第八章组合变形构件的强度习题
混凝土结构设计原理 第八章钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算习题+答案
第八章 钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算一、填空题1.混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于 正常使用 极限状态的设计要求，验算时材料强度采用 标准值 。
2. 增加截面高度 是提高钢筋混凝土受弯构件刚度的最有效措施。
3. 裂缝宽度计算公式中的，σsk是指裂缝截面处纵向手拉刚筋的应力，其值是按荷载效应的 标准 组合计算的。
4.钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度的增大而 曾大。
用带肋变形钢筋时的平均裂缝间距比用光面钢筋时的平均裂缝间距 小（大、小）些。
5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中采用的最小刚度原则是指在 同号 弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按 最大弯矩 截面处的刚度进行计算。
6.结构构件正常使用极限状态的要求主要是指在各种作用下 裂缝宽度和变形值 不超过规定的限值。
7.裂缝间纵向受拉钢筋应变的不均匀系数Ψ是指 裂缝间钢筋平均应变与裂缝截面钢筋应变 之比，反映了裂缝间 受拉区混凝土 参与工作的程度。
8.平均裂缝宽度是指 受拉钢筋合力重心 位置处构件的裂缝宽度。
9. 钢筋混凝土构件裂缝宽度计算中，钢筋应变不均匀系数ψ愈小，说明裂缝之间的混凝土协助钢筋抗拉的作用 抗拉作用越强。
10.钢筋混凝土受弯构件挠度计算与材料力学方法（）相比，主要不同点是前者沿长向有变化的 抗弯刚度 。
11. 混凝土结构的耐久性与结构工作的环境有密切关系，纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度 由所处环境类别决定。
12．混凝土的耐久性应根据结构的 使用环境 和设计使用年限进行设计。
二、选择题1. 计算钢筋混凝土梁的挠度时，荷载采用（ B ）A、平均值；B、标准值；C、设计值。
2. 当验算受弯构件挠度时，出现f>[f]时，采取（ C ）措施最有效。
A、加大截面的宽度；B、提高混凝土强度等级；C、加大截面的高度；D、提高钢筋的强度等级。
3. 验算受弯构件裂缝宽度和挠度的目的是（ B ）。
A、使构件能够带裂缝工作；B、使构件满足正常使用极限状态的要求；C、使构件满足承载能力极限状态的要求；D、使构件能在弹性阶段工作。
《材料力学》课程讲解课件第八章组合变形
强度条件（简单应力状态）——
max
对有棱角的截面，最大的正应力发生在棱角点处，且处于单向应力状态。
max
N A
M zmax Wz
M ymax Wy
x
对于无棱角的截面如何进行强度计算——
1、确定中性轴的位置；
y
F z
M z F ey M y F ez
ez F ey z
y
zk yk z
y
x
1、荷载的分解
F
Fy F cos
Fz F sin
z
2、任意横截面任意点的“σ”
x
F
y
（1）内力： M z (x) Fy x F cos x
M y (x) Fz x F sin x
（2）应力：
Mz k
M z yk Iz
My k
M y zk Iy
（应力的 “＋”、“－” 由变形判断）
F
1， 首先将斜弯曲分解
为两个平面弯曲的叠加 Fy F cos
z
L2
L2
Fz F sin
z
2， 确定两个平面弯曲的最大弯矩
y
Mz
Fy L 4
M
y
Fz L 4
3， 计算最大正应力并校核强度
max
My Wy
Mz Wz
217.8MPa
查表： Wy 692.2cm3
4， 讨论 0
y
Wz 70.758cm3
的直径为d3，用第四强度理论设计的直径为d4，则d3 ___＝__ d4。
（填“＞”、“＜”或“＝”）
因受拉弯组合变形的杆件，危险点上只有正应力，而无切应力，
r3 1 3 2 4 2
r4
(材料力学课件)第8章组合变形作业
F
4
d2
4
80103 222 106
F
组
52.61MPa[ ]130MPa
bF 1
合 变
(2) 挤压强度计算
形 作 业
bsF Abbss4F d 4282011003106
题 90.91MPa[bs]
Fs
Fs
Fs
3F/4
Fs
F
1F
(3) 板拉伸强度计算
上板轴力图
F/4
（+）
2 孔 F 面 A N 4 ( b 3 F 2 d d ) 4 ( 8 1 0 3 2 8 0 2 1 0 3 1 2 ) 0 1 0 6 0 1.7 6 M 6 [P ] a
故接头符合强度条件
8-27 解: (1) 由剪切强度条件
b
F
F
F A ss b F l 255 01 10 30 0 3l[]1160
a
l
l
第 得: l0.2m (2) 由挤压强度条件
8 章 组
b s F A b bs s a F ba 5 2 0 1 5 1 30 0 3 0[b]s 1 0 160
作
业 题
1 O 1 A C 1 A O C 2.7 1 1 (22 .4 3 ) 8 3.4 3 M 5 Pa
2 0
3 O 3 O A C C 3 A 1.7 1 4 2.7 1 1 9 .9M 7 Pa
8-20 解: (1) 剪切强度计算
Fs FAs
轴 卡环
380
30 40
第 A F s 3 18 4 4 0 5 1 0 3 0 1 00 63.3 0M 7 Pa
8 章
故卡环符合剪切强度条件
[混凝土习题集]—8—钢筋混凝土构件的变形和裂缝宽度验算
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第八章混凝土构件变形和裂缝宽度验算一、填空题：1、钢筋混凝土构件的变形或裂缝宽度过大会影响结构的、性。
2、规规定，根据使用要求，把构件在作用下产生的裂缝和变形控制在。
3、在普通钢筋混凝土结构中，只要在构件的某个截面上出现的超过混凝土的抗拉强度，就将在该截面上产生方向的裂缝。
4、平均裂缝间距就是指的平均值。
5、平均裂缝间距的大小主要取决于。
6、影响平均裂缝间距的因素有、、、。
7、钢筋混凝土受弯构件的截面抗弯刚度是一个，它随着和而变化。
8、钢筋应变不均匀系数的物理意义是。
9、变形验算时一般取同号弯矩区段截面抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度。
10、规用来考虑荷载长期效应对刚度的影响。
二、判断题：1、混凝土结构构件只要满足了承载力极限状态的要求即可。
（）2、混凝土构件满足正常使用极限状态的要为了保证安全性的要求。
（）3、构件中裂缝的出现和开展使构件的刚度降低、变形增大。
（）4、裂缝按其形成的原因，可分为由荷载引起的裂缝和由变形因素引起的裂缝两大类。
（）5、实际工程中，结构构件的裂缝大部分属于由荷载为主引起的。
（）6、引起裂缝的变形因素包括材料收缩、温度变化、混凝土碳化及地基不均匀沉降等。
（）7、荷载裂缝是由荷载引起的主应力超过混凝土抗压强度引起的。
（）8、进行裂缝宽度验算就是将构件的裂缝宽度限制在规允许的围之。
（）9、规控制温度收缩裂缝采取的措施是规定钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距。
（）10、规控制由混凝土碳化引起裂缝采取的措施是规定受力钢筋混凝土结构保护层厚度。
（）11、随着荷载的不断增加，构件上的裂缝会持续不断地出现。
（）L主要取决于荷载的大小。
（）12、平均裂缝间距cr是所有纵向受拉钢筋对构件截面的配筋率。
（）13、有效配筋率te14、平均裂缝宽度是平均裂缝间距之间沿钢筋水平位置处钢筋和混凝土总伸长之差。
（）15、最大裂缝宽度就是考虑裂缝并非均匀分布，在平均裂缝宽度的基础上乘以一个增大系数而求得的。
（ ）16、当纵向受拉钢筋的面积相等时，选择较细直径的变形钢筋可减小裂缝宽度。
组合变形习题解答
第12章组合变形的强度计算主要知识点：（1）弯曲与拉伸（压缩）组合变形的强度计算；（2）弯曲与扭转组合变形的强度计算。
1. 试判断图中杆AB、BC和CD各产生哪些基本变形？答：如图12-1a所示，将力F平移到B点，可知图中杆AB 产生弯曲变形；如图12-1b所示，将力F平移到C点，可知杆BC产生压缩和弯曲组合变形;如图12-1c所示，杆CD产生（横力）弯曲变形。
a) b) c)图12-12. 若在正方形截面短柱的中间处开一个槽，如图所示，使横截面面积减少为原截面面积的一半。
试求最大正应力比不开槽时增大几倍？解：正方形短柱截面不开槽时最大正应力204aFAF==σ正方形短柱截面开槽时，BC段受偏心压缩，偏心距e=0.5a，抗弯截面系数3/3aWZ=，最大正应力2321max235.02aFaaFaFWFeAFZ=⨯+=+=σmaxσ/8=σ，所以开槽后最大正应力比不开槽时增大7倍。
3.如图所示的支架，已知载荷F=45kN，作用在C处，支架材料的许用应力[]aMP160=σ，试选择横梁AC的工字钢型号。
解：（1）外力分析作ABC梁的受力图，如图12-3a所示。
平衡方程30sin,0)(01=⨯-⨯=∑=ACFABFFMBniiA图12-3解得kN F B 120=。
由受力图可知，梁的AB 段为拉伸与弯曲的组合变形，而BC 段为弯曲变形。
(2)内力分析，确定危险截面的位置AB 段受到拉力，kN F F B N 10430cos 0==，作出图12-3b 所示轴力图。
梁的AB 段、BC 段剪力均为常数，弯矩图均为斜直线，算得m kN M B ⋅-=45，作出图12-3c 所示弯矩图。
故危险截面是B -截面，即B 截面左侧。
危险截面上的轴力kN F N 104=、弯矩m kN M B ⋅-=45(3)应力分析，确定危险点的位置 危险截面上拉伸正应力AF N =1σ，弯曲正应力y I M Z max 2=σ（见图12-3d ）。
土木工程结构力学测试题
第一章绪论思考题1-1-1 结构承载力包括哪三方面的内容？1-1-2 什么是刚体和变形体？1-1-3 为什么在材料力学中必须把构件看成为变形固体？可变形固体的变形分为哪两类？1-1-4 内力和应力两者有何联系、有何区别？为什么在研究构件的强度时要引入应力的概念？1-1-5 什么是截面法？应用截面法能否求出截面上内力的分布规律？1-1-6 位移和变形两者有何联系、有何区别？有位移的构件是否一定有变形发生？构件内的某一点，若沿任何方向都不产生应变，则该点是否一定没有位移？1-1-7 在理论力学中，根据“力或力偶的可移性原理”及“力的分解和合成原理”，可以将图（a）和图(c)中的受力情况分别改变成图(b)和图(d)中的情况。
在材料力学中研究构件的内力或变形时，是否也可以这样做？为什么？选择题1-2-1 关于确定截面内力的截面法的适用范围，有下列四种说法：（A）适用于等截面直杆；（B）适用于直杆承受基本变形；（C）适用于不论基本变形还是组合变形，但限于直杆的横截面；（D）适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况。
1-2-2 判断下列结论的正确性：（A）杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和；（B）杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值；（C）应力是内力的集度；（D）内力必大于应力。
1-2-3 下列结论中哪个是正确的：（A）若物体产生位移，则必定同时产生变形；（B）若物体各点均无位移，则该物体必定无变形；（C）若物体无变形，则必定物体内各点均无位移；（D）若物体产生变形，则必定物体内各点均有位移。
1-2-4 根据各向同性假设，可认为构件的下列各量中的某一种量在各方面都相同：（A）应力；（B）材料的弹性常数；（C）应变；（D）位移。
1-2-5 根据均匀性假设，可认为构件的下列各量中的某个量在各点处都相同：（A）应力；（B）应变；（C）材料的弹性常数；（D）位移。
组合变形及强度理论
组合变形和强度理论习题及解答题1．图示，水平放置圆截面直角钢杆（2ABCp ?），直径100d mm =，2l m =，1q k N m =，[]MPa 160=σ，试校核该杆的强度。
解：1）各力向根部简化，根截面A 为危险面 扭矩：212nA Mql =，弯矩 232zA M ql =+，剪力2A Q ql = 2) 2348ZA M ql W d s p ==， 3132W d p =，3116p W d p =， 扭转剪应力：23810.18n P M ql MPa W dt p ===，3) []364.42r MPa s s ==<，∴梁安全题2、 平面曲杆在C 端受到铅重力P 作用。
材料的[σ]=160MPa 。
若P=5KN ，l =1m ，a=0.6m 。
试根据第四强度理论设计轴AB 的直径d. 解：属于弯扭组合变形危险面A 处的内力为：题3、平面曲拐在C 端受到铅垂力P 作用，材料的[σ]=160MPa ，E=2.1⨯105MPa ，。
杆的直径d=80mm ，l =1.4m ，a=0.6m ，l 1=1.0m 。
若P=5KN (1) 试用第三强度理论校核曲拐的强度。
(2) 求1-1截面顶端处沿45︒方向的正应变。
解：（1）危险A 上的内力为：5 1.47z M kN m =??B曲拐安全 （2）1-1截面内力：5,3z M kN mT kN m =?? 顶点的应力状态题4. 图示一悬臂滑车架，杆AB 为18 号工字钢，其长度为 2.6l m =。
试求当荷载F =25kN 作用在AB 的中点D 处时，杆内的最大正应力。
设工字钢的自重可略去不计。
B解：18号工字钢43421851030610.,.W m A m --=??AB 杆系弯庄组合变形。
题5. 砖砌烟囱高30h m =，底截面m m -的外径13d m =，内径22d m =，自重2000P kN =，受1/q kN m =的风力作用。
第八章组合变形习题集
8-2 人字架及承受的荷载如图所示。
试求m-m 截面上的最大正应力和A 点的正应力。
m解：（1）外力分析，判变形。
由对称性可知，A 、C 两处的约束反力为P/2 ，主动力、约束反力均在在纵向对称面内，简支折将发生压弯组合变形。
引起弯曲的分力沿y 轴，中性轴z 过形心与对称轴y 轴垂直。
截面关于y 轴对称，形心及惯性矩1122123122328444A A 20010050200100(100100)125A +A 200100+200100200100200100(12550)12100200100200(300125100)123.0810 3.0810C z zzy y y I I I -+⨯⨯+⨯⨯+===⨯⨯⨯=+=+⨯⨯-⨯++⨯⨯--=⨯=⨯mmmm m(2)内力分析，判危险面：沿距B 端300毫米的m-m 横截面将人字架切开，取由左边部分为研究对象，受力如图所示。
梁上各横截面上轴力为常数：,m-m 250(1.80.3sin )(1.80.3202.5(k 22250cos =100(k )22y N P M P F ϕϕ=⨯-=⨯-=⋅=⨯=N m)N(3)应力分析，判危险点，如右所示图①m-m 截面上边缘既有比下边缘较大的弯曲压应力，还有轴力应力的压应力，故该面上边缘是出现最大压应力。
m mmax33410010202.510(0.30.125)(Pa) 2.5115.06MPa 117.56MPa 2(0.20.1) 3.0810N zF M y A I σ---=+⋅-⨯⨯=-⨯-=--=-⨯⨯⨯上② A 点是压缩区的点，故m m33410010202.510(0.30.1250.1)(Pa) 2.549.31MPa 51.83MPa 2(0.20.1) 3.0810N a a zF M y A I σ--=+⋅-⨯⨯=-⨯--=--=-⨯⨯⨯注意：最大拉应力出现在下边缘m mmax33410010202.5100.125(Pa) 2.582.18MPa 79.68MPa2(0.20.1) 3.0810N zF M y A I σ---=+⋅-⨯⨯=+⨯=-+=⨯⨯⨯下8-3 图示起重机的最大起吊重量为W=35kN ，横梁AC 由两根NO.18槽钢组成。
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第八章 组合变形构件得强度习题
一、填空题
1、两种或两种以上基本变形同时发生在一个杆上得变形,称为( )变形。
二、计算题
1、如图所示得手摇绞车,最大起重量Q =788N,卷筒直径D =36cm ,两轴承间得距离l =80cm ,轴得许用应力=80Mpa 。
试按第三强度理论设计轴得直径d 。
2、图示手摇铰车得最大起重量P =1kN,材料为Q 235钢,[σ]=80 MPa 。
试按第三强度理论选择铰车得轴得直径。
3、图示传动轴AB 由电动机带动,轴长L =1、2m ,在跨中安装一胶带轮,重G =5kN,半径R =0、6m ,胶带紧边张力F 1=6kN ,松边张力F 2=3kN 。
轴直径d =0、1m,材料许用应力[σ]=50MPa 。
试按第三强度理论校核轴得强度。
kN 8.1⋅
kN 2.4⋅
4、如图所示,轴上安装有两个轮子,两轮上分别作用有F =3kN 及重物Q ,该轴处于平衡状态。
若[σ]=80MPa 。
试按第四强度理论选定轴得直径d 。
5、图示钢质拐轴, AB轴得长度l AB=150mm, BC轴长度l BC=140mm,承受集中载荷F得作用,许用应力[σ]=160Mpa,若AB轴得抗弯截面系数W z=3000mm3,。
试利用第三强度理论,按AB轴得强度条件确定此结构得许可载荷F。
(注:写出解题过程)
6、如图所示,由电动机带动得轴上,装有一直径D=1m得皮带轮,皮带紧边张力为2F=5KN,松边张力为F=2、5KN,轮重F P=2KN,已知材料得许用应力[σ]=80Mpa,试按第三强度理论设计轴得直径d。
7、如图所示,有一圆杆AB长为l,横截面直径为d,杆得一端固定,一端自由,在自由端B处固结一圆轮,轮得半径为R,并于轮缘处作用一集中得切向力P。
试按第三强度理论建立该圆杆得强度条件。
圆杆材料得许用应力为[σ]。
8、如图所示得手摇绞车,已知轴得直径d=32mm,最大起重量Q=800N,卷筒直径D=36cm,两轴承间得距离l=80cm,轴得许用应力=80Mpa。
试按第三强度理论校核该轴得强度。
9、图示钢质拐轴, AB轴得长度l AB=150mm, BC轴长度l BC=140mm,承受集中载荷F=2、3KN得作用,许用应力[σ]=160Mpa,若AB轴得抗弯截面系数W z=3000mm3。
试利用第四强度理论,按AB轴得强度条件校核AB轴得强度。
10、图示手摇铰车得轴得直径d=30 mm,材料为Q235钢,[σ]=80 MPa。
试按第三强度理论求铰车得最大起重量P。
二、计算题一、填空题1、组合
1、解:
解得d≥30mm
2、解:(1) 轴得计算简图
画出铰车梁得内力图:
险截面在梁中间截面左侧, (2) 强度计算 第三强度理论:
[]()()()()
mm
m d 5.320325.010118.01012.010
8032
10118.01012.032
3
2
32
36
32
32
3==⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯≥πσπ
所以绞车得轴得最小直径为32、5mm 。
3、解:
m kN 8.1⋅
m kN 2.4⋅
(1)外力分析,将作用在胶带轮上得胶带拉力F 1、F 2向轴线简化,结果如图b. 传动轴受竖向主动力:
, 此力使轴在竖向平面内弯曲。
附加力偶为:
, 此外力偶使轴发生变形。
故此轴属于弯扭组合变形。
(2)内力分析
分别画出轴得扭矩图与弯矩图如图(c)、(d) 危险截面上得弯矩,扭矩 (3)强度校核
()(
)
[]σπσ≤=⨯⨯+⨯=
+=
MPa W T
M Z
r 6.4632
1.0108.110
2.43
2
32
32
23
故此轴满足强度要求。
4、解:1)外力分析
2)内力分析,做内力图
3)求直径
[]MPa
801.010375.0)1065.7(1.075.075.03
2
6263
2
2z
2
24r =≤⨯⨯⨯+⨯=⨯+=
+=
σσd
d
T M W T M ）
（
5、
F
m B
mm N F ⋅140
mm N F ⋅150
解:
故此结构得许可载荷F 为2、4kN 。
6、解: 简化力系
()()
1362
2
6622
322 2.559.5kN
(2)8009.510800 1.910N mm 1.9kN m
441
(2) 2.5 1.25kN m 22
1.910 1.2510[]80MPa
32
P P r Z
F F F F F F F M D T F F M T W σσ=++=++=++⨯⨯⨯===⨯⋅=⋅=-=⨯=⋅⨯+⨯+=
=
≤=
解得:
7、解: M =P ×l T = P ×R =
8、解:
()()
[]2
2
332
2
33
160101441065.7MPa 80MPa 0.1r M T
d
σσ⨯+⨯+=
==<=
故轴得强度足够。
9、解:
1、25kN 、m
1、9kN 、m
F m B
mm N F ⋅140
mm N F ⋅150
4
147.9MPa []160MPa
r z
W σσ==
=<=故此结构得强度足够。
10、解: (1) 轴得计算简图
画出铰车梁得内力图:
危险截面在梁中间截面左侧
(2) 强度计算 第三强度理论
[]
()()
()()
N d P 78818.02.032108003.018.02.0322
2
6
32
2
3=+⨯⨯⨯=
+≤
πσπ
所以绞车得最大起重量为788N 。