《结构设计原理》课程设计指导书
钢筋混凝土简支T梁桥
计算示例
交通工程系
2014年
一、 计算资料
①标准跨径：20.00m ，梁全长19.96m ，计算跨径19.50m ； ②桥面净宽：净 — 7 + 2 × 0.75；
③设计荷载：汽车荷载采用公路-Ⅱ级，人群荷载3kN/㎡； ④主梁纵、横断面尺寸：见图1-1、图1-2；
⑤梁控制截面的作用效应设计值：
1）用于承载能力极限状态计算的作用效应组合设计值：
跨中截面弯矩组合设计值1,2
1757.69kN d M m =?，其它各截面弯矩可近似按抛
物线变化计算。支点截面剪力组合设计值,0403.92kN d V =，跨中截面剪力组合设计值1,2
70.62kN d V
=，其它截面可近似按直线变化计算。
2）用于正常使用极限状态计算的作用效应组合设计值（梁跨中截面）：
恒载产生的弯矩标准值 787.5kN m GK M =?
不计冲击力的汽车荷载产生的弯矩标准值 590.52kN m Q1K M =? 短期荷载效应组合弯矩计算值为 1258.641kN m s M =? 长期荷载效应组合弯矩计算值为 1052.583kN m l M =? 人群荷载产生的弯矩标准值为 257.75kN m Q K M =? ⑥材料要求：
1）梁体采用C25混凝土，抗压强度设计值11.5MPa cd f =； 2）主筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值280MPa sd f =。
图1-1主梁横断面图（单位：mm ）
主梁中线
图1-2主梁纵断面图（单位：mm ）
二、 跨中截面的纵向受拉钢筋的计算
根据给定的截面尺寸和跨中截面弯矩，按承载能力极限状态计算所需钢筋面积，并选择钢筋直径和根数（要求采用焊接骨架），进行截面复核。 2.1计算T 形截面梁受压翼板的有效宽度
1）内梁的受压翼板的有效宽度取以下三者中的最小值：
（1）'
0165003
f b l mm ==； （0l 为主梁计算跨径）
（2）''212180*********f h f b b b h mm =++=+?=； （3）'f b 等于相邻两梁的平均间距，对于中梁为1600mm ； 所以，内梁的受压翼缘的有效宽度取'1500f b mm =。
2）外梁翼板的有效宽度取：
相邻内梁翼缘有效宽度的一半，加上腹板宽度的1/2，
再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外侧悬臂板实际宽度两者中的较小者：
（1）1'''11
6150022f f f b b b h mm =++?=内；
（2）1''11
154022f f b b b b mm =++=内悬；
所以，外梁的受压翼缘的有效宽度取'1500f b mm =。 2.2 截面设计
1) 设钢筋重心至梁底的距离300.1300.11300160s a h mm =+=+?=，则梁的有效高度即可得到，013001601140s h h a mm =-=-=。 2)判断T 形截面类型：
'''01,2
11011.51500110(1140)
222058.79(1757.69)
f cd f
f
d h f b h h kN m M kN m ??-=???- ? ??
?=?>=?；故属于第一类T 形截面。
图2-2
3）求受压区高度：
由'002d cd f x M f b x h γ?
?=- ??
?式，可得到：
61757.691011.51500(1140)2
x
x ?=???-
解方程得合适解为'93.19(110)f x mm h mm =<= 4）求受拉钢筋面积s A ： 由s sd f cd A f x b f ='式有：
'211.5150093.19
5741280
cd f s sd
f b x A mm f ??=
=
=
现选择钢筋为6φ32+4φ18，截面面积2482610185844s A mm =+=。钢筋叠高层数位5层，如图2-2。混凝土保护层厚度取3332mm d mm >=，钢筋间横向
净距180233235.842.440n S mm mm =-?-?=>及1.2540d mm =。故满足构造要求。
2.3 截面复核
已设计的受拉钢筋中，6φ32的面积是24826mm ，4φ18的面积为21018mm ，
280MPa sd f =。则：
4826(3317.935.8)1018(3335.8320.5)
99.648261018
s a mm ?+++?+?+=
=+
则实际有效高度0130099.61200.4h mm =-=。 1）判断T 形截面类系
''11.51500110 1.90cd f f f b h kN m =??=?
2805844 1.64sd s f A kN m =?=?
由于
'
'
280584494.86(110)11.51500
sd s f cd f f A x mm h mm f b ?=
==<=? 3）正截面抗弯承载力
'011.5150094.86(1200.447.43)1886.651757.692u cd f x M f b x h kN m kN m
?
?=-=???-=?>? ??
?又min 05844
2.84%(0.2%)1801140
s A bh ρρ=
==>=?，故截面复核满足要求。 三、 腹筋设计
3.1 检查截面尺寸
根据构造要求，梁最底层钢筋2φ32通过支座截面，支座截面有效高度
035.8
1300(33)12492
h mm =-+
= ()
()
>=????=?--kN bh f k cu 34.5731249180251051.01051.030,3,0d V ；
截面尺寸符合设计要求。
3.2 检查是否需要设置腹筋
1）支座截面()()33200.50100.50101 1.231801249138td f bh kN α--?=?????= 2）跨中截面()()33200.50100.50101 1.231801200.4133td f bh kN α--?=?????=
因01,2
70.62kN d V
γ=<()0231050.0bh f td α-?<0,0403.92kN d V γ=,故可在梁跨中的某
长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋。
图3-1剪力分布图
3.3 剪力图分配
在图3-1所示的剪力分布图中，支点处剪力计算值00,0403.92d V V γ==，跨中处剪力计算值/201,2
l d V V γ=。
x V 的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得，为：
/210/213370.6975018252403.970.6
x l l V V L l mm V V --=
?=?=-- 在1l 长度内可按构造要求布置箍筋。
同时，《公路桥规》规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍高
1300h mm =范围内，箍筋的间距最大为100mm 。
距支座中心线的h/2处的计算剪力值（'V ）由剪力包络图按比例求得，为：
'00/2()19500403.91300(403.970.6)
38219500
l LV h V V V kN L --?-?-=
==
其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为'0.6229.2V kN =；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为'0.4152.8V kN =，设置弯起钢筋区段长度为4460mm 。
3.4 箍筋设计
采用直径为8mm 的双肢箍筋，箍筋截面积2250.3100.6k k k A n A mm ==?= 在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置。为计算简便按式
()
∑--?++?=≤s
sb sd sv sv k cu u d A f f f p bh V V θραααγsin )1075.0(6.02)1045.0(3,0
33210设计箍筋时，式中的斜截面内纵筋配筋百分率p 及斜截面有效高度0h 可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下：
跨中截面 /2/2100 2.7 2.5, 2.5l l p p μ==>=取，01200.4h mm =
支点截面 1608
1001000.721801249
p μ==?
=?，01249h mm =
则平均值分别为 2.50.72 1.612p +=
=，012001249
12252
h mm +== 箍筋间距v S 为
()()()
2
'20,62
3
216.021056.0V bh f A f P S sv sv k cu v +?
=
-αα
= = 364.9mm
确定箍筋间距k S 的设计值尚应考虑《公路桥规》的构造要求。 现取1
3006502
v S mm h mm =≤=及400mm ，满足规范要求。用8mm 双肢箍筋，配筋率100.60.0018630.0018180300
k sv v A bS ρ=
==>?。 综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1300mm 范围内，设计箍筋间距
100v S mm =；尔后至跨中截面统一的箍筋间距取300v S mm =。
3.5 弯起钢筋及斜筋设计
设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB335）为φ22，钢筋重心至梁受压翼板上
边缘距离56s
a mm '=。 弯起钢筋的弯起角度为045，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋的构造
规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上、下弯点之间垂直距离i h ?
现拟弯起N1～N5钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的i h ?以及至支座
中心距离i x 、分配的剪力计算值sbi V 、所需的弯起钢筋面积sbi A 列入表1中。
根据《公路桥规》规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯起点应位于支座中心截面处。这时，i h ?为：
[]11300(3335.8 1.5)(4325.135.80.5)1127h mm ?=-+?+++?=
弯筋的弯起角为045，则第一排弯筋（2N5）的弯起点1距支座中心距离为
1127mm 。弯筋与梁纵轴线交点
1′距支座中心距离为
()11271300/23335.8 1.5564mm --+?=????
对于第二排弯起钢筋，可得到
()()213003335.8 2.54325.117.91092h mm ?=-+?+++=????
弯起钢筋（2N2）的弯起点2距支点中心距离为
21132113210922224h mm +?=+=
分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值2sb V ，由比例关系计算可得到：
2
446065011274460153
sb V +-=，得：2136.6sb V kN =
所需要提供的弯起钢筋截面积2()sb V 为：
2221333.331333.33136.6
919.9sin 2800.707
sb sb sd s V A mm f θ?=
==?
第二排弯起钢筋与梁轴线交点2’距支座中心距离为
2219[1300/2(3335.8 2.5)]1446.5mm --+?=。
对于第三排弯起钢筋，可得到
()()313003335.8320.50.54325.120.50.51071h mm ?=-+?+?+++?=????
弯起钢筋（2N3）的弯起点3距支点中心距离为
32219221910713290h mm +?=+=
分配给第三排弯起钢筋的计算剪力值3sb V ，由比例关系计算可得到：
3
446065022194460153
sb V +-=，得：399.2sb V kN =
所需要提供的弯起钢筋截面积3()sb V 为
23
31333.33668.1sin sb sb sd s
V A mm f θ=
=
第三排弯起钢筋与梁轴线交点3’距支座中心距离为
3290[1300/2(3335.8320.50.5)]2489.4mm --+?+?=。
对于第四排弯起钢筋，可得到
()()413003335.8320.5 1.54325.120.50.51050.5h mm ?=-+?+?+++?=????
弯起钢筋（2N4）的弯起点4距支点中心距离为
4329032901050.54340.5h mm +?=+=
分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值4sb V ，由比例关系计算可得到：
4
446065032904460153
sb V +-=，得：462.4sb V kN =
所需要提供的弯起钢筋截面积4()sb V 为
24
41333.33420.2sin sb sb sd s
V A mm f θ=
=
第四排弯起钢筋与梁轴线交点4’距支座中心距离为
4340.5[1300/2(3335.8320.5 1.5)]3519.4mm --+?+?=。
3.6 绘制梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图
弯矩包络图是在荷载作用下沿跨径变化的最大弯矩图。一般中小桥可根据已求得的跨中弯矩,12d M 近似按抛物线规律求出梁上其他位置的x M 值，再连成圆顺
的曲线，即得弯矩包络图，简支梁弯矩包络图抛物线公式近似为：
2
,,1224(1)
d x
d x M M L =-
其中：x —— 从跨中算起，即跨中纵坐标为0，支点纵坐标2l
先按抛物线公式近似求出个控制截面的弯矩值。
0x =（跨中处）： ,121757.69d M k N m
=? 8
L x =：()2
,3,12,122484(1)(1)641647.83kN m d d d L M M M L =-=-=? 4L x =（4
L 跨处）：()2
,14
,12244(1)1318.27kN m d d L M M L =-=? 38L x =
：,18,1236
(1)768.99kN m 64
d d M M =-=?
2
L
x =
： ,00kN m d M =? 通过以上五个控制截面，就可以把它们连接成一光滑的曲线。所得到的就是弯矩包络图。
各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力ui M 计算如下表2。
1）跨中截面：配有6φ32+4φ18
'01886.651757.692u cd f x M f b x h kN m kN m ?
?=-=?>? ??
?。(见上述计算)
25844s A mm =
4826(33 1.535.8)1018(3335.83120.5)
99.635844
s a mm ?+?+?+?+?=
=
则实际有效高度0130099.631200.37h mm =-=。 由x b f f cd '=s sd A f 式有：
''
95(110)sd s
f cd f
f A x mm h mm f b =
=<= '01889.32u cd f x M f b x h kN m ?
?=-=? ??
?
2）弯起两对2φ18钢筋后：
248265095335s A mm =+=
4826(33 1.535.8)509(3335.830.520.8)
92.85335
s a mm ?+?+?+?+?=
=
则实际有效高度0130092.81207.2h mm =-= 由x b f f cd '=s sd A f 式有：
'
'
86.6(110)sd s f cd f
f A x mm h mm f b =
=<= '01738.72u cd f x M f b x h kN m ?
?=-=? ??
?
3）弯起两对4φ18钢筋后：
24826s A mm =
4826(33 1.535.8)
86.74826
s a mm ?+?=
=
则实际有效高度01213.3h mm = 由x b f f cd '=s sd A f 式有：
''
78.3(110)sd s
f cd f
f A x mm h mm f b =
=<=
'01585.92u cd f x M f b x h kN m ?
?=-=? ??
?
4）弯起两对2φ32钢筋以及两对4φ18后：
23217s A mm =
3217(33135.8)
68.83217
s a mm +?=
=
则实际有效高度01231.2h mm = 由x b f f cd '=s sd A f 式有：
''
52.2(110)sd s
f cd f
f A x mm h mm f b =
=<= '01085.12u cd f x M f b x h kN m ?
?=-=? ??
?
5）弯起两对4φ32钢筋以及三对4φ18后：
21608s A mm =，330.535.850.9s a mm =+?=
则实际有效高度01249.1h mm = 由x b f f cd '=s sd A f 式有：
)110(1.26'
'
mm h mm b f A f x f f
cd s sd =<==
'0556.52u cd f x M f b x h kN m ?
?=-=? ??
?
由以上所求得的承载能力值，就可做出承载能力图。
图3-2 梁的弯矩包络与抵抗弯矩图
将表2的正截面抗弯承载力ui M 在图3-2上用各平行直线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为,,,,,q n m l k j ，以各ui M 值代入式2
,,1224(1)d x d x M M L
=-中，
可求得,,,,,q n m l k j 到跨中截面距离x 值。
第一排弯起钢筋(42N )：
其充分利用点“m ”的横坐标6031.3x mm =，而42N 的弯起点1的横坐标
1975011278623x mm =-=。说明
1点位于m 点左边，且
011231.2(86236031.32591.7)(615.6)22
h x x mm mm -=-=>
==，满足要求。 其不需要点n 的横坐标8061.1x mm =，而52N 钢筋与梁中轴线交点1'的横坐
标'
197505649186(8060.1)x mm x mm =-=>=，亦满足要求。
第二排弯起钢筋(32N )：
其充分利用点“l ”的横坐标3048.1x mm =，而32N 的弯起点2的横坐标
2975022247526x mm =-=。说明2点位于点l 左边，且
021213.3(75263048.14477.9)(606.7)22
h x x mm mm -=-=>
==，满足要求。 其不需要点m 的横坐标6832.2x mm =，而32N 钢筋与梁中轴线交点2'的横坐
标'
2975014478303(6031.3)x mm x mm =-=>=，亦满足要求。
第三排弯起钢筋(22N )：
其充分利用点“k ”的横坐标1031.4x mm =，而22N 的弯起点3的横坐标
3975032906460x mm =-=。说明3点位于点k
左边，且
031207.2
(64601013.45466.6)(603.6
22
h x x mm mm -=
-=>==，满足要求。
其不需要点l 的横坐标3048.1x mm =，而22N 钢筋与梁中轴线交点3'的横坐
标'
3975024897261(3084.1)x mm x mm =-=>=，亦满足要求。
由上述检查结果可知图3-2所以弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。
图3-3 弯起钢筋和斜筋布置示意图
在弯起钢筋之间，增设直径为16mm 的斜筋，如图3-3即为主梁弯起钢筋、斜筋的布置图。
四、 斜截面的抗剪强度复核
对于钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力的复核，按照《公路桥规》关于复核截面位置和复核方法的要求逐一进行。
4.1 距支座中心2h
（梁高一半）处的截面 1）选定斜截面顶端位置
由图3-3可得到距支座中心为2h 处截面的横坐标为
97506509100x mm =-=，正截面有效高度01249.1h mm =。现取斜截面投影长度
'01249c h mm ≈=，则得到选择的斜截面顶端位置A (图4-1)，其横坐标为910012497851x mm =-=。 2）斜截面抗剪承载力复核
A 处正截面上的剪力x V 及相应的弯矩x M 计算如下： /20/2227851()
70.62(403.9270.62)33919500
x l l x V V V V kN L ?=+-=+-= 22
/222
447851(1)1757.69(1)618.0119500x l x M M kN m L ?=-=?-=?
A 处正截面有效高度01234.5h mm =，则实际广义剪跨比m 及斜截面投影长度c 分别为：
0618.01
1.483339 1.2312
x x M m V h =
==
图4-1
将要复核的斜截面如图4-1中所示'AA 斜截面(虚线表示)，斜角
00 1.2312arctan()arctan()48.41.093h c β==≈。
斜截面内纵向受拉主筋有2φ32(52N )，相应的主筋配筋率p 为
010********
0.7152 2.51801249
s A p bh ?===
min 100.6
0.19%(0.18%)180300
sv sv v A bS ρρ=
==>=? 与斜截面相交的弯起钢筋有52N (2φ28)、42N (2φ28)。
则得到'AA 斜截面抗剪承载力为：
()
kN
V kN A f f f p bh V x s
sb sd sv sv k cu u 2.30816.599707.012322280)1075.0(1950019.025)7152.06.02(5.1234180)1045.0(1.111sin )1075.0(6.02)1045.0(333,0
3321=>=?????+????+???????=?++?=----∑θρααα故
据支座中心为2h 处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。
4.2 受拉区弯起钢筋弯起处的截面 1）弯起52N (2φ28) （1）选定斜截面顶端位置
由图3-3可得到弯起52N 截面的横坐标为
975011308620x mm =-=，正截面有效高度
01234.5h mm =。现取斜截面投影长度'01234.5c h m m ≈=，则得到选择的斜截面顶端位置A (图
4-2)，其横坐
标
为
86201234.57385.5x mm =-=。 （2）斜截面抗剪承载力复核
A 处正截面上的剪力x V 及相应的弯矩x M 计算
如下：
/20/2227385.5()
64.2(367.264.2)293.719500
x l l x V V V V kN L ?=+-=+-= 22
/222
447385.5(1)1850.2(1)787.7519500x l x M M kN m L ?=-=?-=?
A 处正截面有效高度01219h mm =，则实际广义剪跨比m 及斜截面投影长度c 分
别为：
0787.75
2.20329
3.7 1.219
x x M m V h =
==
要复核的斜截面如图4-2中所示'AA 斜截面(虚线表示)，斜角
0 1.219a r c t a n ()a r c t a n ()36.5
1.6457
h c
β==≈
。
图4-2
斜截面内纵向受拉主筋有2φ32 (62N )，相应的主筋配筋率p 为
010********
0.7152 2.51801249
s A p bh ?===
min 100.6
0.19%(0.18%)180300
sv sv v A bS ρρ=
==>=? 与斜截面相交的弯起钢筋有52N (2φ28)、42N (2φ28)、32N (2φ28)。 则得到'AA 斜截面抗剪承载力为：
()
kN
V kN A f f f p bh V x s
sb sd sv sv k cu u 7.2938.784707.012323280)1075.0(1950019.025)7152.06.02(1249180)1045.0(1.111sin )1075.0(6.02)1045.0(333,0
3321=>=?????+????+???????=?++?=----∑θρααα故弯起52N (2φ28)的斜截面抗剪承载力满足设计要求。 2）弯起42N (2φ28) （1）选定斜截面顶端位置
由图3-3可得到弯起42N 截面的横坐标为
975022307520x mm =-=，正截面有效高度
01219h mm =。现取斜截面投影长度'01219c h mm ≈=，则得到选择的斜截面顶端位置A (图4-3)，其横坐标为752012196301x mm =-=。 （2）斜截面抗剪承载力复核
A 处正截面上的剪力x V 及相应的弯矩x M 计算
如下：
/20/2226301()
64.2(367.264.2)260.019500
x l l x V V V V kN L ?=+-=+-=
22
/222
446301(1)1850.2(1)1077.419500
x l x M M kN m L ?=-=?-=? A 处正截面有效高度01203.6h mm =，
则实际广义剪跨比m 及斜截面投影长度c 分
图4-3
别为：
01077.4
3.443260.0 1.2036
x x M m V h =
==>?(则3m =) 00.60.63 1.2036 2.17 1.2036c mh m m ==??=>
要复核的斜截面如图4-3中所示'AA 斜截面(虚线表示)，斜角
0 1.2036a r c t a n ()a r c t a n ()29.0
2.17
h c
β==≈
。 斜截面内纵向受拉主筋有2φ32+2φ18 (62N +52N )，相应的主筋配筋率p 为
0100(16081232)
100
1.278
2.51801234.5
s A p bh ?+===
min 100.60.19%(0.18%)180300
sv sv v A bS ρρ=
==>=? 与斜截面相交的弯起钢筋有42N (2φ28)、32N (2φ28)、22N (2φ18)。 则得到'AA 斜截面抗剪承载力为：
()
kN
V kN A f f f p bh V x s
sb sd sv sv k cu u 0.2604.690707.0)12322509(280)1075.0(1950019.025)278.16.02(5.1234180)1045.0(1.111sin )1075.0(6.02)1045.0(333,0
3321=>=??+???+????+???????=?++?=----∑θρααα故弯起42N (2φ28)的斜截面抗剪承载力满足设计要求。
3） 弯起32N (2φ28) （1）选定斜截面顶端位置
由图3-3可得到弯起32N 截面的横坐标为
975033006450x mm =-=，正截面有效高度
01203.6h mm =。现取斜截面投影长度'01203.6
c h m m ≈=，则得到选择的斜截面顶端位置A (图4-4)，其横坐标为64501203.65246.4
x mm =-=。
图4-4
（2）斜截面抗剪承载力复核
A 处正截面上的剪力x V 及相应的弯矩x M 计算如下：
/20/2225246.4()
64.2(367.264.2)227.219500
x l l x V V V V kN L ?=+-=+-= 22
/222
445246.4(1)1850.2(1)1314.519500
x l x M M kN m L ?=-=?-=? A 处正截面有效高度01196.8h mm =，则实际广义剪跨比m 及斜截面投影长度c 分别为：
01314.5 4.83227.2 1.197
x x M m V h =
==>?(则3m =) 00.60.63 1.197 2.15 1.197c mh m m ==??=>
要复核的斜截面如图4-4中所示'AA 斜截面(虚线表示)，斜角
0 1.197a r c t a n ()a r c t a n ()29.1
2.15
h c
β==≈
。 斜截面内纵向受拉主筋有2φ32+4φ28 (62N +52N +42N )，相应的主筋配筋率p 为
0100(160821232)
100
1.856
2.51801219
s A p bh ?+?===
min 100.60.19%(0.18%)180300
sv sv v A bS ρρ=
==>=? 与斜截面相交的弯起钢筋有32N (2φ28)、22N (2φ18)。 则得到'AA 斜截面抗剪承载力为：
()
kN
V kN A f f f p bh V x s
sb sd sv sv k cu u 2.2273.519707.0)1232509(280)1075.0(1950019.025)856.16.02(1219180)1045.0(1.111sin )1075.0(6.02)1045.0(333,0
3321=>=?+???+????+???????=?++?=----∑θρααα故弯起32N (2φ28)的斜截面抗剪承载力满足设计要求。
4）弯起22N (2φ18) （1）选定斜截面顶端位置
由图3-3可得到弯起22N 截面的横坐标为
975043305420x mm =-=，正截面有效高度
01196.8h mm =。现取斜截面投影长度'01196.8c h m m ≈=，则得到选择的斜截面顶端位置A (图
4-5)，其横坐
标
为
54201196.84223.2x mm =-=。 （2）斜截面抗剪承载力复核
A 处正截面上的剪力x V 及相应的弯矩x M 计算
如下：
/20/2224223.2()
64.2(367.264.2)195.419500
x l l x V V V V kN L ?=+-=+-= 22
/222
444223.2(1)1850.2(1)1503.019500
x l x M M kN m L ?=-=?-=? A 处正截面有效高度01196.8h mm =，则实际广义剪跨比m 及斜截面投影长度c 分别为：
01503.0 6.43195.4 1.197
x x M m V h =
==>?(则3m =) 00.60.63 1.197 2.15 1.197c mh m m ==??=>
要复核的斜截面如图4-5中所示'AA 斜截面(虚线表示)，斜角
0 1.197a r c t a n ()a r c t a n ()29.1
2.15
h c
β==≈
。 斜截面内纵向受拉主筋有2φ32+6φ28 (62N +52N +42N +32N )，相应的主筋配筋率p 为
0100(160831232)
100
2.45 2.5180120
3.6
s A p bh ?+?===
min 100.60.19%(0.18%)180300
sv sv v A bS ρρ=
==>=?
图4-5
8-1大小偏心受拉构件的界限如何区分？它们的特点与破坏特征各有何不同？ 答：当偏心拉力作用点在As合力点与A’s合力点之间时为小偏心受拉情况，否则为大偏心受拉。小偏心情况下，构件破坏前混凝土已全部裂通，拉力完全由钢筋承担；大偏心情况下，裂缝不会贯通整个截面，裂缝开展很大，受压区混凝土被压碎。 8-2《公路桥规》对大小偏心受拉构件纵向钢筋的最小配筋率有哪些要求？ 答：规定小偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按构件毛截面面积计算，而大偏心受拉构件 一侧受拉纵筋的配筋率按As/bh 0计算,他们的值都不应小于45f td /f sd ，同时不小于0.2. 9-1对于钢筋混凝土构件，为什么《公路桥规》必须进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？ 答：因为钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。不同点：○1极限状态取构件破坏阶段○2截面承载能力大于最不利荷载效应○3作用效应取短期和长期效应的一种或两种组合，汽车荷载不计冲击系数。 9-2什么是钢筋混凝土构件的换算截面？ 答：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。 9-3引起钢筋混凝土构件出现裂缝的主要因素有哪些？ 答：作用效应、外加变形或约束变形、钢筋锈蚀。 9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑什么？ 答：混凝土冻融破坏、混凝土的碱集料反应、侵蚀性介质的腐蚀、机械磨损、混凝土的碳化、钢筋锈蚀。混凝土耐久性设计可能与混凝土材料、结构构造和裂缝 12-1何为预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土的主要优点是什么？其基本原理是什么？ 答：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。 对构件施加预应力原因：使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂或者使裂缝宽度减小。 基本原理：由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在均布荷载q作用使下边缘所产生的拉应力全部被抵消，因而可避免混凝土出现裂缝，混凝土梁可以全截面参加工作，这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强钢材的目的。 12-2什么是预应力度？《公路桥规》对预应力混凝土构件如何分类？ 预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯矩的比值。分三类：○1全预应力混凝土构件—在作用（荷载）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（不得消压）○2部分预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝○3钢筋混凝土构件—不预加应力的混凝土构件 12-4什么是先张法？答：先张法，即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。 12-5什么是后张法？答：后张法是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。 13.3何谓预应力损失？何谓张拉控制应力？张拉控制应力的高低对构件有何影响？ 答：预应力损失：预应力钢筋的预应力随着张拉、锚固过程和时间推移而降低的现象 张拉控制应力：指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。影响：张拉控制应力能够提高构建的抗裂性、减少钢筋用量。过高使钢筋在张拉或施工过程中被拉断、应力松弛损失增大、构件出现纵向裂缝也降低了构件的
结构设计原理(二)-复习训练 1.单选题 11下列不宜用于无粘结部分预应力钢筋的是(D)○冷拔钢筋 12部分预应力混凝土构件中,非预应力钢筋的主要作用不包括(D)○改善梁的极限使用性能1.3《公路桥规》规定钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵结构的设计基准为(B)○100年 1.4钢材随时间的进展使屈服强度和抗拉强度提高,伸长率和冲击韧性降低的现象,称为(D)○时效硬化 1.5格构式轴心受压构件的设计除了强度、刚度、局部稳定、整体稳定外,还应包含(B)○缀件的设计 1.6简支梁的弯矩包络图一般可近似为一条(C)○二次抛物线 1.7通过预加应力实现荷载平衡的概念,在分析和设计预应力混凝土时(C)○是计算挠度的最佳方法 1.8受弯构件的斜截面抗剪承载力公式"vu=Vc+Vsv+Vsb"其中"Vsv"表示(C)。○箍筋的抗剪力 1.9材料的标准值,其取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中,材料的强度标准值应具有(B)的保证率。○高于95% 1.10下列选项不属于腹筋的是(B)。○纵向 1.11砂浆按其胶结料的不同主要有(B)。○无塑性掺料的水泥砂浆、有塑性掺料的混合砂浆、石灰砂浆 1.12下列关于无粘结预应力混凝土梁说法错误的是(A)。○无粘结预应力混凝土梁是指配置的主筋为无粘结预应力钢筋的先张法预应力混凝土梁 1.13应变急剧增长,而应力却在很小范围内波动,变形模量近似为零,这是钢筋的拉伸试验时(C)
阶段的特征○屈服阶段 1.14按照《公路桥规》规定,在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时,下列可以不进行复核的截面是(A)。○支座三分之一处的截面 1.15下列不是影响钢材疲劳强度的主要因素是(D)○应力分布 1.16下列检查焊缝质量时除了外观检查外,还要求一定数量的超声波检查并应符合相应级别的质量标准的是(B)○一级、二级焊缝 1.17试配有箍筋和弯起钢筋的钢筋混凝土梁,当发生减压破坏时,与其抗剪承载力不相关的是 (C)○纵筋能承受的剪力 1.18摩擦型高强度螺栓连接的孔径和承压型高强度螺栓连接的孔径比螺栓分别大(A)○1.5~2mm,1~1.5mm 1.19根据砌体受压时应力一应变曲线可知,砌体的受压弹性模量表示方法有(D)○以上三个选项均正确 1.20下列不属于锚具的是(B)○穿索机 1.21进行钢筋的疲劳强度试验时,将(D)作为钢筋的疲劳强度○循环次数为200万次时的maxomin 122在预应力构件中,架立钢筋属于(A)○非预应力筋 1.23混凝土轴心受压构件破坏说法错误的是(C)○混凝土保护层开始剥落 1.24下列属于斜角焊缝的是(D)○斜锐角焊缝
《结构设计原理》试题1 一、单项选择题 1．配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱，其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因为【 C 】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土密实 C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土 D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2．钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力N u有哪项提供【 B 】 A. 混凝土 B. 纵筋 C. 混凝土和纵筋 D. 混凝土、纵筋和箍筋 3．混凝土在空气中结硬时其体积【 B 】 A. 膨胀 B. 收缩 C. 不变 D. 先膨胀后收缩 4．两根适筋梁，其受拉钢筋的配筋率不同，其余条件相同，正截面抗弯承载力M u【 A 】 A. 配筋率大的，M u大 B. 配筋率小的，M u大 C. 两者M u相等 D. 两者M u接近 5．钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为【 D 】 A. 粘结力方面得考虑 B. 耐久性方面得考虑 C. 抗火方面得考虑 D. 以上3者 6．其他条件相同时，钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度（指构件表面处）的关系是【 A 】 A. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈大，裂缝宽度也愈大 B. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，裂缝宽度也愈小 C. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，但裂缝宽度愈大 D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响，但保护层愈厚，裂缝宽度愈大 7．钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而【 B 】 A. 逐渐增加 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 8．减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失σs2的措施是【 B 】 A. 加强端部锚固 B. 超张拉 C. 采用高强钢丝 D. 升温养护混凝土 9．预应力混凝土在结构使用中【 C 】 A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定 C. 有时允许开裂，有时不允许开裂 D. 允许开裂 10．混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值【 D 】 A. 比例极限 B. 强度极限 C. 弹性极限 D. 屈服强度或条件屈服强度 二、填空题 11. 所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与初应变成正比。 12. 钢筋经冷拉时效后，其屈服强度提高，塑性减小，弹性模量减小。 13. 在双筋矩形截面梁的基本公式应用中，应满足下列适用条件：①ξ≤ξb；②x≥2a’，其中，第①条是为了防止梁破坏时受拉筋不屈服；第②条是为了防止压筋达不到抗
结构设计原理（二）(06287) 1最小配筋率是什么？ 当配筋率减少，混凝土的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时的弯矩时，裂缝一旦出现，应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。P49 2正常使用极限状态四个表现特征是什么？ 正常使用极限状态：是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限值的状态。 四个表现特征： （1）影响正常使用或外观的变形； （2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏； （3）影响正常使用的振动； （4）影响正常使用的其它特定状态。P26 3 正常使用极限状态的计算，是什么？ 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，主要进行应力计算，变形验算、裂缝宽度验算等三个方面的验算。P34 4 整体失稳是什么？(P456) 5 掌握预应力施工中的各种预应力损失的种类是什么？ 预应力施工中的各种预应力损失的种类，并分别属于先张法还是后张法。P254-264 6 在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算应满足要求是什么？ 在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算应满足以下要求：（1）控制受弯构件上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力，以及梁腹的主应力，都不应超出《公路桥规》的规定值；（2）控制预应力筋的最大张拉应力：（3）保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力，应大于实际承受的压力，并有足够的安全度，以保证梁体不出现水平纵向裂缝。P245 7 在斜裂缝出现后，腹筋的作用表现在哪里？ 在斜裂缝出现后，腹筋的作用表现在：（1）把开裂拱体向上拉住，使沿纵向钢筋的撕裂裂缝不发生，从而使纵筋的销栓作用得以发挥，这样，开裂拱体就能更多地传递主压应力。（2）腹筋将开裂拱体传递过来的主压应力，传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜力的部位上去，这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的应力，从而提高了梁的抗剪承载力。（3）腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力．P79 8 在进行实腹式钢结构受弯构件时，应进行计算内容是什么？ 在进行实腹式钢结构受弯构件时，应进行如下内容计算：强度验算、平面内稳定性验算、平面外稳定性验算、局部稳定性验算和刚度验算。P442-443 9 预应力混凝土结构的优点是什么？ 预应力混凝土结构的优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料，减少自重，可以减小混凝土梁的竖向剪力和主拉应力；结构质量安全可靠；预应力可做为结构构件连接的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。 缺点：工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍；需要有一定的专门设备；预应力反拱度不易控制；预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。P225-226 10 预应力钢束的布置原则是什么？ 预应力钢束的布置原则：（1）钢束的布置，应使其重心线不超出束界范围。大部分钢束在靠近支点时，均须逐步弯起；（2）钢束弯起的角度，应与所承受的剪力变化规律相配合；（3）钢束的布置应符合构造要求，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。P283
2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？
5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4）
结构设计原理课后习题答案 1 配置在混凝土截面受拉区钢筋得作用就是什么？ 混凝土梁得受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉 区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋得屈服强度。因此，钢筋混凝土梁得承载能 力比素混凝土梁提高很多。 2解释名词： 混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 得混凝土立方体为标准试件，在规定温 度与湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得得抗压强度值。 混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300得混凝土立方体为标准试件，在规定温 度与湿度下养护28天，依照标准制作方法与试验方法测得得混凝土抗压强度值。 混凝土抗拉强度：采用100*100*150得棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋， 当试件在没有钢筋得中部截面拉断时，此时得平均拉应力即为混凝土抗拉强度。 混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定得试验方法操作，按照下式计算A F A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压得应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应 变曲线有哪几个因素？ 完整得混凝土轴心受压得应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE 组成。 0~0、3fc 时呈直线；0、3~0、8fc 曲线偏离直线。0、8fc 之后，塑性变形 显著增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。D 点之后， 曲线趋于平缓。 因素：混凝土强度，应变速率，测试技术与试验条件。 4 什么叫混凝土得徐变？影响徐变有哪些主要原因？ 在荷载得长期作用下，混凝土得变形随时间增长，即在应力不变得情况下， 混凝土应变随时间不停地增长。这种现象称为混凝土得徐变。 主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生得应力大小，加载时龄期，混 凝土结构组成与配合比，养生及使用条件下得温度与湿度。 5 混凝土得徐变与收缩变形都就是随时间而增长得变形，两者有与不同之处？ 徐变变形就是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形就是混凝土在凝 结与硬化得物理化学反应中体积随时间减小得现象，就是一种不受外力得自由变 形。 6 普通热轧钢筋得拉伸应力-应变关系曲线有什么特点？《公路桥规》规定使用 得普通热轧钢筋有哪些强度级别？强度等级代号分别就是什么？ 答：屈服钢筋从试验加载到拉断共四个阶段：弹性阶段，屈服阶段，强化阶 段，破坏阶段 按屈服强度分为：235MPa ，300MPa ，335MPa ，400MPa ，500MPa 代号：HPB235(R235),HRB335，HRB400，RRB400(KL400) 7 什么就是钢筋与混凝土之间粘结应力与粘结强度？为保证钢筋与混凝土之间 有足够得粘结力要采取哪些措施？ （1）由于变形差（滑移）沿混凝土与钢筋接触面上产生得剪应力称为粘结应力。 （2）在拔出试验失效时得最大平均应力作为粘结强度。dl πτF = （3）主要措施：提高混凝土强度，调整钢筋布置位置，调整钢筋间距，增加保
2018.4自考复习资料：06287结构设计原理（二）复习资料 1、钢筋与混凝土之所以能共同工作，主要是由于：两者间有良好的粘结力、相近的温度线膨胀系数和混凝土对钢筋的保护作用。P5 2、我国国家标准中规定的混凝土立方体抗压强度试验条件是：边长为150mm立方体试件、在20°C±2°C的温度、相对湿度在95%以上的潮湿空气中、养护28天、按标准制作方法和试验方法测得。P6 3、在实际工程中，边长为200mm和边长为100mm的混凝土立方体试件，应分别乘以换算系数1.05和0.95，以考虑试件和试验机之间的接触摩阻力的影响。试件的养护环境、加载速率、试件尺寸和试件与加载板之间是否有润滑剂都将会影响试件的测试结果。P6 4、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。P6-7 5、复杂应力作用下混凝土强度的变化特点：当双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加，当双向受拉时，双向受拉的混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度，当一向受拉、一向受压时，混凝土的强度均低于单向（受拉或受压时）的强度。P8-9 6、徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长的现象。 影响因素有：长期荷载作 用下产生的应力大小、加载时混 凝土的龄期、混凝土的组成成分 和配合比、养护及使用条件下的 温度与湿度。 发生徐变的原因在于长 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。 P12-13 7、收缩：在混凝土凝结和硬 化的物理化学过程中体积随时间 而减小的现象。 引起的原因：初期是水泥 石在水化凝固结硬过程中产生的 体积变化；后期主要是混凝土内 自由水分蒸化引起干缩。P14 8、光面钢筋与混凝土之间的 粘结力由：化学胶着力、摩擦力 和机械咬合力组成。P19 9、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。结构的安 全性、适用性和耐久性总称为结 构的可靠性。P25 10、极限状态是指当整个结 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，则此特定状态称这 该功能的极限状态。P25 11、承载能力极限状态：是 指结构或结构构件达到最大承载 力或不适于极限承载的变形或变 位的状态。四个表现特征： （1）整个结构或结构的一部 分作为刚体失去平衡，如滑动、 倾覆等； （2）结构构件或连接处因超 过材料强度而破坏（包括疲劳破 坏），或因过度的塑性变形而不能 继续承载； （3）结构转变成机动体系； （4）结构或结构构件丧失稳 定，如柱的压屈失稳等。P26 12、正常使用极限状态：是 指结构或结构构件达到正常使用 或耐久性能的某项限值的状态。 四个表现特征： （1）影响正常使用或外观的 变形； （2）影响正常使用或耐久性 能的局部损坏； （3）影响正常使用的振动； （4）影响正常使用的其它特 定状态。P26 13、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，主要进行应力计算，变 形验算、裂缝宽度验算等三个方 面的验算。P34 14、掌握各种荷载的准确定 义、荷载的代表值、标准值与设 计值之间的关系和荷载组合情 况。P38-39 15、板中分布钢筋的作用 是：将板面上的荷载作用更均匀 地传布给受力钢筋，同时在施工 中可以固定受力钢筋位置，而且 用它来分担混凝土收缩和温度变 化引起的应力。P43 16、钢筋混凝土梁的受弯构 件的破坏形态主要有少筋破坏、 适筋破坏和超筋破坏，其中只要 适筋破坏为延性破坏，其余为脆 性破坏。P48-49 17、当配筋率减少，混凝土 的开裂弯矩等于拉区钢筋屈服时 的弯矩时，裂缝一旦出现，应力
钢结构原理与设计练习题 第1章 绪论 一、选择题 1、在结构设计中，失效概率P f 与可靠指标β的关系为（ B ）。 A 、P f 越大，β越大，结构可靠性越差 B 、P f 越大，β越小，结构可靠性越差 C 、P f 越大，β越小，结构越可靠 D 、P f 越大，β越大，结构越可靠 2、若结构是失效的，则结构的功能函数应满足（ A ） A 、0
8、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（B） A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 二、填空题 1、结构的可靠度是指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、承载能力极限状态是对应于结构或构件达到了最大承载力而发生破坏、结构或构件达到了不适于继续承受荷载的最大塑性变形的情况。 3、建筑机械采用钢结构是因为钢结构具有以下特点：1）______强度高、自重轻__________、2）_____塑性、韧性好_______________，3）______材质均匀、工作可靠性高______________。 4、正常使用极限状态的设计内容包括控制钢结构变形、控制钢结构挠曲 5、根据功能要求，结构的极限状态可分为下列两类：__承载力极限状态____ ______正常使用极限状态_____、 6、某构件当其可靠指标β减小时，相应失效概率将随之增大。 三、简答题 1、钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？ 2、钢结构采用什么设计方法？其原则是什么？ 3、两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？ 4、可靠性设计理论和分项系数设计公式中，各符号的意义？ 第2章钢结构材料 一、选择题 1、钢材在低温下，强度（A），塑性（B），冲击韧性（B）。 (A)提高(B)下降(C)不变(D)可能提高也可能下降 2、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是（A）。
第七章 7-2试简述钢筋混凝土偏心受压构件的破坏形态和破坏类型。 答：破坏形态： （1）受拉破坏—大偏心受压破坏，当偏心距较大时，且受拉钢筋配筋率不高时，偏心受压构件的破坏是受拉钢筋先达到屈服强度，然后受压混凝土压坏，临近破坏时有明显的预兆，裂缝显著开展，构件的承载能力取决于受拉钢筋的强度和数量。 （2）受压破坏—小偏心受压破坏，小偏心受压构件的破坏一般是受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变，受压区混凝土被压碎；同一侧的钢筋压应力达到屈服强度，破坏前钢筋的横向变形无明显急剧增长，正截面承载力取决于受压区混凝土的抗压强度和受拉钢筋强度。 破坏类型：1）短柱破坏；2）长柱破坏；3）细长柱破坏 7-3由式（7-2）偏心距增大系数与哪些因素有关？ 由公式212 000)/e 140011ζζη?? ? ??+=h l h （可知，偏心距增大系数与构件的计算长度，偏心 距，截面的有效高度，截面高度，荷载偏心率对截面曲率的影响系数，构件长细比对截面曲 率的影响系数。 7-4钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件的截面设计和截面复核中，如何判断是大偏心受压还是小偏心受压？ 答：截面设计时，当003.0h e ≤η时，按小偏心受压构件设计，003.0h e >η时，按大偏心受压构件设计。 截面复核时，当b ξξ≤时，为大偏心受压，b ξξ>时，为小偏心受压. 7-5写出矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算流程图和截面复核的计算流程图 注意是流程图 7-6 解： 查表得： .1,280',5.110====γMPa f f MPa f sd sd cd m kN M M kN N N d d ?=?=?==?=?=6.3260.16.326,8.5420.18.54200γγ
钢结构设计原理习题及参考答案1 单项选择题 1.焊接组合梁截面高度h是根据多方面因素确定的，下面哪一项不属于主要影响因素？（） A、最大高度 B、最小高度 C、等强高度 D、经济高度答案：C 2.焊接的优点不包括（）。 A、直接连接方便简单 B、节省材料 C、结构刚度大，提高焊接质量 D、最大化体现钢材料性能答案：D 3.轴心压杆计算时满足（）的要求。 A、强度，刚度 B、强度，刚度，整体稳定 C、强度，整体稳定，局部稳定 D、强度，整体稳定，局部稳定，刚度答案：D 4.对关于钢结构的特点叙述错误的是（）。 A、建筑钢材的塑形和韧性好 B、钢材的耐腐蚀性很差 C、钢材具有良好的耐热性和防火性 D、钢结构更适合于高层建筑和大跨结构 答案：C 5.轴心受压构件整体稳定的计算公式的物理意义是（）。 A、截面平均应力不超过钢材强度设计值 B、截面最大应力不超过钢材强度设计值 C、截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值 D、构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值答案：D 6.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面（）。 A、最大应力达到钢材屈服点 B、平均应力达到钢材屈服点 C、最大应力达到钢材抗拉强度 D、平均应力达到钢材抗拉强度答案：B 7.下面哪一项不属于钢材的机械性能指标？（） 精选范本
A、屈服点 B、抗拉强度 C、伸长率 D、线胀系数答案：D 8.Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用（）。 A.E55型 B.E50型 C.E43型 D.E60型答案：C 9.梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用（）是比较合理的措施。 A、加厚翼缘 B、在集中荷载作用处设置支承加劲肋 C、增加横向加劲肋的数量 D、加厚腹板答案：B 10.最大弯矩和其他条件均相同的简支梁，当（）时整体稳定最差。 A、均匀弯矩作用 B、满跨均布荷载作用 C、跨中集中荷载作用 D、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用答案：A 11.不考虑腹板屈曲后强度，为保证主梁腹板的局部稳定，（）。 A、需配置横向加劲肋和纵向加劲肋 B、不需要配置加劲肋 C、需设置横向加劲肋 D、需配置纵向加劲肋答案：C 12.轴压柱在两个主轴方向等稳定的条件是（）。 A、杆长相等 B、长细比相等 C、计算长度相等 D、截面几何尺寸相等答案：B 13.钢结构压弯构件设计应该进行哪几项内容的计算（）。 A、强度，弯矩作用平面内的整体稳定性，局部稳定，变形 B、弯矩作用平面内的稳定性，局部稳定，变形，长细比 C、强度弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性，局部稳定，变形 D、强度，强度弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性，局部稳定，长细比答案：C 1.钢梁进行刚度验算时，应按结构的正常使用极限状态计算，此时荷载应按（）计。 A、折算值 B、设计值 C、标准值 D、当量值答案：C 2.钢结构对动力荷载适应性较强，是由于钢材具有（）。 精选范本
一、钢筋和混凝土之所以能有效结合共同工作的原因是什么？ 答：1. 混凝土硬化后，钢筋和商品混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体，从而保证在荷载作用下，钢筋和商品混凝土能变形协调，共同工作，不易失稳。 2.钢筋与混凝土两者有相近的膨胀系数，两者之间不会发生相对的温度变形而使粘结力遭到破坏。 3.在钢筋的外部，应按照构造要求设置一定厚度的商品混凝土保护层，钢筋包裹在混凝土之中，受到混凝土的固定和保护作用，钢筋不容易生锈，发生火灾时，不致使钢筋软化导致结构的整体倒塌。 4、钢筋端部有足够的锚固长度。 二、影响粘结强度的因素有哪些？ 答：1，混凝土强度；粘结强度随混凝土的强度等级的提高而提高。 2，钢筋的表面状况；如变形钢筋的粘结强度远大于光面钢筋。 3，保护层厚度和钢筋之间的净距。因此，构造规定，混凝土中的钢筋必需有一个最小的净距。 4，混凝土浇筑时钢筋的位置；对于梁高超过一定高度时，施工规范要求分层浇筑及采用二次振捣。 三、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的因素有哪些？ 答：答：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，这种现象称为混凝土的徐变。 主要影响因素： （1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；（2）加荷时混凝土的龄期；（3）混凝土的组成成分和配合比；（4）养护及使用条件下的温度与湿度 四、什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？ 答：（1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力； （2）粘结强度：实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度； （3）主要措施：①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高，所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力；②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；③多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；④增大混凝土保护层厚度⑤采用带肋钢筋。五、结构的可靠性与可靠度是什么？ 五、结构的可靠性与可靠度是什么？ 答：结构可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。包括安全性、适用性和耐久性。 结构的可靠度是指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。
钢结构设计原理题库 一、单项选择题 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k C 35.0,65.021==k k D 35.0,75.021==k k
1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？ 混凝土梁的受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋的屈服强度。因此，钢筋混凝土梁的承载能力比素混凝土梁提高很多。 2解释名词： 混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得的抗压强度值。 混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件，在规定温度和湿度下养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。 混凝土抗拉强度：采用100*100*150的棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋，当试件在没有钢筋的中部截面拉断时，此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。 混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定的试验方法操作，按照下式计算A F A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素？ 完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE 组成。 0~时呈直线；~曲线偏离直线。之后，塑性变形显著增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。D 点之后，曲线趋于平缓。 因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和试验条件。 4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？ 在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间增长，即在应力不变的情况下，混凝土应变随时间不停地增长。这种现象称为混凝土的徐变。 主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小，加载时龄期，混凝土结构组成和配合比，养生及使用条件下的温度和湿度。 5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？ 徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象，是一种不受外力的自由变形。 6 普通热轧钢筋的拉伸应力-应变关系曲线有什么特点？《公路桥规》规定使用的普通热轧钢筋有哪些强度级别？强度等级代号分别是什么？ 答：屈服钢筋从试验加载到拉断共四个阶段：弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，破坏阶段 按屈服强度分为：235MPa ，300MPa ，335MPa ，400MPa ，500MPa 代号：HPB235(R235),HRB335，HRB400，RRB400(KL400)
结构设计原理062871310 1.钢筋和混凝土两种材料为什么能结合在一起工作？ 钢筋与混凝土之所以能共同工作，主要是由于：两者间有良好的粘结力、相近的温度线膨胀系数和混凝土对钢筋的保护作用。P5 2.双向应力状态下混凝土强度变化曲线的变化特点？ 复杂应力作用下混凝土强度的变化特点：当双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加，当双向受拉时，双向受拉的混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度，当一向受拉、一向受压时，混凝土的强度均低于单向（受拉或受压时）的强度。 P8-9 3.什么叫做混凝土的徐变？ 徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长的现象。P12-13 4.影响混凝土徐变的因素有哪些？ 影响因素有：长期荷载作用下产生的应力大小、加载时混凝土的龄期、混凝土的组成成分和配合比、养护及使用条件下的温度与湿度。发生徐变的原因在于长期荷载作用下，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。P12-13 5.混凝土收缩的概念？ 收缩：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间而减小的现象。 引起的原因：初期是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化；后期主要是混凝土内自由水分蒸化引起干缩。P14 6.影响钢筋和混凝土粘结强度的因素？ 影响钢筋和混凝土粘结强度的因素(5个因素P20):混凝土强度、浇筑混凝土时钢筋所处的位置、钢筋之间的净间距、混凝土保护层厚度、是否为带肋钢筋 7.什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？ （1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；钢筋表面单位面积的粘结力即为钢筋与混凝土的粘结应力。光面钢筋与混凝土之间的粘结力由：化学胶着力、摩擦力和机械咬合力组成。（P19） （2）粘结强度：实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度。 8.结构的可靠性和可靠度各指什么？ 结构的安全性、适用性、耐久性总称为结构的可靠性（P25） 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。(P25) 9.承载能力极限状态是什么，何谓超过了该极限状态？ 结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位状态称为承载能力极限状态。出现下列四种状态之一即认为超过了承载能力极限状态： （1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，如滑动、倾覆等； （2）结构构件或连接处因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不能继续承载； （3）结构转变成机动体系； （4）结构或结构构件丧失稳定，如柱的压屈失稳等。（P26） 10.正常使用极限状态是什么，何谓超过了正常使用极限状态？ 结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项限值的状态称为正常使用极限状态。出现下列四种状态之一即认为超过了正常使用极限状态。
结构设计原理第四版课后答案叶见曙 目录 第一章...........1 第二章...........3 第三章...........5 第四、五章......13 第六章...........16 第七、八章.......18 第九章.. (26) 第一章 1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？ 答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。 1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。 答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃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（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号 cu f 表示。 混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃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（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号 c f 表示。 混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》 （JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度 ts f 按下式计算： 20.637ts F F f A = =πA 。 混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏
结构设计原理（二）（06287） 1构造物结构的构件有哪些基本构件？（P1） 答：桥、涵洞、隧道、挡土墙 2钢筋混凝土梁的承载能力是什么？（P8） 答：混凝土的抗压、抗拉 3钢筋的作用是什么？（P9）混凝土的强度指标有哪些？（P9）答：钢筋的作用是代替混凝土受拉（受拉区混凝土出现裂缝后）或协助混凝土受压。 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度 4混凝土的变形有哪两类？（P13） 答：一类是在荷载作用下的受力变形，如：单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形、以及多次重复加载的变形；另一类与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。5完整的混凝土轴心受压应力——应变曲线有哪三个阶段？（P14）答：上升段、下降段、收敛段 6热轧钢筋分为哪两种？（P19） 答：光圆钢筋和带勒钢筋 7钢筋的牌号是什么？钢筋的牌号包括哪些种类？（P20）答：钢筋的牌号是根据钢筋屈服强度标准、制造成型方式及种类等规定加以分类的代号。 8热轧钢筋需要经过哪四个阶段？（P21） 答：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、破坏阶段
9热轧钢筋的塑性性能有哪两种指标？（P22） 答：伸长率和冷弯性能 10什么是混凝土立方体抗压强度？（P26）什么叫混凝土的徐变？ （P27） 答：GB50107《混凝土强度检验评定标准》规定：立方体抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值。 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，即在应力不变的的情况下，混凝土的应变随时间持续增长。 11结构的可靠度是什么？规定的设计使用年限是什么？（P31）答：结构可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力，而把度量结构可靠性的数量指标称为可靠度。 设计使用年限是设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按照预定目标使用的年限。 12什么是承载能力极限状态？（P32） 当整个结构或结构的一部分超过某一特定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。 13结构设计的三种状况是什么？（P39） 答：1持久状况、2短暂状况、3偶然状况 14公路桥涵结构上的作用分类包括哪三类？（P43）