结构设计原理 总结

第一篇：结构设计原理 总结

结构：一般把构造物的承重骨架组成部分统称为结构

常用的结构一般可分为：混凝土结构 钢结构 圬工结构 木结构

钢筋混凝土结构：是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构 混凝土：是用水泥，砂子，石子三种材料经水拌合凝固硬化后制成的人工材料 钢筋混凝土的产生：将钢筋和混凝土结合在一起共同工作，混凝土承受压力，钢筋承受拉力，将可以充分发挥各自的优势。钢筋分类：按加工方式不同分为 热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋、冷拔钢丝，冷加工方法有 冷轧、冷拉、冷拔，预应力钢筋分为 高强钢筋、钢绞线、高高强钢丝及钢丝束 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，这种现象被称为徐变。

徐舒：钢筋在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则钢筋中的应力将随时间延长而降低 混凝土立方体抗压强度：以变长是150mm立方体标准试件中在20摄氏度正负2度，强度和温度95%以上潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和实验方法测得的抗压强度值。混凝土轴心抗压强度：按照立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值 混凝土抗拉强度：用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体做试件，试验时用试验机夹具夹紧两外伸的钢筋施加拉力，破坏在没有钢筋中部截面被拉断，其平均应力。混凝土劈裂抗拉强度：由立方体或圆柱体的劈裂试验测定的抗拉强度

设计：在预定的作用及材料性能条件下，确定构建按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造要求目标可靠指标：用作公路桥梁结构设计依据的可靠指标

可靠性：结构在规定的时间（设计基准期）内，在规定的条件（结构设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用条件）下，完成预定功能的能力，安全性、适用性、耐久性称为结构的可靠性可靠度：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。设计基准期：进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数极限状态：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结构的极限状态

结构抗力：结构构件承受内力和变形的能力。它是结构材料性能扣几何参数等的函数 作用：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和间接作用作用标准值：结构或结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值 可变作用准永久值：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值梁内钢筋组成：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绑扎钢筋骨架：将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架一般用于整体现浇

焊接钢筋骨架：先将纵向受拉钢筋(主钢筋）弯起钢筋或斜筋和架立钢筋焊接成平面骨架，然后用箍筋将数片焊接的平面骨架组成空间骨架。

塑性破坏（延性破坏）：结构或构件在破坏前有明显变形或其他征兆 脆性破坏：结构或构件在破坏前无明显变形或其他征兆

配筋率：所有配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值

腹筋：把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋

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。广义剪跨比：m=M/Vh0 狭义剪跨比：m=a/h0 配箍率：=Asv/bsv，Asv表示斜截面内配置在延梁长方向上一个箍筋间距sv范围内的箍筋各肢总截面积b表示截面宽度sv表示延梁长方向的箍筋的间距 剪压破坏：随着荷载的增大梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝，它出现后梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力剪应力及荷载引起的竖向局部正应力的共同作用下被压酥而破坏

斜截面投影长度：自纵向构件与斜裂缝低端而橡胶至斜裂缝顶端距离水平投影长度 充分利用点：在结构中钢筋的长度被充分利用的点

弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值Md的分布图，其纵坐标表示该截面上作用的最大设计弯矩

抵抗弯矩图：以各截面实际的纵向受拉钢筋所能承受的弯矩为纵坐标，以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图形。即表示各正截面所具有的抗弯承载能力。

钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标：1构件的开裂扭矩2构件的破坏扭矩 轴心受压构件：当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时的构件

纵向稳定系数 ：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数。

长细比：杆件的计算长度与杆件截面的回转半径之比

偏心受压构件：当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时。

压弯构件：截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。

界限破坏：受拉钢筋达到屈服应变时，受压区混凝土也刚好达到极限压应变而压碎。

对称配筋：截面的两侧所用钢筋的等级和数量均相同的配筋。

受拉构件：当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合时成为受拉构件

换算截面：将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面裂缝宽度的影响因素：1混凝土强度等级2钢筋保护层厚度3受拉钢筋应力4钢筋直径5受拉钢筋配筋率6钢筋外形7直接作用性质8构件受力性质

预拱度：施工时预设的反向挠度挠度：结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移抗弯刚度：构件截面抵抗弯曲变形的能力

混凝土结构耐久性：混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。影响混凝土结构耐久性的主要因素：1混凝土冻融破坏2混凝土的碱骨料反应3侵蚀性介质的腐蚀4机械磨损5混凝土的碳化6钢筋锈蚀

预应力混凝土结构：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内力抵消到一个合适程度的混凝土。

预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩Ms的比值。

预应力损失：混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而将引起预应力钢筋中的预拉应力下降，成为预应力损失消压弯矩：也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的弯矩 先张法：先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直径的冷拉钢筋

后张法：先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件混凝土受到预压 A类部分预应力混凝土：允许出现拉应力且加以限制不允许开裂，拉而有限

B类部分预应力混凝土：允许出现裂缝，裂缝宽度不超过规定值，裂而有限 部分预应力混凝土：介于全预应力混凝土与普通钢筋混凝土之间的结构，根据要求施加适量的预应力，配置普通钢筋以保证承载力要求

无粘结预应力混凝土梁：配置主筋为无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁

无粘结预应力钢筋：由单根或多跟刚强钢丝、钢绞线或钢筋，沿其全长涂有专用仿佛油脂涂料层和有外包层，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

部分预应力混凝土受弯构件的设计内容：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）

钢筋和混凝土两种有效结合原因：1混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在和在作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能2他们的温度线膨胀系数比较接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结3包围在钢筋外面的混凝土起着保护钢筋避免锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用钢筋混凝土的优缺点：优点1在钢筋混凝土结构中，混凝土强度是随时间而不断增长的，同时钢筋被混凝土所包裹而不致锈蚀，所以钢筋混凝土结构的耐久性较好，其刚度较大，在使用荷载用下的变形较小2可以整体现浇也可以预制装配，并且可以根据需要浇制成各种构件形状和截面尺寸3钢筋混凝土结构所用材料中砂石所占的比例较大，砂石易就地取材，可以降低建筑成本。缺点：1自重大2抗裂性能差，带裂缝工作3施工受气候条件影响，建造期长4费较多的模具和木料5加固和改建较困难，隔热和隔声性能较差三个状况：1持久状况：桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计2短暂状况：桥涵施工过程中承受临时性（或荷载）的状况，该状况对应的是桥梁的施工阶段，一般只进行承载能力极限状态设计3偶然状况：在桥涵使用过程中偶然出现的状况。（可能遇到地震等作用的状况。只进行承载能力极限状态设计作用分类：1永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用（结构重力 土的重力 土侧压力 水的浮力 基础变位作用）2可变作用：在结构使用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用（汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 汽车制动力 风力 流水压力 冰压力 温度作用 支座摩阻力）3偶然作用：在结构使用期间出现的概率小，一旦出现其值很大且持续时间很短的作用（地震作用 船舶或漂流物的撞击作用 汽车撞击作用）受弯正截面破坏形态：1适筋梁破坏（塑性破坏）：a破坏特征：受拉区钢筋先达到屈服强度，后压区凝土被压碎而破坏b破坏性质：梁破坏前产生较大的挠度和塑性变形，有明显破坏预兆，属塑性破坏。c承载能力：取决于配筋率、钢筋的强度等级和混凝土的强度等级。2超筋梁破坏（脆性破坏）a破坏特征：破坏时压区混凝土被压碎，而拉区钢筋应力未达到屈服强度b破坏性质：裂缝比较密宽度较细，破坏前没有明显征兆c承载能力：取决于混凝土的抗压强度3少筋梁破坏（脆性）：a破坏特征：拉区混凝土一开裂．受拉钢筋到屈服强度梁很快破坏b破坏性质：梁破坏前出现一条集中裂缝，宽度较大但很突然，属脆性破坏。c承载能力：取决于混凝土的抗拉强度单筋矩形截面四个基本假定：1平截面假定2受压区混凝土应力图形采用等效矩形，其压力强度取fcd 3不考虑截面受拉混凝土的抗拉强度4．受拉区钢筋应力取fsd斜截面破坏形态：1斜拉破坏（脆性破坏）：a产生条件：一般发生在剪跨比较大（m >3）的无腹筋梁b破坏特征：当斜裂缝一出现，很快形成一条主要斜裂缝（临界斜裂缝），并迅速延伸至荷载作用点，使梁斜向被拉断成两部分。破坏面较整齐，无压碎痕迹，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏即为斜拉破坏。c抗剪能力：斜拉破坏主要是由于主拉应力超过混凝土的抗拉强度，因此梁的受剪承载力很低，破坏荷载等于或略高于主要斜缝出现的荷载。2 剪压破坏a产生条件：一般发生在剪跨比适中即1≤m≤3的无腹筋梁b破坏特征：梁在剪弯区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝延伸至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力和剪应力共同作用下被压碎而破坏，这种破坏称为剪压破坏。c抗剪能力：主要与混凝土强度有关，其受剪承载力比斜拉破坏高。3斜压破坏：a当剪跨比较小（m＜1)b破坏特征：在加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝．梁腹被分割成若干个倾斜的小柱体。随着荷载增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，故称为斜压破坏。c抗剪能力：斜截面受剪承载力主要取决于构件截面尺寸和混凝土抗压强度，受剪承载力比剪压破坏高。

矩形截面纯扭构件的破坏特征：1少筋破坏—一开裂，钢筋马上屈服，结构立即破坏2适筋破坏—纵筋、箍筋先屈服，混凝土受压面压碎3超筋破坏—纵筋、箍筋未屈服，混凝土受压面先压碎4部分超筋破坏—纵筋一部分钢筋先屈服，混凝土受压面被压碎变角度空间桁架模型基本假定：1混凝土只承受压力具有螺旋形裂缝2纵筋和箍筋只承受拉力3忽略核心混凝土和钢筋销栓作用斜弯曲破坏理论基本假定：1通过扭曲裂面的纵向钢筋、箍筋在构件破坏时均已达到其屈服强度2受压区高度近似地取为两倍的保护层厚度，假定受压区的合力近似地作用于受压区的形心3混凝土的抗扭能力忽略不计，扭矩全部由抗扭纵筋和箍筋承担4抗扭纵筋沿构件核心周边对称、均匀布置，抗扭箍筋沿构件轴线方向等距离布置，且均锚固可靠。弯剪扭构件的破坏类型 1弯型破坏 :弯矩作用比扭矩显著,构件破坏时体现为先是与螺旋形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉达到屈服强度，最终截面上边缘的混凝土受压破坏 2扭型破坏:扭矩作用显著,顶部纵筋先于构件底部纵筋达到受拉屈服强度，破坏面始于构件顶面发展到两个侧面 3剪扭型破坏：剪力和扭矩都较大 ,破坏时与螺旋形裂缝相交的钢筋受拉并达到屈服强度，受压区靠近另一侧面 受拉破坏—大偏心受压破坏（塑性破坏）产生条件：相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。破坏特征：部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度，随后混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量受压破坏—小偏心受压破坏（脆性破坏）产生条件：1偏心距很小2偏心距较小，或偏心距较大而受拉钢筋较多3偏心距很小，但离纵向压力较远一侧钢筋数量少，而靠近纵向力N一侧钢筋较多时。破坏特征：一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度受弯构件产生裂缝的原因：1由作用效应引起的裂缝，（弯矩剪力扭矩以及拉力等）主要通过设计计算进行验算和构造措施加以控制2由外加变形或约束变形引起的裂缝，如混凝土收缩、温度变化、基础不均匀沉降等外加变形或约束变形引起开裂，主要通过采用构造措施和施工工艺加以控制3 筋锈蚀裂缝：由于保护层混凝土碳化，冬季施工时掺氯盐过多导致钢筋锈蚀所至。计算裂缝宽度的三种理论：1粘结滑移理论：裂缝控制主要取决于钢筋和混凝土之间的粘结性能2无滑移理论：表面裂缝宽度是由钢筋至构件表面的应变梯度控制的，即裂缝宽度随着离钢筋距离的增大而增大，钢筋的混凝土保护层厚度是影响裂缝宽度的主要因素3综合理论：考虑了混凝土保护层厚度对裂缝宽度的影响，也考虑了钢筋和砼之间可能出现的滑移。受弯构件变形（挠度）演算的原因：挠度过大，损坏使用功能：如简支梁跨中挠度过大，将使梁端部转角大，引起行车对该处产生冲击，破坏伸缩缝和桥面；连续梁的挠度过大，将使桥面不平顺，行车时引起颠簸和冲击等问题。预应力混凝土结构优缺点：优点1提高了构件的抗裂度和刚度2节约材料，降低造价3结构质量安全可靠4增强结构耐久性5能促进桥梁新体系的发展 缺点1工艺较复杂，对质量要求高2需要有一定的专门设备3预应力反拱不易控制4设计要求高预应力混凝土结构的三种概念：1预加应力的目的是将混凝变变脆性为弹性材料2施加预应力的目的是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作3预加应力的目的是实现荷载平衡钢筋预应力损失的估算：1预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失3钢筋与台座间的温差引起的应力损失4混凝土弹性压缩引起的应力损失5钢筋松弛引起的应力损失6混凝土收缩和徐变引起的应力损失预拱度的设置：预应力混凝土受弯构件由预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度；当预加应力的长期反拱小于按荷载短期组合计算的长期挠度时应设预拱度，预拱度值按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用，即设置预拱度时，按最大的预拱值沿顺桥向做成平顺的曲线部分预应力钢筋的特点：1充分发挥预应力钢筋的作用，利用普通钢筋的作用，节省预应力钢筋与锚具2改善结构性能，允许在使用期间出现裂缝，扩大了应用范围;3设计人员可以根据结构使用要求来选择预应力度的高低 结构：一般把构造物的承重骨架组成部分统称为结构 常用的结构一般可分为：混凝土结构 钢结构 圬工结构 木结构

钢筋混凝土结构：是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构 混凝土：是用水泥，砂子，石子三种材料经水拌合凝固硬化后制成的人工材料 钢筋混凝土的产生：将钢筋和混凝土结合在一起共同工作，混凝土承受压力，钢筋承受拉力，将可以充分发挥各自的优势。钢筋分类：按加工方式不同分为 热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋、冷拔钢丝，冷加工方法有 冷轧、冷拉、冷拔，预应力钢筋分为 高强钢筋、钢绞线、高高强钢丝及钢丝束 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，这种现象被称为徐变。

徐舒：钢筋在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则钢筋中的应力将随时间延长而降低 混凝土立方体抗压强度：以变长是150mm立方体标准试件中在20摄氏度正负2度，强度和温度95%以上潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和实验方法测得的抗压强度值。混凝土轴心抗压强度：按照立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值 混凝土抗拉强度：用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体做试件，试验时用试验机夹具夹紧两外伸的钢筋施加拉力，破坏在没有钢筋中部截面被拉断，其平均应力。

混凝土劈裂抗拉强度：由立方体或圆柱体的劈裂试验测定的抗拉强度

设计：在预定的作用及材料性能条件下，确定构建按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造要求目标可靠指标：用作公路桥梁结构设计依据的可靠指标

可靠性：结构在规定的时间（设计基准期）内，在规定的条件（结构设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用条件）下，完成预定功能的能力，安全性、适用性、耐久性称为结构的可靠性可靠度：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。设计基准期：进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数极限状态：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结构的极限状态

结构抗力：结构构件承受内力和变形的能力。它是结构材料性能扣几何参数等的函数

作用：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和间接作用作用标准值：结构或结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值 可变作用准永久值：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值梁内钢筋组成：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绑扎钢筋骨架：将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架一般用于整体现浇

焊接钢筋骨架：先将纵向受拉钢筋(主钢筋）弯起钢筋或斜筋和架立钢筋焊接成平面骨架，然后用箍筋将数片焊接的平面骨架组成空间骨架。塑性破坏（延性破坏）：结构或构件在破坏前有明显变形或其他征兆 脆性破坏：结构或构件在破坏前无明显变形或其他征兆

配筋率：所有配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值 腹筋：把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋

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。广义剪跨比：m=M/Vh0 狭义剪跨比：m=a/h0 配箍率：=Asv/bsv，Asv表示斜截面内配置在延梁长方向上一个箍筋间距sv范围内的箍筋各肢总截面积b表示截面宽度sv表示延梁长方向的箍筋的间距

剪压破坏：随着荷载的增大梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝，它出现后梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力剪应力及荷载引起的竖向局部正应力的共同作用下被压酥而破坏 斜截面投影长度：自纵向构件与斜裂缝低端而橡胶至斜裂缝顶端距离水平投影长度 充分利用点：在结构中钢筋的长度被充分利用的点

弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值Md的分布图，其纵坐标表示该截面上作用的最大设计弯矩

抵抗弯矩图：以各截面实际的纵向受拉钢筋所能承受的弯矩为纵坐标，以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图形。即表示各正截面所具有的抗弯承载能力。

钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标：1构件的开裂扭矩2构件的破坏扭矩 轴心受压构件：当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时的构件

纵向稳定系数 ：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数。

长细比：杆件的计算长度与杆件截面的回转半径之比

偏心受压构件：当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时。压弯构件：截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。

界限破坏：受拉钢筋达到屈服应变时，受压区混凝土也刚好达到极限压应变而压碎。

对称配筋：截面的两侧所用钢筋的等级和数量均相同的配筋。

受拉构件：当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合时成为受拉构件 换算截面：将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面裂缝宽度的影响因素：1混凝土强度等级2钢筋保护层厚度3受拉钢筋应力4钢筋直径5受拉钢筋配筋率6钢筋外形7直接作用性质8构件受力性质 预拱度：施工时预设的反向挠度挠度：结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移抗弯刚度：构件截面抵抗弯曲变形的能力

混凝土结构耐久性：混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。影响混凝土结构耐久性的主要因素：1混凝土冻融破坏2混凝土的碱骨料反应3侵蚀性介质的腐蚀4机械磨损5混凝土的碳化6钢筋锈蚀 预应力混凝土结构：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内力抵消到一个合适程度的混凝土。

预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩Ms的比值。预应力损失：混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而将引起预应力钢筋中的预拉应力下降，成为预应力损失消压弯矩：也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的弯矩 先张法：先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直径的冷拉钢筋

后张法：先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件混凝土受到预压 A类部分预应力混凝土：允许出现拉应力且加以限制不允许开裂，拉而有限

B类部分预应力混凝土：允许出现裂缝，裂缝宽度不超过规定值，裂而有限 部分预应力混凝土：介于全预应力混凝土与普通钢筋混凝土之间的结构，根据要求施加适量的预应力，配置普通钢筋以保证承载力要求

无粘结预应力混凝土梁：配置主筋为无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁

无粘结预应力钢筋：由单根或多跟刚强钢丝、钢绞线或钢筋，沿其全长涂有专用仿佛油脂涂料层和有外包层，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 部分预应力混凝土受弯构件的设计内容：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）

钢筋和混凝土两种有效结合原因：1混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在和在作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能2他们的温度线膨胀系数比较接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结3包围在钢筋外面的混凝土起着保护钢筋避免锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用钢筋混凝土的优缺点：优点1在钢筋混凝土结构中，混凝土强度是随时间而不断增长的，同时钢筋被混凝土所包裹而不致锈蚀，所以钢筋混凝土结构的耐久性较好，其刚度较大，在使用荷载用下的变形较小2可以整体现浇也可以预制装配，并且可以根据需要浇制成各种构件形状和截面尺寸3钢筋混凝土结构所用材料中砂石所占的比例较大，砂石易就地取材，可以降低建筑成本。缺点：1自重大2抗裂性能差，带裂缝工作3施工受气候条件影响，建造期长4费较多的模具和木料5加固和改建较困难，隔热和隔声性能较差三个状况：1持久状况：桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计2短暂状况：桥涵施工过程中承受临时性（或荷载）的状况，该状况对应的是桥梁的施工阶段，一般只进行承载能力极限状态设计3偶然状况：在桥涵使用过程中偶然出现的状况。（可能遇到地震等作用的状况。只进行承载能力极限状态设计作用分类：1永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用（结构重力 土的重力 土侧压力 水的浮力 基础变位作用）2可变作用：在结构使用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用（汽车荷载 汽车冲击力 汽车离心力 汽车引起的土侧压力 人群荷载 汽车制动力 风力 流水压力 冰压力 温度作用 支座摩阻力）3偶然作用：在结构使用期间出现的概率小，一旦出现其值很大且持续时间很短的作用（地震作用 船舶或漂流物的撞击作用 汽车撞击作用）受弯正截面破坏形态：1适筋梁破坏（塑性破坏）：a破坏特征：受拉区钢筋先达到屈服强度，后压区凝土被压碎而破坏b破坏性质：梁破坏前产生较大的挠度和塑性变形，有明显破坏预兆，属塑性破坏。c承载能力：取决于配筋率、钢筋的强度等级和混凝土的强度等级。2超筋梁破坏（脆性破坏）a破坏特征：破坏时压区混凝土被压碎，而拉区钢筋应力未达到屈服强度b破坏性质：裂缝比较密宽度较细，破坏前没有明显征兆c承载能力：取决于混凝土的抗压强度3少筋梁破坏（脆性）：a破坏特征：拉区混凝土一开裂．受拉钢筋到屈服强度梁很快破坏b破坏性质：梁破坏前出现一条集中裂缝，宽度较大但很突然，属脆性破坏。c承载能力：取决于混凝土的抗拉强度单筋矩形截面四个基本假定：1平截面假定2受压区混凝土应力图形采用等效矩形，其压力强度取fcd 3不考虑截面受拉混凝土的抗拉强度4．受拉区钢筋应力取fsd斜截面破坏形态：1斜拉破坏（脆性破坏）：a产生条件：一般发生在剪跨比较大（m >3）的无腹筋梁b破坏特征：当斜裂缝一出现，很快形成一条主要斜裂缝（临界斜裂缝），并迅速延伸至荷载作用点，使梁斜向被拉断成两部分。破坏面较整齐，无压碎痕迹，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏即为斜拉破坏。c抗剪能力：斜拉破坏主要是由于主拉应力超过混凝土的抗拉强度，因此梁的受剪承载力很低，破坏荷载等于或略高于主要斜缝出现的荷载。2 剪压破坏a产生条件：一般发生在剪跨比适中即1≤m≤3的无腹筋梁b破坏特征：梁在剪弯区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝延伸至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力和剪应力共同作用下被压碎而破坏，这种破坏称为剪压破坏。c抗剪能力：主要与混凝土强度有关，其受剪承载力比斜拉破坏高。3斜压破坏：a当剪跨比较小（m＜1)b破坏特征：在加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝．梁腹被分割成若干个倾斜的小柱体。随着荷载增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，故称为斜压破坏。c抗剪能力：斜截面受剪承载力主要取决于构件截面尺寸和混凝土抗压强度，受剪承载力比剪压破坏高。

矩形截面纯扭构件的破坏特征：1少筋破坏—一开裂，钢筋马上屈服，结构立即破坏2适筋破坏—纵筋、箍筋先屈服，混凝土受压面压碎3超筋破坏—纵筋、箍筋未屈服，混凝土受压面先压碎4部分超筋破坏—纵筋一部分钢筋先屈服，混凝土受压面被压碎变角度空间桁架模型基本假定：1混凝土只承受压力具有螺旋形裂缝2纵筋和箍筋只承受拉力3忽略核心混凝土和钢筋销栓作用斜弯曲破坏理论基本假定：1通过扭曲裂面的纵向钢筋、箍筋在构件破坏时均已达到其屈服强度2受压区高度近似地取为两倍的保护层厚度，假定受压区的合力近似地作用于受压区的形心3混凝土的抗扭能力忽略不计，扭矩全部由抗扭纵筋和箍筋承担4抗扭纵筋沿构件核心周边对称、均匀布置，抗扭箍筋沿构件轴线方向等距离布置，且均锚固可靠。弯剪扭构件的破坏类型 1弯型破坏 :弯矩作用比扭矩显著,构件破坏时体现为先是与螺旋形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉达到屈服强度，最终截面上边缘的混凝土受压破坏 2扭型破坏:扭矩作用显著,顶部纵筋先于构件底部纵筋达到受拉屈服强度，破坏面始于构件顶面发展到两个侧面 3剪扭型破坏：剪力和扭矩都较大 ,破坏时与螺旋形裂缝相交的钢筋受拉并达到屈服强度，受压区靠近另一侧面 受拉破坏—大偏心受压破坏（塑性破坏）产生条件：相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。破坏特征：部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度，随后混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量受压破坏—小偏心受压破坏（脆性破坏）产生条件：1偏心距很小2偏心距较小，或偏心距较大而受拉钢筋较多3偏心距很小，但离纵向压力较远一侧钢筋数量少，而靠近纵向力N一侧钢筋较多时。破坏特征：一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度受弯构件产生裂缝的原因：1由作用效应引起的裂缝，（弯矩剪力扭矩以及拉力等）主要通过设计计算进行验算和构造措施加以控制2由外加变形或约束变形引起的裂缝，如混凝土收缩、温度变化、基础不均匀沉降等外加变形或约束变形引起开裂，主要通过采用构造措施和施工工艺加以控制3 筋锈蚀裂缝：由于保护层混凝土碳化，冬季施工时掺氯盐过多导致钢筋锈蚀所至。计算裂缝宽度的三种理论：1粘结滑移理论：裂缝控制主要取决于钢筋和混凝土之间的粘结性能2无滑移理论：表面裂缝宽度是由钢筋至构件表面的应变梯度控制的，即裂缝宽度随着离钢筋距离的增大而增大，钢筋的混凝土保护层厚度是影响裂缝宽度的主要因素3综合理论：考虑了混凝土保护层厚度对裂缝宽度的影响，也考虑了钢筋和砼之间可能出现的滑移。受弯构件变形（挠度）演算的原因：挠度过大，损坏使用功能：如简支梁跨中挠度过大，将使梁端部转角大，引起行车对该处产生冲击，破坏伸缩缝和桥面；连续梁的挠度过大，将使桥面不平顺，行车时引起颠簸和冲击等问题。预应力混凝土结构优缺点：优点1提高了构件的抗裂度和刚度2节约材料，降低造价3结构质量安全可靠4增强结构耐久性5能促进桥梁新体系的发展 缺点1工艺较复杂，对质量要求高2需要有一定的专门设备3预应力反拱不易控制4设计要求高预应力混凝土结构的三种概念：1预加应力的目的是将混凝变变脆性为弹性材料2施加预应力的目的是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作3预加应力的目的是实现荷载平衡钢筋预应力损失的估算：1预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失3钢筋与台座间的温差引起的应力损失4混凝土弹性压缩引起的应力损失5钢筋松弛引起的应力损失6混凝土收缩和徐变引起的应力损失预拱度的设置：预应力混凝土受弯构件由预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度；当预加应力的长期反拱小于按荷载短期组合计算的长期挠度时应设预拱度，预拱度值按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用，即设置预拱度时，按最大的预拱值沿顺桥向做成平顺的曲线部分预应力钢筋的特点：1充分发挥预应力钢筋的作用，利用普通钢筋的作用，节省预应力钢筋与锚具2改善结构性能，允许在使用期间出现裂缝，扩大了应用范围;3设计人员可以根据结构使用要求来选择预应力度的高低

第二篇：结构设计原理总结

名词解释: 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。

2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。包括结构的安全性，适用性和耐久性。

3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，混疑土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。

4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士的收缩。

5剪跨比m:是一个无里纲常数，用

M来表示，此处M和V分别为剪压

m=

区段中棠价竖直截面的弯矩和剪力，ho为截面有效高度。

6抵抗弯矩图:抵抗弯矩图又称材料图;就是沿梁长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，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。

7弯拒包络图:沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图。

9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

Mo与外荷载产生的弯矩Mg的比值。

10消压弯拒:由外荷载产生，使构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。

l1钢筋的锚固长度:受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混疑士所需的长度。

12超筋梁:是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率的梁。破坏始自混凝土受压区先压;碎，纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,在钢筋没有达到屈服前，压区混凝土就会压坏，表现为没有明显预兆的混疑士受压脆性破坏的特征。

13纵向弯曲系数:对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系

数。

14直接作用:是指施加在结构上的集中力和分布力。

15间接作用:是指引起结构外加变形和约束变形的原因

16混凝土局部承压强度提高系数:混凝士局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之比。17换算截面:是指将物理性能与混凝士明显不同的钢筋按力学等效的原则通过弹性模里比值的折换，将钢筋换算为同-混凝土材料而得到的截面。

18正常裂缝:在正常使用荷载作用下产生的的裂缝，不影响结构的外观和耐久性能。

19混凝士轴心抗压强度以150mmX 150mmX 300mm的棱柱体为标准试件，在20C土2C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，用符号

/。表示。20混凝土立方体抗压强度:以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20C土2C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，用符号‘cu表示。21混凝土抗拉强度采用100X 100X 500mm混凝士棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。22混凝土劈裂抗拉强度:采用150mm立方体作为标准试件进行混凝士劈裂抗拉强度测

定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度t5按下式计算: y ==0.637

πλ

A 23张拉控制应力:张拉设备(千斤项油压表)所控制的总张拉力Np.con 除以预应力筋面积Ap得到的钢筋应力值。

24后张法预应力混凝土构件:在混凝土硬结后通过建立预加应力的构件。预应力筋的传递长度:预应力筋回缩里与初始预应力的函数。

25配筋率:筋率是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝士有效截面面积的比值。

26斜拉破坏:m>3时发生。斜裂缝一出现就很快发展到梁项，将梁劈拉成两半，最后由于混凝土拉裂而破坏

27剪压破坏: 1gm<3时发生。斜裂缝出现以后荷载仍可有一定的增长，最后，斜裂缝上端集中荷载附近混疑土压碎而产生的破坏o:28斜压破坏: m<1 时发生。在集中荷载与支座之间的梁腹混凝土犹如一斜向的受压短柱，由于梁腹混凝士压碎而产生的破坏。29适筋梁破坏:当纵向配筋率适中时，纵向钢筋的屈服先于受压区混凝士被压碎，粱是因钢筋受拉屈服而逐斩破坏的，破坏过程较长，有一定的延性，称之为适筋破坏

30混凝土构件的局部受压:混凝士构件表面仅有部分面积承受压力的受力状态。

31束界:按照最小外荷载和最不利荷载绘制的两条ep的限值线E1和E2即为预应力筋的束界。

32预应力损失: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。

33相对界限受压区高度:当钢筋混凝士梁界限破坏时，受拉区钢筋达到屈服强度开始屈服时，压区混凝士同时达到极限压应变而破坏，此时受压区混凝土高度1b=2b*h0,2b 即称为

相对界限受压区高度。

34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。

35最大配筋率Pex :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，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。

36最小配筋率Prin :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。

37钢筋松弛:钢筋在一定应力值下，在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低。反应钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。

38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士。

39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。40T梁翼缘的有效宽度:为便于计算，根据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼缘宽度限制在一定范围内，称为翼缘的有效宽度。41混凝土的收缩:混凝士凝结和硬化过程中体积随时间推移而减小的现象o(不受力情况下的自由变形)

42单向板:长边与短边的比值大于或等于2的板，荷载主要沿单向传递。

42双向板:当板为四边支承，佴其长边

与

短边的比值

时，称双向板。板沿两个方向传递弯矩，受力钢筋应沿两个方向布置。

43轴向力偏心距增大系数:考虑再弯矩作用平面内挠度影响的系数称为轴心力偏心距增

大系数。

K⊥

K 43轴向力偏心距增大系数:考虑再弯矩作用平面内挠度影响的系数称为轴心力偏心距增

大系数。

K,+ K;44抗弯效率指标: P= K,为上核心距，'K,为下核见距，h为 梁得全截面高度。

45第-类T型截面:受压高度在舆缘板厚度 内，x

46持久状况:桥函建成以后，承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况o 47截面的有效高度:受拉钢筋的重心到受压边缘的距离即hq=h-a,。h为截面的高度，as为纵向受拉钢筋全部截面的重心到受拉边缘的距离。

48材料强度标准值:是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值，即取值原则是在符合规定质里的材料强度实测值的总体中，材料的强度的标准值应具有不小于954的保证率o;49全预应力混凝土:在作用短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不容许出现拉应力的预应力混凝土结构，即λ≥1。

50混凝土结构的耐久性:是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大里资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。

混凝士的立方体强度:我国《公路桥规》规定以每边边长为150mm 的立方体试件，在20°C士2C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fcu 表示。

混凝土轴心抗压强度:按照与立方体时间相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件

150mm X 150mm X300mm的抗压强度值，称为混凝士轴心抗压强度。

锚固长度:指钢筋达到屈服强度而不发生粘结锚固破坏的最短长度

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，混凝士的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。

混凝士的收缩:混凝士在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。条件屈服强度:取残余应变为0.2%时的应力值作为硬钢的屈服强度指标。

极限状态:当整个结构或结构的一一部分超过某一~特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态成为该功能的极限状态。

结构的可靠性: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。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。

结构的极限状态:当整个结构或结构的一部分超过某--特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时的特定状态。

承载力极限状态:指结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形状态。保护层厚度:是具有足够厚度的混凝士层，去钢筋边缘至构件截面表面之间的最短距离配筋率:是所配置的钢筋截面面积与规定的混凝士截面面积的百分比。相对受压高度: 此时的受压区高度x与截面有效高度h0的比例

剪跨比:剪跨比m是一一个无量纲常数，用m=M/Vh0来表示，此处M和V分别为剪压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:抵抗弯矩图又称材料图，就是沿梁长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，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。

稳定系数:稳定系数是用来反映长柱承载力降低的程度

纵向弯曲系数:对于钢筋混凝土轴心受压构件，长柱失稳破坏时的界限压力Pc与短柱破坏时的轴心压力

稳定系数:稳定系数是用来反映长柱承载力降低的程度

纵向弯曲系数:对于钢筋混凝土轴心受压构件，长柱失稳破坏时的界限压力Pc与短柱破坏时的轴心压力Nu的比值

大偏心受压破坏:当构件的轴向压力的偏心距较大时，构件的破坏从受拉钢筋的屈服开始，最后混凝土达到极限压应变而被压碎的破坏情况，称为大偏心受压破坏。

小偏心受压破坏:当构件的轴向压力偏心距较小时，靠近轴向压力--侧的受压混凝土先达到极限压应变，受压钢筋达到屈服强度而破坏的情况，称为小偏心受压破坏。

换算截面:将受压区的混凝士和受拉区的钢筋换算面积所组成的截面称为钢筋混凝士构件开裂截面的换算面积

消压弯矩:消除构件控制截面受拉区边缘混凝士的预应力，使其恰好为零的弯矩

预应力度:按正常使用极限状态设计时受弯构件预应力度λ是由预加力大小确定的消压弯矩MO与外荷载弯矩M的比值

预应力混凝土: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。

先张法: 先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。

后张法:先浇筑构件混凝士，待混凝土结硬后，在张拉预应力钢筋并锚固的方法

预应力损失:预应力钢筋的预应力随张拉、锚固过程和时间的推移而降低的现象称为预应力损失。

预拱度:桥梁上部的轴线沿纵向向.上拱起的尺寸为预拱度。预拱度是为防止使用荷载作用下过大的挠度与抵消长期荷载作用下逐渐增加的变形而设置的。

锚固长度:钢筋从应力为零的端面至钢筋应力为fpd的截面为止的这一长度la。传递长度: 钢筋从应力为零的端面到应力为σ pe的这一一长度ltr

档

1、钢筋和混凝土能够有效结合的原因:(1)混凝士和钢筋之间有良好的粘结力;

(2)钢筋和混凝士的温度线膨胀系数比较接近;

(3)包围在钢筋外面的混凝土起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与砼的共同作用。

2影响徐变有哪些主要原因?减小措施?答:(1)主 要影响因素:

混凝士在长期荷载作用下产生的应力大小;加荷时混凝士的龄期;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。

(2)减小徐变的措施:

降低长期荷载的作用下产生的应力;延长加荷时砼的龄期;提高集料的弹性模量，减少集料的体积比，适当减少砼的水灰比;提高砼养护的温度和湿度，降低砼的使用环境的温度增大其湿度;扩大构件的尺寸或体表比。

3钢筋混凝士适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段?各阶段受力主要特点是什么?、答:第I阶段:混凝土全截面工作，混凝土的压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。

第I阶段末:受拉边缘混凝士的拉应变临近极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现第I阶段:在梁混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一批裂缝。拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力传递给钢筋，发生了明显的应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增加;混凝士的压应力形成微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。

第II阶段末:钢筋拉应变达到屈服值时的应变值，表示钢筋应力达到其屈服强度，第II阶段结束。

第II阶段:钢筋的拉应变增加的很快，但钢筋的拉应力一~般仍维持在屈服强度不变。这时，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区不断缩小，压应力不断增大，压应力图成为明显的丰满曲线形。

第II阶段末:压区混凝土的抗压强度耗尽，混凝土被压碎，梁破坏

4什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?

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士开裂后，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，随之因混凝士压碎而破坏。

超筋梁的破坏是受压区混凝士被压坏，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。

5、简述无腹筋简支梁沿斜截面破坏的三种主要形态?

答:斜拉破坏:在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖直裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成斜裂缝。其中有一-条主要斜裂缝(又称临界斜裂缝)很快形成，并迅速伸展至荷载垫板边缘而使混凝土裂通，梁被撕裂成两部分而丧失承载力，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破环发生突然，破坏面较整齐，无压碎现象。

剪压破坏:梁在弯剪区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端(剪压区)的混凝士在正应力、剪应力和荷载引起的竖向局部压应力的共同作用下被压酥而破坏，破坏处可见到很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。

斜压破坏:当剪跨比较小时，首先是加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝，梁腹被分割成若干倾斜的小柱体。随着荷载的增大，梁腹发生类似混凝士棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝。

填空题

1.钢筋混凝士结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的_塑性_和__ 可焊性_，同时还要求与混凝士有较好的粘结性能。

2.我国一般将结构的极限状态分为两类:_承载能力极限状态_和_正常使用极限 状态_。

3.梁内的钢筋常常采用骨架形式，一般分为_焊接钢筋骨架_和_绑扎钢筋骨架_ 两种形式。

4、T型截面分为_第一类T型截面中和轴位于(翼缘内)，第二类T型截面中和轴位于(梁肋内)__两类。

5、受弯构件正截面强度计算，分为_单筋承载力_和_双筋承载力_两类问题。6.一般把_ 箍筋_和_ 弯起钢筋_ 统称为梁的腹筋。

7.钢筋混凝士轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种:_配

有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件(普通箍筋柱)_和_配有纵向钢筋和螺旋

箍筋的轴心受压构件(螺旋箍筋柱)_。

8、钢筋混凝土梁的弯起钢筋一般与梁纵轴成_ 45_角。

9、钢筋混凝士偏心受压构件按长细比可分为_短柱)长柱)和(细长柱)。10.对于结构重力引起的变形是长期性的变形，一般采用_ 设置预拱度__加以消

除。

11.预加应力的方法有_先张法_和_后张法_两种。

12.摩擦损失，主要由于_管道的弯曲和管道的位置偏差_两部分影响产生

13、钢筋混凝土梁内的钢筋骨架由钢筋、斜筋、箍筋、架立钢筋

和水平纵向钢

筋构成。

14、影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要因数有剪跨比，钢筋强度、钢筋配

筋率及混凝士强度等。

15、斜截面的破坏形态分为剪压 破坏

斜压破坏

和斜拉破坏。

16、我国按预应力对将以钢材为配筋的配筋混凝土结构分为预应力混凝土、部

分预应力混凝士

和钢筋混凝土三种结构。

17、预应力损失一-般需考虑

钢筋与管道壁摩擦

锚具变形

钢

筋与台座之间温差、混凝士弹性压缩、钢筋松弛和混凝士收缩徐变引起的

六项预应力损失。

18、预应力度定义为_ 预应力度入是由预加应力大小确定的消压弯矩Mo与外

荷载产生的弯矩Ms的比值，我国《公桥规》中提出的预应力度入定义为:

λ =MO/MS。

19、后张法是靠_锚具来传递和保持预应力的，先张法是靠钢筋与混凝土之间的

粘结力来传递和保持预应力的。

20、根据受压区高度不同，满足_ x<=hf’ 情况时，为第一-类T型截面。

21、根据受压区高度不同，满足_ x>hf’ 情况时，为第二类T型截面。

22、梁的抗剪能力随着纵向钢筋配筋率的提高而_增大

23、控制截面是指控制截面指最危险内力发生的截面控制截面一般为杆件两端点、集中荷载作用点、分布荷载的起点和终点。

24、适筋梁一般发生塑性破坏破坏，超筋梁和少筋梁一般发生脆性破坏破坏。

25、钢筋混凝士受弯构件常用的截面型式有_单筋矩形截面__、双 筋矩形截面

和_ _T型截面_。

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__ 达不到抗压设计强度。

14.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ho/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。

15.其他条件相同时，配筋率愈大，平均裂缝间距愈小，平均裂缝宽度愈小

其他条件相同时，混凝土保护层愈厚，平均裂缝宽度愈大。

16.当截面_ 内力大

且截面受限时，梁中可配受压钢筋。17.在一:定范围内加大配箍率可提高梁的__ 斜截面

承载力。

18.截面尺寸和材料品种确定后，在___ ρain≤ρ≤pax_

__条件 下，受弯构件正截面承载力随纵向受拉钢筋配筋率p的增加而增大。

19.为避免少筋梁破坏，要求_ ρ≥Qmin_

11.光圆钢筋与混凝士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

15.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≥2a

15.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≥2a，17.混凝士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的混凝士立方体试件，则所测得的立方体强度应乘以_ 1.05 _的换算系数。

11.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。

17.当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与A s合力点之间

_时，属于小偏心受拉，偏心拉力作用点在截面钢筋A。合力点与A s合力点_ 以外

时，属于大偏心受拉。

在轴向压力和剪力的共同作用下，混凝士的抗压强度较其单轴压强度减小。2，混凝士的抗压强度相比较，强度中等的是单轴受压。3.所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与压应力成正比。4.钢筋的外形常用的有光圆和带助二种。

5.混凝士的变形模量有原点弹性模量、割线模量和切线模量。

5.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，受压区边缘混凝士的压应

变达到极限压应变。

7，当截面计算弯矩大且截面受限时，梁中可配受压钢筋。

在一定范围内加大配筋率可提高梁的抗剪承载力。为避免少筋梁破坏，要求提高配筋率。

10.截面尺寸和材料品种确定后，在适筋梁条件下，受弯构件正截面承载力随纵向受拉

钢筋配筋率P的增加而增大。

11.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: 1δ≤δ8;2。X≥2A;

其中第1条是为了防止梁破环时受拉筋不屈服;第2条是为了防止受压钢筋达不到抗压设计强度。

12.斜截面抗剪强度计算公式的适用条件，其上限值相当于限制截面尺寸，防止发生斜

压破坏;其下限值为防止发生斜拉破坏。

压破坏;其下限值为防止发生斜拉破坏。

13.混凝土结构设计规范对轴压构件中用承载力影响系数，考虑纵向弯曲影响对偏心受

压构件用系数偏心距增大系数来考虑纵向的影响。简答题 2.1.正截面破坏形态及特征:

1)超筋梁破坏(脆性破坏):受压砼被压碎，此时钢筋没有达到屈服强度，梁压碎2)适筋梁破坏(塑性破坏):钢筋屈服，然后受压砼被压碎，此时梁破坏

3)少筋梁破坏(脆性破坏):受拉区砼出现裂缝后，同时钢筋屈服，形成一-条裂缝迅速贯通，梁拉断。2.无腹筋简支梁斜截面破坏:

1)斜拉破坏:特点是:斜裂缝--出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸到集中荷载作用点处，使混凝士裂开，梁斜向倍拉断而破坏，属脆性破坏。条件:剪跨比较大(m>3)，腹筋过少。措施:控制腹筋最少用量。

2)剪压破坏:特点是:当荷载增加到-一定程度后，构件上先出现的垂直裂缝和细微的倾斜裂缝，发展形成一-~根主要的斜裂缝，称为“临界斜裂缝”，属塑性破坏。条件:剪跨比为1≤m≤3，腹筋适量的情。措施:按计算配腹筋。

3)斜压破坏:特点是:随着荷载的增加，梁腹被一系列平行的斜裂缝分割成许多倾斜的受压柱体，这些柱体最后在弯矩和剪力的复合作用下被压碎，属脆性破坏。条件:剪跨比较小(m<1),腹筋过量，尺寸过小。措施:控制最小截面。

3.斜截面配筋设计上、下限值意义:

1).上限值验算是通过限定最小截面尺寸来限制斜压破坏的发生。斜截面抗剪计算公式上限值通过时，说明该梁截面尺寸满足要求，梁不发生斜压破坏

2)下限值验算时通过限定最小箍筋用量来限制斜拉破坏的发生。下限值验算时，限制就是混凝土抗剪强度的下限值。若满足(4-7),则不需进行斜截面抗剪承载力的计算，仅按构造要求配置箍筋。否则需根据计算配置箍筋和弯起钢筋。4.偏心受压破坏形态及类型:

1)受拉破坏-大偏心受压破坏，属于塑性破坏:相对偏心距(e0/h)较大时，且受拉钢筋配置较少时发生2)受压破坏-小偏心受压破坏，属于脆性破坏:初始偏心距较小时发生5.圆形截面偏心受压截面设计步骤:

1)截面设计:①计算偏心距增大系数η;②计算受压区高度系数:由公式1除以公式2整理得ρ;采用试算法，先假设ξ(ξ =x0/2r), 查表得相应系数ABCD,代入公式3得到配筋率ρ。再将ACρ值代入式1可得Nu。若Nu值与已知的N基本相符，允许误差在2%以内，则假定的ξ及由此计算的ρ值即为设计用值。若两者不符，需重新假定ξ值重复以上步骤，直至基本相符为止。③将按最后确定的ξ值计算所得的ρ值带入下式，即得到所需的纵向钢筋面积As=ρ∩r2。

2)截面复合:仍采用试算法，将公式7-67除以式7-66，整理得7-70;①先假设ξ值，由表查得系数ABCD值，代入式7-70算到ηe0.若此ηe0与M和N考虑偏心距增大系数后得到的ηe0基本符合(允许误差在2%以内)，则基本假定的ξ值可为计算用的ξ值，若两者不符，需重新假定ξ值重复以_上步骤，直至基本相符为止。②按确定的ξ值及其所相应的系数ABCD值带入式7-66中，则可求得截面承载力6.预应力钢筋估算步骤:

1)按作用短期效应组合进行正截面抗裂验算得到Npe;

2)求得Npe后，再确定适当的张拉控制应力σcon并扣除相应的应力损失σ1(对于配高强钢丝或钢绞线的后张法构件σ1约为0.2σcon),可以估算出所需的预应力钢筋总面积Ap;

3)Ap确定后，则可按一束预应力钢筋面积Ap1算出所需的预应力钢束束数(n1).7.先、后张法预应力损失:

1)预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失(σ11后):原因:管道弯曲和位置的偏差;措施:采用两端张拉，减少θ值及管道长度x值;采用超张拉

2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失(σ 12后):原因:锚具变形、钢筋回缩、接缝变形;措施:采用超张拉;采用变形小的锚具。

3)钢筋与台座间的温差引起的应力损失(σ 13 先):原因:温度差、砼浇筑是水化热;措施:二次升温养护4)混凝土弹性压缩引起的应力损失(σ 14):原因:砼弹性压缩;措施:分批次张拉

5)钢筋松弛引起的应力损失(σ 15):原因:应力松弛;措施:采用超张拉;采用低松弛钢筋6)混凝土收缩和徐变引起的应力损失(σ 16):原因:砼收缩、徐变;不采取措施。

3、为什么砌体的抗压强度远小于块体的抗压强度? 答:当砌体受压时，砌块实际上处于不均匀收压、局部受压、受弯、受剪以及竖缝处的应力集中状态下。另外，由于砖和砂浆受压后的横向变形不同，使得砖还处于受拉状态，而砖则处于受拉状态，而砂浆则处于三向受压状态，由于砖的抗折强度仅其抗压强度的0.2倍，砖的抗拉强度更低，故砖砌体受压后总是先在砖块上出现因弯矩应力过大而产生的竖向裂缝，这种裂缝还会随着荷载加大而上下贯通，以致将整个砌体分裂成细长的半砖小柱而压屈破坏，因而砖砌体抗压强度必然在很大程度.上低于砖的抗压强度。

4、抵抗弯矩图:即按实际的纵向钢筋布置画出的受弯构件正截面所能抵抗的弯矩图。

四、简答题

1、钢筋和混凝土共同工作基础是什么?

答:(1)钢筋与混凝土之间存在有粘结力，使二者在荷载作用下能够协调变形，共用受力;

(2)钢筋与混凝土的温度线膨胀系数相近;

(3)钢筋至构件边缘之间的混凝t保护层，起着防止钢筋发生锈蚀的作用，保证结构的耐久性。

3、砂浆按其成分可分为哪几类?以及适用范围。

答:(1)纯水泥砂浆，适用于水中及潮湿环境中的砖砌体;(2)有塑性掺合料的水泥石灰混合砂浆或水泥粘土混合砂浆,适用于非地下水位以下的砖 砌体;(3)纯石灰、石膏或粘士砂浆，仅适用于地面以上一般建筑物的砖砌体，其中粘上砂浆仅

适用于气候干燥地区的小城镇和边远地区的低层建筑及临时性辅助房屋。

4、风荷载作用于外纵墙的水平传递力路线? 答:作用于外纵墙的风荷载醒 禳卜纵墙 卜纵墙基础 屋盖水平梁 山墙 山墙基础 ⑧地基

1、砂浆按其成分可分为哪几类?以及适用范围。

答:(1)纯水泥砂浆(强化快、强度高、耐久性好、但和易性差，适用于水中及潮湿环境中的砖砌体);(2)有塑性掺合料的水泥石灰混合砂浆或水泥粘士混合砂浆(适用于非地下水位以下的砖砌体);(3)纯石灰、石膏或粘土砂浆(和易性虽好，但硬化慢、强度低、抗水性差，仅适用于地面以.上一般建筑物的砖砌体，其中粘士砂浆仅适用于气候干燥地区的小城镇和边远地区的低层建筑及临时性辅助房屋)。

2、无腹筋梁的剪切破坏形态?我们在设计过程中期望那种破坏形态出现?答:

1、斜拉破坏

2、剪压破坏

3、斜压破坏。

在设计过程中允许剪压破坏出现。不许斜拉和斜压破坏。

3、混合结构房屋的静力计算方案有哪些?并画出每种方案的计算简图。答: 1.弹性方案;2.刚性方案;3.刚弹性方案。

7TT77 1777 177777 171h7 1TT77 177777 弹性方案

刚性方案

刚弹性方案

三、简答题

1.试分析素混凝士梁与钢筋混凝土梁在承载力和受力性能方面的差异。答:素混凝土梁的承载力很低，变形发展不充分，属脆性破坏。钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁有很大的提高，在钢筋混凝士梁中，混凝士的抗压能力和钢筋的抗拉能力都得到了充分利用，而且在梁破坏前，其裂缝充分发展，变形明显增大，有明显的破坏预兆，属延性破坏，结构的受力特性得到显著改善。

2.钢筋与混凝土共同工作的基础是什么?答:钢筋和混凝士两种材料能够有效的结合在一起而共同工作，主要基于三个条件:钢筋与混凝土之间存在粘结力;两种材料的温度线膨胀系数很接近;混凝士对钢筋起保护作用。这也是钢筋混凝土结构得以实现并获得广泛应用的根本原因。

3.混凝土结构有哪些优点和缺点?答:混凝士结构的主要优点在于:取材较方便、承载力高、耐久性佳、整体性强、耐火性优、可模性好、节约钢材、保养维护费用低。混凝土结构存在的缺点主要表现在: 自重大、抗裂性差、需用大量模板、施工受季节性影响。

4.什么叫做混凝土的强度?工程中常用的混凝土的强度指标有哪些?混凝土强度等级是按哪-种强度指标值确定的?答:混凝土的强度是其受力性能的基本指标，是指外力作用下，混凝土材料达到极限破坏状态时所承受的应力。工程中常用的混凝士强度主要有立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度、轴心抗拉强度等。混凝士强度等级是按立方体抗压强度标准值确定的。5.混凝士一般会产生哪两种变形?混凝士的变形模量有哪些表示方法?答:混凝土的变形一般有两种。一种是受力变形，另一种是体积变形。混凝土的变形模量有三种表示方法:混凝士的弹性模量、混凝土的割线模量、混凝土的切线模量。

3.6.与普通混凝士相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点?答:与普通混凝土相比，高强混凝士的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度等均比较高。但高强混凝土在达到峰值应力以后，应力一应变曲线下降很快，表现出很大的脆性，其极限应变也比普通混凝土低。7.何谓徐变?徐变对结构有何影响?影响混凝土徐变的主要因素有哪些?答:结构在荷载或应力保持不变的情况下，变形或应变随时间增长的现象称为徐变。混凝士的徐变会使构件的变形增加，会引起结构构件的内力重新分布，会造成预应力混凝士结构中的预应力损失。影响混凝土徐变的主要因素有施加的初应力水平、加荷龄期、养护和使用条件下的温湿度、混凝土组成成分以及构件的尺寸。8.混凝土结构用的钢筋可分为哪两大类?钢筋的强度和塑性指标各有哪些?答:混凝士结构用的钢筋主要有两大类: 一类是有明显屈服点(流幅)的钢筋;另一类是无明显屈服点

(流幅)的钢筋。钢筋有两个强度指标:屈服强度(或条件屈服强度)和极限抗拉强度。钢筋还有两个塑性指标: 延伸率和冷弯性能。9.混凝土结构设计中选用钢筋的原则是什么?答:混凝土结构中的钢筋一般应满足下列要求:较高的强度和合适的屈强比、足够的塑性、良好的可焊性、耐久性和耐火性、以及与混凝土具有良好的粘结性。

10.钢筋与混凝士之间的粘结强度一般由哪些成分组成?影响粘结强度的主要因素有哪些?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:钢筋与混凝土之间的粘结强度一般由胶着力、摩擦力和咬合力组成。混凝士强度等级、保护层厚度、钢筋间净距、钢筋外形特征、横向钢筋布置和压应力分布情况等形成影响粘结强度的主要因素。采用机械锚固措施(如末端弯钩、末端焊接锚板、末端贴焊锚筋)可弥补粘结强度的不足。2.钢筋混凝土梁内有几种钢筋?每种钢筋有何作用?它们各自如何确定?(10分)答:五

种。纵筋:承受纵向拉、压力,由正截面承载力计算确定。箍筋:抗剪、定位、构成钢筋骨

架,由计算和构造要求确定。斜筋:抗剪,由计算和构造要求共同确定。架立钢筋:形成钢

筋骨架,定位,由构造确定;纵向水平钢筋,防止混凝士收缩、温度变化而引起的开裂,由 构造确定。

3.为什么预应力混凝土结构必须采用高强混凝士和高强钢筋?(10分)

答:采用高强混凝土的原因:预应力混凝士结构相对于普通钢筋混凝士结构而言, 处在更高 的应力状态,因而要求有较高的承压和其它能力,而高强混凝土具有较高的抗拉、抗弯、局

部抗压等能力,而且有大的弹性模量,使得受力变形小、收缩徐变小、应力损失小,为了能

充分发挥高强钢筋的作用, 也必须采用高标混凝士。如果不使用高强钢筋,就无法克服由于

预应力损失而建立起有效预应力。

第三篇：东南大学结构设计原理基础总结

1.定义:以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构。2.分类：钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。

1）、钢筋混凝土结构——由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构称为钢筋混凝土结构；

2）、预应力混凝土结构——由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力混凝土结构；

3、钢筋和混凝土协同工作的主要原因

1）、粘结力：混凝土硬化后与钢筋之间有良好的粘结力，从面可靠地结合在一起，共同变形、共同受力。

2)、钢筋和混凝土两种材料的温度线胀系数相近

当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会产生由温度引起的较大的相对变形造成的粘结破坏。3)、防锈 混凝土包裹钢筋，防止钢筋锈蚀，耐久性好。

4、在设计和施工中，钢筋的端部要留有一定的锚固长度，有的还要做弯钩，以保证可靠地锚固，防止钢筋受力后被拔出或产生较大的滑移；钢筋的布置和数量应由计算和构造要求确定。

1、钢筋混凝土结构的主要优点：

(1)取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。(2)合理用材：钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能，与钢结构相比，可以降低造价。(3)耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好。(4)耐火性：混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好(5)可模性：根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。(6)整体性：整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。2.钢筋混凝土结构也存在一些缺点:(1)自身重力较大: 这对大跨度结构、高层建筑结构以及抗震不利，也给运输和施工吊装带来困难。(2)抗裂性较差: 受拉和受弯等构件在正常使用时往往带裂缝工作，对一些不允许出现裂缝或对裂缝宽度有严格限制的结构，要满足这些要求就需要提高工程造价。(3)隔热隔声性能也较差。

预应力混凝土的优点：由于采用高强材料比钢筋混凝土轻巧，自重减轻使之在使用阶段不出现拉应力，避免在腐蚀条件下的侵蚀，还能很好的将部件装配成整体构件，缺点是由于使用高强材料造价 1 高，施工工序复杂，还要经验丰富的施工人员施工，还要严格的监督管理制度。预应力上拱度不易控制。开工费用大，对于跨径小，构件少的工程成本高 1.混凝土的抗压强度 测定的方法

我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81-85)规定以边长为150mm的立方体为标准试件，标准立方体试件在(20±3)℃的温度和相对湿度95％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，单位为N/mm2。2.混凝土的轴心抗拉强度ft

3、复合应力状态下的混凝土强度(1)双向受拉:抗压降低，抗拉不变。(2)双向受压:强度提高。

(3)拉--压状态：混凝土的强度均低于单向拉伸或压缩时的强度。

4、混 凝 土 的 变 形

(1)混凝土受压时的应力--应变关系（σ-ε关系曲线）1)上升段（OC），又可分为三段：

OA段(σ≤0.3fc ～ 0.4fc)：从加载至A点为第1阶段，混凝土的变形主要是弹性变形，应力一应变关系接近直线，称A点为比例极限点；

AB段(σ＝0.3fc～0.8fc)：超过A点，进人裂缝稳定扩展的第2阶段，混凝土的变形为弹塑性变形，临界点B的应力可以作为长期抗压强度的依据；

BC段(σ＝0.8fc～1.0fc)：裂缝快速发展的不稳定状态直至峰点C，这一阶段为第3阶段，这时的峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc，相应的应变称为峰值应变ε0，其值在0.0015～0.0025之间波动，通常取ε0=0.002。2)下降段（CE）：

在峰值应力以后，混凝土强度并不完全消失，随着应力σ的减小，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。

3）收敛段：在反弯点D之后，应力下降速率减慢，趋于稳定的残余应力。表面纵向裂缝把混凝土陵柱分成若干个小柱，外载力有裂缝处的摩擦咬合力及小柱的残余应力所承受。（2）.荷载长期作用下混凝土的变形性能(徐变)1）徐变的概念

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变。2)线性徐变和非线性徐变

混凝土的徐变与混凝土的应力大小有着密切的关系。应力越大徐变也越大，随着混凝土应力的增加，混凝土徐变将发生不同的情况: 1)线性徐变

当混凝土应力σc≤0.5fc时，徐变与应力成正比，曲线接近等间距分布，这种情况称为线性徐变。2)非线性徐变

当混凝土应力σc＞0.5fc时，徐变变形与应力不成正比，徐变变形比应力增长要快，称为非线性徐变。一般地, 混凝土长期抗压强度取(0.75～0.8)fc。热轧钢筋根据其力学指标的高低，分为以下四个种类：

HPB235级（Ⅰ级，符号φ）HRB335级（Ⅱ级，符号φ）

HRB400级（Ⅲ级，符号φ）RRB400级（余热处理Ⅲ级，符号φ）

Ⅰ级钢筋的强度最低，Ⅱ级钢筋的次之，Ⅲ级钢筋的最高。钢筋混凝土结构中的纵向受力钢筋宜优先采用HRB400级钢筋。

第二章、受弯构件正截面承载力计算

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称为结构的可靠度。结构的安全性、实用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。

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。1.承载能力极限状态

结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。如：

(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；(2)结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；(3)产生过大的塑性变形而不能继续承载；

(4)结构或构件丧失稳定；（5）结构转变为机动体系。2.正常使用极限状态

结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。例如：

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、影响正常使用的震动；

4、影响正常使用的其他特定状态。使结构产生内力或变形的原因称为“作用”，分直接作用和间接作用两种。结构抗力是指结构构件承受内力和变形的能力。

作用效应S是指结果对所收作用的反应。结果抗力R是指结构构件承受内力和变形的能力。结构设计的三种状况：持久状况；短暂状况和偶然状况。

第三章、受弯构件正截面承载力计算

1.适筋破坏形态（ρmin≤ρ≤ρb）塑性破坏

其特点是纵向受拉钢筋先屈服，受压区混凝土随后压碎。破坏始自受拉区钢筋的屈服，由于钢筋要经历较大的塑性变形，随之引起裂缝急剧开展和梁挠度的激增，它将给人以明显的破坏预兆，属于延性破坏类型。

2.超筋破坏形态（ρ＞ρb）

破坏始自混凝土受压区先压碎，纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度，但此时梁已告破坏。钢筋在梁破坏前仍处于弹性工作阶段，裂缝开展不宽，延伸不高，梁的挠度亦不大，总之，它在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，故属于脆性破坏类型。3，少筋破坏形态(ρ＜ρmin)其特点是受拉区混混凝土一裂就环。

破坏始自受拉区混凝土拉裂，少筋梁一旦开裂，受拉钢筋立即达到屈服强度，有时可迅速经历整个流幅而进人强化阶段，在个别情况下，钢筋甚至可能被拉断。

少筋梁破坏时，裂缝往往只有一条，不仅开展宽度很大，且沿梁高延伸较高。同时它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型，3.混凝土保护层厚度

(1)定义：纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，称为混凝土保护层厚度，用c表示。(2)混凝土保护层有三个作用：① 保护纵向钢筋不被锈蚀（防锈）；② 在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢（防火）；③ 使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结（粘结力）。

在梁的受拉区配置受拉钢筋为单颈受弯构件，同时在梁的受压区配置受力钢筋为双颈受弯构件，作用的代表值为标准值，准永久值，频遇值。

四、受弯构件的斜截面承载

广义剪跨比λ = M / Vho狭义剪跨比 λ = a / ho

1.无腹筋梁的斜截面破坏形式 1)斜压破坏 ←— λ＜1 破坏特征: 混凝土被腹剪斜裂缝分割成若干个斜向短柱而压坏，破坏是突然发生的。多数发生在剪力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T形截面或工字形截面梁内 2)剪压破坏 ←— 1＜λ＜3 破坏特征: 在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力。属脆性破坏。

3)斜拉破坏 ←— λ＞3 破坏特征: 当垂直裂缝一出现，就迅速向受压区斜向伸展，斜截面承载力随之丧失。破坏荷载与出现斜裂缝时的荷载很接近，破坏过程急骤，破坏前梁变形亦小，具有很明显的脆性。2.腹筋的作用

1，直接承担部分剪力，1，增加纵筋的肖栓作用，2，抑制斜裂缝的的开展。4．混凝土强度

斜截面破坏是因混凝土到达极限强度而发生的，故混凝土的强度对梁的受剪承载力影响很大。斜压破坏 —→ 取决于混凝土的抗压强度； 斜拉破坏 —→ 取决于混凝土的抗拉强度；

剪压破坏 —→ 混凝土强度的影响则居于上述两者之间

上限值是防止截面最小尺寸发生斜压破坏，下限值是按要求配置箍筋，防止發生斜拉破壞。剪力的最大值是距支座h/2处，混凝土和箍筋共同承担60%，0.6V’，弯起钢筋承担40%，0.4V’ 《混凝土设计规范》规定弯起点与按计算充分利用该钢筋截面之间的距离，不应小于0.5h0，也即弯起点应在该钢筋充分利用截面以外，大于或等于0.5h0处

五.受扭构件承载力计算

1.受扭破坏形态

(1)适筋破坏：对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件，在扭矩作用下，纵筋和箍筋先屈服，然后混凝土被压碎。属延性破坏。—→ 称为适筋受扭构件。

(2)部分超筋破坏： 纵筋和箍筋不匹配，两者配筋比率相差较大，则破坏时纵筋和箍筋只有一个屈服。也属延性破坏，但较适筋破坏的截面延性小。—→ 称为部分超筋受扭构件。

5(3)超筋破坏：筋和箍筋配筋率都过高，纵筋和箍筋均不屈服，而混凝土先行压坏。属脆性破坏。—→ 称为超筋受扭构件。

(4)少筋破坏：纵筋和箍筋配置均过少，受扭一裂就坏。属脆性破坏。—→ 称为少筋受扭构件。

六.轴心受压构件正截面受压承载力计算

纵筋的作用是提高柱的承载力，减小构件的截面尺寸，防止因偶然偏心产生的破坏，改善破坏时构件的延性和减小混凝土的徐变变形。箍筋能与纵筋形成骨架，并防止纵筋受力后外凸。普通箍筋柱

1.破坏形态根据长细比的不同分为短柱和长柱

1）.短柱：当轴向力P达到破坏荷载的90%左右时，柱中部四周混凝土表面出现纵向裂缝，部分混凝土保护层剥落，最后是箍筋间的纵向钢筋发生屈曲，向外鼓出，混凝土被压碎而整个实验柱破坏。2）.长柱：破坏时，凹侧的混凝土首先被压碎，混凝土表面有纵向裂缝，纵向钢筋被压弯而向外鼓出，混凝土保护层脱落，凸侧则由受压突然转变为受拉，出现横向裂缝 2.稳定系数 

考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数

 = Nlu / Nsu

式中 Nlu、Nsu —— 分别为长柱和短柱的承载力。

1）稳定系数值主要和构件的长细比有关。2）受长期荷载作用的影响和荷载初偏心影响 3.承载力计算公式 N u＝0.9 (fcA＋fy＇As＇)螺旋箍筋柱

4.当轴心受压构件承受很大的轴向压力，而截面尺寸又受到限制，或采用普通箍筋柱，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵筋配筋量也不足以承受该轴心压力时，可考虑采用螺旋筋以提高承载 破坏形态：核心混凝土处于三向受压状态，其抗压强度超过轴心抗压强度，补偿了剥落的外围混凝土，压力曲线回升。随着轴力不断增大，直至螺旋箍筋达到屈服，不能再约束核心混凝土横向变形，混凝土被压碎，构件破坏

七.偏心受压构件正截面承载力计算

1.钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种 1）．受拉破坏——大偏心受压破坏

当偏心距较大，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首先到达屈服强度，然后混凝土压坏，称为受拉破坏。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

偏心受压构件的破坏类型：短柱，长柱，细长柱 对称配筋是指截面的两侧用相同钢筋等级和数量的配筋

九.钢筋混凝土受弯构件的应力.裂缝和变形计算

1.与承载能力极限状态计算比，计算有特点：

1）.钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件破坏阶段

2）.在钢筋混凝土受弯构件的设计中，起承载力计算决定了构件设计尺寸，材料，配筋数量及钢筋布置。

3）.承载能力极限状态计算时汽车荷载应计入冲击系数作用效应及构件的抗力均采用考虑了分项系数的设计值

2.短期效应组合就是永久作用标准值与可变作用频遇值效应的组合。长期效应组合则为永久作用标准值与可变作用准永久值效应的组合

3.如果能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象材料组成的均质截面称换算截面。

4.构件在吊装时，构件重力应乘以动力系数1.2或0.85 5.缝隙产生原因

1）.作用效应引起的裂缝 2）.由外加变形或约束变形引起的裂缝 3）.钢筋锈蚀裂缝 6.对裂缝采取的措施

1）.对外加变形或约束变形引起的裂缝，往往是在构造上提出要求和在施工工艺上采取措施控制 2）.对于钢筋锈蚀裂缝，它的出现会影响结构寿命，危害较大，必须要有足够的厚度和保证钢筋的密实性。控制早凝集的控制量。

3）.钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度，主要通过设计计算进行验算和构造措施上加以控制

7.影响裂缝宽度的因素：钢筋应力，钢筋直径，配筋率，保护层厚度，钢筋外形，荷载作用性质，构件受力性质

十二.预应力混凝土结构的基本概念及其材料

1.钢筋混凝土结构缺点

1）.带裂缝工作，由于裂缝的存在，使构件刚度下降，不适用于不允许开裂的场合 2）.无法充分利用高强材料

2.预应力混凝土结构基本原理 就是事先认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 3.配筋混凝土结构的分类 1）.全预应力混凝土构件

2）.部分预应力混凝土构件。A类：当对构件控制截面受拉边缘的拉应力加以限制时，为A类预应力混凝土构件。B类：当构件控制截面受拉边缘拉应力超过限值或出现不超过宽度限值的裂缝时，为B类 4.优点

1）提高构件的抗裂度和刚度。2）节省材料，减少自重。3）减小混凝土梁的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 5.缺点

1）工艺复杂，对施工质量要求高。2）需要专门的设备。3）预应力上拱度不易控制。4）开工费用大，对于跨径小，构件少的工程成本高 6.先张法

先拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法现在张拉台座上，按要求设计规定的拉力张拉预应力钢筋，并进行临时锚固，再浇筑构件混凝土，待混凝土达到要求强度后，放张，让预应力钢筋的回缩，通过预应力钢筋与混凝土间的粘接作用，传递给混凝土使混凝土获得预压应力。

优点：工序简单，预应力钢筋靠粘接力自锚，临时固定所用锚具可以反复使用，比较经济，质量稳定。缺点：施工设备和工艺复杂，且需庞大的张拉台座，很少采用先张法 7.后张法

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。

先浇筑硂并在其中预留孔道，带硂达到要求强度后，将预应力钢筋穿入孔道内，将千斤顶支承于硂构件端部，先拉预应力钢筋，是构件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉力后，用锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其预应力。最后，在预留孔道内压注水泥浆，保护钢筋不被锈蚀并使预应力钢筋与混凝土粘结成整体

优点：能使硂保持较好的预应力度。缺点：工艺复杂，对施工质量要求高。8.锚具分类：三类，分别依靠摩阻力，承压，粘结力锚固的锚具 9.预应力混凝土材料要求 1）混凝土

(1)强度要求：高强混凝土是指具有良好的工作性能，并在硬化后具有高强度，高密实性的强度等级为C50及以上的混凝土（2）收缩，徐变的影响及其计算 2）钢筋

（1）强度要高。（2）有较好的塑性。（3）具有良好的与混凝土粘结性能。（4）应力松弛损失要低。3）钢筋总类

（1）钢绞线。（2）高强度钢丝。（3）精扎螺纹钢筋

十三 预应力混凝土受弯构件的设计与计算

预应力混凝土三个阶段：施工阶段，使用阶段，破坏阶段。使用阶段：1，Np最小荷载增大，2，后张法用换算截面，3，混凝土强度取设计强度。钢筋预应力损失原因

1）预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失

摩擦损失主要由管道的弯曲和管道位置偏差引起。措施：（1）采用两端张拉，减小角度和管道长度x。（2）采用超张拉

2）锚具变形，钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 3）钢筋与台座间的温差引起的应力损失 4）混凝土弹性压缩引起的应力损失 5）钢筋松弛引起的应力损失 6）混凝土收缩和徐变引起的应力损失

消压状态是M0作用下控制截面上的应力状态。

十四、部分预应力混凝土受弯构件

实现部分预应力的方法：1，全部采用高强钢筋，将其中一部分拉到最大容许张拉应力，保留一部分作为非预应力钢筋，以节省锚具和张拉工作量。2，将全部预应力钢筋张拉到一个较低的应力水平。3，用普通钢筋代替一部分预应力高强钢筋。

第四篇：结构设计原理小结

ec--混凝土弹性模量；

efc--混凝土疲劳变形模量；

es--钢筋弹性模量；

c20--表示立方体强度标准值为20n/mm2的混凝土强度等级；

f'cu--边长为150mm的施工阶段混凝土立方体抗压强度；

fcu,k--边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值；

fck,fc--混凝土轴心抗压强度标准值，设计值；

ftk,ft--混凝土轴心抗拉强度标准值，设计值；

f'ck,f'tk--施工阶段的混凝土轴心抗压，轴心抗压拉强度标准值；

fyk,fptk--普通钢筋，预应力钢筋强度标准值；

fy,f'y--普通钢筋的抗拉，抗压强度设计值；

fpy,f'py--预应力钢筋的抗拉，抗压强度设计值。

第2.2.2条 作用，作用效应及承载力

n--轴向力设计值；

nk,nq--按荷载效应的标准组合，准永久组合计算的轴向力值；

np--后张法构件预应力钢筋及非预应力钢筋的合力；

np0--混凝土法向预应力等于零时预应力钢筋及非预应力钢筋的合力；

nu0--构件的载面轴心受压或轴心受拉承载力设计值；

nux,nuy--轴向力作用于x轴，y轴的偏心受压或偏心受拉承载力设计值；

m--弯矩设计值；

mk,mq--按荷载效应的标准组合，准永久组合计算的弯矩值；

mu--构件的正截面受弯承载力设计值；

mcr--受弯构件的正截面开裂弯矩值；

t--扭矩设计值；

v--剪力设计值；

vcs--构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；

fl--局部荷载设计值或集中反力设计值；

σck,σcq--荷载效应的标准组合，准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；

σpc--由预加力产生的混凝土法向应力；

σtp,σcp--混凝土中的主拉应力，主压应力；

σfc,max,σfc,min--疲劳验算时受拉区或受压区边缘纤维混凝土的最大应力，最小应力；

σs,σp--正载面承载力计算中纵向普通钢筋，预应力钢筋的应力；

σsk--按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋应力或等效应力；

σcon--预应力钢筋张拉控制应力；

σp0--预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力；

σpe--预应力钢筋的有效预应力；

σl,σ'l--受拉区，受压区预应力钢筋在相应阶段的预应力损失值；

τ--混凝土的剪应力；

ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度。

第2.2.3条 几何参数

a,a'--纵向受拉钢筋合力点，纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；

as,a's--纵向非预应力受拉钢筋合力点，纵向非预应力受压钢筋合力点至截面近边的距离；

ap,a'p--受拉区纵向预应力钢筋合力点，受压区纵向预应力钢筋合力点至截面近边的距离；

b--矩形截面宽度，t形，i形截面的腹板宽度；

bf,b'f--t形或i形截面受拉区，受压区的翼缘宽度；

d--钢筋直径或圆形截面的直径；

c--混凝土保护层厚度；

e,e'--轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点，纵向受压钢筋合力点的距离；

e0--轴向力对截面重心的偏心距；

ea--附加偏心距；

ei--初始偏心距；

h--截面高度；

h0--截面有效高度；

hf,h'f--t形或i形截面受拉区，受压区的翼缘高度；

i--截面的回转半径；

rc--曲率半径；

la--纵向受拉钢筋的锚固长度；

l0--梁板的计算跨度或柱的计算长度；

s--沿构件轴线方向上横向钢筋的间距，螺旋筋的间距或箍筋的间距；

x--混凝土受压区高度；

第五篇：结构设计原理-2007答案

试题名称：404结构设计原理（A）

2007年硕士研究生入学考试试题

试题名称：404结构设计原理（A）

一、名词解释（每小题6分, 共54分）

1.混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变，当应力≤0.5R0a时，为线性徐变

2.结构的安全性，适用性，耐久性这三者总称为可靠性

3.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抗压性能相同的假想材料组成的匀质截面为换算截面

4.超过这种极限状态而导致的破坏，是指允许结构物发生局部损坏，而对已发生就不破坏结构的其余部分，应该具有适当的可靠度，能继续承受降低了的设计荷载。

5.构件的受力表面上仅有部分面积承受压力时，称为局部承压。

6.砌体是由不同形状和尺寸的砖、石及混凝土块材通过砂浆等胶结料按一定的砌筑规则砌筑而成的满足构件既定尺寸和形状的受力整体。

7.当配筋率超过一定值，受压区混凝土压碎，受拉钢筋未屈服的梁。

8.按正常使用极限状态设计时受弯构件预应力度λ是由预加力大小确定的消压弯矩M0与外荷载弯矩M的比值

9.梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须考虑剪切变形的影响

10、钢筋与混凝土由于受变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力。

二、简答题（每小题10分, 共40分）

1、答：内部因素：混凝土强度，渗透性，混凝土强度标号，水泥品种，等级，用量，外加剂用量。外部因素：温度，CO2含量，考虑问题：冻融破坏，碱集料，侵蚀性介质腐蚀（SO+，H+，海水，盐类结晶型腐蚀），机械磨损，混凝土炭化，钢筋锈蚀等。

2、答：应考虑的因素：大气侵蚀因素，其他环境因素作用，及保证钢筋和混凝土有良好的粘结性。

3、答：不能再增加荷载，因为裂缝截面出的受拉钢筋已经屈服，因此其拉力保持为常值；裂缝截面出受拉区大部分混凝土已经推出工作，受压区混凝土压应力曲线图形比较丰满，有上升端曲线，也有下江段曲线；由于裂缝开展使得截面内力臂略有增加，故截面弯矩也

略有增加；弯矩—曲率关系为接近与水平直线的曲线，截面承载能力没有明显变化。

4、答：受拉区施加预应力对受力性能的影响：减小构件竖向剪应力和主拉应力，提高结构的刚度，减小重复荷载的应力幅值。

受压区施加预应力对受力性能的影响：对跨度较大的构件，为满足运输、安装过程中的受力要求，有时需在使用阶段的受压区设置预应力钢筋。不利影响：抗裂性和承载能力均下降。

5、答:钢材破坏的两种形式：塑性破坏和脆性破坏。

对结构安全的影响：塑性破坏由于变形过大，超过了钢材可能的应变能力而产生，由于有较大的塑性变形发生且变形持续时间较长，容易即使发现而采取措施给予补救，对结构安全影响小；脆性破坏是突然发生的没有明显的预兆，因而无法及时察觉和采取补救措施，一旦发生则可能导致整个结构发生破坏，与塑性破坏相比较，其后果严重，危险性较大。

6、全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤：

（1）根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与相应尺

寸。

（2）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。

（3）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

进行合理布置

试题名称：404结构设计原理（A）

（4）计算主梁截面几何特性

（5）计算预应力筋的张拉控制应力，估算各项合理损失并计算各阶段相应的有效

预应力

（6）进行施工和使用阶段的应力验算

（7）进行正截面、斜截面强度验算

（8）进行主梁的变形计算

（9）进行锚端局部承受计算与锚固区设计

7、。

8、。

三、叙述题

3、答：钢筋混凝土受弯构件纵向受拉钢筋的弯起位置的确定，应考虑正截面抗弯强度、斜截面抗弯强度和斜截面抗剪强度三方面的问题。其中正截面抗弯强度通过计算满足MjMu保证安全；斜截面抗弯强度通过构造保证其安全性，即弯起点距钢筋充分利用点的距离0.5h0；斜截面抗剪通过计算满足QjQu保证其受力的安全性。

4、答：复合应力状态下的混凝土强度有二向应力状态、三向应力状态、法向应力和剪应力复合后的强度。（5分）

在二向应力状态中双向受拉两应力相互影响不大，双向受压混凝土强度要比单向受强度提高27%，拉压复合时混凝土的强度将会降低。法向应力和剪应力复合状态下，由于剪应力的存在，混凝土的抗压强度将低于单轴向抗压强度。三向应受压状态下，混凝土的抗压强度将大为提高，比单向受强度提高6~7倍。（5分）

在设计中采用受压柱中配置箍筋和钢管混凝土柱以及抗剪钢筋与预应力筋等满足这些特性。（5分）

5、答：受弯构件中，箍筋主要帮助混凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋并与其组成骨架。形式主要有：双肢开口式、双肢封闭式、四肢封闭式。

受压构件中，有普通箍筋和螺旋箍筋，普通箍筋的主要作用是防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架便于施工，螺旋箍筋的作用是使截面核心混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的强度和延性。

受扭构件中，箍筋的作用是直接抵抗主拉应力，限制裂缝的开展，其形式必须采取封闭式。

6、答： 因为轴心受压构件的承载力虽然主要由混凝土负担，但设置纵向钢筋一方面可以协助混凝土受压以减少构件截面尺寸，另一方面可以承受可能存在的不大的弯矩，防止构件的突然脆性破坏。

要求对配筋率不易过大，因为随着荷载持续时间的增长，混凝土压应力增大，钢筋压应力增大，一开始变化快，以后逐步趋于稳定，其中，混凝土的压应力变化幅度较小，钢筋应力变化幅度大，在发生混凝土徐变时，混凝土与钢筋之间仍有粘结力，两者的变形不能协调，造成实际上混凝土受拉而钢筋受压，若纵向钢筋配筋率过大，可能使混凝土的拉应力达到其抗拉强度后而拉裂，会出现若干与轴线垂直的贯通裂缝，故在设计中全部受压钢筋配筋率不易超过3—5%，若很小时纵筋对构件承载力影响很小，接近素混凝土，徐变使混凝土的应力降低很多，纵筋将起不到防止脆性破坏的缓冲作用，同时为了承受可能存在的较小弯矩，以及混凝土收缩，温变引起的拉应力规定不小于0.2%。