结构设计原理简答题整理版

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资源描述

一.混凝土立方体抗压强度设计概念及方法:概念:是按规定的标准试件和标准试验方法得到的混凝土强度基本代表值。测定法:我国国家标准规定以每边边长为150mm的立方体为标准试件,在20错误!未找到引用源。2C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法测得的抗压强度值作为混凝土的立方体抗压强度,用符号错误!未找到引用源。表示。二.混凝土轴心抗压强度的概念和方法?概念:按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值。测定法:我国国家标准规定以每边边长为150mm150mm300mm的立方体为标准试件,在20°C±2°C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法测得的抗压强度值作为混凝土的轴心抗压强度,用符号错误!未找到引用源。表示。三.各种工程结构的形式和特点?钢筋混凝土结构。特点:混凝土材料中的砂、石材料,便于就地取材;混凝土可模性较好,可以根据需要浇筑成各种形状的构件;合理利用钢筋和混凝土,形成的结构整体性、耐久性较好;自重较大、抗裂性较差、修补困难。预应力混凝土结构。特点:节省材料,减小构件截面尺寸,减轻构件自重;在腐蚀性环境下可保护钢筋免受侵蚀;能很好地将部件装配成整体结构;高强度材料的单价高,施工的工序多,要求有经验的、熟练的技术人员和技术工人施工,且要求较多严格的现场技术监督和检查。圬工结构。特点:材料易于取材当块材采用天然石料时,则具有良好的耐久性;自重一般较大,施工中机械化程度较低。钢结构。特点:自重轻;工作的可靠性高;施工效率较高。使用范围:1)用于大跨径的的钢桥、城市人行天桥、高层建筑、钢闸门、海洋钻井采油平台、钢屋架等;2)还常用于钢支架、钢模板、钢围堰、钢挂篮等临时结构中。四.钢筋和混凝土如何一起工作?混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠地结合成一个整体,在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能;钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近,温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结;包围在钢筋外面的混凝土,保护钢筋免遭锈蚀,保证了钢筋与混凝土的共同作用。五.三种设计状况?持久状况桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很久的状况。必须进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计。短暂状况指桥涵施工过程中承受临时性作用(或荷载)的状况。一般只进行承载能力极限状态计算,必要时才作正常使用极限状态计算。偶然状况在桥涵使用过程中偶然出现的状况。只需进行承载能力极限状态计算,不必考虑正常使用极限状态。六.极限状态的种类?1.承载能力极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。2.正常使用极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限制的状态。3.“破坏—安全”极限状态。这种极限状态又称条件极限状态。超过这种极限状态而导致的破坏,是指允许结构物发生局部损坏,而对已发生局部破坏结构的其余部分,应该具有适当的可靠度,能继续承受降低了的设计荷载。七.钢筋混凝土破坏形式与特点?适筋梁破坏-塑性破坏受拉区钢筋先屈服,受压区混凝土压碎。这种梁破坏前,梁的裂缝急剧开展,挠度较大,梁截面产生较大的塑性变形,因而有明显的破坏预兆,属于塑性破坏。超筋梁破坏-脆性破坏受压区混凝土压碎,钢筋不屈服。破坏前梁的挠度和截面曲率没有明显的转折点,受拉区的裂缝开展不宽,延伸不高,破坏是突然的,没有明显征兆,属于脆性破坏。少筋梁破坏-脆性破坏钢筋屈服,裂缝迅速发展,混凝土压碎。受拉区开裂后,钢筋随即屈服,裂缝迅速扩大,此时受压区混凝土还未压坏而裂缝宽度已很宽,挠度过大,钢筋甚至被拉断。由于破坏突然,属脆性破坏。还有部分超筋破坏八.钢筋混凝土斜截面抗剪强度的影响因素?剪跨比混凝土强度纵向受拉钢筋配筋率箍筋数量及强度九.根据剪跨比判断钢筋混凝土简支梁~破坏形态斜拉破坏。剪跨比较大,腹筋过少,承载力最小。剪压破坏。剪跨比适中,腹筋适中,承载力适中。斜压破坏。剪跨比较小,腹筋过多,承载力最大,但脆性过大,不采用。十.钢筋混凝土斜截面抗剪的使用条件和物理意义1.上限值——截面最小尺寸。当梁的横截面尺寸较小而剪力过大时,可能在梁的肋部产生过大的主压应力,使梁发生斜压破坏。当公式不满足时,应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。2.下限值——按构造要求配置箍筋。(自补公式)十一.预应力混凝土概念,能克服普通混凝土什么缺点,按预应力度分类,优点?1.所谓预应力混凝土就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力,且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。2.预应力混凝土结构克服了普通混凝土结构的问题带裂缝工作无法充分利用高强材料3.国内配筋混凝土结构的分类1).全预应力混凝土构件在作用短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许出现拉应力2).部分预应力混凝土构件其预应力度介于全预应力混凝土构件和钢筋混凝土构件之间A类对构件控制截面受拉边缘的拉应力加以限制(全截面不开裂)B类构件控制截面受拉边缘拉应力超过限值或出现不超过宽度限制的裂缝3).钢筋混凝土构件不预加应力的混凝土构件4.预应力混凝土结构的优点提高构件的抗裂度和刚度节省材料,减少自重减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力结构质量安全可靠预应力可作为结构构件连接的手段十二.实现部分预应力的方法?全部采用高强钢筋,将其中的一部分拉到最大容许张拉应力,保留一部分作为非预应力钢筋将全部预应力钢筋都张拉到一个较低的应力水平用普通钢筋来代替一部分预应力高强钢筋(简称混合配筋)十三.混合配筋的概念与优点?采用了预应力高强钢筋与非预应力普通钢筋的配筋方式称为混合配筋。混合配筋优点:构件中的预应力筋可以平衡一部分荷载,提高抗裂度,减少挠度,并提供部分或大部分的承载力;非预应力钢筋则可以分散裂缝,提高承载能力和破坏时的延性,以及加强结构中难以配置预应力钢筋的那些部分。十四.简述预应力混凝土简支梁束界概念和布置原则?束界的概念: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作用下和最不利荷载作用下的两种情况,分别确定错误!未找到引用源。在各个截面上偏心距的极限。两极限之间的部分称为束界。预应力钢筋的布置原则:预应力钢筋的布置,应使其重心线不超出束界范围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预应力钢筋的布置应符合构造要求十五.预应力混凝土简支梁设计中,设计截面选择方法,钢筋面积估算方法?截面尺寸的选择,一般是根据已有设计资料、经验方法及桥梁设计中的具体要求事先拟定的,然后根据有关规范的要求进行配筋验算,如计算结果表明预估的截面尺寸不符合要求时,则须再做必要修改。预应力钢筋截面积的估算:1.按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量。2.按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量。3.最小配筋率的要求。十六.影响砌体抗压强度的主要因素块材的强度块材形状和尺寸砂浆的物理力学性能砌缝的厚度砌筑质量十七.砌体受压构件有哪些计算内容?为什么要对圬工结构进行偏心距验算?承载力计算、偏心距验算。控制受拉区水平裂缝的过早出现与开展、保证截面的稳定性。一.影响钢筋与混凝土之间粘结强度的主要因素1)混凝土强度2)浇筑位置3)保护层厚度4)钢筋净间距二.预应力混凝土梁从张拉钢筋到受荷破坏的四个工作阶段:预加应力阶段和运输,安装阶段、使用阶段和破坏阶段三.预应力混凝土简支梁配筋设计的主要内容:1.截面尺寸2.预应力钢筋截面积的估算。包括:1.按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量2.按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量我国《公路桥规》如何确定弹性模量试验采用棱柱体试件,取应力上限为,然后卸荷至零,再重复加载卸荷5~10次。由于混凝土的非弹性性质,每次卸荷至零时,变形不能完全恢复,存在残余变形。随着荷载重复次数的增加,残余变形逐渐减小,重复5~10次后,变形已基本趋于稳定,应力-应变曲线接近于直线,该直线的斜率即作为混凝土弹性模量的取值。我国的《工程结构可靠度设计统一标准》(GB/50153-1992)将极限状态划分为承载能力界限状态和正常使用极限状态两类。当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时,则此特定状态称为该功能的极限状态。为了在设计中合理取用材料强度值,《公路桥规》对材料强度的取值采用了标准值和设计值。1.材料强度的标准值材料强度的标准值是材料强度的一种特征值,也是设计结构或构件时采用的材料强度的基本代表值。是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值,即取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中,材料的强度标准值度应具有不小于95%的保证率。基本表达式为2.材料强度的设计值材料强度的设计值是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。基本表达式为~式中称为材料性能分项系数。公路桥涵结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为3类。1.永久作用在结构使用期间,其量值不随时间变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。2.可变作用在结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。3.偶然作用在结构使用期间出现的概率很小,一旦出现,其值很大且持续时间很短的作用。作用的代表值1.作用的标准值是结构或结构构件设计时,采用的各种作用的基本代表值。2.可变作用频遇值在设计基准期间,可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用。可变作用准永久值指在设计期间,可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。《公路桥规》对裂缝宽度的规定《公路桥规》规定,在正常使用极限状态下钢筋混凝土构件的裂缝宽度,应按作用短期效应组合并考虑长期效应组合影响进行验算,且不得超过规范规定的裂缝限值。在Ⅰ类和Ⅱ类环境条件下的钢筋混凝土构件,算得的裂缝宽度不应超过0.2mm;处于Ⅲ类和Ⅳ类环境下的钢筋混凝土受弯构件,容许裂缝宽度不应超过0.15mm。预加应力的主要方法:1.先张法先张拉钢筋,后浇筑构件混凝土的方法。靠粘结力来传递并保持预加应力2.后张法先浇筑构件混凝土,待混凝土结硬后,再张拉预应力钢筋并锚固的方法。靠工作锚具来传递和保持预加应力预应力混凝土结构对材料的要求:用于预应力结构的混凝土:1)抗压强度高,强度等级不低于C402)快硬、早强对预应力钢筋的要求:1)强度要高2)较好的塑性3)良好的与混凝土粘结性能4)应力松弛损失低蠕变钢筋在持久不变的力的作用下,会产生随时间增加的徐变变形。应力松驰(钢筋的松弛)钢筋在一定拉应力作用下,保持固定的长度,钢筋中的应力会随时间的延长而降低。预应力混凝土受弯构件的应力计算主要内容1)短暂状况的应力计算2)持久状况的应力计算预应力混凝土构件的抗裂性验算的主要内容、方法1)正截面抗裂性验算以构件混凝土拉应力是否超过规定的限值来表示的2)斜截面抗裂性验算通过梁体混凝土主拉应力验算来控制的只需验算在作用短期效应组合下的混凝土主拉应力截面尺寸和预应力钢筋数量的选定1)截面尺寸的选择,是根据已有的设计资料、经验方法及桥梁设计中的具体要求事拟定的,然后根据规范进行配筋验算,做进一步必要修改。2)按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量由以上所得钢筋数量,要满足最小配筋率要求

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