同济大学夜大混凝土结构原理第一次测验作业参考答案

第一次测验作业参考答案一、名词解释1．钢筋的锚固长度答：指钢筋和混凝土之间发生粘结力破坏时，钢筋应力从零增大至其屈服强度所需要的最小长度。2．混凝土徐变答：在应力保持不变的情况下，混凝土的应变会随着荷载持续时间的增长而增大，这就是所谓的混凝土的徐变现象，反映了混凝土的塑性变形性能。3．结构的极限状态答：结构的极限状态是结构由可靠转变为失效的临界状态。如果整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。结构的极限状态一般可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。4．超筋梁答：当钢筋混凝土梁中纵向受力钢筋的配筋率过大或采用高强度硬钢时，当受压区混凝土的最大压应变达到极限压应变，压区混凝土被压碎时，此时纵向钢筋尚未屈服，破坏性质属脆性破坏。这种梁叫做“超筋梁”，设计中应予避免。5．全梁承载能力校核答：为保证钢筋混凝土受弯构件沿长度任一截面在最不利荷载作用下都不出现正截面和斜截面强度破坏，这样的校核称为全梁承载能力校核。二、问答题1．为什么钢筋和混凝土能有效地共同工作？答：（1）混凝土和钢筋之间有良好的粘结性能，两者能可靠地结合在一起，共同受力，共同变形。（2）混凝土和钢筋两种材料的温度线膨胀系数很接近，避免温度变化时产生较大的温度应力破坏两者之间的粘结应力。（3）混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或者高温软化。2．什么是混凝土试件抗压强度的尺寸效应？在相同的试验条件下，为什么棱柱体抗压强度比立方体抗压强度低？答：（1）在做混凝土试件抗压强度试验时，混凝土试件的形状、尺寸大小不同时，所测得的混凝土抗压强度会有差别，这叫做混凝土试件抗压强度的尺寸效应。一般试件尺寸越小，测得的抗压强度越大。原因是试件与压力机垫板之间的摩阻力对试件横向变形具有约束作用，对尺寸较小的构件，此约束作用相对较大。（2）由于自身的高宽比较大，棱柱体试件受到的横向约束作用要相对小于立方体试件，因此棱柱体试件测得的抗压强度要小于立方体试件测得的抗压强度。3．试绘制下图中简支梁和悬臂梁的配筋构造（包括主钢筋、箍筋、斜筋、架立钢筋和纵向水平钢筋等）示意图，并说明各类钢筋的作用。答：各类钢筋示意图见下图：(a)(b)各类钢筋的主要作用是：主钢筋：梁的主要受力钢筋，承担拉应力，与受压区混凝土的压应力形成抵抗弯矩，共同抵抗梁的受弯。同时承担一部分剪应力。箍筋：固定纵筋以形成钢筋骨架，并与主筋、斜筋和混凝土共同抵抗梁受剪破坏。斜筋：控制梁受剪斜裂缝的出现和展开，提高斜截面抗剪能力。架立钢筋：位于非受力区的截面角部，与箍筋、主筋共同形成钢筋骨架。纵向水平钢筋：抵抗温度和混凝土收缩应力，防止产生裂缝。4．钢筋混凝土T形截面与矩形截面梁相比较，在受力和配筋上有什么优点？在进行正截面强度计算时，还有哪些形状的截面可以换算为T形截面处理？换算的等效原则是什么？答：（1）T形截面梁与矩形截面梁相比，不仅承载力不会降低，截面的抗弯承载力与原有截面完全相同，而且能够节省混凝土，减轻构件自重，节约钢材。（2）I形截面、箱形截面、倒L形截面、槽型截面、多孔板截面等均可以等效为T形截面处理。（3）等效原则：等效后的截面面积、惯性矩和形心位置不变。5．钢筋混凝土梁斜截面剪切破坏有哪三种主要破坏形态？各在什么情况下发生？分别应采取什么措施防止？答：（1）钢筋混凝土梁（这里主要分析有腹筋梁）斜截面剪切破坏有“斜压破坏”、“剪压破坏”和“斜拉破坏”三种主要破坏形态。（2）在梁斜截面受剪破坏过程中：当剪跨比过小或箍筋配置过多时，箍筋不屈服，斜裂缝间混凝土由于主压应力过大而破坏，这时会发生斜压破坏；当剪跨比适中或箍筋配置量适当，与斜裂缝相交的箍筋达到屈服极限后，截面剪压区的混凝土在剪压共同作用下达到极限强度，这时发生的是剪压破坏；当剪跨比过大或当箍筋量过少时，斜裂缝一旦出现，箍筋由于无法承担原来由混凝土承担的拉力而立即屈服，这时会发生斜拉破坏。（3）为防止斜压破坏，应该控制梁截面的最小尺寸，并防止梁承受剪跨比过小的剪切作用；为防止发生斜拉破坏，可保证箍筋的最小用量或在靠近支座梁段增设弯起钢筋；剪压破坏可通过计算校核以增大梁的截面积，以及配置适当的抗剪钢筋的方法来避免。三、计算题1．某单筋矩形截面简支梁的计算跨径l=5.37m，截面尺寸b×h=200×450mm，梁的容重γ=25kN/m3，桥上通过的活载（汽车+人群）q=12kN/m，结构重要性系数γ0=0.9；采用C25混凝土，fcd=11.5MPa，HRB335级钢筋，fsd=280MPa，ξb=0.56。试求所需主钢筋的截面面积As。解：设40samm，则045040410hmm221.21.488dbhlqlM33222520010450105.37125.371.21.48870.28kNm由方程组00()2cdsdsdcdfbxfAxMfbxh解得：20002dcdMxhhfd6220.970.281041041011.5200073.7229.6bmmhmm因此211.520073.7605.4280cdssdfbxAmmf2．某钢筋混凝土T形简支梁的跨中截面尺寸为：受压区翼缘计算宽度b’f=1600mm，翼缘板为变厚度，根部厚度hf=170mm，悬臂端部厚度h’f=110mm，梁肋宽b=180mm，梁高h=1300mm；采用C30混凝土，fcd=13.8MPa，主钢筋为HRB335级钢筋，fsd=280MPa，配置832，As=6434mm2，重心高度as=93mm，ξb=0.56，结构重要性系数γ0=1.0。试求该梁跨中截面的抗弯承载力Md′。解：'17011014022fffhhhmm设fxh，则643428081.614013.81600ssdcdfAfxmmmmfb即fxh因此，为第一类T形截面由于081.6(130093)0.56675.9bxmmhmm因此：00181.6()12806434(130093)22dsdsxMfAh2101kNm