結構設計原理複習題及答案

2021-08-01 09:38:08 字數 4419 閱讀 5119

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立方體抗壓強度fcu>軸心抗壓強度fc>軸心抗拉強度ft;fcu和試驗方法、實驗尺寸有關。試驗尺寸越小,強度值越大。(1)雙向受壓時,一向混凝土強度隨另一向壓應力增加而增加;(2)雙向受拉時,雙向抗拉強度接近單向抗拉強度(3)一側受拉一側受壓,強度均低於單向受力強度。

影響砌體抗壓強度主要因素:塊材的強度、尺寸和形狀,砂漿的物理力學效能,砌築質量

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分為荷載作用下的變形和體積變形(收縮)。徐變:在荷載長期作用下,混凝土變形隨時間增加而增加,應力不變的情況下,應變隨時間增加。

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(1)混凝土強度越高,應力應變曲線下降越劇烈,延性越差。(2)應變速率小,峰值應力fc降低,峰值應變增大,下降段曲線顯著減緩(3)測試技術和實驗條件

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後者與前者相比,後者沒有明顯的流服或屈服點。同時其強度很高,但延伸率大為減少, 塑性效能降低。

軟鋼:有物理屈服點。以屈服點處的強度值作為計算承載力時的強度極限。

硬鋼:無物理屈服點。設計上取相應殘餘應變為0.2%的應力作為假定屈服強度

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結構功能:(1)結構應能承受在正常施工和正常使用期間出現的各種荷載、外加變形、約束變形的作用(2)結構在正常使用條件下具有良好的工作效能(3)結構在正常使用和正常維護條件下,具有足夠的耐久性(4)在偶然荷載作用下或偶然事件發生時、發生後,結構仍能保持整體穩定性,不發生倒塌。

功能函式:z=r-s≥0結構處於可靠、極限狀態。

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(1)適筋梁破壞;鋼筋先屈服後混凝土被壓碎,屬延性破壞。

(2)超筋梁破壞;混凝土先被壓碎,鋼筋不屈服,屬脆性破壞。

(3)少筋梁破壞;混凝土一開裂,鋼筋馬上屈服而破壞,屬脆性破壞

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(1)平截面假設:混凝土平均應變沿截面高度按直線分布。(2)不考慮混凝土的抗拉強度。

拉力全部由鋼筋承擔。(3)縱向鋼筋應力應變方程:(縱向鋼筋的極限拉應變取0.

01)(4)混凝土受壓應力應變曲線方程按規定取用

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優點:提高了截面承受彎矩的能力;提高截面的延性。

缺點:鋼筋用量增多,不經濟

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若超過400,則混凝土破壞時鋼筋未達到屈服強度,適用高強度鋼筋不經濟。

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梁:縱向受拉鋼筋(主鋼筋)、彎起鋼筋或斜拉鋼筋、箍筋、架立鋼筋和水平縱向鋼筋。樑內的鋼筋常採用骨架形式,分為綁紮鋼筋骨架、焊接鋼筋骨架。(主鋼筋數量由計算決定)

綁紮鋼筋骨架:將縱向鋼筋與橫向鋼筋通過綁紮而成的空間鋼筋骨架。

焊接骨架:先將縱向受拉鋼筋(主鋼筋)、彎起鋼筋或斜筋和架立鋼筋焊接成平面骨架,然後用鋼筋將數片焊接的平面骨架組成空間骨架。

板:單向板內主鋼筋沿板的跨度方向(短邊方向)布置在板的受拉區,鋼筋數量由計算決定。對於周邊支承的雙向板,因板的兩個方向都承受彎矩,均要設定主鋼筋。

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第一類t形截面梁:受壓區在翼板厚度內。中和軸在受壓翼板內,受壓區高度x≤h』f

第二類t行截面梁:受壓區已進入梁肋。中和軸在梁肋部,受壓區高度x>h』f

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(1)斜拉破壞:破壞突然,有一條主要斜裂縫貫穿梁體,破壞面整齊,無混凝土壓碎現象。發生在剪跨比較大(大於3)時。(剪跨比 m表彎矩,v表剪力 )

(2)剪壓破壞:破壞處可見多條平行短裂縫和混凝土碎渣。發生在剪跨比為1~3之間。

(3)斜壓破壞:荷載和支座間先出現一條斜裂縫,隨後出現多而密的斜裂縫,無主裂縫。剪跨比小於1時。

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受壓區鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離、相對界限受壓區高度

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一般把箍筋和彎起(斜)鋼筋統稱為梁的腹筋。箍筋一般是沿梁剪跨布置的,在梁的剪跨範圍內只要出現斜裂縫,相應部位的鋼筋就發揮作用。彎起鋼筋或斜筋只有與臨界斜裂縫相交後才能發揮作用,可以提高梁的抗剪承載力。

彎筋不宜單獨使用,而總是與箍筋聯合使用

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剪跨比m↑vu↓、混凝土強度fcu↑vu↓、縱向受拉鋼筋配筋率↑vu↓和箍筋數量及強度↑vu↓

r0,橋梁結構重要性係數h0相當於剪力組合設計值處截面的有效高度;b相應於剪力組合設計值處截面的有效高度;vd驗算截面處由作用(或荷載)產生的剪力組合設計值。

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彎矩包絡圖是沿梁跨長各截面在荷載的最不利的布置下可能出現的正、負彎矩極值的範圍。其圖形由在梁軸上面、下面各一條曲折線組成;

抵抗彎矩圖(也可以叫材料包絡圖),每一根鋼筋的抵抗彎矩的能力,按比例畫成長條矩形,一條條挨著布置上去,最終應包住彎矩包絡圖;梁支座的負彎矩包絡圖被抵抗彎矩圖包住時,每一條在不需要地方,還應延長乙個錨固長度才可切斷

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大偏心受拉構件()破壞時,混凝土雖開裂,但還有受壓區,破壞特徵與as的數量有關,當as數量適當時,受拉鋼筋首先屈服,然後受壓鋼筋應力達到屈服強度,混凝土受壓邊緣達到極限應變而破壞。

小偏心受拉構件破壞時,一般情況下,全截面均為拉應力,其中as一側的拉應力較大。隨著荷載增加,as一側的混凝土首先開裂,而且裂縫很快貫通整個截面,混凝土退出工作,拉力完全由鋼筋承擔,構件破壞時,as及as』都達到屈服強度。

界限破壞:受拉鋼筋屈服與受壓區混凝土邊緣極限壓應變ecu同時達到

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按大偏心構件,反之小偏心構件。

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定義:在混凝土或鋼筋混凝土中引入內部應力,且其數值和分布恰好能將使用荷載產生的應力抵消到事先認為乙個合適程度的配筋混凝土

缺點:工藝複雜,施工質量要求高,需要裝置一流技術嫻熟的專業隊伍,預應力上拱度不易控制,預應力砼結構開工費用大,對於小跨進,構件數量少的工程成本高;

優點:提高構件抗裂度和剛度,節省材料,減少自重,減小混凝土梁的豎向剪力和主控應力,結構質量安全可靠,作為結構構件鏈結手段,促進橋梁結構新體系與施工方法的發展。適用:

普遍用於大跨度、重型結構

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(1)在普通鋼筋混凝土結構中,使用高強度鋼筋發揮不了其本身的材料強度,只能將其作為低強度鋼筋來用,因而也就失去了採用高強度鋼筋的意義,達不到節約鋼筋的目的,反而造成了浪費。

(2)由於鋼筋強度高,所需截面面積小,就導致構件在標準荷載作用下鋼筋的應力提高,使得構件的裂縫寬度加大。

(3)所用鋼筋強度太高,鋼筋混凝土受彎構件的剛度會隨鋼筋的面積減小而降低,從而使構件不能正常使用。

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先張:張拉台座上,綁紮鋼筋控制拉力張拉預應力鋼筋並進行臨時錨固,澆築混凝土,養護達到強度後,放張,通過預應力鋼筋與混凝土的粘結作用,傳遞給砼,使其獲得預壓應力

特點:一般可用高強鋼絲、鋼絞線。2.不專設永久錨具3.施工工序簡單,臨時固定所用的錨具可以重複使用。

後張:綁紮鋼筋並預留孔道,澆注混凝土,養護達到其強度要求,將預應力鋼筋穿入孔道,張拉鋼筋到控制拉力後用特製錨具錨固,最後在孔道注入水泥漿,使預應力鋼筋與混凝土粘結成整體

先張法靠粘結力傳遞並保持預加應力,後張法靠工作錨具來傳遞和保持預加應力

特點:穩定性好, 流動性好,無收縮效能,充盈度高, 強度高,防腐效能,耐久性,施工方便性

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鋼筋的彈模,鋼筋的拉應力,保護層厚度,有效受拉面積配筋率。鋼筋的彈模越小(一般都是2×10e5mpa),拉應力越大,保護層厚度越大,有效受拉面積配筋率越小,則最大裂縫寬度越大。

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縱向受力鋼筋:(1)協助混凝土承受壓力,可減小構件截面尺寸(2)承受可能存在的不大的彎矩(3).防止構件的突然脆性破壞

箍筋:(1)承受橫向作用下的剪力(2)防止縱向鋼筋區域性壓屈(3)便於施工(4)與縱向鋼筋形成鋼筋骨架

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六項預應力損失值:(1)與管道壁間摩擦(2)錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮(3)鋼筋與台座間的溫差(4)混凝土彈性壓縮(5)鋼筋鬆弛(6)混凝土收縮和徐變。

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(1)單筋矩形受彎構件截面梁承載力計算公式條件:

不超筋: 不少筋:

(2)雙筋矩形受彎構件截面梁承載力計算公式條件:

不超筋:當受壓鋼筋達到抗壓強度設計值時有:若表明受壓區鋼筋達不到抗壓強度設計值。若受壓鋼筋保護層厚度不大可取

(3)t形截面受彎構件抗彎承載力

①第一類():

②第二類():

(4)受彎構件斜截面抗剪承載力:

(5)受彎構件斜截面抗彎承載力:

確定最不利斜截面位置後方可使用。

(6)配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構件

當縱向鋼筋配筋率時,a應改用淨面積

(7)配有縱向鋼筋和螺旋箍筋軸心受壓構件

①為保證在使用載荷作用下,螺旋箍筋混凝土保護層不致過早脫落,螺旋箍筋柱的承載力計算值不應比普通箍筋柱承載力大50%

②達到下列情況時,不考慮螺旋箍筋作用,按(6)計算:構件長細比大於等於48時(圓形截面柱長細比大於等於12時);按縱向鋼筋和螺旋箍筋計算值小於配縱向鋼筋和普通箍筋時的值;當時,螺旋鋼筋配置太少,不能起顯著作用時。

(8)矩形偏心受壓構件正截面承載力計算:

①鋼筋應力取值:

大偏心構件取;小偏心構件按應滿足

②為保證構件破壞時,大偏心構件表面受壓鋼筋能達到屈服強度,有

③當偏心軸向力作用的偏心距很小時,當作全截面受壓計算。

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