混凝土结构设计原理 湘潭大学 11级

1立方体试件尺寸愈小，摩阻力的影响愈大，测得的强度也愈高。

2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。 3结构的安全性 适用性 耐久性称为结构的可靠性。

4将结构的极限状态分为：承载能力极限状态，正常使用极限状态，破坏-安全极限状态。 5标准值作用分为永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用三类；

作用的标准值：是结构和结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值。

可变作用的准永久值：指在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。 可变作用频遇值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用。它是指结构上较频繁出现的且量值较大的荷载作用取值。

6配筋率是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值（化为百分数表达）。面的有效高度。

7箍筋和弯起钢筋统称为梁的腹筋。把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁称为有腹筋梁，而把仅有纵向受力钢筋而不设腹筋的梁称为无腹筋梁。

8什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？为什么吧少筋梁和超筋梁都成为脆性破坏？

答：实际配筋率小于最小配筋率的梁称为少筋梁；大于最小配筋率且小于最大配筋率的梁称为适筋梁；大于最大配筋率的梁称为超筋梁。

少筋梁的受拉区混凝土开裂后，受拉钢筋达到屈服点，并迅速经历整个流幅而进入强化阶段，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，而裂缝宽度已经很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。

适筋梁受拉区钢筋首先达到屈服，其应力保持不变而应变显著增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之因混凝土压碎而破坏。

超筋梁的破坏是受压区混凝土被压坏，而受拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，受拉区的裂缝开展不宽，破坏突然，没有明显预兆。 少筋梁和超筋梁的破坏都很突然，没有明显预兆，故称为脆性破坏。 9钢筋混凝土受弯构件沿斜截面破坏的形态有几种？各在什么情况下发生？

答斜拉破坏，发生在剪跨比比较大（m?3）时；剪压破坏，发生在剪跨比在1?m?3时；斜压破坏，发生在剪跨比m?1时。

10钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标：构件的开裂扭矩和构件的破坏扭矩。 11钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态：少筋破坏，适筋破坏，超筋破坏，部分超筋破坏。

h0是指截

1钢筋和混凝土两种物理力学性能不一致的材料能够相互结合共同工作的主要原因是什么？

答：1)二者有可靠的粘结力2)二者的温度线膨胀系数较为接近3)混凝土包裹钢筋，使钢筋免遭锈蚀 2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

fcu表示。

剪跨比：剪跨比是一个无量纲常数，用来表示，此处M和V分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，

h0为截面有效高度。

抵抗弯矩图：又称材料图，是沿梁长度各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示各正截面所具有的抗弯承载力。

3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 4斜截面破坏形态分别采用什么方式加以控制。

斜压和斜拉一般采用截面限制条件和一定的构造措施予以避免。剪压破坏形态进行斜截面抗剪承载力的计算。

5影响钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯能力的主要因素有哪些？

答：主要因素有剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度等。 6何为预应力？预应力混凝土结构优缺点？

预应力：事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数量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。

优点：1提高构件的抗裂度和刚度。2节省材料，减少自重3减少混凝土梁竖向剪力和主拉应力4结构质量安全可靠5预应力可作为结构构件连接手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。 缺点1工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术熟练的专业队伍。2需要专门设备3预应力上拱度不易控制。4预应力混凝土结构的开工费用较高，跨径小、构件数量少的工程成本较高。

`7预应力混凝土结构强度要求：《公路桥规》规定：预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C40.，钢材强度越高，混凝土强度级别也相应要求提高。只有这样才能充分发挥高强刚才的抗拉强度，有效的减小构件截面尺寸，因而也可以减轻结构自重。而且不仅要求高强度，而且还要求能快硬 早强，以便能及早施加预应力，加快施工速度，提高设备模板等利用率。

1所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与 初应变 成正比。

2 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。

3 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 达不到抗压设计强度。 4 梁内纵向受力钢筋的弯起点应设在按正截面抗弯计算该钢筋强度全部发挥作用的截面以外h0／2处，以保证 斜截面抗弯 ；同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面以外，以保证正截面抗弯。

5光圆钢筋与混凝土之间的粘结力包含了水泥胶体对钢筋胶结力、钢筋与混凝土之间的 摩察力 和 握裹力 。

6根据抗扭配筋率得钢筋混凝土矩形截面纯扭构件破坏形态有少筋破坏、 部分超筋破坏 、超筋破坏、适筋破坏。

7施加预应力的方法有先张法和 后张法 。

8张拉预应力筋时，张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力筋截面面积得出的拉应力称为 张拉控制应力 。

9双筋矩形截面梁中，为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足

x?2as' 。

10影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有 剪跨比 、纵向受拉钢筋配筋率 、混凝土强度、和箍筋强度及数量。

11混凝土的立方体抗压强度所规定的标准试件是以 150mm 边长的试块进行的，在实际工程中也有采用边长为200mm的混凝土立方体试件，则所测得的立方体强度应乘以 1.05 的换算系数。

12适筋梁的特点是破坏始于 受拉钢筋屈服 ，钢筋经塑性伸长后，受压区边缘混凝土的压应变达到极限压应变。

13目前桥梁结构常用的锚具有锥形锚、 镦头锚 夹片锚和钢筋螺纹锚具。

14根据国内工程习惯，我国对以钢材为配筋的配筋混凝土结构，采用按其 预应力度 分成全预应力混凝土、 部分预应力混凝土 和钢筋混凝土的分类方法。

15混凝土的变形可分为两类，一类是荷载作用下的 受力变形 ，另一类与受力无关称为体积变形。

16国际上一般将结构的极限状态分为承载能力极限状态、 正常使用极限状态 和破坏——安全极限状态。

17梁内的钢筋有弯起钢筋或斜钢筋、 纵向受拉钢筋（主钢筋） 、架立刚筋、水平纵向钢筋和 箍筋 。

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18当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As合力点 之间 时，属于小偏心受拉，偏

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心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As合力点 以外 时，属于大偏心受拉。 19目前所采用的纯扭构件的强度计算理论包括（变角度空间桁架模型）和（斜弯曲破坏理论） 。 20 轴心受压构件按其配置箍筋的不同分为：（普通箍筋柱 ） 和 （螺旋箍筋柱 ） 。 21 预应力混凝土结构预加应力的主要方法为：（先张法和后张法

22 四种主要的组合结构是 （ 钢管混凝土结构、型钢混凝土结构、组合梁和型钢板与混凝土组合板）

23 钢结构主要连接方法为：（焊接、铆钉连接和螺栓连接） 24请举出四种引起预应力钢筋应力损失的原因：（ 预应力钢筋与管道间的摩擦、锚具变形、混凝土收缩徐变和钢筋松弛）

混凝土中配置钢筋的唯一作用是提高构件的承载力。 【 × 】 . 在一向受压另一向受拉应力状态下，混凝土抗压强度降低。 【 √ 】 . 混凝土结构设计中，宁可超配筋也不可少配筋。 【 × 】 . 对于受压构件，截面弯矩和轴力越大越不利。 【 × 】 . 钢筋混凝土板一般配有纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和分布钢筋。 【 × 】

. 在适筋范围内的钢筋混凝土受弯构件中，提高混凝土强度等级对于提高正截面抗弯承载力的作用是不很明显的。 【 √ 】 ．判别大偏心受压破坏的本质条件是?e0?0.3h0。 【 × 】

最大配箍率是通过限制构件最大截面尺寸实现的。 【 × 】 . 钢筋混凝土梁中配置足量的纵向受力钢筋可以避免斜截面破坏。 【 × 】 .混凝土中配置钢筋的唯一作用是提高构件的承载力。 【 × 】 钢筋混凝土受扭构件中必须配置受扭纵筋和箍筋。 【 √ 】 轴心受拉构件中纵向钢筋的搭接，都必须加焊，不能采用非焊接的搭接接头。【 × 】 混凝土立方体抗压强度受到多种因素影响，试件的尺寸越小，其抗压强度越小。【× 】 ．钢筋混凝土受弯构件正截面计算中受压高度界限系数ξb只与钢筋等级有关。【 × 】 ．抗扭的箍筋必须做成闭口形式，且具有足够的锚固长度。 【 √ 】 ．预应力混凝土梁的极限承载力比同截面同种材料的普通钢筋混凝土极限承载力大。【 × 】

．混凝土骨料弹性模量越大，其收缩值就越小。 【 √ 】 ．混凝土受三向应力作用时，强度和延性相应降低。 【 × 】

．钢筋混凝土受弯构件正截面的工作可分为整体工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段三个阶段。 【 √ 】

．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。 【 √ 】 ．大偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 【 √ 】 ．钢筋混凝土受弯构件在长期荷载作用下，随着裂缝的发展，刚度变化不大。【 × 】 ．《公路桥规》规定结构构件的承载能力极限状态设计原则是：荷载效应不利组合的设计值，必须小于等于结构抗力效应的设计值。 【 √ 】

．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应力有关。【 √ 】 ．当M与N的实际组合落在MN相关曲线以内时，表明构件即将丧失承载力。【 × 】

。

．扭矩在构件中引起的主拉应力迹线与构件轴线成45角，因此理论上讲在纯扭构件中配置抗扭钢

。

筋的最理想方案是沿45方向布置螺旋形箍筋。 19．【 √ 】 ．锥形锚锚固钢丝时需用墩头机将钢丝墩粗，不会出现滑丝问题。 【 × 】 ．混凝土受压高度界限系数

?b只与混凝土有关。 【 × 】

．小偏心受压破坏始于远离作用力一侧钢筋屈服。 【 × 】

.T型截面可以看成是由简单矩形截面所组成，受扭时各个矩形截面的扭转角不同。【 √ 】 . 钢筋混凝土受弯构件正截面计算中受压高度界限系数ξb只与钢筋等级有关 【× 】 ．混凝土受三向应力时，强度和延性相应提高。 【 √ 】 ．混凝土在长期荷载作用下产生的应力越大，混凝土的徐变越小。 【 × 】 ．双筋矩形截面梁中，为了充分发挥受压钢筋的作用并确保其达到屈服强度必须满足【 √ 】

x?2as'。

27．水泥用量越大，混凝土收缩越小。 【 × 】 ⑴ 单筋矩形截面梁是指矩形截面梁中只有一根受力钢筋。（ ） 答案：错误

⑵ 混凝土构件适用于以压为主的结构。 （ ） 答案：对

⑶ 钢结构主要缺点是造价高、维护性差、耐火性差。 （ ） 答案：对

⑷ 混凝土结构出现裂缝即认为已经失效。 （ ） 答案：错

⑸ 截面承载能力计算是从承载能力极限状态出发，裂缝和变形的计算是从正常使用极限状态出发的。（ ） 答案：对

⑹ 预应力混凝土的本质就是在混凝土结构承载前施加一定的压力，使其抵消或减小外荷载产生的拉应力。（ ） 答案：对

⑺ 组合结构充分利用了钢与混凝土结构性能，因此受力比较合理。（ ） 答案：对

⑻ 在我国桥梁施工现场，预应力梁制作常采用的张拉法是先张法。（ ） 答案：错

⑼ 焊接残余应力是内部自平衡的应力，对钢结构受力没有影响。（ ） 答案：错

⑽ 强度、刚度、稳定性是钢结构设计必须考虑的几个方面。（ ） 答案：对