《结构设计原理》复习资料_crl

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1、1结构设计原理结构设计原理复习资料复习资料第一篇第一篇 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构第一章第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能一、学习目的一、学习目的 本章介绍了钢筋混凝土的基本概念，分别从强度、变形等方面阐述了组成钢筋混凝土材 料的混凝土和钢筋的特性，并对钢筋与混凝土共同作用机理作了简要说明。学习本章的目的 是使读者认识并熟悉钢筋混凝土材料，了解它们的工作性能，能在工作中正确的使用它们。 本课程的主要内容取材于我国现行的本课程的主要内容取材于我国现行的公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范 （JTJJTJ D60-2004D60-

2、2004） 、 公公 路圬工桥涵设计规范路圬工桥涵设计规范 （JTGJTG D61-2005D61-2005） 、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGJTG D62-2004D62-2004） 、 公路桥涵钢结构和木结构设计规范公路桥涵钢结构和木结构设计规范 （JTJJTJ 025-86025-86） 。习惯上将上述设计习惯上将上述设计 规范统称为规范统称为公路桥规公路桥规 。 二、学习重点二、学习重点在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获 得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值

3、方法；（3）混凝土收缩、 徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋 混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。三、复习题三、复习题（一）填空题（一）填空题 1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是 替混凝土受拉 或 协助混凝土受压 。 2、混凝土的强度指标有 混凝土的立方体强度 、 混凝土轴心抗压强度 和 混凝土抗拉 强度 。 3、混凝土的变形可分为两类： 受力变形 和 体积变形 。 4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要 强度高 ，而且要具有良好的 塑性 、 可焊性 ，同时还要求与混凝土有较好的 粘结性能 。 5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为

4、 混凝土强度 、 浇筑位置 、 保护层厚度 及 钢筋净间距 。 6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要 原因是： 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力 、 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近 和 混凝土对钢筋起保护作用 。 7、混凝土的变形可分为混凝土的 受力变形 和混凝土的 体积变形 。其中混凝土的徐 变属于混凝土的 受力 变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的 体积 变形。 （二）判断题（二）判断题 1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。【】 2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。【】 3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左

5、右趋以稳定，三年左右徐变即告基本 终止。【】24、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。【】 5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。【】 （三）名词解释（三）名词解释 1、混凝土的立方体强度我国公路桥规规定以每边边长为 150mm 的立方体 试件，在 202的温度和相对湿度在 90%以上的潮湿空气中养护 28 天，依照标准制作方 法和试验方法测得的抗压极限强度值（以 MPa 计）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号表示。cuf2、混凝土的徐变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

6、变。 3、混凝土的收缩混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。 （四）简答题（四）简答题 1、简述混凝土应力应变曲线的三个阶段？ 答：在上升段，当应力小于 0.3 倍的棱柱体强度时，应力应变关系接近直线变化，混凝 土处于弹性工作阶段。在应力大于等于 0.3 倍的棱柱体强度后，随着应力增大，应力应变关 系愈来愈偏离直线，任一点的应变可分为弹性应变和塑性应变两部分。原有的混凝土内部微 裂缝发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别的微裂缝。当应力达到 0.8 倍的棱柱体强度后， 混凝土塑性变形显著增大，内部微裂缝不断延伸扩展，并有几条贯通，应力应变曲线斜率急 剧减小。当应力达到棱柱体强度时，应

7、力应变曲线的斜率已接近于水平，试件表面出现不连 续的常见裂缝。 在下降段，到达峰值应力后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力的减少，应变仍然 增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂缝逐渐贯通。 在收敛段，在反弯点之后，应力下降的速度减慢，趋向于稳定的残余应力。表面纵向裂 缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱，荷载由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。2、简述混凝土发生徐变的原因？ 答：在长期荷载作用下，混凝土凝胶体中的水份逐渐压出，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。第二章第二章 结构按极限状态法设计计算的原则结构按极限状态法设计计

8、算的原则一、学习目的一、学习目的 本章主要介绍了关于公路桥规的计算原则，即承载能力极限状态和正常使用极限状 态计算原则，这是公路桥涵设计的基本准则。 计算理论发展阶段：以弹性理论为基础的容许应力计算法考虑钢筋混凝土塑性性能 的破坏阶段计算法半经验、半概率的“三系数”极限状态设计法（荷载系数、材料系数、 工作条件系数）以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法（又分为三个水准：水 准半概率设计法，水准近似概率设计方法，水准全概率设计法） 。 公路桥规采用的是以结构可靠性理论为基础的近似概率极限状态设计法，其概率反 映在荷载组合与材料取值等方面。学习本章的目的是为了使读者了解设计规范的要求及原则。

9、二、学习重点二、学习重点3本章的学习重点为设计方法的演变过程，从容许应力法到考虑塑性性能的破坏阶段计算 方法到极限状态法；两类极限状态的基本含义；材料强度取值的方法，特别注意个类强度的 区别与联系；结合公路桥规了解荷载分类及荷载组合的形式。三、复习题三、复习题（一）填空题 1、结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够 可靠性 性的前提下，完成 全部功能 的要求。 2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构 可靠 ，反之则称为 失效 ， 结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用 极限状态 来衡量。 3、国际上一般将结构的极限状态分为三类： 承载能力极限状态 、 正

10、常使用极限状态 和 “破坏一安全”极限状态 。 4、正常使用极限状态的计算，是以弹性理论或塑性理论为基础，主要进行以下三个方 面的验算： 应力计算 、 裂缝宽度验算 和 变形验算 。 5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类： 永久荷载 、 可变荷载 和 偶然荷载 。 6、结构的 安全性 、 适用性 和 耐久性 通称为结构的可靠性。 7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为 直接 作用和 间 接 作用两种。 直接作用 是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等，间接作用 是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收 缩、温度变化等。

11、 8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类： 永久作用（恒载） 、可变作用 和 偶然作用 。 9、我国公路桥规根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况，规定了结构设计 的三种状况： 持久 状况、 短暂 状况和 偶然 状况。 10、 公路桥规根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分，称为混凝 土强度等级并冠以符号 C 来表示，规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有 13 级，即 C20C80，中间以 5MPa 进级。C50 以下为普通强度混凝土，C50 及以上混凝土为高强度混 凝土。 公路桥规规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：钢筋混凝土构件不 应低于 C20

12、 ，用 HRB400、KL400 级钢筋配筋时，不应低于 C25 ；预应力混凝土构件不应 低于 C40 。 11、结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代 表值。作用代表值包括作用 标准值 、 准永久值 和 频遇值 。 （二）名词解释 1、结构的可靠度结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概 率。 2、结构的极限状态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。第三章第三章 受弯构件正截面承载力计算受弯构件正截面承载力计算一、学习重点一、学习重点受弯构件正截面承载力计算是全书的重点之一

13、。 首先必须掌握受弯构件正截面三个工作阶段各自的特点，以及不同配筋条件下的破坏形4态，弄清、的力学意义。maxmin单筋矩形、双筋矩形、T 形截面正截面承载力计算都应以掌握计算图式为重点，三者的 基本计算公式、区别与联系均表现在计算图式中。计算方法上应以灵活运用基本公式为前提， 同时注意基本公式的适用条件。 构造与计算同等重要，必须结合例题与习题掌握梁（板）构造的一些基本内容，如配筋 原则、净保护层、最小净距等概念。二、复习题二、复习题（一）填空题（一）填空题 1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有 矩形 、 T 形 和 箱形 等。 2、只在梁（板）的受拉区配置纵向受拉钢筋，此种构件称为 单筋

14、受弯构件 ；如果同 时在截面受压区也配置受力钢筋，则此种构件称为 双筋受弯构件 。 3、梁内的钢筋有 纵向受拉钢筋（主钢筋） 、 弯起钢筋 或 斜钢筋 、 箍筋 、 架立 钢筋 和 水平纵向钢筋 等。 4、梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为 绑扎钢筋骨架 和 焊接钢筋骨架 两种形 式。 5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型： 塑性破坏 和 脆性破坏 。 6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ，选定 材料 、 确定 截面尺寸 和 配筋 的计算。 7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ，并可减少长期荷载作用下的 变形 。 8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，是根

15、据 面积 、 惯性矩 和 形心位 置 不变的原则。 9、T 形截面按受压区高度的不同可分为两类： 第一类 T 形截面 和 第二类 T 形截面 。 10、工字形、箱形截面以及空心板截面，在正截面承载力计算中均按 T 形截面 来处理。（二）判断题（二）判断题 1、判断一个截面在计算时是否属于 T 形截面，不是看截面本身形状，而是要看其翼缘 板是否参加抗压作用。【】 2、当梁截面承受异号弯矩作用时，可以采用单筋截面。【】 3、少筋梁破坏是属于塑性破坏。【】 4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度。【】 5、当承受正弯矩时，分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧。【】 （三）名词解释（三）名词解释 1、控制截面所谓控制截面，在等截面构件中是指计算弯矩（荷载效应）最大 的截面；在变截面构件中则是指截面尺寸相对较小，而计算弯矩相对较大的截面。2、最大配筋率当配筋率增大到使钢筋屈服弯矩约等于梁破坏时的弯矩时，max受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎几乎同时发生，这种破坏称为平衡破坏或界限破坏，相应的5配筋率称为最大配筋率。3、最小配筋率当配筋率减少，混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的min弯矩时，