不利组合（基本组合）的设计值，必须小于或等于结构抗力的设计值，其基本表达式为：S≤RR=R（fd，ad）2分公路桥涵的持久状态设计按正常使用状态的要求进行计算，采用作用（或荷载）的短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算，并使各项计算值不超过《公路桥规》规定的各相应限值。同时，《公路桥规》还规定桥梁构件按短暂状态设计时，应计算其在制作、运输及安装等施工阶段，由自重、施工荷载引起的应力，并不应超过规定的限值；按持久状况设计预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段的应力，并不得超过限值。3分2、什么叫做T形梁受压翼板的有效宽度？T形截面梁承受荷载作用产生弯曲变形时，在翼板宽度方向上纵向压应力的分布是不均匀的。离梁肋愈远，压应力愈小，其分布规律主要取决于截面与跨径（长度）的相对尺寸、翼板厚度、支承条件等。2分。在设计计算中，为了便于计算，根据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼板宽度限制在一定的范围内，称为受压翼板的有效宽度'fb。在'fb宽度范围内的翼板可以认为是全部参予工作，并假定其压应力是均匀分布的，而在这范围以外部分，则不考虑它参予受力。3分3、什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是具有足够的粘结强度，能承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。2分在实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被襞裂）时的最大平均粘结应力，作为钢筋和混凝土的粘结强度。平均粘结应力计算式为dlF3分4、混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有何不同之处？徐变为混凝土在长期荷载作用下的变形性能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，这种现象被称为混凝土的徐变。2分混凝土徐变的主要原因是在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。混凝土在不受力情况下的这种自由变形，在受到外部或内部（钢筋）约束时，将产生混凝土拉应力，甚至使混凝土开裂。2分混凝土的收缩是一种随时间而增长的变形（图1-18）。结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%，一个月约可完成50%，三个月后增长缓慢，一般两年后趋于稳定，最终收缩值约为（2~6）×10-4。均具有早期增长快，后期增长缓慢，直至稳定的特点.1分班级姓名学号装订线山东建筑大学试卷共3页第2页5、轴心受压构件为何要配置纵向钢筋和箍筋？轴心受压构件的承载能力主要由混凝土提供，设置纵向钢筋的目的是为了：（1）协助混凝土承受压力，可减少构件截面尺寸；（2）承受可能存在的不大的弯矩；（3）防止构件的突然脆性破坏。3分。普通箍筋作用是，防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。2分.6、什么是束界？预应力钢筋的布置原则是什么？何谓束界根据全预应力混凝土构件截面上、下缘混凝土不出现拉应力的原则，可以按照在最小外荷载（即构件一期恒载G1）作用下，和最不利荷载（即一期恒载G1、二期恒载G2和可变荷载）作用下的两种情况，分别确定pN在各个截面上偏心距的极限。由此可以绘出如图13-17所示的两条pe的限值线1E和2E。只要pN作用点（也即近似为预应力钢筋的截面重心）的位置，落在由1E及2E所围成的区域内，就能保证构件在最小外荷载和最不利荷载作用下，其上、下缘混凝土均不会出现拉应力。因此，把由1E和2E两条曲线所围成的布置预应力钢筋时的钢筋重心界限，称为束界（或索界）。2分预应力钢筋的布置原则是什么？（1）预应力钢筋的布置，应使其重心线不超出束界范围。因此，大部分预应力钢筋在靠近支点时，均须逐步弯起。只有这样，才能保证构件无论是在施工阶段，还是在使用阶段，其任意截面上、下缘混凝土的法向应力都不致超过规定的限制值。同时，构件端部逐步弯起的预应力钢筋将产生预剪力，这对抵消支点附近较大的外荷载剪力也是非常有利的；而且从构造上来说，预应力钢筋的弯起，可使锚固点分散，有利于锚具的布置。锚具的分散，使梁端部承受的集中力也相应地分散，这对改善锚固区的局部承压也是在利的。（2）预应力钢筋弯起的角度，应与所承受的剪力变化规律相配合。根据受力要求，预应力钢筋弯起后所产生的预剪力pV应能抵消永久与可变作用所引起的剪力,1,2()GoGoQVVV的一部分。抵消后所剩余的外剪力，通常称为减余剪力，将其绘制成图，则称为减余剪力图，它是配置抗剪钢筋的依据。（3）预应力钢筋的布置应符合构造要求。许多构造规定，一般虽未经详细计算，但却是根据长期设计、施工和使用的实践经验而确定的。这对保证构件的耐久性和满足设计、施工的具体要求，都是必不可少的。3分7、《公路桥规》中，预应力混凝土构件如何设置预拱度？预应力混凝土简支梁，一般可不设置预拱度。1分预应力混凝土受弯构件由预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度；2分当预加应力的长期反拱值小于按荷载短期组合计算的长期挠度时应设预拱度，预拱度值按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。1分对自重相对于活载较小的预应力混凝土受弯构件，应考虑预加力作用使梁的上拱值过大可能造成的不利影响，必要时采取倒拱度，或设计和施工上的措施，避免桥面隆起甚至开裂破坏1分8、普通箍筋柱和螺旋箍筋柱在构造上有什么不同？不同，普通箍筋柱与螺旋箍筋柱，箍筋的配筋方式不同3分，螺旋箍筋柱的箍筋要求是螺旋箍筋或焊接环形箍筋。2分装订线山东建筑大学试卷共3页第3页四、计算题（本大题共2小题，总计19分）1、第一题解：cdf＝13.8MPa，sdf＝290MPa,b＝0.56。１）计算混凝土受压区高度：4008.134926280bfAfxcdssd=250mm2分0h=sah=900-60=840mm2分mmhmmxb4.47084056.02500，满足要求。2分２）计算截面所能承受的最大弯矩值并做比较：)2(0'xhbxfMcdd=13.8×400×250×(840-250/2)=986.7×106N.mm=986.7kN·m2分'dM＞dM＝850kN·m，结构安全。1分2.第二题解：dfffcddMkNhhhbfM05.2721)2(1'0''0'2分属第二类T梁2分x=175.1mm0hb=662.5mm4分sA=7389.8mm22分装订线