自考结构设计原理复习、试题及答案汇总

自考结构设计原理复习、试题及答案汇总

《结构设计原理》

第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能

一、学习目的

本章介绍了钢筋混凝土的基本概念，分别从强度、变形等方面阐述了组成钢筋混凝土材料的混凝土和钢筋的特性，并对钢筋与混凝土共同作用机理作了简要说明。学习本章的目的是使读者认识并熟悉钢筋混凝土材料，了解它们的工作性能，能在工作中正确的使用它们。

本课程的主要内容取材于我国现行的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ D60-2004）、《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》（JTJ 025-86）。习惯上将上述设计规范统称为《公路桥规》。

二、学习重点

在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值方法；（3）混凝土收缩、徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。

三、复习题

（一）填空题

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。

（二）判断题

1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。………………………………【×】

2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。………………………【×】

3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。………………………………………………………………………………………………【√】

4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。………………………………………【×】

5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。…………【√】

（三）名词解释

1、混凝土的立方体强度────我国《公路桥规》规定以每边边长为150mm的立方体

试件，在20℃±2℃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

f

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

cu 表示。

2、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，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。

3、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土的收缩。

（四）简答题

1、简述混凝土应力应变曲线的三个阶段？

答：在上升段，当应力小于0.3倍的棱柱体强度时，应力应变关系接近直线变化，混凝土处于弹性工作阶段。在应力大于等于0.3倍的棱柱体强度后，随着应力增大，应力应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变可分为弹性应变和塑性应变两部分。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0.8倍的棱柱体强度后，混凝土塑性变形显著增大，内部微裂缝不断延伸扩展，并有几条贯通，应力应变曲线斜率急剧减小。当应力达到棱柱体强度时，应力应变曲线的斜率已接近于水平，试件表面出现不连续的常见裂缝。

在下降段，到达峰值应力后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力的减少，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。

在收敛段，在反弯点之后，应力下降的速度减慢，趋向于稳定的残余应力。表面纵向裂缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱，荷载由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。

2、简述混凝土发生徐变的原因？

答：在长期荷载作用下，混凝土凝胶体中的水份逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。

第二章结构按极限状态法设计计算的原则

一、学习目的

本章主要介绍了关于《公路桥规》的计算原则，即承载能力极限状态和正常使用极限状态计算原则，这是公路桥涵设计的基本准则。

计算理论发展阶段：以弹性理论为基础的容许应力计算法—→考虑钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算法—→半经验、半概率的“三系数”极限状态设计法（荷载系数、材料系数、工作条件系数）—→以结构可靠性理论为基础的概率极限状态设计法（又分为三个水准：水准Ⅰ──半概率设计法，水准Ⅱ──近似概率设计方法，水准Ⅲ──全概率设计法）。

《公路桥规》采用的是以结构可靠性理论为基础的近似概率极限状态设计法，其概率反映在荷载组合与材料取值等方面。学习本章的目的是为了使读者了解设计规范的要求及原则。

二、学习重点

本章的学习重点为设计方法的演变过程，从容许应力法到考虑塑性性能的破坏阶段计算方法到极限状态法；两类极限状态的基本含义；材料强度取值的方法，特别注意个类强度的区别与联系；结合《公路桥规》了解荷载分类及荷载组合的形式。

三、复习题

（一）填空题

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。

10、《公路桥规》根据混凝土立方体抗压强度标准值进行了强度等级的划分，称为混凝

土强度等级并冠以符号C 来表示，规定公路桥梁受力构件的混凝土强度等级有13级，即

C20～C80，中间以5MPa 进级。C50以下为普通强度混凝土，C50及以上混凝土为高强度

混凝土。《公路桥规》规定受力构件的混凝土强度等级应按下列规定采用：钢筋混凝土构件

不应低于C20 ，用HRB400、KL400级钢筋配筋时，不应低于 C25 ；预应力混凝土构件不

应低于 C40 。

11、结构或结构构件设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值即称为作用代

表值。作用代表值包括作用 标准值 、 准永久值 和 频遇值 。

（二）名词解释

1、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。

2、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。

第三章 受弯构件正截面承载力计算

一、学习重点

受弯构件正截面承载力计算是全书的重点之一。

首先必须掌握受弯构件正截面三个工作阶段各自的特点，以及不同配筋条件下的破坏

形态，弄清max ρ、min ρ的力学意义。

单筋矩形、双筋矩形、T 形截面正截面承载力计算都应以掌握计算图式为重点，三者的

基本计算公式、区别与联系均表现在计算图式中。计算方法上应以灵活运用基本公式为前提，

同时注意基本公式的适用条件。

构造与计算同等重要，必须结合例题与习题掌握梁（板）构造的一些基本内容，如配

筋原则、净保护层、最小净距等概念。

二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土受弯构件常用的截面型式有 矩形 、 T 形 和 箱形 等。

2、只在梁（板）的受拉区配置纵向受拉钢筋，此种构件称为 单筋受弯构件 ；如果同

时在截面受压区也配置受力钢筋，则此种构件称为 双筋受弯构件 。

3、梁内的钢筋有 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 等。

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

式。

5、钢筋混凝土构件破坏有两种类型： 塑性破坏 和 脆性破坏 。

6、受弯构件正截面承载力计算的截面设计是根据截面上的 计算弯矩 ，选定 材料 、

确定 截面尺寸 和 配筋 的计算。

7、受压钢筋的存在可以提高截面的 延性 ，并可减少长期荷载作用下的 变形 。

8、将空心板截面换算成等效的工字形截面的方法，是根据 面积 、 惯性矩 和 形心

位置 不变的原则。

9、T 形截面按受压区高度的不同可分为两类： 第一类T 形截面 和 第二类T 形截面 。

10、工字形、箱形截面以及空心板截面，在正截面承载力计算中均按 T 形截面 来处理。

（二）判断题

1、判断一个截面在计算时是否属于T 形截面，不是看截面本身形状，而是要看其翼缘

板是否参加抗压作用。……………………………………………………………………………

【√】

2、当梁截面承受异号弯矩作用时，可以采用单筋截面。………………………………【×】

3、少筋梁破坏是属于塑性破坏。…………………………………………………………

【×】

4、水平纵向钢筋其作用主要是在梁侧面发生裂缝后，可以减少混凝土裂缝宽度。…【√】

5、当承受正弯矩时，分布钢筋应放置在受力钢筋的上侧。……………………………【×】

（三）名词解释

1、控制截面────所谓控制截面，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。

2、最大配筋率max ρ────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。

3、最小配筋率min ρ────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。

备注：最小配筋率min ρ是少筋梁与适筋梁的界限。当梁的配筋率由min ρ逐渐减小，梁

的工作特性也从钢筋混凝土结构逐渐向素混凝土结构过渡，所以，min ρ可按采用最小配筋

率min ρ的钢筋混凝土梁在破坏时，正截面承载力u M 等于同样截面尺寸、同样材料的素混

凝土梁正截面开裂弯矩标准值的原则确定。

（四）简答题

1、设计受弯构件时，一般应满足哪两方面的要求？

答：①由于弯矩的作用，构件可能沿某个正截面（与梁的纵轴线或板的中面正交时的

面）发生破坏，故需进行正截面承载力计算；②由于弯矩和剪力的共同作用，构件可能沿剪

压区段内的某个斜截面发生破坏，故还需进行斜截面承载力计算。

2、简述分布钢筋的作用？

答：分布钢筋的作用是将板面上的荷载作用更均匀的传布给受力钢筋，同时在施工中

可以固定受力钢筋的位置，而且用它来分担混凝土收缩和温度变化引起的应力。

3、简述受弯构件正截面工作的三个阶段？

答：在第一阶段梁没有裂缝，在第二阶段梁带裂缝工作，在第三阶段裂缝急剧开展，

纵向受力钢筋应力维持在屈服强度不变。

4、简述钢筋混凝土梁的受力特点？

答：钢筋混凝土梁的截面正应力状态随着荷载的增大不仅有数量上的变化，而且有性

质上的改变，即应力分布图形的改变。不同的受力阶段，中和轴的位置及内力偶臂是不同的。

因此，无论压区混凝土的应力或是纵向受拉钢筋的应力，不像弹性匀质材料梁那样完全与弯

矩成比例。

梁的大部分工作阶段中，受拉区混凝土已开裂。随着裂缝的开展，压区混凝土塑性变

形的发展，以及粘结力的逐渐破坏，均使梁的刚度不断降低。因此梁的挠度、转角与弯矩的

关系也不完全服从弹性匀质梁所具有的比例关系。

5、简述适筋梁、超筋梁、少筋梁的破坏特征？

答：适筋梁的破坏特征是：受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而产生显

著的塑性伸长，直到受压边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时，受压区出现纵向水

平裂缝，随之压碎而破坏。这种梁破坏前，梁的裂缝急剧开展，挠度较大，梁截面产生较大

的塑性变形，因而有明显的破坏预兆。

超筋梁的破坏特征是；破坏时受压区混凝土被压坏，而拉区钢筋应力远未达到屈服强

度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点，拉区的裂缝开展不宽，延伸不高，

破坏是突然的，没有明显的预兆。

少筋梁的破坏特征是：梁拉区混凝土一开裂，受拉钢筋达到屈服，并迅速经历整个流

幅二进入强化阶段，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，裂缝宽度已很宽，挠度过大，钢筋甚至被拉断。破坏很突然，少筋梁

在桥梁工程中不允许采用。

（五）计算题

1、已知一钢筋混凝土单筋矩形截面梁，截面尺寸b ×h=250mm ×500mm （h 0=455mm ），

截面处弯矩组合设计值M d =115KN ·m ，采用C20混凝土（MPa ，f cd 2.9=MPa f td 06.1=）

和HRB335级钢筋（MPa f sd 280=）。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级（0.10=γ），

56.0=b ξ。计算所需要的受拉钢筋的截面面积s A 。

解：本题为单筋矩形截面梁截面设计类型题，请按照以下三个步骤进行计算：

第一步：计算截面抵抗矩系数s α

242.04552502.9101150.126

200=????==bh f M cd d

s γα 第二步：计算混凝土受压区相对高度ξ

282.0242.0211211=?--=--=s αξ<56.0=b ξ

第三步：求受拉钢筋的截面面积s A

1054280

2.9455250282.00=???==sd cd s f f bh A ξmm 2 %927.0455

25010540=?==bh A s ρ>min ρ 其中：min ρ=max ???

?????2.0,45

sd td f f =max ??????2.0,28006.145=0.2% 于是，所需要的受拉钢筋的截面面积s A =1054mm 2

2、已知一钢筋混凝土矩形截面梁，截面尺寸限定为b ×h=200mm ×400mm ，采用C20

混凝土（M P a ，f cd 2.9=M P a f td 06.1=）和HRB335级钢筋（M P a f sd 280=，

MPa f sd 280/=）

，弯矩组合设计值M d =80KN ·m 。Ⅰ类环境条件，安全等级为一级（1.10=γ），56.0=b ξ。试进行配筋计算。

解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第一种类型题，请按照以下步骤进行计算：

说明：在不允许增加梁的截面尺寸和提高混凝土强度等级的情况下，如单筋梁出现超

筋，则可采用按双筋梁进行设计。

受压钢筋按一层布置，假设mm a s 35'=；受拉钢筋按二层布置，假设mm a s 65=，

h 0=400-65=335mm ，弯矩计算值为m KN M M d ?=?==88801.10γ。

第一步：验算是否需要采用双筋截面。单筋矩形截面的最大正截面承载力为

)5.01(20b b cd u bh f M ξξ-==9.2×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=83.26KN ·m <88

KN ·m

故需要采用双筋截面。

第二步：首先计算单筋梁部分，让单筋梁充分发挥作用（即令b ξξ=），求受压钢筋的

面积'

s A

2

26'0'20'

4.56)35335(280)56.0

5.01(5

6.03352002.91088)()5.01(mm a h f bh f M A s sd b b cd s =-??-????-?=---=ξξ 第三步：根据平衡条件，求受拉钢筋的截面面积s A

2/'1289280

4.5628033556.02002.9mm f A f bx f A sd s sd cd s =?+???=+=

于是，受拉区所需要的受拉钢筋总面积是1289mm 2。

受压区所需要的受压钢筋总面积是56.4mm 2。

3、已知一钢筋混凝土双筋矩形截面梁，其截面尺寸为b ×h=200mm ×400mm ，采用C30

混凝土（M P a ，f cd 8.13=M P a f td 39.1=）和HRB335级钢筋（M P a f sd 280=，

MPa f sd 280/=）

，承受的弯矩组合设计值m KN M d ?=150，受压区已经配置了2根直径为16mm 的受压钢筋。Ⅰ类环境条件，安全等级为二级（0.10=γ），56.0=b ξ。试求受拉

钢筋的面积。

解：本题为双筋矩形截面梁截面设计的第二种类型题，请按照以下步骤进行计算：

受压钢筋按一层布置，mm a s 35'=；受拉钢筋按二层布置，假设mm a s 65=，

h 0=400-65=335mm ，弯矩计算值为m KN M d ?=?=1501500.10γ。

第一步：计算单筋矩形截面的最大正截面承载力为

)5.01(20b b cd u bh f M ξξ-==13.8×200×3352×0.56×(1-0.5×0.56)=124.89KN ·

m <150 KN ·m 故需要采用双筋截面。

第二步：首先计算“钢筋”梁部分（又称第二部分截面），求受拉钢筋的截面面积2s A

22/'24022801642280m m f A f A sd S sd s =???==π

第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积1s A

[]

375.03352008.13)35335(402280101500.1)(262

020=??-??-??=-=bh f M M cd d d s γα

5.0375.0211211=?--=--=s αξ<5

6.0=B ξ

2011651280

8.133352005.0mm f f bh A sd cd s =??==ξ 于是，所需要的受拉钢筋的总面积为22120534021651mm A A A s s s =+=+=

4、已知翼缘位于受压区的钢筋混凝土单筋T 形简支梁，其截面尺寸b ×h=160mm ×

1000mm ，mm mm h b f f 1101600'

'?=?，承受的跨中截面弯矩组合设计值m KN M d ?=1800，采用C25混凝土（MPa ，f cd 5.11=MPa f td 23.1=）和HRB335级

钢筋（MPa f sd 280=，MPa f sd 280/=）

，Ⅰ类环境条件，安全等级为一级（1.10=γ），56.0=b ξ。求受拉钢筋截面面积s A 。

解：本题为第二类T 形截面截面设计类型题，请按照以下步骤进行计算。

设T 形截面受拉钢筋为两排，取mm a s 80=，则mm h 9208010000=-=。

第一步：判别T 形截面的类型。

m KN h h h b f f f f cd ?=-???=-76.1750)2

110920(11016005.11)2('0''

故属于第二类T 形截面。

第二步：首先计算“翼缘”梁部分（也称第二部分截面），求受拉钢筋面积2s A 。

2/

'

27.6505280

110)1601600(5.11)(mm f h b b f A sd f

f cd s =?-?=-= 第三步：计算单筋梁部分（实质上为单筋矩形截面截面设计），求受拉钢筋截面面积1s A

144.09201605.11)2110920(110)1601600(5.111018000.1)(2

62020=????????-??-?-??=-=bh f M M cd d d s γα 156.0144.0211211=?--=--=s αξ<56.0=B ξ

20113.943280

5.1192016015

6.0mm f f bh A sd cd s =???==ξ 于是，所需要的受拉钢筋的总面积为22183.7448

7.650513.943mm A A A s s s =+=+=

第四章 受弯构件斜截面承载力计算

一、学习重点

通过本章的学习，应了解简支梁剪弯区的应力状态，斜截面可能出现的破坏形态及影响

斜截面抗剪承载力的主要因素，掌握斜截面抗剪承载力计算图式及其计算原理，能运用《公

路桥规》公式并进行腹筋设计，进而结合前面几章所学的内容能完整地设计各类截面的钢筋

混凝土简支梁。

二、复习题

（一）填空题

1、一般把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的 腹筋 ，把配有纵向受力钢筋和腹筋的梁

称为 有腹筋梁 ，而把仅有纵向受力钢筋而不设腹筋的梁称为无腹筋梁。

2、钢筋混凝土受弯构件沿斜截面的主要破坏形态有 斜压破坏 、 斜拉破坏 和 剪压

破坏 等。

3、影响有腹筋梁斜截面抗剪能力的主要因素有： 剪跨比 、 混凝土强度 、 纵向受

拉钢筋配筋率 、 配箍率和箍筋强度 。

4、钢筋混凝土梁沿斜截面的主要破坏形态有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏等。在设

计时，对于斜压和斜拉破坏，一般是采用 截面限制条件 和 一定的构造措施 予以避免，对

于常见的剪压破坏形态，梁的斜截面抗剪能力变化幅度较大，故必须进行斜截面抗剪承载力

的计算。

《公路桥规》规定，对于配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的计算采用下属

半经验半理论的公式：

s

sb sd sv sv k cu u d A f f f p bh V V θραααγsin )1075.0()6.02()1045.0(3,033210∑?++?=≤--

5、对于已经设计好的等高度钢筋混凝土简支梁进行全梁承载能力校核，就是进一步检

查梁沿长度上的截面的 正截面抗弯承载力 、 斜截面抗剪承载力 和 斜截面抗弯承载力 是

否满足要求。

（二）判断题

1、在斜裂缝出现前，箍筋中的应力就很大，斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的箍筋中的

应力突然减小，起到抵抗梁剪切破坏的作用。…………………………………………………

【×】

2、箍筋能把剪力直接传递到支座上。……………………………………………………

【×】

3、配置箍筋是提高梁抗剪承载力的有效措施。…………………………………………

【√】

4、梁的抗剪承载力随弯筋面积的加大而提高，两者呈线性关系。……………………【√】

5、弯筋不宜单独使用，而总是与箍筋联合使用。………………………………………【√】

6、试验表明，梁的抗剪能力随纵向钢筋配筋率的提高而减小。………………………【×】

7、连续梁的抗剪承载力比相同广义剪跨比的简支梁抗剪承载力要低。………………

【√】

（三）名词解释

1、剪跨比m ────剪跨比m 是一个无量纲常数，用0

Vh M m =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，h 0为截面有效高度。

2、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。

（四）简答题

1、对于无腹筋梁，斜裂缝出现后，梁内的应力状态有哪些变化？

答：斜裂缝出现前，剪力由梁全截面抵抗。但斜裂缝出现后，剪力仅由剪压面抵抗，

后者的面积远小于前者。所以斜裂缝出现后，剪压区的剪应力显著增大；同时，剪压区的压

应力也要增大。这是斜裂缝出现后应力重分布的一个表现。

斜裂缝出现前，截面纵筋拉应力由截面处的弯矩所决定，其值较小。在斜裂缝出现后，

截面处的纵筋拉应力则由剪压面处弯矩决定。后者远大于前者，故纵筋拉应力显著增大，这

是应力重分布的另一个表现。

2、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。这种破坏发生突然，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）的混凝土在正应力、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。

3、在斜裂缝出现后，腹筋的作用表现在哪些方面？

答：①把开裂拱体向上拉住，使沿纵向钢筋的撕裂裂缝不发生，从而使纵筋的销栓作用得以发挥，这样，开裂拱体就能更多地传递主压应力；②腹筋将开裂拱体传递过来的主压应力传到基本拱体上断面尺寸较大还有潜力的部位上去，这就减轻了基本拱体上拱顶所承压的应里，从而提高了梁的抗剪承载力；③腹筋能有效地减小斜裂缝开展宽度，从而提高了斜截面上的骨料咬合力。

第五章受扭构件承载力计算

一、学习重点

本章简要介绍了钢筋混凝土纯扭构件的破坏特征和《公路桥规》关于受扭构件的承载力计算公式及其适用条件。并举例说明了《公路桥规》关于弯、扭、剪复合受力时所采用的简单“叠加”方法。对本章的要求仅限于会用《公路桥规》的承载力计算公式及设计方法设计、复核受弯构件。

二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标是：构件的开裂扭矩和构件的破坏扭矩。

2、在纯扭作用下，构件的裂缝总是与构件纵轴成45度方向发展。

3、矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩，只能近似地采用理想塑性材料的剪应力图形进行计算，同时通过试验来加以校正。

4、实际工程中通常都采用由箍筋和纵向钢筋组成的空间骨架来承担扭矩，并尽可能地在保证必要的保护层厚度下，沿截面周边布置钢筋，以增强抗扭能力。

5、在抗扭钢筋骨架中，箍筋的作用是直接抵抗主拉应力，限制裂缝的发展；纵筋用来平衡构件中的纵向分力，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。

6、极限扭矩和抗扭刚度的大小在很大程度上取决于抗扭钢筋的数量。

7、根据抗扭配筋率的多少，钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态一般可分为以下几种：少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏和部分超筋破坏。

8、纵筋的数量、强度和箍筋的数量、强度的比例对抗扭强度有一定的影响。

9、T形、Ⅰ形截面可看成是由简单矩形截面所组成的复杂截面，每个矩形截面所受的扭矩，可根据各自的抗扭刚度按正比例进行分配。

10、由于箱形截面具有抗扭刚度大、能承受异号弯矩且底部平整美观等优点，因此在连续梁桥、曲线梁桥和城市高架桥中得以广泛采用。

《公路桥规》规定，矩形截面构件抗扭承载力计算公式如下：

v cor sv sv t td u d S A A f W f T T 102.135.0ζγ+=≤

（二）判断题

1、对于弯、剪扭共同作用下的构件配筋计算，采取先按弯矩、剪力、扭矩各自单独作

用下进行配筋计算，然后按纵筋和箍筋进行叠加进行截面设计的方法。……………………

【√】

2、T 形截面可以看成是由简单矩形截面所组成的复杂截面，受扭时各个矩形截面的扭

转角不同。…………………………………………………………………………………………

【×】

3、当扭剪比较大时，出现剪型破坏。……………………………………………………【×】

4、对不同的配筋强度比，少筋和适筋，适筋和超筋的界限位置相同。………………【×】

5、钢筋混凝土受扭构件在开裂前钢筋中的应力较小，钢筋对开裂扭矩的影响不大，可

以忽略钢筋对开裂扭矩的影响。…………………………………………………………………

【√】

6、抗扭钢筋越少，裂缝出现引起的钢筋的应力突变就越小。…………………………【×】

（三）简答题

1、简述受扭构件的几种破坏形态？

答：少筋破坏：当抗扭钢筋数量过少时，在构件受扭开裂后，由于钢筋没有足够的能

力承受混凝土开裂后卸给它的那部分外扭矩。因而构件立即破坏，其破坏性质与素混凝土构

件无异。

适筋破坏：在正常配筋的条件下，随着外扭矩的不断增加，抗扭箍筋和纵筋首先达到

屈服强度，然后主裂缝迅速开展，最后促使混凝土受压面被压碎，构件破坏。这种破坏的发

生是延续的、可预见的，与受弯构件适筋梁相类似。

超筋破坏：当抗扭钢筋配置过多，或混凝土强度过低时，随着外扭矩的增加，构件混

凝土先被压碎，从而导致构件破坏，而此时抗扭箍筋和纵筋还均未达到屈服强度。这种破坏

的特征与受弯构件超筋梁相类似，属于脆性破坏的范畴。在设计时必须予以避免。

部分超筋破坏：当抗扭箍筋或纵筋中的一种配置过多时，构件破坏只有部分纵筋或箍

筋屈服，而另一部分抗扭钢筋（箍筋或纵筋）尚未达到屈服强度。这种破坏具有一定的脆性

破坏性质。

2、简述弯、剪、扭构件的配筋计算方法？

答：在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，钢筋混凝土构件的受力状态十分复杂，目前多

采用简化计算方法。我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定当构件承受的扭矩

小于开裂扭矩的1/4时，可以忽略扭矩的影响，按弯、剪共同作用构件计算；当构件承受的

剪力小于无腹筋时构件抗剪承载力的1/2时，可忽略剪力的影响，按弯、扭共同作用构件计

算。对于弯、剪、扭共同作用下的构件配筋计算，采取先按弯矩、剪力和扭矩各自“单独”

作用进行配筋计算，然后再把各种相应配筋按纵筋和箍筋进行叠加进行截面设计的方法。

第六章 轴心受压构件的正截面承载力计算

一、学习重点

本章介绍了普通箍筋柱与螺旋箍筋柱的承载力计算方法和基本构造要求。本章的重点和

难点在螺旋箍筋柱方面，特别要注意《公路桥规》对螺旋箍筋柱计算的有关规定。

二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土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： 普通箍

筋柱 和 螺旋箍筋柱 。

2、普通箍筋的作用是： 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 。

3、螺旋筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的

强度 和 延性 。

4、按照构件的长细比不同，轴心受压构件可分为 短柱 和 长柱 两种。

5、在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致 失稳破

坏 。

6、纵向弯曲系数主要与构件的 长细比 有关。

《公路桥规》规定配有纵向受力钢筋和普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公

式如下：

)(9.0''0s sd cd u d A f A f N N +=≤?γ

《公路桥规》规定配有纵向受力钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算公

式如下：

)(9.0''0s sd so sd cor cd u d A f A kf A f N N ++=≤γ

（二）判断题

1、长柱的承载能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。………………【×】

2、在轴心受压构件配筋设计中，纵向受压钢筋的配筋率越大越好。…………………【×】

3、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载力高。…………………………………

【√】

（三）名词解释

1、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。

（四）简答题

1、轴心受压构件的承载力主要由混凝土负担，设置纵向钢筋的目的是什么？

答：协助混凝土承受压力，减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构

件的突然脆性破坏。

第七章 偏心受压构件的正截面承载力计算

一、学习重点

本章重点介绍了矩形截面和圆形截面偏心受压构件的正截面承载力计算。对T 形、I 形

截面的偏心受压构件计算原理与矩形截面相似。箱形截面偏心受压构件可按I 形截面计算。

对矩形截面偏心受压构件，应重点掌握其计算图式、基本计算公式及适用条件，同时

应注意以下问题：矩形截面偏心受压与受弯的异同；大小偏心受压的判别，截面设计时与截

面复核时的判别方法是完全不同的；小偏心受压时，s A 达不到'

sd f ，甚至可能是压应力；偏

心距很小时，应注意纵向力作用点远侧破坏的可能性；承载力复核时要考虑弯矩作用面与其

垂直面两种情况，特别注意二个方向的长细比可能不同。

对圆形截面偏心受压构件，应掌握其计算的基本假定，了解计算原理及计算图式，能

运用试算法进行截面设计与截面复核。

二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土偏心受压构件随着偏心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同，有以下两种

主要破坏形态： 大偏心受压破坏（受拉破坏） 和 小偏心受压破坏（受压破坏） 。

2、可用 受压区界限高度 或 受压区高度界限系数 来判别两种不同偏心受压破坏形

态，当b ξξ≤时，截面为 大偏心受压 破坏；当ξ>b ξ时，截面为 小偏心受压 破坏。

3、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 。

4、实际工程中最常遇到的是长柱，由于最终破坏是材料破坏，因此，在设计计算中需

考虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响。

5、试验研究表明，钢筋混凝土圆形截面偏心受压构件的破坏，最终表现为 受压区混

凝土压碎 。

（二）判断题

1、在钢筋混凝土偏心受压构件中，布置有纵向受力钢筋和箍筋。对于圆形截面，纵向

受力钢筋常采用沿周边均匀配筋的方式。………………………………………………………

【√】

2、偏心受压构件在荷载作用下，构件截面上只存在轴心压力。………………………【×】

3、大偏心受压破坏又称为受压破坏。……………………………………………………

【×】

4、小偏心受压构件破坏时，受压钢筋和受拉钢筋同时屈服。…………………………【×】

5、当纵向偏心压力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中性轴会位于截面以外。…

【√】

（三）简答题

1、简述小偏心受压构件的破坏特征？

答：小偏心受压构件的破坏特征一般是首先受压区边缘混凝土压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，不论受拉还是受

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。其正截面承载力

取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。

2、简述形成受拉破坏和受压破坏的条件？

答：形成受拉破坏的条件是偏心距较大且受拉钢筋量不多的情况，这类构件称之为大

偏心受压构件；形成受压破坏的条件是偏心距较小，或偏心距较大而受拉钢筋数量过多的情

况，这类构件称之为小偏心受压构件。

3、简述偏心受压构件的正截面承载力计算采用了哪些基本假定？

答：①截面应变分布符合平截面假定；②不考虑混凝土的抗拉强度；③受压区混凝土

的极限压应变为0.0033；④混凝土的压应力图形为矩形，应力集度为轴心抗压设计强度，

矩形应力图的高度取等于按平截面确定的中和轴高度乘以系数0.9。

4、简述沿周边均匀配筋的圆形截面偏心受压构件其正截面承载力计算采用了哪些基本

假定？

答：①截面应变分布符合平截面假定；②构件达到破坏时，受压边缘混凝土的极限压

应变为0.0033；③受压区混凝土应力分布采用等效矩形应力图，应力集度为轴心抗压设计

强度；④不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力由钢筋承受；⑤钢筋视为理想的弹塑性体。

本章学习重点：对称配筋矩形截面偏心受压构件截面设计

（1）大、小偏心受压构件的判别

0bh f N cd =ξ

若b ξξ≤，为大偏心受压构件；

若ξ>b ξ，为小偏心受压构件。

（2）大偏心受压构件（b ξξ≤）的计算

当，h x a b s 时0'2ξ≤≤

)()5.01('0'20'

s sd cd s s

s a h f bh f Ne A A ---==ξξ 式中：s s a h e e -+

=2

0η 当x <'2s a 时， )

('0's sd s s a h f Ne A -= 式中：'0'2

s s a h e e +-=η （3）小偏心受压构件（ξ>b ξ）的计算

b cd s b cd s b cd bh f a h bh f Ne bh f N ξξβξξ++----=0'0200)

)((43.0 )

()5.01('0'20'

s sd cd s s s a h f bh f Ne A A ---==ξξ （四）计算题

1、钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱，截面尺寸b ×h=400mm ×500mm ，构件在弯矩作

用方向和垂直于弯矩作用方向上的计算长度m l 40=，Ⅰ类环境条件，轴向力计算值

KN N 400=，弯矩计算值m KN M ?=240，采用C20混凝土（MPa f cd 2.9=），纵向钢

筋采用HRB335级钢筋（MPa f f sd sd 280'

==），56.0=b ξ。试求对称配筋时所需纵向钢

筋的截面面积。

解：本题为矩形截面对称配筋大偏心受压构件截面设计类型题，必须掌握。

mm N M e 60010400102403

6

0=??== 8500

40000==h l >5，需要考虑偏心距增大系数η的影响。 设mm a a s s 50'==，mm a h h s 4500=-=。

=?+=+=450

6007.22.07.22.0001h e ζ 3.8>1，取0.11=ζ 07.1500

400001.015.101

.015.102=?-=-=h l ζ>1，取0.12=ζ 偏心距增大系数η按照下式计算： 034.111)5004000(450

600140011)(1400112212000=????+=+=ζζηh l h e 首先，判断偏心受压构件的类别。

242.0450

4002.9104003

0=???==bh f N cd ξ<56.0=b ξ 故可按大偏心受压构件进行设计。

其次，求所需纵向受拉钢筋的面积。

mm a h e e s s 820502

500600034.120=-+?=-+=η 于是，所需纵向受拉钢筋的面积为：

)50450(280)242.05.01(242.04504002.982010400)()5.01(23'0'20'

-??-????-??=---==s sd cd s s

s a h f bh f Ne A A ξξ =1513mm 2

圆形截面偏心受压构件的承载力计算基本公式如下：

'220sd cd u d f r C f Ar N N ργ+=≤

'3300sd cd u d f gr D f Br M e N ργ+=≤

第八章 受拉构件的承载力计算

一、学习重点

受拉构件在工程中应用并不太多，主要是由于钢筋混凝土构件抗裂性太差。

受拉构件计算仍以掌握计算图式为重点。轴心受拉、小偏心受拉构件计算简单，可直

接使用基本公式。大偏心受拉构件计算可参照大偏心受压构件的计算方法，二者的区别主要

在于力的作用方向不同。

二、复习题

（一）填空题

1、当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时，此构件称为 轴心受拉构件 。

2、当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时，或者构件上既作用有拉力，同时又作

用有弯矩时，则为 偏心受拉构件 。

3、可对受拉构件施加一定的 预应力 ，以改善受拉构件的抗裂性能。

（二）计算题

1、已知某钢筋混凝土偏心受拉构件，截面尺寸b ×h=250mm ×450mm ，

mm a a s s 35'==，

Ⅰ类环境条件，结构安全等级为二级，采用C25混凝土，纵筋采用HRB335级，箍筋采用R235级，已知KN N d 500=，mm e 1500=。求不对称配筋时的钢筋面积。

第九章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算

一、学习重点

本章介绍了钢筋混凝土受弯构件在施工阶段的钢筋、混凝土应力计算，使用阶段的挠度

计算以及裂缝宽度的计算，这些内容均为正常使用极限状态的范畴。本章的重点和难点在：

承载能力极限状态与正常使用极限状态在计算方面的差异；正常使用极限状态验算法的基本

内容及其运用；影响裂缝宽度的主要因素；熟练应用所学力学知识求解静定、超静定结构的

挠度。

二、复习题

（一）填空题

1、对于所有的钢筋混凝土构件都要求进行强度计算，而对某些构件，还要根据使用条

件进行 正常使用阶段 计算。

2、对于钢筋混凝土受弯构件，《公路桥规》规定必须进行使用阶段的 变形 和 弯曲裂

缝最大裂缝宽度 验算。

3、在进行施工阶段验算时，应根据 可能出现的施工荷载 进行内力组合。

4、钢筋混凝土结构的裂缝，按其产生的原因可分为以下几类： 由荷载效应引起的裂

缝 、 由外加变形或约束变形引起的裂缝 和 钢筋锈蚀裂缝 。

5、裂缝宽度的三种计算理论法： 粘结滑移理论法 、 无滑移理论 和 综合理论 。

6、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 来加以消除。

7、影响裂缝宽度的主要因素有： 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 和 构件受力性质 等。

（二）判断题

1、在使用阶段，钢筋混凝土受弯构件是不带裂缝工作的。……………………………【×】

2、对于钢筋混凝土构件在荷载作用下产生的裂缝宽度，主要是在设计计算和构造上加

以控制。……………………………………………………………………………………………

【√】

3、设置预拱度的目的是为了线型美观。…………………………………………………

【×】

（三）简答题

1、简述钢筋混凝土受弯构件在使用阶段计算的特点？

答：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，而使用阶段一般是

指梁带裂缝工作阶段。

在钢筋混凝土受弯构件的设计中，其强度计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋量及

钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；计算方法分截面设计和截面复核两种方法。

使用阶段计算是按照构件使用条件对已设计的构件进行计算，以保证在使用情况下的应力、

裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值，这种计算称为“验算”。

钢筋混凝土受弯构件的强度计算必须满足荷载效应小于等于截面承载能力，其中荷载

效应为所考虑荷载组合系的效应值，且承载能力要考虑材料安全系数及工作条件系数。

2、简述设置预拱度的目的及如何设置预拱度？

答：设置预拱度的目的是为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形，另外，希望构

件在平时无静活载作用时保持一定的拱度。《公路桥规》规定：当由作用（或荷载）短期效

应组合并考虑作用（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度不超过1600/l （l 为计算跨径）

时，可不设预拱度；当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重和2

1可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。 第十章 局部承压

一、学习重点

局部承压的概念，局部承压的特点，局部承压的破坏形态和破坏机理，局部承压的计算

方法。

二、复习题

（一）填空题

1、局部承压是指在构件的表面上仅有部分面积承受压力的受力状态。局部承压试件的

抗压强度 远高于 同样承压面积的棱柱体抗压强度（全截面受压）。

2、混凝土局部承压的破坏形态主要有三种： 先开裂后破坏 、 一开裂即破坏 、 局

部混凝土下陷 。

3、混凝土局部承压的工作机理主要有两种： 套箍理论 和 剪切理论 。

4、为了提高混凝土局部承压强度，可以在混凝土局部承压区内配置 间接钢筋 ，局部

承压区内配置间接钢筋可采用 方格钢筋网 或 螺旋式钢筋 两种。

5、《公路桥规》规定，混凝土局部承压必须进行 局部承压区承载力计算 和 局部承压

区抗裂性计算 。

（二）简答题

1、简述混凝土构件局部承压的特点？

答：①构件表面受压面积小于构件截面积；②局部承压面积部分的混凝土抗压强度比

全截面受压时混凝土抗压强度高；③在局部承压区的中部有横向拉应力x ，这种横向拉应

力可使混凝土产生裂缝。

2、局部承压区段混凝土内设置间接钢筋的作用是什么？常用的间接钢筋有哪几种配筋

形式？

答：间接钢筋的作用是：提高局部承压区的抗裂性和极限承载能力。

间接钢筋常用的配筋形式有两种：方格钢筋网和螺旋式钢筋。

第十一章 深受弯构件

一、学习重点

深受弯构件的概念，深梁的破坏形态，短梁的破坏形态，了解深受弯构件的计算方法。

二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土深受弯构件是指跨度与其截面高度之比较小的梁。《公路桥规》规定，

梁的计算跨径l 与梁的高度h 之比5/≤h l 的受弯构件称为 深受弯构件 。深受弯构件又可

分为短梁和深梁：2/≤h l 的简支梁和5.2/≤h l 的连续梁定义为 深梁 ；2

支梁和2.5<5/≤h l 的连续梁称为 短梁 。

2、简支深梁的破坏形态主要有三种： 弯曲破坏 、 剪切破坏 、 局部承压破坏和锚

固破坏 。

3、钢筋混凝土短梁的破坏形态主要有 弯曲破坏 、 剪切破坏 两种形态，也可能发生

局部受压和锚固破坏。其中短梁发生弯曲破坏时，随其纵向钢筋配筋率不同，会发生 超筋破坏、 适筋破坏 、 少筋破坏 。根据斜裂缝发展的特征，钢筋混凝土短梁会发生 斜压破

坏 、 剪压破坏 和 斜拉破坏 三种破坏形态。短梁的破坏特征基本上介于深梁和普通梁之

间。

4、《公路桥规》规定：当钢筋混凝土盖梁计算跨径l 与盖梁高度h 之比h l />5时，按 钢

筋混凝土一般受弯构件 进行承载力计算；当盖梁的跨高比h l /为：简支梁2<5/≤h l ；连

续梁2.5<5/≤h l 时，钢筋混凝土盖梁应作为 深受弯构件（短梁）进行承载力计算。

（二）简答题

1、简述深受弯构件的设计计算一般都包括哪些内容？

答：一般包括正截面抗弯承载力计算、斜截面抗剪承载力计算和最大裂缝宽度的计算

等三个方面的内容。

第二篇 预应力混凝土结构

第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料

一、学习重点

预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料，减小截面尺寸，减轻了结构自重，从

而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性，从本质上改善了钢筋混凝土结构，使混凝土结

构得到广泛的应用。

施加预应力的方法主要有先张法和后张法。施工工艺不同，建立预应力的方法也就不

同。先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的。

预应力混凝土结构中，预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力。要能有效地建立

预应力，则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土。

二、复习题

（一）填空题

1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用

高强材料的强度 。

2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、

部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。

3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 。

4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力

来传递并保持预加应力的。

5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、

依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。

6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。

7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹

管 。

8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以

便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。

9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与

加载龄期 以及 构件尺寸 和 工作环境 等。

10、国内常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞

线 、 冷拔低碳钢丝 。

（二）名词解释

1、预应力混凝土────所谓预应力混凝土，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

混凝土。

2、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0M 与外荷载产生的弯矩s M 的比值。

3、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，就称为预应力混凝土结构。

（三）简答题

1、简述预应力混凝土结构的优缺点？

答：优点：提高了构件的抗裂度和刚度；可以节省材料，减小自重；可以减小混凝土

梁的竖向剪力和主拉应力；结构质量安全可靠；预应力可做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：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的专业队伍；

需要有一定的专门设备；预应力反拱度不易控制；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。

2、为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应采取哪些措施？

答：为了获得强度高和收缩、徐变小的混凝土，应尽可能地采用高标号水泥，减少水

泥用量，降低水灰比，选用优质坚硬的骨料，并注意采取以下措施：严格控制水灰比；注意

选用高标号水泥；注意选用优质活性掺合料；加强振捣与养护。

3、在预应力混凝土构件中，对预应力钢筋有什么样的要求？

答：首先强度要高，预应力钢筋必须采用高强度钢材，这已从预应力混凝土结构本身

的发展历史作了积好的说明；还要有较好的塑性和焊接性能，高强度钢材，其塑性性能一般

较低，为了保证结构物在破坏之前有较大的变形能力，必须保证预应力钢筋有足够的塑性性

能，而良好的焊接性能则是保证钢筋加工质量的重要条件；要具有良好的粘结性能；另外应

力松弛损失要低。

第十三章 预应力混凝土受弯构件的设计与计算

一、学习重点

在预应力混凝土受弯构件设计时，由于施工阶段和使用阶段构件的应力状态不同，因

此，必须掌握预应力混凝土受弯构件从张拉钢筋到加载直至破坏截面的受力过程。

预应力混凝土构件中，引起预应力损失的因素较多，不同的预应力损失发生和完成的

时间不同，因此，在设计中应根据实际情况，正确地考虑预应力损失的组合及计算，同时应

注意在设计施工中尽可能减少预应力损失。

预应力混凝土受弯构件与普通钢筋混凝土一样，也是按承载能力和正常使用极限状态法

设计。为此，应掌握构件正截面、斜截面承载力计算以及施工、使用阶段的应力等验算。构

件在施工和使用阶段材料处于弹性工作阶段，应力计算按《材料力学》公式进行，但应注意

采用相应的截面几何特性。

先张法构件，预应力是通过钢筋和混凝土之间的粘结力传递的，其传递要有一定的长度即应力传递长度。而锚固长度则是使钢筋充分发挥强度所需的钢筋最短埋入长度。后张法构件，由于锚下混凝土要承受巨大的压力，因此，必须进行局部承压验算。

二、复习题

（一）填空题

1、预应力混凝土受弯构件，从预加应力到承受外荷载，直至最后破坏，可分为三个主要阶段，即施工阶段、使用阶段和破坏阶段。

2、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所产生。

3、预应力混凝土构件应力计算的内容包括混凝土正应力、剪应力与主应力以及钢筋的应力。

4、验算主应力目的是在于防止产生自受弯构件腹板中部开始的斜裂缝。

5、主拉应力的验算实际上是斜截面抗裂性的验算。

6、预应力混凝土受弯构件的挠度，是由偏心预加力引起的上挠度和外荷载所产生的下挠度两部分所组成。

7、预应力混凝土梁的抵抗弯矩是由基本不变的预加力与随外弯矩变化而变化的内力偶臂的乘积所组成。

（二）判断题

1、预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与是否在受拉钢筋中施加预拉应力有关。………【×】

2、张拉控制应力一般宜定在钢筋的比例极限之下。……………………………………【√】

3、对应一次张拉完成的后张法构件，混凝土弹性压缩也会引起应力损失。…………【×】

4、构件预加应力能在一定程度上提高其抗剪强度。……………………………………【√】

5、先张法构件预应力钢筋的两端，一般不设置永久性锚具。…………………………【√】

6、预应力混凝土简支梁由于存在上挠度，在制作时一定要设置上挠度。……………【×】

（三）名词解释

1、预应力损失────设计预应力混凝土受弯构件时，需要事先根据承受外荷载的情况，估定其预加应力的大小，但是，由于施工因素、材料性能和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力就称为预应力损失。

────张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶

2、张拉控制应力

con

所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积，所求得的钢筋应力值。

（四）简答题

1、简述在预应力混凝土构件施工阶段的设计计算要求？

答：①控制受弯构件上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力，以及梁腹的主应力，都不应超出《公路桥规》的规定值；②控制预应力筋的最大张拉应力；③保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力，应大于实际承受的压力，并有足够的安全度，以保证梁体不出现水平纵向裂缝。

2、简述预应力混凝土梁的设计计算步骤？

答：①根据设计要求，参照已有设计的图纸与资料，选定构件的截面型式与相应尺寸；或者直接对弯矩最大截面，根据截面抗弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸；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