钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计原理 第九章 钢筋混凝土结构短暂状况应力验算 张树仁 等编著
混凝土结构设计原理(第3版)试卷2
第9章钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算及耐久性一、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，荷载采用标准值、准永久值。
2. 增大构件截面高度是提高钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的最有效措施。
3.平均裂缝宽度计算公式中，σ是指裂缝截面处的纵向钢筋拉应力，其值是按荷载sk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增大而增大，随纵筋配筋率增大而减小。
5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中釆用的最小刚度原则是指在相同符号弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按最大弯矩截面处的最小刚度进行计算。
6.裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ是指裂缝间受拉纵筋平均应变与裂缝截面处的受拉纵筋应变之比，反映了裂缝间拉区混凝土参与工作的程度。
7.结构构件正常使用极限状态的要求主要指在各种作用下的裂缝宽度和变形不应超过规定的限值。
8.结构的耐久性设计要求是指结构构件应满足设计使用年限的要求。
9.混凝土结构应根据使用环境类别和结构类别进行耐久性设计。
10.在荷载作用下，截面受拉区混凝土中出现裂缝，裂缝宽度与受拉纵筋应力几乎成正比。
11.钢筋混凝土和预应力混凝土构件，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级最大裂缝宽度限值。
12.平均裂缝间距与混凝土保护层厚度、纵向受拉钢筋直径、纵向受拉钢筋表面特征系数及纵向钢筋配筋率有关。
13.轴心受拉构件的平均裂缝宽度为构件裂缝区段范围内钢筋的平均伸长与相应水平处构件侧表面混凝土平均伸长之差。
14.最大裂缝宽度等于平均裂缝宽度乘以扩大系数，这个系数是考虑裂缝宽度的随机性以及长期荷载作用的影响。
15.受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合，并考虑荷载长期作用影响进行计算。
16.结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。
17.环境类别中一类环境是指室内正常环境。
二、选择题1.减少钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度，首先应考虑的措施是[ a ]。
2020年国家开放大学电大《混凝土结构设计原理》期末试题
《混凝土结构设计原理》期末复习资料一、单项选择题1.下列关于钢筋混凝土结构的说法正确的是（）。
A. 钢筋混凝土结构自重大，有利于大跨度结构、高层建筑结构及抗震B. 钢筋混凝土结构虽然抗裂恨不能较差，但在正常使用时通常是不允许带裂缝工作的C. 钢筋混凝土结构隔热、隔声性能较好D. 钢筋混凝土结构施工比较复杂，建造耗工较多，进行补强修复也比较困难2.可变荷载有四种代表值，其中（）为基本代表值，其余值可由它乘以相应的系数得到。
A. 标准值B. 组合值C. 准永久值D. 频遇值3.当结构或构件出现（）时，我们认为其超过了承载能力极限状态。
A. 结构转变为机动体系，或构件挠度超过允许的限值B. 结构转变为机动体系，或结构或构件丧失稳定C. 结构转变为机动体系，或构件裂缝宽度超过了允许的最大裂缝宽度D. 构件挠度超过允许的限值，或结构或构件丧失稳定4.钢筋混凝土梁的受拉区边缘达到（）时，受拉区开始出现裂缝。
A. 混凝土实际的抗拉强度B. 混凝土的抗拉强度标准值C. 混凝土的抗拉强度设计值D. 混凝土弯曲时的极限拉应变5.有明显流幅的热轧钢筋，其屈服强度是以（）为依据的。
A. 比例极限B. 强度极限C. 屈服上限D. 屈服下限6.单筋矩形梁正截面承载力计算基本公式的适用条件是（）。
A. ع≤عb 和As≥As,minB. ع≤عb和As≤As,minC. ع≥عb 和As≥As,minD.≥عb和As≤As,min7.双筋矩形截面梁正截面承载力计算基本公式的第二个适用条件x≥2a的物理意义是（）。
A. 防止出现超筋破坏B. 防止出现少筋破坏C. 保证受压钢筋屈服D. 保证受拉钢筋屈服8.受弯构件斜截面承载力计算公式是以（）为依据的。
A. 斜拉破坏B. 斜弯破坏C. 斜压破坏D. 剪压破坏9.为了保证受弯构件的斜截面受剪承载力，设计时通常不把梁的截面尺寸设计得过小，并且限制最大配筋率，用于防止（）发生。
A. 斜拉破坏B. 斜弯破坏C. 斜压破坏D. 剪压破坏10.偏心受压构件界限破坏时，（）。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料
第一章混凝土结构用材料的性能1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压.2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是: 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用.7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形 .其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
第二章混凝土结构的设计方法1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性性的前提下，完成全部功能的要求。
2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为失效，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。
3、国际上一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“破坏一安全”极限状态。
4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面的验算：应力计算、裂缝宽度验算和变形验算.5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
6、结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性.7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为直接作用和间接作用两种. 直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等，间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。
8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用.9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的三种状况：持久状况、短暂状况和偶然状况。
第4章_预应力混凝土结构持久状况和短暂状况构件的应力计算
对后张法构件
k cx
N p0 Ms pc yo J0 A0
k cx
N p 0ep 0 J0
Mk y0 y0 J0
M G 2 K M Q1K M Q 2 K M G1 K pc yn y0 Jn J0 Np An N p e pn Jn M G 2 K M Q1k M Q 2 K M G1K yn yn y0 Jn J0
预应力混凝土桥梁结构设计原理
Prestressed Concrete Bridge Structure Design
第4章 预应力混凝土结构持久状况和短暂状况 构件的应力计算
Chapter 4 Employment Capability of Prestressed Concrete Structures
4-2 部分预应力混凝土B类构件开裂后的应力验算
完全消压虚拟状态的实现： 在状态2中，混凝土应力为零，只有普通钢筋和预应力筋受力：
'l6A' s 'p0 A' p
N p 0 p 0 Ap l 6 As
N p0
hp0
p 0 Ap l 6 As hp 0 ( p 0 Ap hp l 6 As hs p 0 Ap a p l 6 As as ) / N p 0
按上式计算的混凝土最大压应力，应满足cc≤0.5fck。
预应力混凝土桥梁结构设计原理 Nhomakorabea交通科学与工程学院 桥梁工程系
4-1 全预应力及部分预应力混凝土A类构件使用阶段应力验算
结构设计原理名词解释
1．预应力混凝土结构：由配置预应力钢筋再通过张拉或其他办法建立预应力的结构。
2．混凝土的徐变：在荷载长期作用下，混凝土的应变随时间而增加的现象。
3．消压弯矩：由外荷载产生，使构件下边缘混凝土的预压应力恰好被抵消为零时的弯矩。
4．双筋截面：在拉压区都配置受力钢筋的截面。
5．短暂状况：指桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。
6．部分预应力混凝土结构：在作用短期效应组合控制的正截面的受拉边缘可出现拉应力的预应力混凝土结构，即1＞λ＞0。
7．混凝土立方体抗压强度：按照规定的标准试件和标准试验方式得到的混凝土强度基本代表值。
（或用试验方法标准描述）8．可变作用：在结构使用期间，其量值随时间变化，或其变化值与平均值相比较不可忽略的作用9．配箍率：衡量钢筋混凝土受弯构件箍筋数量的一种指标，v sv sv bS A =ρ10．张拉控制应力：锚下控制应力，张拉结束锚固时张拉力除以力筋的面积。
有锚圈损失的要扣除。
11．换算截面：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想材料组成的匀质截面。
12．剪跨比：0Vh M m =，实质是反映了梁内正应力与剪应力的相对比值。
13．承载力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适合于继续承载的变形或变位的状态。
14．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。
15．条件屈服强度：对没有明显流幅的钢筋定义的名义屈服强度，取残余应变为0.2%时的应力作为屈服点。
16．T 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。
17．钢筋混凝土梁的界限破坏：指受拉钢筋屈服的同时受压混凝土压碎的状态。
18．预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M 0与外荷载产生的弯矩M s 的比值，0s M M λ=19．混凝土的收缩：混凝土凝结和硬化过程中体积随时间推移而减小的现象。
第九章 预应力混凝土构件
裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般
Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承载力计算，Ms作用
下sss=(0.5~0.7)fy。对于HPB335级钢筋，fy
=300MPa，sss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。如采用RRB400级高强钢筋，fy=580MPa， 则sss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已远远超过容许限值。 故钢筋混凝土结构限制了高强材料的应用，限制
无粘结预应力束
3.预应力螺纹钢筋 也称精轧螺纹钢筋，是用热轧、轧后余热 处理或热处理工艺制作成带有不连续无纵肋的 外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处均可 带有匹配的内螺纹的连接器或锚具进行连接或 锚固。直径为18~50mm，具有高强度、高韧性 等特点。
预应力钢筋
9.1.4施加预应力的方法
一、先张法
根据力的平衡条件
spcI
spcAc spAp ssAs scon sl aEspc Ap aES仍处 于受压状态，不会出现开裂；
s c s pc 0
受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混 凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；
0 s c s pc ftk
s c s pc ftk
受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强 度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混 凝土构件（Np =0）的开裂明显推迟， 裂缝宽度也显著减小。
' cu
9.3预应力混凝土轴心受拉构件的计算
预应力混凝土的计算分两部分 一、使用阶段计算 ⑴承载力计算。对于预应力轴心受拉构件，应进行正 截面受拉承载力计算；对于预应力受弯构件，应进行 正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。 ⑵裂缝控制验算。对于正常使用阶段不允许开裂的构 件，应进行抗裂验算；对于允许开裂的构件，则应进 行裂缝宽度验算。 ⑶变形验算。对预应力受弯构件，应进行挠度验算。 二、施工阶段验算 预应力混凝土构件在制作、运输和安装等施工过 程中，应对其承载力和抗裂性进行验算。
(参考资料)预应力混凝土简支小箱梁计算(2011级)
截面位置
支点 变截面
L/4 跨中
距支点距离 (mm) 0 5480 9750 19500
预制梁
M(kN.m) V（kN）
0
498.7
2074 350.5
3519 226.3
4603
0
现浇
M(kN.m) V（kN）
0
79.8
347
59.2
592
38.8
777
0
二期
M(kN.m) V（kN）
0
195
849
2.3.2 等效工字形截面示意图
根据上述计算结果，绘制出等效工字型截面如下：
图 2-5 等效工字形截面（单位：mm）
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预应力钢筋混凝土课程设计
第三章 主梁全截面几何性质
选择跨中截面，计算截面几何特性。 在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算式为：
全截面面积： A Ai
381.11
3666345.12
12045996
2455265.33
1666.67
13862804.02
19406.83
39158241.62
12163233.5
51321475.12
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预应力钢筋混凝土课程设计
第四章 主梁作用效应计算
【练习】混凝土结构设计原理作业习题及答案
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为_软钢___________和硬钢。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为 0.2% 时的应力作为假定的屈服点，即条件屈服强度。
3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加，钢筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为普通低合金钢。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度高、塑性好可焊性好、对混泥土的粘结锚固性能好。
5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为两者能牢固粘结在一起、线膨胀系数相近、混泥土能保护钢筋不被锈蚀6、光面钢筋的粘结力由化学胶结力、摩擦力、钢筋端部的锚固力三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。
塑性应变部分越大，表明变形能力越大，延性越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所提高，最大压应力值随加荷速度的减小而减小。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力减少，钢筋的应力增加。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力减少，钢筋的应力增加。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增加，钢筋的应力减少。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
N2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。
Y3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
N4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
Y5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
Y6、强度与应力的概念完全一样。
N7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
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1
钢筋混凝土桥梁构件按短暂状况设计时，应计算其 在制作、运输及安装等施工阶段，由构件自重等施 工荷载引起的正截面和斜截面的应力，并不得超过 《桥规》规定的限值。 施工荷载采用标准值，当有组合时不考虑荷载组 合系数。
2
当用吊机(车)行驶于桥梁上进行安装时，应对已安装 就位的构件进行验算，吊机(车)重力应乘以1.20的荷 载系数。
当进行构件运输和安装计算时，构件的自重应乘以动 力系数。动力系数按《通用规范》的规定采用。
3
钢筋混凝土结构按短暂状况设计时的施工阶段应力 验算，以第三章中介绍的第II阶段应力图作为计算的 基础，即认为开裂后的截面仍处于弹性工作状态。 这种计算方法就是过去桥梁设计中长期采用的以古 典弹性理论分析为基础的允许应力设计法。
t M ' ' k x0 cc 0.80 f ck J cr
施工阶段相应于混凝土立方体抗压强度
' f cu , k的混凝土轴心抗压强度标准值
换算截面的受压区高度
（2）受拉钢筋的应力
受拉区第i排钢筋截面重心至受压区边缘的距离
t st
i M kt h0 x0
J cr
0.75 f
梁的倾斜边与水平线的夹角
10
二、钢筋混凝土梁的主应力 主拉应力
tp
2
2
4பைடு நூலகம்
2
主压应力
cp
2
2
4
2
主拉应力方向
tan 2
2
以压为正，拉为负
11
对于处于第II应力阶段(带裂缝工作)的钢筋混凝土梁， 其主应力与轨迹线有如下特点： (1)在受压区内法向应力σ和剪应力τ的分布，均与 匀质梁相同，故主应力轨迹线的变化规律与匀质梁相 同。
t tp
' tk
14
主拉应力验算 若主拉应力不满足以上条件，则该区段的主拉应力 全部由箍筋和弯起钢筋承受。 （1）箍筋
由箍筋承担的主拉应力（剪应力）值
t v
t nAsv1 sv
t 箍筋应力限值， sv 0.75 f sk ,v
bsv
相应于由弯起钢筋承受的剪应力图的面积
sk
钢筋的抗拉强度标准值
7
斜截面应力验算 一、剪应力
VS Jb
VK S0 J cr b
均质弹性体的剪应力计算公式
荷载标准产生的剪力值
所求应力之水平纤维以上（或以下）部分换算 面积对换算截面重心轴的面积矩
换算截面惯性矩
8
斜截面应力验算 最大剪应力的简化计算公式（等高度梁）
V 0 bz
4
弹性分析法的假设： （1）平截面假设； （2）受压区混凝土处于弹性工作状态； （3）不考虑受拉区混凝土的抗拉作用。
5
换算截面：
（1）矩形梁 （2）T形梁 注意： 此时的中性轴位置与承载能力极限状态的中性轴位 置不同（混凝土的工作状态不同）
6
正截面应力验算 （1）受压区混凝土边缘纤维应力
由构件自重及临时施工荷载标准产生的弯矩值
内力臂，可近似的取以下数值
单筋矩形梁 z=7/8h0
双筋矩形梁 z=0.9h0
T形梁 z=0.92h0或 z=h0 h'f / 2
9
斜截面应力验算
最大剪应力的简化计算公式（变高度梁）
的取值与梁高和弯矩的变化有关
1 M 0 V tan bz h0
一般取最大的剪力V，而求得相应的弯矩M
(2)在中性轴处，由于σ=0， τ= τ0，由上述公式可得 σtp=σcp=τ0，主拉应力与梁轴线成45o的交角。 (3)在受拉区，由于不考虑混凝土的抗拉作用σ=0， τ= τ0，数值不变，所以， σtp=σcp=τ0 。主应力轨迹呈直 线，主拉应力与梁轴线呈45o的交角，均不变。
12
主拉应力验算
由施工荷载标准值产生的剪力
t V t ' tp k ftk bz
施工阶段相应于混凝土立方体抗压强度
' f cu , k的混凝土轴心抗拉强度标准值
矩形截面宽度，T形、工形截面的腹板宽度
13
主拉应力验算 若主拉应力满足以下条件，则该区段的主拉应力全 部由混凝土承受，抗剪钢筋按构造配置。
0.25 f
（2）弯起钢筋
bb Asb t sb sin s
t 弯起钢筋应力限值， sb 0.75 f sk ,b
15