混凝土结构设计原理试题库及其参考答案(5)

xMu?fyAs(h0?as')??1fcbx(as'?)

2''x<2as时，公式中的右边第二项相对很小，可忽略不计，近似取x?2as，即近似认为受压混凝土合力

点与受压钢筋合力点重合，从而使受压区混凝土合力对受压钢筋合力点所产生的力矩等于零，因此

As?M 'fyh0?as??9．第二类T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？为什么要规定适用条件？

答：第二类型T形截面：（中和轴在腹板内） ?1fc(b'f?b)h'f??1fcbx?fyAs

'hxf'' Mu??1fcbx(h0?)??1fc(bf?b)hf(h0?)

22 适用条件： ???b

规定适用条件是为了避免超筋破坏,而少筋破坏一般不会发生。

10．计算T形截面的最小配筋率时，为什么是用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf？

答：最小配筋率从理论上是由Mu=Mcy确定的，主要取决于受拉区的形状，所以计算T形截面的最小配筋率时，用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf 。

11．单筋截面、双筋截面、T形截面在受弯承载力方面,哪种更合理？,为什么? 答：T形截面优于单筋截面、单筋截面优于双筋截面。

12．写出桥梁工程中单筋截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么？比较这些公式与建筑工程中相应公式的异同。

答：

fcdbx?fsdAs ?0Md?fcdbx(h0?适用条件：

???b ； As?x) 2?minbh

《公路桥规》和《混凝土结构设计规范》中，受弯构件计算的基本假定和计算原理基本相同，但在公式表达形式上有差异，材料强度取值也不同。

第5章 受弯构件斜截面承载力

1． 斜截面破坏形态有几类？分别采用什么方法加以控制？ 答：（1）斜截面破坏形态有三类：斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏

（2）斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制；剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制；斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制；

2． 影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些？

答：（1）剪跨比的影响，随着剪跨比的增加，抗剪承载力逐渐降低；

（2）混凝土的抗压强度的影响，当剪跨比一定时，随着混凝土强度的提高，抗剪承载力增加；

（3）纵筋配筋率的影响，随着纵筋配筋率的增加，抗剪承载力略有增加；

（4）箍筋的配箍率及箍筋强度的影响，随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加，抗剪承载力增加； （5）斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用； （6）加载方式的影响；

（7）截面尺寸和形状的影响；

3． 斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限？具体包含哪些条件？

答：斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏为依据的，所以规定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。

4．钢筋在支座的锚固有何要求？

答：钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，其伸入梁支座范围内的锚固长度las

应符合下列规定：当剪力较小（V?0.7ftbh0）时，las?5d；当剪力较大（V?0.7ftbh0）时，las?12d（带肋钢筋），las?15d （光圆钢筋），d为纵向受力钢筋的直径。如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述要求时，应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋端部焊接在梁端预埋件上等有效锚固

措施。

5．什么是鸭筋和浮筋？浮筋为什么不能作为受剪钢筋？

答：单独设置的弯起钢筋，两端有一定的锚固长度的叫鸭筋，一端有锚固，另一端没有的叫浮筋。由于受剪钢筋是受拉的，所以不能设置浮筋。

第6章 受扭构件承载力

1．钢筋混凝土纯扭构件中适筋纯扭构件的破坏有什么特点？

答：当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时，在外扭矩作用下，混凝土开裂并退出工作，钢筋应力增加但没有达到屈服点。随着扭矩荷载不断增加，与主斜裂缝相交的纵筋和箍筋相继达到屈服强度，同时混凝土裂缝不断开展，最后形成构件三面受拉开裂，一面受压的空间扭曲破坏面，进而受压区混凝土被压碎而破坏，这种破坏与受弯构件适筋梁类似，属延性破坏，以适筋构件受力状态作为设计的依据。

2．钢筋混凝土纯扭构件中超筋纯扭构件的破坏有什么特点？计算中如何避免发生完全超筋破坏？ 当纵向钢筋和箍筋配置过多或混凝土强度等级太低，会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先被压碎的现象，这种破坏与受弯构件超筋梁类似，没有明显的破坏预兆，钢筋未充分发挥作用，属脆性破坏，设计中应避免。为了避免此种破坏，《混凝土结构设计规范》对构件的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋最大用量。

3．钢筋混凝土纯扭构件中少筋纯扭构件的破坏有什么特点？计算中如何避免发生少筋破坏？

当纵向钢筋和箍筋配置过少（或其中之一过少）时，混凝土开裂后，混凝土承担的拉力转移给钢筋，钢筋快速达到屈服强度并进入强化阶段，其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁，破坏扭矩与开裂扭矩接近，破坏无预兆，属于脆性破坏。这种构件在设计中应避免。为了防止这种少筋破坏，《混凝土结构设计规范》规定，受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋的构造要求。

4．简述素混凝土纯扭构件的破坏特征。

答：素混凝土纯扭构件在纯扭状态下，杆件截面中产生剪应力。对于素混凝土的纯扭构件，当主拉应力产生的拉应变超过混凝土极限拉应变时，构件即开裂。第一条裂缝出现在构件的长边（侧面）中点，与构件轴线成45°方向，斜裂缝出现后逐渐变宽以螺旋型发展到构件顶面和底面，形成三面受拉开裂，一面受压的空间斜曲面，直到受压侧面混凝土压坏，破坏面是一空间扭曲裂面，构件破坏突然，为脆性破坏。

5．在抗扭计算中，配筋强度比的ζ含义是什么？起什么作用？有什么限制？

答：参数ζ反映了受扭构件中抗扭纵筋和箍筋在数量上和强度上的相对关系，称为纵筋和箍筋的配筋强度比，即纵筋和箍筋的体积比和强度比的乘积，应于一个箍筋体积

的纵筋体积为

为箍筋的单肢截面面积，S为箍筋的间距，对

，其中

为截面内对称布置的全部纵筋

截面面积，则ζ＝；试验表明，只有当ζ值在一定范围内时，才可保证构件

破坏时纵筋和箍筋的强度都得到充分利用，《规范》要求ζ值符合0.6≤ζ≤1．7的条件，当ζ＞1.7时，取ζ＝1.7。

6．从受扭构件的受力合理性看，采用螺旋式配筋比较合理，但实际上为什么采用封闭式箍筋加纵筋的形式？

答：因为这种螺旋式钢筋施工复杂，也不能适应扭矩方向的改变，因此实际工程并不采用，而是采用沿构件截面周边均匀对称布置的纵向钢筋和沿构件长度方向均匀布置的封闭箍筋作为抗扭钢筋，抗扭钢筋的这种布置形式与构件正截面抗弯承载力及斜截面抗剪承载力要求布置的钢筋形式一致。

7．《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的？?t的意义是什么？起什么作用？上下限是多少？

答：实际工程的受扭构件中，大都是弯矩、剪力、扭矩共同作用的。构件的受弯、受剪和受扭承载力是相互影响的，这种相互影响的性质称为复合受力的相关性。由于构件受扭、受弯、受剪承载力之间的相互影响问题过于复杂，采用统一的相关方程来计算比较困难。为了简化计算，《混凝土结构设计规范》对弯剪扭构件的计算采用了对混凝土提供的抗力部分考虑相关性，而对钢筋提供的抗力部分采用叠加的方法。?t?1.5（0.5≤?t≤1.0），?t称为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，当?t小于0.5VWt1?0.5Tbh0时,取?t等于0.5;当?t大于1.0时,取?t等于1.0。

8．对受扭构件的截面尺寸有何要求？纵筋配筋率有哪些要求？ 答：（1）．截面尺寸要求

在受扭构件设计中，为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不至于过小，为了避免超筋破坏，对构件的截面尺寸规定了限制条件。《混凝土结构设计规范》在试验的基础上，对hw/b≤6的钢筋混凝土构件，规定截面限制条件如下式 当hw/b≤4时

VT??0.25?cfc （8－27） bh00.8WtVT??0.20?cfc （8－28） bh00.8Wt 当hw/b=6时

当4＜hw/b＜6时 按线性内插法确定。

计算时如不满足上面公式的要求，则需加大构件截面尺寸，或提高混凝土强度等级。 （2）．最小配筋率

构在弯剪扭共同作用下，受扭纵筋的最小配筋率为?tl,min?Astl,minTft?0.6；纵筋最小配筋率应bhVbfy取抗弯及抗扭纵筋最小配筋率叠加值。

第7章 偏心受力构件承载力

1.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么？大、小偏心受压的破坏特征分别是什么？

答：（1）???b，大偏心受压破坏；???b，小偏心受压破坏；

（2）破坏特征：

大偏心受压破坏：破坏始自于远端钢筋的受拉屈服，然后近端混凝土受压破坏；

小偏心受压破坏：构件破坏时，混凝土受压破坏，但远端的钢筋并未屈服； 2.偏心受压短柱和长柱有何本质的区别？偏心距增大系数的物理意义是什么？ 答：（1）偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于，长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲，引起二阶弯矩。

（2）偏心距增大系数的物理意义是，考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。

3.附加偏心距ea的物理意义是什么？如何取值?

答：附加偏心距ea的物理意义在于，考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响，e0会增大或减小，另外，混凝土材料本身的不均匀性，也难保证几何中心和物理中心的重合。其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。

4．偏心受拉构件划分大、小偏心的条件是什么？大、小偏心破坏的受力特点和破坏特征各有何不同？

答：（1）当N作用在纵向钢筋As合力点和As'合力点范围以外时，为大偏心受拉；当N作用在纵向钢筋As合力点和As'合力点范围之间时，为小偏心受拉；

（2）大偏心受拉有混凝土受压区，钢筋先达到屈服强度，然后混凝土受压破坏；小偏心受拉破坏时，混凝土完全退出工作，由纵筋来承担所有的外力。

'5．大偏心受拉构件为非对称配筋，如果计算中出现x?2as或出现负值，怎么处理？ '答：取x?2as，对混凝土受压区合力点（即受压钢筋合力点）取矩，

Ne'''As?，As??minbh 'fy(h0?as)第8章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝

1．为什么说裂缝条数不会无限增加，最终将趋于稳定?

答：假设混凝土的应力σc由零增大到ft需要经过l长度的粘结应力的积累，即直到距开裂截面为l处，钢筋应力由σs1降低到σs2，混凝土的应力σc由零增大到ft，才有可能出现新的裂缝。显然，在距第一条裂缝两侧l的范围内，即在间距小于2l的两条裂缝之间，将不可能再出现新裂缝。

2．裂缝宽度与哪些因素有关，如不满足裂缝宽度限值，应如何处理?

答：与构件类型、保护层厚度、配筋率、钢筋直径和钢筋应力等因素有关。如不满足，可以采取减小钢筋应力（即增加钢筋用量）或减小钢筋直径等措施。

3．钢筋混凝土构件挠度计算与材料力学中挠度计算有何不同? 为何要引入“最小刚度原则”原则? 答：主要是指刚度的取值不同，材料力学中挠度计算采用弹性弯曲刚度，钢筋混凝土构件挠度计算采用由短期刚度修正的长期刚度。

“最小刚度原则”就是在简支梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面抗弯刚度，亦即按最小的截面抗弯刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。这样可以简化计算，而且误差不大，是允许的。

4．简述参数ψ的物理意义和影响因素?

答：系数ψ的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。ψ的大小还与以有效受拉混凝土截面面积计算的有效纵向受拉钢筋配筋率ρte有关。

5．受弯构件短期刚度Bs与哪些因素有关，如不满足构件变形限值，应如何处理?

答：影响因素有：配筋率ρ、 截面形状、 混凝土强度等级、 截面有效高度h0。可以看出，如果挠度验算不符合要求，可增大截面高度，选择合适的配筋率ρ。

6．确定构件裂缝宽度限值和变形限值时分别考虑哪些因素?

答：确定构件裂缝宽度限值主要考虑(1)外观要求；(2)耐久性。

变形限值主要考虑(1) 保证建筑的使用功能要求 (2) 防止对非结构构件产生不良影响 (3) 保证人们的感觉在可接受的程度之内。

第9章 预应力混凝土构件

1．何为预应力？预应力混凝土结构的优缺点是什么？

答：①预应力：在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。 ②优点：提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，能够充分发挥材料的性能，节约钢材。 ③缺点：构件的施工、计算及构造较复杂，且延性较差。

2．为什么预应力混凝土构件所选用的材料都要求有较高的强度？

答：①要求混凝土强度高。因为先张法构件要求提高钢筋与混凝土之间的粘结应力，后张法构件要求具有足够的锚固端的局部受压承载力。

②要求钢筋强度高。因为张拉控制应力较高，同时考虑到为减小各构件的预应力损失。 3．什么是张拉控制应力？为何先张法的张拉控制应力略高于后张法？

答：①张拉控制应力：是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。

②因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，预应力钢筋中建立的拉应力就是控制应力。放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失；而后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，张拉时构件被压缩，张拉设备千斤顶所示的张拉控制应力为已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力，所以先张法的张拉控制应力略高于后张法。

4．预应力损失包括哪些？如何减少各项预应力损失值？

答：预应力损失包括：①锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。可通过选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失；

②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失；

③预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失。可通过二次升温措施减小该项预应力损失；

④预应力钢筋松弛引起的预应力损失。可通过超张拉减小该项预应力损失；

⑤混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养互等措施减小该项预应力损失；

⑥螺旋式预应力钢筋构件，由于混凝土局部受挤压引起的预应力损失。为减小该损失可适当增大构件直径。

5．预应力轴心受拉构件，在施工阶段计算预加应力产生的混凝土法向应力时，为什么先张法构件用

A0，而后张法用An？荷载作用阶段时都采用A0？先张法和后张法的A0、An如何计算？

答：因为在施工阶段，先张法构件放松预应力钢筋时，由于粘结应力的作用使混凝土、预应力钢筋和非预应力钢筋共同工作，变形协调，所以采用换算截面A0，且A0?Ac??EsAs??EpAp；而后张法构件，构件中混凝土和非预应力钢筋共同工作良好，而与预应力钢筋较差，且预应力是通过锚具传递，所以采用净截面An，且An?A0??EpAp。

6．如采用相同的控制应力?con，相同的预应力损失值，当加载至混凝土预压应力?pc为零时，先张法和后张法两种构件中预应力钢筋的应力?p是否相同，哪个大？

答：当?pc为零时，由于先张法预应力钢筋的应力?p为 ?p??con??l

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