桥梁结构设计原理第1章..
结构设计原理1-21章课后习题参考答
1-1混凝土截面受拉区钢筋的作用:是代替混凝土受拉或协助混凝土受压。
1-2名词解释("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20￠+_2的温度和相对湿度在95%以上的潮湿的空气中养护28天,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值。
"混凝土轴心抗压强度值"按照与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设计值。
"混凝土抗拉强度"用试验机的夹具夹紧试件两端外伸的钢筋施加拉力,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。
)1-3混凝土轴心受压的应力---应变曲线有何特点?影响混凝土轴心受压应力---应变曲线有哪几个因素?一,该曲线特点分为三个阶段,分别为上升段,下降段,收敛段。
二,影响的主要因素:a.混凝土强度愈高应力应变曲线下降愈剧烈,延性就愈差b.应变速率应变速率小,峰值应力fc降低,€增大下降段曲线坡度显着的减缓c.测试技术和实验条件,其中应变测量的标距也有影响,应变测量的标距越大,曲线坡度越陡,标距越小,坡度越缓。
1-4什么叫混凝土的徐变?影响混凝土徐变有哪些主要原因?一,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。
二,a混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小b加荷时混凝土的龄期,龄期越短徐变越大c混凝土的组成成分和配合比d养护条件下的温度和湿度.1-5混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形,两者有何不同之处?混凝土徐变的主要原因是荷载长期作用下,混凝土凝胶体中的水分逐渐压出,水泥逐渐发生粘性流动,微细空隙逐渐闭合,结晶体内部逐渐滑动,微细裂缝逐渐发生各种因素的综合结果,而混凝土的收缩变形主要是硬化初期水泥石凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内自由水蒸发而引起的干缩。
1-6什么是钢筋和混凝土之间粘接应力和粘接强度?为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘接力要采取哪些措施?在钢筋混凝土结构中,钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是有足够的粘接强度,能承受由于变形差沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力,通常这种剪应力称为粘接应力。
第一章桥梁墩台构造
在多孔拱桥中，为防止一孔破坏而引起其 它孔的连锁反应，每隔3-5孔应设单向推力墩。
中小跨径拱桥可采用下列形式的 单向推力墩：
(1)普通柱墩加设斜撑及拉杆的单向推力墩
这种单向推力墩是在普通墩柱上对称增设
一对预应力混凝土斜撑(图4-1-13)。
1- 立柱 2- 斜撑
V H 1 2
3- 拉杆(用预应力)
两端倾斜地加筑三角垫层，以使上部结构在桥面 形成排水横坡。
对于大跨径的桥梁，需在墩顶上设置钢筋 混凝土支承垫石(图4-1-2)，支座要放置在支承 垫石上。
15~20cm
1
1-支座
2
2-墩帽
图4-1-2 墩帽支撑垫石
顺桥向的墩帽宽度b：
b≥
f
a 2
a 2
2c1
2c2
式中：f ——相邻两跨支座的中心距；
侧墙用以连接路堤并抵挡路堤填土向两侧 的压力，当其尺寸满足规范要求时，可按U形 整体截面验算截面强度，否则按独立挡土墙验 算。
桥台两侧设有锥形护坡，锥形的坡度一般
由纵向(顺路堤方向)为1：1逐渐变至横向为1： 1.5。锥坡的平面形状为1/4椭圆。
锥坡用土夯筑而成，其表面用片石砌筑。锥 坡下缘一般与桥台前墙的下缘相齐。
河床铺砌层
支撑梁
20 20 20
60
支承梁底座(尺寸单位：cm)
5．锚碇板式桥台（锚拉式）
锚碇板结构由锚碇板、立柱、拉杆和挡土板 组成。
挡土结构包括：锚碇板、拉杆、挡土板和立 柱。
（1） 分离式
构造见图，台身与 锚碇板、挡土结构分 离，台身承受桥跨结 构传来的竖向力和水 平力，挡土结构承受 土压力。
5. 柔性排架桩墩
课后习题答案(叶见曙主编结构设计原理1-9章)
结构设计原理课后答案第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：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cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：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150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，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）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土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，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
关于课后习题答案(叶见曙主编结构设计原理1-9章)
结构设计原理课后答案第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：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cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：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150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，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）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土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，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
国开电大-桥梁工程(本科)-第1-6章节详尽答案
国开电大-桥梁工程(本科)-第1-6章节详尽答案第1章：桥梁工程概述- 桥梁工程是指设计、建造和维护各种类型桥梁的工程领域。
- 桥梁工程的发展历史悠久，起初是为了解决交通需求，现在也考虑到环境、经济和社会因素。
- 桥梁工程的基本要素包括桥梁类型、结构、材料和施工技术等。
第2章：桥梁荷载与作用- 桥梁荷载是指作用在桥梁上的各种力和负荷，包括静态荷载和动态荷载。
- 静态荷载包括自重、活载和附加荷载等，动态荷载包括行车荷载和地震荷载等。
- 桥梁的设计和施工需要考虑到各种荷载的作用，以保证桥梁的安全性和稳定性。
第3章：桥梁结构设计- 桥梁结构设计是指确定桥梁各个部分的尺寸、形状和材料等，以满足荷载作用下的强度和稳定性要求。
- 桥梁结构设计需要考虑到桥梁的跨度、支座、梁、墩和桥面等要素。
- 桥梁结构设计还需要考虑到材料的选择、构造形式和施工工艺等。
第4章：桥梁施工技术- 桥梁施工技术包括桥梁施工方法、设备和材料的选择等。
- 桥梁施工方法包括预制拼装法、浇筑法和吊装法等。
- 桥梁施工需要考虑到施工过程中的安全、质量和进度等因素。
第5章：桥梁检测与评估- 桥梁检测与评估是指对桥梁进行定期检查和评估，以确定桥梁的安全性和可靠性。
- 桥梁检测包括外观检查、结构检测和功能检测等。
- 桥梁评估包括结构评估、荷载评估和地震评估等。
第6章：桥梁维护与加固- 桥梁维护是指对桥梁进行日常保养和维修，以延长桥梁的使用寿命。
- 桥梁加固是指对老化、损坏或不满足使用要求的桥梁进行加固和修复。
- 桥梁维护与加固需要考虑到材料的选择、施工工艺和经济效益等。
以上是《国开电大-桥梁工程(本科)-第1-6章节详尽答案》的内容概述。
桥梁工程涉及到多个方面的知识和技术，包括概述、荷载与作用、结构设计、施工技术、检测与评估以及维护与加固等。
这些章节的详细内容需要进一步学习和研究。
人教版科学五年级上册第一章第4课《建桥梁》教学设计
人教版科学五年级上册第一章第4课《建桥梁》教学设计一. 教材分析《建桥梁》这一课是五年级上册科学的第一章第四课，主要让学生通过实践活动，了解桥梁的基本结构和设计原理，培养学生的动手能力和探究精神。
教材通过图片、文字和活动指南，引导学生学习桥梁的分类、材料选择和建造方法，从而让学生明白桥梁的重要性和作用。
二. 学情分析五年级的学生已经具备了一定的观察能力和动手能力，他们对桥梁有一定的了解，但可能缺乏深入的认识。
在学习本课之前，学生可能只知道桥梁是连接两岸的建筑物，但不知道桥梁还有不同的类型和设计原理。
通过本课的学习，学生可以加深对桥梁的了解，培养他们的探究精神和团队合作能力。
三. 教学目标1.让学生了解桥梁的基本结构和设计原理。
2.培养学生动手能力和探究精神。
3.让学生明白桥梁的重要性和作用。
四. 教学重难点1.桥梁的分类和设计原理。
2.桥梁的材料选择和建造方法。
五. 教学方法1.直观演示法：通过图片和实物展示，让学生直观地了解桥梁的类型和设计原理。
2.实践活动法：让学生动手制作桥梁，培养学生的动手能力和团队协作能力。
3.小组讨论法：让学生分组讨论桥梁的建造方法和材料选择，促进学生思维的发展。
六. 教学准备1.准备桥梁的图片和实物模型，用于展示和讲解。
2.准备桥梁建造的材料和工具，如积木、纸牌等。
3.准备活动指南和评价标准，用于引导学生进行实践活动。
七. 教学过程1.导入（5分钟）利用图片和实物模型，引导学生关注桥梁的类型和设计原理，激发学生的学习兴趣。
2.呈现（10分钟）通过PPT或板书，简要介绍桥梁的分类和设计原理，为学生实践活动提供理论指导。
3.操练（10分钟）学生分组进行实践活动，根据活动指南和评价标准，利用给定的材料和工具，设计并建造一座桥梁。
4.巩固（5分钟）学生展示自己的作品，其他同学和老师对其进行评价，提出改进意见。
5.拓展（5分钟）引导学生思考：桥梁的设计和建造在不同环境和需求下有何不同？如何优化桥梁的设计？6.小结（5分钟）总结本节课的学习内容，强调桥梁的重要性和作用，以及学生在实践活动中的表现。
桥梁工程第三篇第1章 拱桥的构造
• 横向联结系—拉杆、
横系梁、横隔板、剪 刀撑
• 桥面系
桥型特点：
• 1）拱与桁架组合，共同受力，整体性好，发挥
全截面材料的作用；
• 2）桁架部分的构件主要承受轴力； • 3）拱的水平推力使跨中弯距减少，恒载下主要
承受轴力，活载下承受弯距，为偏心受压构件；
云南长虹桥，上部结构为空腹式石拱桥，拱上建筑 为横向排架支承腹拱，拱圈采用变截面悬链线，粗 料石拱圈。1961
洛阳龙门桥，石拱桥，主拱圈为等截面悬链线，拱
。 圈厚1.1m，两端各有6m石拱作为桥下立交通道
万县长江大桥，万县长江大桥是劲性骨架钢筋混凝 土箱形拱桥，主跨420m。转体施工法 ，1997
埠东桥跨越沂蒙山区的沂河，净跨92m，矢度为1/10， 主拱肋为工字形双肋，变截面悬链线，拱上建筑立 柱纵向间距为4.63m，一排立柱两根。
永保桥跨越澜沧江，主孔为下承式80m肋拱桥，东岸 2x24m连续梁，西岸1孔18m斜梁。该桥为柔性纵梁的 下承式肋拱桥，主拱圈的推力分别传至两岸桥台。
兰河桥为一孔53m预应力混凝土系杆拱桥，拱肋轴线 采用二次抛物线，拱矢度1/5。系杆与拱肋均为等宽 的工字形断面，拱脚结合段变为矩形，系杆与拱肋 的刚度比为2.05，属刚性系杆刚性拱。
稳定不利；
1-2 拱桥的组成及主要类型
• 一、拱桥的主要组成: • 拱圈（拱背、拱腹、拱顶、拱脚）、拱上结构 • 矢跨比f/L—反映拱桥受力特性的重要指标
二、拱桥分类
• 按材料
• 圬工拱桥是使用圬工
•
圬工拱桥
材料修建的的拱桥，
•
钢拱桥
如：石拱桥以及拱圈
•
钢筋Байду номын сангаас凝土拱桥 不配钢筋的混凝土拱
工程结构荷载与可靠度设计原理第1章荷载类型
本章介绍了工程结构的各种荷载类型，包括静态荷载、动态荷载、水平荷载、 竖向荷载、温度荷载、自然灾害荷载以及其他荷载类型。
荷载概述
结构荷载
工程结构所承受的所有荷载，如 自重、人工荷载和环境荷载。
建筑荷载
对建筑物结构产生作用的各种荷 载，如人员活动荷载和家具设备 荷载。
淤水荷载
建筑物承受的水下淤泥的竖向 荷载。
温度荷载
温度变化荷载
结构因温度变化而引起的体积膨 胀而产生的热量作 用。
热辐射荷载
结构表面吸收和辐射的热量产生 的荷载。
自然灾害荷载
1 地震荷载
地震引起的结构振动和地 表位移所产生的荷载。
2 风暴荷载
暴风雨引起的风荷载和风 压荷载。
自重荷载
工程结构自身的重量所产生的荷 载。
静态荷载
恒载
恒定作用在结构上的荷载， 如自重和常设荷载。
变动荷载
按一定规律或时变作用在结 构上的荷载，如雪荷载和螺 旋桨作用荷载。
颤动荷载
由于机械或气动装置的振动 引起的周期性变动荷载。
动态荷载
冲击荷载 振动荷载
存在瞬间冲击的荷载，如爆炸或地震引起的冲击。
频率较高的动态荷载，如车辆通过桥梁引起的振 动。
水平荷载
1
风荷载
风对建筑物和结构产生的水平荷载。
水流荷载
2
水流对桥梁和海洋工程结构产生的荷载。
3
震荡荷载
地震引起的结构振荡产生的水平荷载。
竖向荷载
人工荷载
对建筑物结构产生的竖向荷载， 如人员活动和家具设备荷载。
雪荷载
积雪对建筑物和结构产生的竖 向荷载。
3 洪水荷载
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荷载试验结果表明：
b) 钢筋砼梁 极限荷载 P=36kN 由钢筋受拉、砼
受压而破坏
破坏形态：延性
由此得出钢筋和混凝土结合的有效性： 大大提高结构的承载力 结构的受力性能得到改善
例：一跨度为4m，跨中作用集中荷载的简支梁，梁截 面尺寸200×300mm，混凝土为C20。如图所示：
F
A
4000 300
st = 1.2 10–5 ct = 1.0 ～ 1.5 10–5
3. 呈碱性的混凝土可以保护钢筋，使钢筋混凝土结 构具有较好的耐久性。
钢筋混凝土结构的主要优缺点
优点： 1. 就地取材，节约钢筋； 2. 耐久性好，耐火性好； 3. 可模性好，便于结构型式的实现； 4. 现浇或装配整体式结构的整体性好，刚大。 缺点： 1. 自重大 g=25kN/m3 2. 抗裂性差 轻骨料砼。 施加预应力。
BB：弹性后效 OB：残余应变
3、混凝土在长期荷载作用下的变形
徐变：
混凝土在长期荷载作用下，在荷载(应力) 不变的情况下，变形(应变)随时间不断增长的现 象。
徐变规律：
（1）徐变与混凝土应力大小有关，应力越大， 徐变越大。
线性徐变
初应力 c0.5fcd
非线性徐变
c > 0.5fcd
当c > 0.8fc ，徐变发展最终导致破坏
§第二节
混凝土的组份：
混凝土
水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不 同等级的砼。 骨料 弹性变形的基础 塑性变形的基础
水泥结晶体
水泥凝胶体
砼的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。
一、 混凝土的强度
1. 立方体抗压强度 fcu
• 影响立方体强度的因素：试件尺寸、温度、 湿度、试验方法。
• 由于尺寸效应的影响：fcu(150) = 0.95 fcu(100) fcu(150) = 1.05 fcu(200)
割线模量：
c = ce + cp
tg Ec
…1－8
…1－9
c c ce c Ec c ce cp ce ce cp
真实反映以受压为主的混凝土结构构件 的抗压强度。 为消除端部约束的影响
h 3~ 4 b
用立方体强度反映： fc 0.76fcu 考虑实际情况(施工状况、养护条件等)
f 0.轴心抗拉强度 ftk
混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，
第一章
钢筋混凝土材料的基本 概念及力学性能
§第一节 钢筋混凝土结构的基本概念
定义：钢筋混凝土是由两种力学性能不同的材
料—钢筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用 的一种建筑材料。
一、素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破坏形态比较：
现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行荷载试验： a) 素砼梁 极限荷载 P=8kN 由砼抗拉强度控制 破坏形态：脆性
0.8fc 作为混凝土的长期抗压强度。
（2）混凝土的徐变与时间参数有关
注意
受荷后3-4个月徐变发展最（45%50%）。全部徐变完成需要4-5年的 时间。 （3）加荷龄期对混凝土徐变有重要影响。混 凝土加载龄期越短，即混凝土越年轻， 徐变越大； （4）水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大。 （5）混凝土集料愈坚硬、养护时相对湿度越 高，徐变越小。
cu=0.002～0.006（有时可达0.008）
δmax ～ C：下降段
几点说明：
影响混凝土塑性变形大小的因素： 加荷速度 荷载持续的时间（少于0.001s时变形为直线）
混凝土短期受拉曲线特征： 类似于受压曲线，区别在于曲率变化小。
c=0.0001～0.00015，仅为受压极限应变的1\20 ～ 1\15
应力-应变曲线形状 曲线中最大应力值及其对应的应变值 破坏时的极限应变值
混凝土棱柱体一次短期加荷轴心受压应力-应变曲线
δc fcd
δmax
•
C
•A
0 a
•
c c
u
混凝土一次短期加荷时的应力-应变曲线
规范取cu=0.0033
c=0.0008～0.003（计算时取0.002）
0 ～ δmax：上升段
徐变对结构的影响： 使构件的变形增加； 在截面中引起应力重分布； 在预应力混凝土结构中引起预应力损失。
4、混凝土的弹性模量
c
ce cp
k
h
0
0
c
原点弹性模量： Ec tg 0
e ce
…1－6 …1－7
105 Ec ( N/nm 2 ) 34.7 2.2 f cu
200
A a)
A－A
200 210
B
4000
B b)
300
316
B－B
钢筋与混凝土合理的组合原则
钢筋混凝土结构不是钢筋和混凝土之间的 任意组合。 其组合的原则：发挥钢筋抗拉、抗压强度 高的特点；发挥混凝土抗压强度高，而避免抗 拉强度低的弱点。
钢筋与混凝土长期共同工作的原因
1. 混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，传 递应力。 2. 二者具有相近的线胀系数，不会由于温度变化产 生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力。 钢筋 混凝土
混凝土受拉易开裂
2、混凝土在多次重复荷载作用下的变形
如果我们将混凝土棱柱体试块加荷使其压应 力达到某个数值σ，然后卸荷至零，并把这 一循环多次重复下去，就称为多次重复荷载。 我们通常把能使试件循环200万次或次数稍多 时发生破坏的压应力称为混凝土的疲劳强度, 用符号fp表示。（=0.5fcd）
1 1 为抗压强度 ～ 。 9 18 直接测试方法
2P 间接测试方法(弯折，劈裂) f t dl 2 f 0.26(f ) 3
t cu
考虑施工因素，取 f 0.88 0.26(f )
t cu
2 3
0.23(fcu )
2 3
二、混凝土的变形
受力变形（由荷载引起）
混凝土的变形 体积变形（收缩、膨胀） （一）混凝土的受力变形 1、混凝土在一次短期荷载作用下的的受力变形
混凝土强度等级： 用标准制作方式制成的150×150mm的立方
体试块，在标准养护条件下养护28天，用标准试
验方法测得具有95％保证率的抗压强度。 常用等级：C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C55, C60，C65，C70，C75，C80
2.轴心抗压强度 fck