设计原理 考试复习题

1、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，在荷载作用下能够很好的共同变形。

（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此当温度变化时，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，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。

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是较好的。

钢筋混凝土结构的刚度较大，在使用荷载作用下的变形较小，故可有效地用于对变形有要求的建筑中。

（2）钢筋混凝土结构既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的原材料中，砂、石所占的比例较大，而砂、石易于就地取材，故可以降低建筑成本。

2、f cu—混凝土的立方体抗压强度f c—混凝土轴心抗压强度f t—混凝土抗拉强度f ts—混凝土劈裂抗拉强度f ck(f tk)—轴心抗压（抗拉）强度标准值f cd—轴心抗压设计值3.上升段：当压应力σ《0.3f c左右时，应力—应变关系接近直线变化，混凝土处于弹性工作阶段。

在压应力σ》0.3f c后，随着压应力的增大，应力—应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变ε可分为弹性应变σce和塑性应变σcp两部分，原有的混凝土内部微裂缝发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别的微裂缝。

当应力达到0.8f c左右后，混凝土塑性变形显著增大，内部裂缝不断扩展延伸，并有几条贯通，应力—应变曲线斜率急剧减小，如果不继续加载，裂缝也会发展，即内部裂缝处于非稳定发展阶段。

当应力达到最大应力σ=f c时，应力—应变曲线的斜率已接近水平，试件表面出现不连续的可见裂缝。

下降段：达到峰值应力点后，混凝土的强度并不完全消失，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。

收敛段：在反弯点之后，应力下降的速度减慢，趋于稳定的残余应力。

表面纵向裂缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱，外载力由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。

4、徐变定义：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。

混凝土徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变。

原因：荷载在长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐被压出，水泥石逐渐发成粘性流动，微细空隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。

收缩定义：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为收缩。

原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生提及变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发而引起的干缩。

5、普通热轧钢筋机械性能：屈服应力、抗拉强度、伸长率、冷弯6、粘结机理分析：（1）混凝土中水泥胶体与钢筋表面化学胶着力。

（2）钢筋与混凝土接触面上的摩擦力。

（3）钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。

7.设计基准期：是在进行结构可靠性分析时，考考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。

当结构的使用年限超过设计基准期时，表明它失效概率可能会增大，不能保证其目标可靠性指标，但不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。

一般来说，使用寿命长，设计基准期也可以长一些，使用寿命短，设计基准期应短一些。

通常设计基准期应小于寿命期。

8.三种设计状况：持久状况（必须进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计）、短暂状况（一般只进行承载能力极限状态计算，必要时才作……）、偶然状况（只需进行承载能力极限状态计算，不必考虑……）9.作用的代表值：作用的标准值（永久作用采用标准值）、可变作用频遇值、可变作用准永久值。

作用效应组合：承载能力极限状态计算：永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合。

正常使用极限状态计算：短期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合。

长期效应组合是永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应的组合。

10.受弯构件正截面破坏形态：适筋梁破坏——塑性破坏、超筋梁破坏——脆性破坏、少筋梁——脆性破坏。

11.相对受压区刚度ζ=x/h。

相对界限受压区高度ζb12.有效宽度b'f用下列三者中的最小值：简支梁计算跨径的1/3、相邻两梁的平均间距、b+2b h+12h f。

13.梁内的钢筋有纵向受拉钢筋、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋等。

梁内弯起钢筋是由主钢筋按规定的部位和角度弯至梁上部后，并满足锚固要求的钢筋。

斜拉钢筋时专门设置的斜向钢筋。

箍筋是沿梁纵轴方向按一定间距配置并箍住纵向钢筋的横向钢筋。

箍筋除了帮助混凝土抗剪外，在构造上起着固定纵向钢筋位置的作用并与纵向钢筋、架立筋等组成骨架。

架立钢筋是为构成钢筋骨架用而附加设置的纵向钢筋。

水平纵向钢筋的作用主要是在梁侧面发生混凝土裂缝后，可以减小混凝土裂缝宽度。

14.影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要因素：剪跨比、混凝土抗压强度、纵向钢筋配筋率、配箍率和箍筋强度。

15.受弯构件上限值γ0V d≤（0.51×10-3）bh0√f cu,k若不满足，则应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。

下限值γ0V d≤（0.5×10-3）α2f td bh0(α2一般取1)若满足则不需要进行斜截面抗弯承载力计算，而仅需要按构造要求配置箍筋。

16.箍筋的作用是直接抵抗主拉应力，限制裂缝的发展；纵筋用来平衡构建中的纵向分力，且在斜裂缝处纵筋可产生销栓作用，抵抗部分扭矩并可抑制斜裂缝的开展。

17.弯剪扭构件的破坏形态：（1）弯型受压区在构件的顶面（2）弯扭型受压区在构件的一个侧面（3）扭型受压区在构件的底面。

18.抗扭配筋：上限值γ0T d/W t《0.51*10-3√f cu,k 下限值γ0T d/W t《0.50*10-3f td19.抗弯扭配筋：上限γ0V d/bh0+γ0T d/W t《0.51*10-3√f cu,k下限γ0V d/bh0+γ0T d/W t《0.50*10-3f td20.短柱：L。

/b《8，L。

/r《28长柱L。

/r>2821.稳定系数：钢筋混凝土轴心受压构件的计算中，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称为轴心受压构件的稳定系数φ22.轴心受压构件的正截面承载力计算构造要求：一般采用C25-C40级混凝土，截面尺寸不宜小于2500mm，一般采用R235、HRB335和HRB400级热轧钢筋，纵向受力钢筋直径应不小于12mm，至少有4根且截面每一角隅处必须布置一根，净距不小于50mm，不大于350mm。

箍筋必须做成封闭式，直径不小于纵向钢筋直径的1/4，且不小于8mm，间距不大于纵向受力钢筋直径的15倍，且不大于构件截面的较小尺寸（圆用0.8倍直径）并不大于400mm。

23.偏心受压构件的破坏形态：（1）受拉破坏——大偏心受压破坏随着荷载的增大，受拉区混凝土先出现横向裂缝，裂缝的开展使受拉钢筋As的应力增长较快，首先达到屈服。

中和轴向受压边移动，受压区混凝土压应变迅速增大，最后，受压区钢筋A s屈服，混凝土达到极限压应变而压碎。

（2）受压破坏——小偏心受压破坏当靠近N一侧的混凝土压应变达到其极限压应变时，压区边缘混凝土压碎，同时，该侧的受压钢筋A s也达到屈服；但是，破坏时另一侧的混凝土和钢筋As的应力都很小，在临近破坏时，受拉一侧才出现短而小的裂缝。

24.偏心受压构件的破坏类型：短柱（材料破坏）、长柱（材料破坏）、细长柱（失稳破坏）25.偏心受拉：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，属于小偏心受拉情况；当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与A s合力点范围以外时，属于大偏心受拉情况。

26.对于钢筋混凝土构件，为什么规定必须进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？钢筋混凝土构件出了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性和耐久性，而达不到结构的正常使用要求。

因此，钢筋混凝土构件除要求进行持久状况承载能力极限状态计算外，还要进行持久状况正常使用极限状态的计算，以及短暂状态的构件应力计算。

使用阶段的计算特点：（1）钢筋混凝土受弯构件的承载能力极限状态是取构件的破坏阶段。

（2）在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其承载力计算决定了构件的尺寸、材料、配筋数量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于最不利和在效应。

（3）承载能力极限状态计算时汽车和在应计入冲击系数，作用效应及结构构件的抗力均应采用考虑了分项系数的设计值；在多种作用效应情况下，应将各效应设计值进行最不利组合，并根据参与组合的作用效应情况，取用不同的效应组合系数。

27.基本假定：平截面假定、弹性体假定、受拉区混凝土完全不能承受拉应力。

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受拉性能相同的假象材料组成的截面。

28.受弯构件弯曲裂缝：宽度计算理论——粘结滑移理论、无滑移理论、综合理论建立计算公式的考虑因素：（1）混凝土强度等级的影响（2）钢筋保护层厚度的影响（3）受拉钢筋应力的影响（4）钢筋直径的影响（5）受拉钢筋配筋率的影响（6）钢筋外形的影响（7）直接作用性质的影响（8）构件受力性质的影响规定值：1、2类环境不超过0.2mm，3、4类环境不超过0.15mm29.挠度规定：梁式桥主梁的最大挠度处L/600（计算跨径），悬臂端L1/300（悬臂长度）30.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，在设计要求的目标试用期内，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。

碳化：指大气中的二氧化碳与混凝土中的碱性物质氢氧化碳发生反应使混凝土的PH值下降。

混凝土的碳化对混凝土本身无破坏作用，其主要危害是使混凝土中钢筋的保护膜受到破坏，引起钢筋锈蚀。

31.预应力度：由预应力大小确定的消压弯矩M。

与外荷载产生的弯矩Ms的比值。

32.局部承压的破坏形态：先开裂后破坏、一开裂即破坏、局部混凝土下陷33.先张法：先张拉钢筋后浇筑构件混凝土。

后张法：先浇筑混凝土构件，待混凝土结硬后，在张拉预应力钢筋并锚固。

后张法是靠工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法是靠粘结力来传递并保持预加应力的。

34.预应力结构的优点：（1）提高了构件的抗裂度和刚度（2）可以节省材料，减少自重（3）可以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的手段，促进了桥梁结构新体系与施工方法的发展。

缺点：（1）工艺较复杂，对施工质量要求甚高，因而需要配备一支技术较熟练地专业队伍（2）需要有专门的设备（3）预应力上拱度不易控制（4）预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件数量少的工程，成本较高。