1、自考结构设计原理复习、试题及答案汇总结构设计原理第一章 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公路桥涵设计通用规范 （JTJ D60-2004） 、 公路圬工桥涵设计规范 （JTG D61-2005） 、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004） 、 公路桥涵钢结构和木结构设计规范 （
2、JTJ 025-86） 。习惯上将上述设计规范统称为公路桥规 。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（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
3、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 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1、素混凝土
4、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，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。【】4、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
5、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
6、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
7、合结果。第二章 结构按极限状态法设计计算的原则一、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
8、求及原则。二、学习重点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（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 、 正常使用极限状态 和 “破坏
9、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。8、结构上的作用按其随时间的变异性和出
10、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 C20 C80，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 ，用 HRB400、KL400 级钢筋配筋时，不
11、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 受弯构件正截面承载力计算一、学习重点受弯构件正截面承载力计算是全书的重点之一。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态，弄清 、 的力学意义。ma
12、xin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（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
13、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
14、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
15、梁破坏时的弯矩max时，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min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。备注：最小配筋率 是少筋梁与适筋梁的界限。当梁的配筋率由 逐渐减小，梁in min的工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡，所以， 可按采用最小配筋i率 的钢筋混凝土梁在破坏时，正截面承载力 等于同样截面尺寸、同样材料的素混min uM凝土梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定。（四）简答题1、设计受弯构件时，一般应满足哪两
16、方面的要求？答：由于弯矩的作用，构件可能沿某个正截面（与梁的纵轴线或板的中面正交时的面）发生破坏，故需进行正截面承载力计算；由于弯矩和剪力的共同作用，构件可能沿剪压区段内的某个斜截面发生破坏，故还需进行斜截面承载力计算。2、简述分布钢筋的作用？答：分布钢筋的作用是将板面上的荷载作用更均匀的传布给受力钢筋，同时在施工中可以固定受力钢筋的位置，而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力。3、简述受弯构件正截面工作的三个阶段？答：在第一阶段梁没有裂缝，在第二阶段梁带裂缝工作，在第三阶段裂缝急剧开展，纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。4、简述钢筋混凝土梁的受力特点？答：钢筋混凝土梁的截面正应力状态
17、随着荷载的增大不仅有数量上的变化，而且有性质上的改变，即应力分布图形的改变。不同的受力阶段，中和轴的位置及内力偶臂是不同的。因此，无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力，不像弹性匀质材料梁那样完全与弯矩成比例。梁的大部分工作阶段中，受拉区混凝土已开裂。随着裂缝的开展，压区混凝土塑性变形的发展，以及粘结力的逐渐破坏，均使梁的刚度不断降低。因此梁的挠度、转角与弯矩的关系也不完全服从弹性匀质梁所具有的比例关系。5、简述适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏特征？答：适筋梁的破坏特征是：受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而产生显著的塑性伸长，直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时，受压区出
18、现纵向水平裂缝，随之压碎而破坏。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。超筋梁的破坏特征是；破坏时受压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力远未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝开展不宽，延伸不高，破坏是突然的，没有明显的预兆。少筋梁的破坏特征是：梁拉区混凝土一开裂，受拉钢筋达到屈服，并迅速经历整个流幅二进入强化阶段，梁仅出现一条集中裂缝，不仅宽度较大，而且沿梁高延伸很高，此时受压区混凝土还未压坏，裂缝宽度已很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。破坏很突然，少筋梁在桥梁工程中不允许采用。（五）计算题1、已知一钢筋混凝土单筋
19、矩形截面梁，截面尺寸 bh=250mm500mm（h 0=455mm） ，截面处弯矩组合设计值 Md=115KNm，采用 C20 混凝土（ MPafcd2.9）和 HRB335 级钢筋（ ） 。类环境条件，安全等级为二级Paftd06. Pafsd280（ ） ， 。计算所需要的受拉钢筋的截面面积 。156.b sA解：本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题，请按照以下三个步骤进行计算：第一步：计算截面抵抗矩系数 s24.052.910620 bhfMcds第二步：计算混凝土受压区相对高度 %7.4510smin其中： = = =0.2%minax2.0,sdtfax2.0,86145于是，所需要
20、的受拉钢筋的截面面积 =1054mm2sA2、已知一钢筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸限定为 bh=200mm400mm，采用 C20混凝土（ ）和 HRB335 级钢筋（ ，MPa，fcd.9aftd06.1MPafsd280） ，弯矩组合设计值 Md=80KNm。类环境条件，安全等级为一级（fsd80/） ， 。试进行配筋计算。1.5.b解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题，请按照以下步骤进行计算：说明：在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下，如单筋梁出现超筋，则可采用按双筋梁进行设计。受压钢筋按一层布置，假设 ；受拉钢筋按二层布置，假设 ，mas35mas65h0=4
21、00-65=335mm，弯矩计算值为 。KNMd801.0第一步：验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为=9.220033520.56(1-0.50.56)=83.26KNm 时，截面为 小偏心受压 破坏。bb3、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 。4、实际工程中最常遇到的是长柱，由于最终破坏是材料破坏，因此，在设计计算中需考虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响。5、试验研究表明，钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏，最终表现为 受压区混凝土压碎 。（二）判断题1、在钢筋混凝土偏心受压构件中，布置有纵向受力钢筋和箍筋。对于圆形截面，纵
22、向受力钢筋常采用沿周边均匀配筋的方式。【】2、偏心受压构件在荷载作用下，构件截面上只存在轴心压力。【】3、大偏心受压破坏又称为受压破坏。【】4、小偏心受压构件破坏时，受压钢筋和受拉钢筋同时屈服。【】5、当纵向偏心压力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中性轴会位于截面以外。【】（三）简答题1、简述小偏心受压构件的破坏特征？答：小偏心受压构件的破坏特征一般是首先受压区边缘混凝土压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，而另一侧钢筋，不论受拉还是受压，其应力均达不到屈服强度；破坏前，构件横向变形无明显的急剧增长。其正截面承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。2、
23、简述形成受拉破坏和受压破坏的条件？答：形成受拉破坏的条件是偏心距较大且受拉钢筋量不多的情况，这类构件称之为大偏心受压构件；形成受压破坏的条件是偏心距较小，或偏心距较大而受拉钢筋数量过多的情况，这类构件称之为小偏心受压构件。3、简述偏心受压构件的正截面承载力计算采用了哪些基本假定？答：截面应变分布符合平截面假定；不考虑混凝土的抗拉强度；受压区混凝土的极限压应变为 0.0033；混凝土的压应力图形为矩形，应力集度为轴心抗压设计强度，矩形应力图的高度取等于按平截面确定的中和轴高度乘以系数 0.9。4、简述沿周边均匀配筋的圆形截面偏心受压构件其正截面承载力计算采用了哪些基本假定？答：截面应变分布符合平
24、截面假定；构件达到破坏时，受压边缘混凝土的极限压应变为 0.0033；受压区混凝土应力分布采用等效矩形应力图，应力集度为轴心抗压设计强度；不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力由钢筋承受；钢筋视为理想的弹塑性体。本章学习重点：对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计（1）大、小偏心受压构件的判别 0bhfNcd若 ，为大偏心受压构件；b若 ，为小偏心受压构件。（2）大偏心受压构件（ ）的计算b当 ，hxabs时0)(5.012 ssdcsahfNeA式中： ss0当 ）的计算bbcdsbcdsbhfahfNe0020)(43.)(5.102 ssdcsfA（四）计算题1、钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱，截
25、面尺寸 bh=400mm500mm，构件在弯矩作用方向和垂直于弯矩作用方向上的计算长度 ，类环境条件，轴向力计算值ml40，弯矩计算值 ，采用 C20 混凝土（ ） ，纵向KN40KNM24MPafcd2.9钢筋采用 HRB335 级钢筋（ ） ， 。试求对称配筋时所需纵向Pafsd8 56.b钢筋的截面面积。解：本题为矩形截面对称配筋大偏心受压构件截面设计类型题，必须掌握。 mNe60142305，需要考虑偏心距增大系数 的影响。85hl 设 ， 。as0 ahs45003.81，取45067.27.2001he 0.11，取7.152l .2偏心距增大系数 按照下式计算：034.1)504
26、(610)(140 221 hle首先，判断偏心受压构件的类别。5 时，按 lhl/钢筋混凝土一般受弯构件 进行承载力计算；当盖梁的跨高比 为：简支梁 2 ；/ 5h连续梁 2.5 时，钢筋混凝土盖梁应作为 深受弯构件（短梁）进行承载力计算。5/hl（二）简答题1、简述深受弯构件的设计计算一般都包括哪些内容？答：一般包括正截面抗弯承载力计算、斜截面抗剪承载力计算和最大裂缝宽度的计算等三个方面的内容。第二篇 预应力混凝土结构第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料一、学习重点预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料，减小截面尺寸，减轻了结构自重，从而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性，从
27、本质上改善了钢筋混凝土结构，使混凝土结构得到广泛的应用。施加预应力的方法主要有先张法和后张法。施工工艺不同，建立预应力的方法也就不同。先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的。预应力混凝土结构中，预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力。要能有效地建立预应力，则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土。二、复习题（一）填空题1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 。2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 。4、后张法主要是
28、靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的。5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加载龄期 以及 构件尺寸 和
29、工作环境 等。10、国内常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 。（二）名词解释1、预应力混凝土所谓预应力混凝土，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、预应力度 公路桥规将预应力度定义为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。0MsM3、预应力混凝土结构由配置预应力钢筋再通过张拉或其他方法建立预应力的结构，就称为预应力混凝土结构。（三）简答题1、简述预应力混凝土结构的优缺点？答：优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料，减小自重；
30、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。2、为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应采取哪些措施？答：为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应尽可能地采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，选用优质坚硬的骨料，并注意采取以下措施：严格控制水灰比；注意选用高标号水泥；注意选用优质活性掺合料；加强振捣与养护。3、在预应力混
31、凝土构件中，对预应力钢筋有什么样的要求？答：首先强度要高，预应力钢筋必须采用高强度钢材，这已从预应力混凝土结构本身的发展历史作了积好的说明；还要有较好的塑性和焊接性能，高强度钢材，其塑性性能一般较低，为了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力，必须保证预应力钢筋有足够的塑性性能，而良好的焊接性能则是保证钢筋加工质量的重要条件；要具有良好的粘结性能；另外应力松弛损失要低。第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算一、学习重点在预应力混凝土受弯构件设计时，由于施工阶段和使用阶段构件的应力状态不同，因此，必须掌握预应力混凝土受弯构件从张拉钢筋到加载直至破坏截面的受力过程。预应力混凝土构件中，引起预应力
32、损失的因素较多，不同的预应力损失发生和完成的时间不同，因此，在设计中应根据实际情况，正确地考虑预应力损失的组合及计算，同时应注意在设计施工中尽可能减少预应力损失。预应力混凝土受弯构件与普通钢筋混凝土一样，也是按承载能力和正常使用极限状态法设计。为此，应掌握构件正截面、斜截面承载力计算以及施工、使用阶段的应力等验算。构件在施工和使用阶段材料处于弹性工作阶段，应力计算按材料力学公式进行，但应注意采用相应的截面几何特性。先张法构件，预应力是通过钢筋和混凝土之间的粘结力传递的，其传递要有一定的长度即应力传递长度。而锚固长度则是使钢筋充分发挥强度所需的钢筋最短埋入长度。后张法构件，由于锚下混凝土要承受巨
33、大的压力，因此，必须进行局部承压验算。二、复习题（一）填空题1、预应力混凝土受弯构件，从预加应力到承受外荷载，直至最后破坏，可分为三个主要阶段，即 施工阶段 、 使用阶段 和 破坏阶段 。2、摩擦损失，主要由于 管道的弯曲 和 管道的位置偏差 两部分影响所产生。3、预应力混凝土构件应力计算的内容包括 混凝土正应力 、 剪应力与主应力 以及 钢筋的应力 。4、验算主应力目的是 在于防止产生自受弯构件腹板中部开始的斜裂缝 。5、主拉应力的验算实际上是 斜截面抗裂性 的验算。6、预应力混凝土受弯构件的挠度，是由 偏心预加力引起的上挠度 和 外荷载所产生的下挠度 两部分所组成。7、预应力混凝土梁的抵抗
34、弯矩是由基本不变的 预加力 与随外弯矩变化而变化的 内力偶臂 的乘积所组成。（二）判断题1、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与是否在受拉钢筋中施加预拉应力有关。【】2、张拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下。【】3、对应一次张拉完成的后张法构件，混凝土弹性压缩也会引起应力损失。【】4、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度。【】5、先张法构件预应力钢筋的两端，一般不设置永久性锚具。【】6、预应力混凝土简支梁由于存在上挠度，在制作时一定要设置上挠度。【】（三）名词解释1、预应力损失设计预应力混凝土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载的情况，估定其预加应力的大小，但是，由于施工因素、材料性能和环境条
35、件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力就称为预应力损失。2、张拉控制应力 张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤con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。（四）简答题1、简述在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算要求？答：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；控制预应力筋的最大张拉应力；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。2、简述预应力混凝土梁的设计计算步骤？答：根据设计要求，参照已有设计的图纸与资料，选定构件的截面型式
36、与相应尺寸；或者直接对弯矩最大截面，根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸；根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力；根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的数量，并进行合理的布置；计算主梁截面几何特性；进行正截面与斜截面承载力计算；确定预应力钢筋的张拉控制应力，估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力；按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算；进行正截面和斜截面的抗裂验算；主梁的变形计算；锚端局部承压计算与锚固区设计。3、简述预应力钢束的布置原则？答：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；钢束弯起的角度，
37、应与所承受的剪力变化规律相配合；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。第十四章 部分预应力混凝土受弯构件一、学习重点本章主要介绍了部分预应力混凝土结构的受力特性以及它的发展和特点；部分预应力混凝土受弯构件的计算，部分预应力混凝土受弯构件的设计以及构造要求。学习本章主要了解部分预应力混凝土结构与全预应力混凝土结构的区别以及它的设计计算方法。二、复习题（一）简答题1、简述全预应力混凝土结构的优缺点？答：全预应力混凝土结构的优点是：刚度大，抗疲劳，防渗漏。缺点是：结构构件的反拱过大，在恒载小、活荷载大、预加力大、且在持续荷载长期作用下，使梁的反拱不断
38、增长，影响行车顺适；当预加力过大时，锚下混凝土横向拉应变超出了极限拉应变，易出现沿预应力钢筋纵向不能恢复的水平裂缝。2、简述部分预应力混凝土结构的优点？答：节省预应力钢筋与锚具，与全预应力混凝土结构比较，可以减少预压力，因此，预应力钢筋用量可以大大减少；改善结构性能，由于预加力的减少，使构件的弹性和徐变变形所引起的反拱度减小，锚下混凝土的局部应力降低，构件未裂前刚度较大，而开裂后刚度降低，但卸荷后，刚度部分恢复，裂缝闭合能力强，故综合使用性能优于普通钢筋混凝土，部分预应力混凝土构件，由于配置了非预应力钢筋，提高了结构的延性和反复荷载作用下结构的能量耗散能力，这对结构的抗震极为有利。3、简述部分
39、预应力混凝土受弯构件的设计内容？答：部分预应力混凝土受弯构件的设计内容包括：以确定所需的预应力钢筋，非预应力钢筋的面积及其布置为主要计算目标的截面设计；对初步设计的梁进行承载能力极限状态计算（截面复核）和正常使用极限状态计算（截面验算） 。第十五章 无粘结预应力混凝土受弯构件简介一、学习重点本章所涉及的面较广。对无粘结预应力混凝土结构，主要介绍了其基本概念、受力性能及计算与构造要点。本章重点包括：各类预应力混凝土构件的基本概念。二、复习题（一）填空题1、无粘结预应力混凝土梁，一般分为 纯无粘结预应力混凝土梁 和 无粘结部分预应力混凝土梁 。（二）名词解释1、无粘结预应力混凝土梁是指配置的主筋为
40、无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁。2、无粘结预应力钢筋是指由单根或多根高强钢丝、钢绞线或粗钢筋，沿其全长涂有专用防腐油脂涂料层和外包层，使之与周围混凝土不建立粘结力，张拉时可沿纵向发生相对滑动的预应力钢筋。第三篇 圬工结构第十六章 圬工结构的基本概念与材料一、学习重点圬工砌体结构通常是将一定数量的块材通过砂浆按一定的砌筑规则砌筑而成。施工时，应精心选抬起块材，对砂浆的物理力学性能（如强度、和易性和保水性等）要有一定的要求，砌筑应按错缝进行。受压砌体中，由于块材处于受弯、受剪及受拉等复杂应力状态，因此，砌体的抗压强度远小于块材的抗压强度。砌体在受弯、受拉、受剪时，在多数情况下，破坏一般发生
41、于砂浆与块材的连接面上，此时，砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度将取决于砌缝中砂浆与块材的粘结强度。但有时亦发生沿齿缝截面的砌缝和块材本身发生，这时，砌体的抗拉、抗剪、抗弯强度则主要由块材强度决定。二、复习题（一）填空题1、圬工材料的共同特点是： 抗压强度大 、 抗拉、抗剪性能较差 。2、砖主要有 普通粘土砖 、 灰砂砖 、 硅酸盐砖 几类。3、工程上依据石料的开采方法、形状、尺寸和表面粗糙程度不同，分为 片石 、 块石 、 粗料石 。4、砂浆按其胶结料的不同可分为 水泥砂浆 、 混合砂浆 、 石灰砂浆 。5、砂浆的物理力学性能指标是砂浆的 强度 、 和易性 和 保水性 。6、根据所用块材的不同，常用
42、砌体分以下几类： 片石砌体 、 块石砌体 、 粗料石砌体 、 混凝土预制块砌体 、 标准砖砌体 。7、影响砌体抗压强度的主要因素有： 块材的强度 、 块材的形状和尺寸的影响 、 砂浆的物理力学性能 、 砌缝厚度 和 砌筑质量的影响 。（二）名词解释1、砂浆的和易性指砂浆在自身与外力作用下的流动性程度，实际上反映了砂浆的可塑性。2、砂浆的保水性指砂浆在运输和砌筑过程中保持其均匀程度的能力，它直接影响砌体的砌筑质量。（三）简答题1、简述砖、石及混凝土结构的优缺点？答：优点有：原材料分布广，易于就地取材，价格低廉；耐久性、耐腐蚀、耐污染等性能较好，材料性能比较稳定，维修养护工作量小；与钢筋混凝土结构
43、相比，可节约水泥、钢材和木材；施工不需要特殊的设备，施工简单，并可以连续施工；具有较强的抗冲击性能和超载性能。缺点有：因砌体的强度较低，故构件截面尺寸大，造成自重很大；砌筑工作相当繁重，操作主要依靠手工方式，机械化程度低，施工周期长；砌体是靠砂浆的粘合作用将块材形成整体的，砂浆和块材之间的粘结力相对较弱，抗拉、抗弯、抗剪强度很低，抗震性能也差。第十七章 圬工结构构件的承载力计算一、学习重点圬工结构的计算是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行计算。即按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算。正常使用极限状态的要求一般可由构造
44、措施予以保证。进行偏心受压构件设计计算时，除了进行正截面强度计算外，为了控制裂缝的出现和开展，还应对荷载的偏心距有所限制。二、复习题（一）填空题1、在公路桥规中，砖、石及混凝土结构的计算，系采用 以概率理论为基础的极限状态 设计方法。2、砖、石及混凝土结构的设计方法是属于 半概率极限状态 设计法。3、偏心受压圬工构件承载能力必须考虑纵向力 偏心距 的影响。第四篇 钢结构一、学习重点本篇内容包括第十八章 钢结构基本概念，第十九章 钢结构的材料，第二十章 钢结构的连接，第二十一章 钢桁架构件，第二十二章 钢板梁。本篇的学习重点在于钢结构所用钢材的主要机械性能以及影响其性能的主要因素，钢材的疲劳特性
45、，钢材的种类及其选用；钢结构所采用的焊缝连接、普通螺栓、铆钉连接和高强螺栓连接的构造与计算方法；钢结构轴心受力构件的构造形式及其计算方法。钢桁架是主要承受横向荷载的空腹式受弯构件，其特点是跨越能力大，具有钢材省、刚度大，制造、运输、拼装方便，可根据荷载情况做成各种不同的外形等特点，要了解简易钢桁架的节点构造及其设计特点。钢板梁通常可作为中小跨径桥梁的主梁、钢桁架桥中的纵梁和横梁以及工厂的吊车梁等，要了解钢板梁的构造、设计及其计算，为学习钢桥设计奠定基础。二、复习题（一）填空题1、钢材的破坏形式有两种： 塑性破坏 、 脆性破坏 。2、钢材的主要性能包括： 受拉、受压及受剪时的性能 、 冷弯性能
46、、 韧性 、 可焊性 。3、影响钢材性能的主要因素有： 化学成分的影响 、 钢材缺陷的影响 、 钢材的硬化 、 温度的影响 、 应力集中和钢材疲劳 。4、用于钢结构的钢材通常为 普通碳素钢 和 低合金钢 。5、钢材选用的原则应该是既能 使结构安全可靠地满足要求、尽最大可能节约钢材 ，又要 降低造价 。6、按照工作性质的不同，钢结构的连接可分为两种： 受力性连接 和 缀连性连接 。7、钢结构中目前常用的连接方法有 焊接连接 、 铆钉连接 、 普通螺栓连接 和 高强螺栓连接 。8、高强螺栓主要是靠被连接构件接触面之间的 摩擦力 来传递内力。9、高强螺栓连接有两种类型： 摩擦型高强螺栓 和 承压型高
47、强螺栓 。10、高强螺栓的施拧方法有： 扭矩法 、 转角法 、 张拉法 和 扭角法 。11、螺栓的排列应简单紧凑、构造合理、安装方便，通常可采用 并列 和 错列 两种方式，并列较简单，错列较紧凑。12、钢板梁的强度计算包括 抗弯强度（弯曲应力） 和 抗剪强度（剪应力） 计算，必要时还要进行 局部应力 和 折算应力 计算。（二）判断题1、主桁架是桁架梁桥的主要承重结构，它是由上、下弦杆和腹杆组成。【】2、由于节点刚性的影响，随着桁架杆件截面高度的增大，杆件中的次应力将减少。【】3、缀条与构件的连接，应尽量使中心线交汇于一点，以避免偏心。【】4、螺栓连接或铆钉连接的构件在受拉时，铆孔不会削弱构件的截面积，但在铆孔周围会出现局部应力高峰。【】5、从用钢量来说，跨径不超过 40m 时，钢桁架桥比较经济，当超出此范围时，以采用钢板梁为宜。【】6、在一般情况下，焊接钢板梁比铆接钢板梁更为经济合理。【】7、板梁支承处和外力集中处，局部压力较大，如无加劲肋，腹板容易出现压皱现象，因此需要设置加劲肋和腹板来共同传递反力。【】8、焊接应力不会降低构件的刚度，使变形增大。【】9、钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产
