第一题:计算分析沥青路面设计时应力指标（剪应力、拉应力）与应变指标之间的关系，分析路面结构类型（柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面）与指标类型选择的关系。
应力、应变指标间关系
在沥青路面设计中，首先是计算路表轮隙中心处路表计算弯沉值ls应小于或等于设计弯沉值ld，同时验算轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应力，应小于或等于容许应力。
应力应变应该满足广义胡克定律：
由前三个式子可得，正应变不是仅由对应的正应力引起的，是由三个方向的正应力共同决定的，但它们的权重不同。
三种典型路面结构设计选取的指标类型分析
柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面，它们之间的主要区别在于所选用基层材料不同，对路面结构受力的影响也仅在于基层模量不同。为了简化问题，准确分析路面结构类型与指标类型之间的关系，本文选取了三种典型的路面结构，以代表柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面。为了便于比较，三种典型结构所选用的面层材料、土基材料均相同，层间接触状况及各层厚度也完全相同，唯一的区别在于基层模量。具体的结构设计方案与力学参数如下所示：
结果分析：
（1）就结构内最大拉应力而言，柔性路面在面层层底拉应力最高，半刚性路面与刚性路面在基层层底的拉应力水平较高。
（2）就结构内最大拉应变来说，柔性路面的沥青层底拉应变水平远高于其它2类路面，因此，柔性路面必须对该指标进行控制；半刚性路面与刚性路面在面层主要是受压状态。
（3）从结构内剪应力的角度来看，3类沥青路面的剪应力水平均较高，尤其是在路面表层。
由此得到的控制指标如下：
（1）对于柔性基层沥青路面，其面层层底处于较高水平的受拉状态，弯拉应力与弯拉应变均较大，此外，柔性基层沥青路面顶部的剪应力水平也较高，面层容易产生剪切破坏。由此，建议采用沥青层底拉应力、沥青层底拉应变、面层剪应力，作为沥青路面设计的控制指标。
（2）对于半刚性基层沥青路面，沥青层以受压为主，沥青层底拉应变水平较高，面层仍处于高剪切状态，而半刚性基层层底承受了太多结构弯拉应力，对基层受力较为不利，极易有基层层底产生裂缝向上扩散。由此，建议采用半刚性基层层底拉应力、面层剪应力，作为沥青路面设计的控制指标。（3）对于刚性基层沥青路面，其沥青层完全受压，弯拉应力集中在刚性基层底部，面层剪应力进一步减小。由此，建议采用刚性基层层底拉应力，作为沥青路面设计的控制指标。
参考文献：不同类型基层沥青沥青路面设计指标的控制张艳红等长安大学学报（自然科学版）2010
第二题:分析沥青路面抗滑的内涵及要求
1.沥青路面抗滑原理
路面抗滑的内涵是使得车辆在不利行驶时期（雨雪天）或不良行驶状况（转弯、紧急制动）时，车轮与路面之间具有足够的附着力，车轮不产生空转或溜滑，能够保持安全行驶。此外，当汽车制动时，能够缩短汽车的制动距离，降低发生交通安全事故的频率。
2.沥青路面抗滑要求
（1）路面表面的粗糙程度：包括两个方面，路表的微观纹理（石料表面的纹理），路表的宏观纹理（面层表面外露的石料凹凸不平的程度）。微观构造的尖峰值保证集料在潮湿状态下穿透路表的水膜、排除水分并保持轮胎与路面的紧密接触，密度与间距直接影响路面的摩擦力。工程中常用低速摩阻力的抗滑值（SRV）和集料的磨光值（PSV）相组合的方法进行评定。路面的宏观构造表征路面集料颗粒之间的空隙和排水能力，常用的是通过铺砂法、激光构造仪法和排水测定法。
对图(a)进行分析，可以认为，在较低的车速时，路面的抗滑能力主要由路面结构的微观构造来提供，因为有集料表面的尖峰可以刺破水膜，同时尖峰之间的凹槽可以将路面水及时排除，从而保证了车轮与集料之间的良好接触，并使面层抗滑水平提高；在车速较高的公路上，路面抗滑水平主要取决于宏观构造的特征，这是由于路面积水来不及排除而在车轮与路面之间形成了一层水膜,此时必须借助于构造深度所提供的较大通道，才可以保证轮胎与路面的良好接触，进而形成较高的抗滑能力。
路面表面构造及车速对抗滑能力的影响轮胎与路面的相互作用区
（2）路面干湿状态：当路面处于干燥状况时,路面的抗滑能力总是能够满足安全行车的需要,但是当路面由于雨天或洒水等原因而表面潮湿时,其抗滑表层能力将明显下降。这可以根据轮胎与路面的界面状态来解释。将接触面分为3个区，如图（b）所示，轮胎前路表面有连续水膜的为1区；2区内由于车轮的挤压作用水膜被扩散，余下间断性的薄水膜；在3区内水被彻底挤走，轮胎与路面之间的细构造之间处于干燥接触状态，可以提供行车所需要的抗滑能力。因此，为了保证车辆在高速行驶时能够及时排除路表水，一方面可以通过增加轮胎胎面凹槽的深度和数量，另一方面需要借助于路面的粗构造提供足够的排水能力。车速越高或水膜厚度越大，则3区的接触面积越少，路面的抗滑水平下降的越快。在路面的粗构造下降到一定程度后，2区或3区有可能消失，从而在轮胎与路面之间形成连续的水膜，由此可能产生车轮在水面上的滑漂现象。
（3）沥青面层材料：从沥青材料讲，应使沥青硬化快，不使石料下沉，具有较高的粘结力，不使碎石剥落。粗集料应选用坚硬，耐磨，抗冲击性好的矿石或破碎砾石。细集料应洁净，干燥，无风化，无杂质，并有适当的颗粒组成，细集料应与沥青有良好的粘结能力。
对图（c）进行分析，我们发现石料磨光值与摩擦系数存在正比关系，因此，抗滑路面应尽量选取磨光值较高的石料。
F—PSV石料磨光值
（4）沥青选用：沥青的品质对路面抗滑也有一定影响。就沥青种类而言，煤沥青路面摩擦系数较高，石油沥青次之。路面混合料中如果沥青的粘度太低，就会容易自由流动而形成光面，危及交通安全；沥青的含腊量太高，则其温度敏感性较差，夏季容易泛油，冬季容易开裂，并且与骨料的粘结力差，骨料容易松动脱落。当沥青混合料中的空隙率比较大时，常由于水的存在和环境因素的作用而导致沥青从矿料表面剥落，或是沥青过早老化，从而使抗滑表层的寿命缩短,因此,抗滑表层应使用重交通道路石油沥青，必要情况下应考虑对沥青进行改性，以提高某一方面的性能，选用沥青种类和标号一定要结合工程所在地的气候温度状况。
（5）养护措施：沥青出现裂缝后采取的修补方式应考虑抗滑性。设置土路肩的道路，应避免泥土进入路中污染路面，影响路面的构造深度。
（6）施工技术：为保证沥青路面在使用过程中具有较好的耐久性，必须保证混合料在施工过程中的充分压实。否则，在行车的反复碾压作用下，路面进一步嵌挤密实，空隙率降低，路面构造深度减少，就会使原先获得的较高的抗滑能力迅速衰减，同时在此过程中容易造成路面的浸水破坏，直接影响路面的耐久性。
3.沥青路面抗滑性能指标
在上表中，应采用测定速度为60±1km/h 时的横向力系数(SFC60)作为控制指标；没有横向力系数测定设备时，可用动态摩擦系数测试仪（DFT）或摆式摩擦系数测定仪测量。用DFT 测量时以速度为60km/h 时的摩擦系数为标准测试值。路面宏观构造深度可用铺砂法或激光构造深度仪测定。
参考文献：[1] 沥青路面抗滑表层研究赵战利长安大学2002
[2] 《公路沥青路面设计规范》(JTJD50--2006)
第三题：结合国内外沥青路面使用历程，分析路面设计方法分类及特点，哪种设计方法更为合理？
在沥青路面应用的早期，路面结构很薄，主要是由较薄的沥青磨耗层和用以保护路基不超载的粒料基层和底基层所组成，在车辆荷载作用之下，沥青路面结构的功能主要是扩散车轮荷载引起的集中应力，以保护土基不致产生过多的沉降，确保路面表面的平整性。20世纪40年代，重型载重汽车大量出现在公路上，早期的薄型结构已无法承受交通量的增长，沥青混凝土开始采用较厚的结构组合和强度较高的材料，如采用水泥、石灰、粉煤灰、沥青材料作稳定处理的基层，采用高强度的沥青混凝土组成70~80cm厚的结构，有的国家还采用全厚式沥青路面，从而大大提高了沥青路面的整体结构刚度与整体强度，使用寿命也大为延长。自20世纪60年代世界发达国家大规模兴建高速公路以来，对路面的使用品质的要求更高了，要求沥青路面具有更好的平整度和抗滑与耐磨性，以保证车辆高速行驶平稳、舒适、安全。因此对路面使用品质与功能的要求，甚至超过了对路面结构强度的要求。沥青混凝土路面从一开始建造，其主要目的就是为了保护路基土，使之不经受车辆的直接作用，通过路面传播至土基的应力被扩散而不会造成土基过大的沉降，这一点反映在设计思想及设计方法上，主要是控制土基顶面应力及垂直位移量，如1901年美国麻省道路委员会的方法；还有1933年的唐氏（Downs）修正公式；1934年的葛莱式公式（Gray）；1940年的Gold beck公式等。它们都是运用古典土力学进行验算，故可以将它们归纳为古典土力学法。
由于古典理论公式无法客观描述路面结构的实际工作状态，设计结果也无法验证，人们又陆续提出了了以确保路面结构承载能力为核心的经验设计法，结合力学理论分析的力学—经验法等，现代沥青路面设计方法主要分类如下：
1.经验法
经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数）和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO法。
1.1 CBR 法的主要内容及特点：
以CBR 值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR 测定，建立起路基土CBR 轮载～路面结构层厚度（以粒料层总厚度表征）三者间的经验关系曲线，如图1所示。利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土CBR 值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度，按各层材料的CBR 值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。
特点：此方法设计过程简单，概念明确，适用于重载、低等级的路面设计；但CBR 值仅是一种经验性的指标，并不是材料承载力的直接度量指标，它与弹性变形量的关系很小。而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下，因而，路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣，更关心的是路基土的回弹性质（回弹模量）及其在重复荷载作用下的塑性应变。
(a) (b)
图1 CBR值与路面厚度关系[4]
1.2 AASHTO法的主要内容及特点：
AASHTO法是在AASHO试验路的基础上建立的，整理试验路的试验观测数据，得到的路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。AASHTO 方法提出了现有路面耐用性指数（PSI）的概念，以反映路面的服务质量。不同轴载的作用，按等效损坏的原则进行转换。
特点：现有路面耐用性指数PSI，主要受平整度的影响，与裂缝、
车辙、修补等损坏的关系很小。因此，这是一项反映路面功能
性能的指标，而不是表征路面结构性损坏的指标。此外，这个
方法源于一条试验路的数据，仅反映一种路基土和一种环境条
件，推广应用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性。但
AASHO试验路的测定数据得到了良好的整理和保存，为许多力
学—经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据。AASHTO
法提出了轴载换算的概念和公式，考虑了结构的可靠度和排水
条件的影响，这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大
的影响。
2.力学—经验法
力学-经验法利用在力学反应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立的性能模型，按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始，各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学-经验设计法，主要设计方法如下图所示，其中著名的有AI法和Shell 法。
2.1Shell法的主要内容及特点
Shell法是由英、荷壳牌石油公司研究所研究、发展和完善起来的。在该设计方法中，混合料的粘弹性性质以其劲度模量体现，其值取决于沥青含量、沥青劲度和沥青混合料的空隙率。路基模量受应力影响，路基动态模量可以通过现场的动态弯沉试验在道路实际湿度条件和荷载条件下测定，也可在室内通过三轴仪测定。交通荷载以标准双轮轴载次数为代表，设计年限内的累计轴次即为设计寿命。临界荷位的应力应变由计算机程序BISAR 计算。它所采用的路面模型如右图所示：
路面结构分为三层，即路基、基层和沥青层，各层的特性用弹性模量E、泊松比及厚度来反映。Shell 设计法考虑了控制疲劳开裂的沥青层底面的容许水平拉应变εfat和控
制永久变形的路基顶面的容许竖向压应变εZ两项主要设
计标准，前者控制开裂，后者控制路面的变形。
2.2 AI设计法的主要内容及特点
AI
设计法也把路面看成多层弹性体系，材料特性主
要包括土基、粒料基层和沥青层的回弹模量和泊松比。路基土的回弹模量的确定可由室内重复三轴抗压试验确定，或根据其与CBR 的关系式估计而得；粒料材料的回弹模量与应力水平相关，其值可根据多变量回归的预测方程计算；热拌沥青混合料的动态模量由室内60 种不同的沥青混合料试验得到的计算公式确定。环境的影响通过面层温度对沥青混合料劲度值的影响来体现，以面层厚1/3 深处的温度作为沥青层的设计温度，由月平均气温和路面温度的关系式计算得到。AI法采用的设计标准与Shell 法相同，即控制疲劳开裂的沥青层底部的水平拉应变εθ和控制永久变形的土基表面的竖向压应变εz。具体设计流程如右图所示。
3.基于性能的设计方法—superpave设计法
SUPERPAVE 的指导思想是按照路面的使用性能进行路面和材料的设计，以达到路面抗车辙、抗疲劳、抗低温的目的，并同时考虑老化、水损坏以及粘附性损失。SUPERPAVE 的路面设计模型包括材料性能模型、环境影响模型（EEM）、路面反应模型、路面损坏模型4个基本部分。为使实验室测得的材料特性指标能够反映在路面中的实际使用性能，SHRP 计划提出了一些新的试验方法，或规范了已有的试验方法，最终形成了适用于SUPERPAVE的沥青混合料规范、集料规范和试验系统。SUPERPAVE 的环境影响模型实际上只是指路面的温度模型，该模型有两方面的作用：一是估计路面的最高、最低温度以选择合适的结合料；另一个作用是计算路面不同深度的温度，作为混合料的试验温度。路面反应模型用于计算路面各层在交通荷载作用下和环境影响下的应力与应变。对于新建路面有低温开裂、疲劳开裂和永久变形（车辙）三个损坏预测模型。SUPERPAVE 的路面非荷载开裂模型即低温开裂模型中假设混合料为低温粘弹性，利用了流变力学中的一维Maxwell 本构方程。低温开裂扩展模型应用Paris 规则得出。对于路面的疲劳开裂和永久变形，所用的反应模型以二维非线性有限元程序为基础，并且采用四接点平面单元和轴对称分析，以减少迭代次数。
4.我国的沥青路面设计方法
我国沥青路面设计采用的是力学-经验法。其路面模型借鉴了SHELL的理论设计法，把路面作为一种多层弹性体系。材料特性以弹性模量和泊松比表征，土基回弹模量可根据现场实测法、查表法、室内试验法或换算法求得。各层材料统一采用圆柱体试件测定抗压回弹模量和劈裂模量。弯沉指标计算时，沥青混合料用20℃抗压回弹模量；层底弯拉应力计算采用15℃抗拉强度与弯拉回弹模量，也可以采用劈裂强度与抗压回弹模量。交通荷载以双轮组单轴载100 kN 为标准轴载。轮胎接地压强0.70 MPa，单轮当量圆直径d为21.3cm，两轮中心距为1.5。路表弯沉计算时须计算双圆均布荷载的轮隙中心点的弯沉。验算沥青混凝土层和半刚性材料层的底部拉应力时，须计算单圆荷载中心、轮隙中心处拉应力并取其较大值。设计标准是以2004 规范规定的设计弯沉和层底拉应力为设计标准。设计弯沉是表征路面整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的主要依据。其路面结构层容许拉应力σR是指路面结构在行车荷载重复作用下达到疲劳临界状态时容许的最大拉应力。
总结：
在沥青路面应用的早期，出现的主要的沥青路面的设计方法主要是古典土力学法，其主要设计目的就是为了保护路基土，使之不经受车辆的直接作用，通过路面传播至土基的应力被扩散而不会造成土基过大的沉降，这一点反映在设计思想及设计方法上，主要是控制土基顶面应力及垂直位移量。其主要缺点在于，古典理论公式无法客观描述路面结构的实际工作状态，设计结果也无法验证，而且古典公式以轮载作为交通荷载，未能反映交通量的因素，只能在土基承载力的取值上根据交通量的大小采取不同的安全系数。
经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数）和路面性能三者间的经验关系。该种设计方法直接观测各种因素对道路性能的影响，并不深入探究产生影响的原因，这种统计回归的思想对研究复杂道路问题极为有效。然而，此方法需要进行大量试验，对试验数据进行归纳总结，耗时较久，成本也极其巨大。
力学—经验法利用在力学反应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立的性能模型，按设计要求设计路面结构。首先根据道路实际结构状况建立模型，探究模型中各参量对路面性能的影响，并利用试验数据，对其关系进行修正，使得模型与实际结合更为紧密。在我看来，此种设计方法，既利用了理论分析精确、科学的特性，有兼顾了经验对实践的巨大指导意义。通过理论研究，扩大已有经验的应用面，降低试验的繁重程度。
SUPERPAVE设计法凌驾于以上设计方法之上，它并不直接研究理论力学模型中力学参量对道路使用状况的影响，也抛弃了与路面性能没有直接关系的设计参数，而是直接致力于建立与沥青路面使用
性能相关的试验方法，通过控制高温车辙、低温、疲劳开裂，全面地改进路面性能。
综上所述，我认为SUPERPAVE是目前来说最科学，也是最先进的沥青路面设计方法。未来沥青路面的设计方法一定是直接控制使用性能的，通过对高低温、疲劳、抗滑、降噪等性能指标的控制，全面地提高沥青混合料的性能。
参考文献：国内外沥青路面设计方法分析姚连军李丽福建建材
《沥青路面设计原理与方法》黄晓明高英人民交通出版社
川大15秋《结构设计原理1643》在线作业答案 一、单选题： 1.题面如下： (满分:2) A. a B. b C. c D. d 2.预应力混凝土构件，当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋做预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于( )。 (满分:2) A. C25 B. C30 C. C40 D. C45 3.适筋梁在逐渐加载过程中，当受拉钢筋刚刚屈服后，则( )。 (满分:2) A. 该梁达到最大承载力而立即破坏 B. 该梁达到最大承载力，一直维持到受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏 C. 该梁达到最大承载力，随后承载力缓慢下降，直至破坏 D. 该梁承载力略有增加，待受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏 4.题面如下： (满分:2) A. a B. b C. c D. d 5.提高截面刚度的最有效措施是( )。 (满分:2) A. 提高混凝土强度等级 B. 增大构件截面高度 C. 增加钢筋配筋量 D. 改变截面形状 6.钢筋混凝土大偏压构件的破坏特征是( )。 (满分:2) A. 远离纵向力作用一侧的钢筋拉屈，随后另一侧钢筋压屈，混凝土亦压碎 B. 靠近纵向力作用一侧的钢筋拉屈，随后另一侧钢筋压屈，混凝土亦压碎 C. 靠近纵向力作用一侧的钢筋和混凝土应力不定，而另一侧受拉钢筋拉屈 D. 远离纵向力作用一侧的钢筋和混凝土应力不定，而另一侧受拉钢筋拉屈 7.热轧钢筋冷拉后，( )。 (满分:2) A. 可提高抗拉强度和抗压强度 B. 只能提高抗拉强度 C. 可提高塑性，强度提高不多 D. 只能提高抗压强度 8.题面如下： (满分:2) A. a B. b C. c D. d
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
第一题:计算分析沥青路面设计时应力指标（剪应力、拉应力）与应变指标之间的关系，分析路面结构类型（柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面）与指标类型选择的关系。 应力、应变指标间关系 在沥青路面设计中，首先是计算路表轮隙中心处路表计算弯沉值ls应小于或等于设计弯沉值ld，同时验算轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应力，应小于或等于容许应力。 应力应变应该满足广义胡克定律： 由前三个式子可得，正应变不是仅由对应的正应力引起的，是由三个方向的正应力共同决定的，但它们的权重不同。 三种典型路面结构设计选取的指标类型分析 柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面，它们之间的主要区别在于所选用基层材料不同，对路面结构受力的影响也仅在于基层模量不同。为了简化问题，准确分析路面结构类型与指标类型之间的关系，本文选取了三种典型的路面结构，以代表柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面。为了便于比较，三种典型结构所选用的面层材料、土基材料均相同，层间接触状况及各层厚度也完全相同，唯一的区别在于基层模量。具体的结构设计方案与力学参数如下所示：
结果分析： （1）就结构内最大拉应力而言，柔性路面在面层层底拉应力最高，半刚性路面与刚性路面在基层层底的拉应力水平较高。 （2）就结构内最大拉应变来说，柔性路面的沥青层底拉应变水平远高于其它2类路面，因此，柔性路面必须对该指标进行控制；半刚性路面与刚性路面在面层主要是受压状态。 （3）从结构内剪应力的角度来看，3类沥青路面的剪应力水平均较高，尤其是在路面表层。 由此得到的控制指标如下： （1）对于柔性基层沥青路面，其面层层底处于较高水平的受拉状态，弯拉应力与弯拉应变均较大，此外，柔性基层沥青路面顶部的剪应力水平也较高，面层容易产生剪切破坏。由此，建议采用沥青层底拉应力、沥青层底拉应变、面层剪应力，作为沥青路面设计的控制指标。 （2）对于半刚性基层沥青路面，沥青层以受压为主，沥青层底拉应变水平较高，面层仍处于高剪切状态，而半刚性基层层底承受了太多结构弯拉应力，对基层受力较为不利，极易有基层层底产生裂缝向上扩散。由此，建议采用半刚性基层层底拉应力、面层剪应力，作为沥青路面设计的控制指标。（3）对于刚性基层沥青路面，其沥青层完全受压，弯拉应力集中在刚性基层底部，面层剪应力进一步减小。由此，建议采用刚性基层层底拉应力，作为沥青路面设计的控制指标。 参考文献：不同类型基层沥青沥青路面设计指标的控制张艳红等长安大学学报（自然科学版）2010
四川大学网络教育学院《结构设计原理》第二次作业答案 你的得分： 90.0 完成日期：2014年09月09日 16点03分 说明：每道小题括号里的答案是您最高分那次所选的答案，标准答案将在本次作业结束(即2014年09月11日)后显示在题目旁边。 一、单项选择题。本大题共25个小题，每小题 2.0 分，共50.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. ( D ) A. a B. b C. c D. d 2.下列说法正确的是（）。 ( D ) A.加载速度越快，则得的混凝土立方体抗压强度越低 B.棱柱体试件的高宽比越大，测得的抗压强度越高 C.混凝土立方体试件比棱柱体试件能更好地反映混凝土的实际受压 情况 D.混凝土试件与压力机垫板间的摩擦力使得混凝土的抗压强度提高 3. ( B ) A. a B. b C. c D. d 4.在保持不变的长期荷载作用下，钢筋混凝土轴心受压构件中，（）。 ( C )
A.徐变使混凝土压应力减小 B.混凝土及钢筋的压应力均不变 C.徐变使混凝土压应力减小，钢筋压应力增大 D.徐变使混凝土压应力增大，钢筋压应力减小 5.适筋梁在逐渐加载过程中，当受拉钢筋刚刚屈服后，则（）。 ( D ) A.该梁达到最大承载力而立即破坏 B.该梁达到最大承载力，一直维持到受压区边缘混凝土达到极限压应 变而破坏 C.该梁达到最大承载力，随后承载力缓慢下降，直至破坏 D.该梁承载力略有增加，待受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏 6. ( B ) A. a B. b C. c D. d 7.提高受弯构件正截面受弯能力最有效的方法是（）。 ( C ) A.提高混凝土强度等级 B.增加保护层厚度 C.增加截面高度 D.增加截面宽度 8.在T形截面梁的正截面承载力计算中，假定在受压区翼缘计算宽度b′ f 内，（）。 ( A ) A.压应力均匀分布 B.压应力按抛物线型分布
路面设计原理与方法 1．柔性路面，刚性路面定义，结构特性，二者在设计理论与方法上有何主要区别 在柔性基层上铺筑沥青面层或用有一定塑性的细粒土稳定各种集料的中、低级路面结构，因具有较大的塑性变形能力而称这类结构为柔性路面。它的总体结构刚度较小，刚性路面采用波特兰水泥混凝土建造，用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。它的分析采用板体理论，不用层状理论。板体理论是层状理论的简化模型。它假设混凝土板是中等厚度的平板，其截面在弯曲前和弯曲后均保持平面形状。如果车轮荷载作用在板中，无论是板体理论，还是层状理论均可采用，两者将得到几乎相同的弯拉应力和应变。如果车轮荷载作用在板边，假定离板边距离小于0.61m（2ft），只能用板体理论分析刚性路面。层状理论之所以适用于柔性路面而不适合于刚性路面，是因为水泥混凝土的刚性比HMA大得多，荷载分布的范围很大。而且刚性路面有接缝存在，这也使得层状理论不能适用。 刚性路面和柔性路面不同，刚性路面可以直接铺设在压实的土基上，或者铺设在加铺的粒料或稳定材料层上。 柔性路面设计以层状理论为基础，假设各层在水平方向是无限的，且是连续的。刚性路面由于板的刚度大和存在接缝，设计基础采用板体理论。如果荷载作用在板中，层状理论同样也能用于刚性路面设计中。 2．机场道面、道路路面各有什么特点。二者在功能和构造方面有什么主要区别？各自的设计原理与方法有什么相同点和不同点 机场道面的功能性能包括平整度、抗滑性能(对于跑道和快滑道)、纵横坡和排水性能等。 道面使用要求：具有足够的结构强度 ?表面具有足够的抗滑能力 ?表面具有良好的平整度 ?面层或表层无碎屑 机场道面是指在民用航空运输机场飞行区范围内供飞机运行使用的铺筑在跑道、滑行道、站坪、停机坪上的结构物。由于飞机运行方式对安全使用的要求高、飞机荷载重量和轮胎接地压力大于车辆荷载等原因，机场道面一般采用热拌热铺沥青混凝土。最多采用的热拌沥青混凝土结构是连续式密级配沥青混凝土，也有少数OGFC，SMA的应用也较为广泛。由于机场沥青混凝土道面所要求具备的强度条件、耐久性、抗滑性能等，在道路路面工程中所采用的沥青表处、沥青贯入碎石等面层结构不适用于机场道面。机场沥青混凝土道面中面层和底面层一般采用密级配沥青混凝土。沥青碎石结构可用于机场沥青混凝土道面底面层。 由于飞机的荷载和轮胎压力比公路车辆的荷载和轮胎压力大很多，因此机场道面通常比公路路面厚一些，而且需要较好的面层材料。无论是公路路面，还是机场道面，任何力学设计方法对荷载和轮胎压力的作用均可自动予以考虑。然而，采用力学法应注意以下不同的地方： （1）、机场道面的荷载重复作用次数通常小于公路路面的荷载重复作用次数。对于机场道面，由于飞机的左右偏离，一组机轮通过若干次只认为是重复作用一次；而对于公路路面，一个车轴通过一次即认为是重复作用一次。实际上公路荷载并不是作用在同一位置，这个情况在破坏极限中用增加荷载容许重复次数加以考虑。对柔性路面的疲劳引入一个修正系数，而对刚性路面的疲劳引入一个当量损伤率。 （2）、公路路面设计采用移动荷载，以荷载作用时间作为输入量描述其粘弹性特性，以荷载重复作用下的回弹模量作为输入量描述其弹性特性。机场道面设计在跑道中部采用移动荷载，在跑道端部采用静荷载，因此，跑道端部的道面厚度大于中部的厚度。
《结构设计》课程大作业 、课程大作业的目的: 1、课程大作业属于机械专业设计类课程的延续，是机械系统设计的一次全面训练，可以为毕业设计打下良好基础。通过课程大作业，进一步学习掌握机械系统设计的一般方法，培养学生综合运用机械制图、机械设计、机械原理、公差与配合、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，联系实际并运用所学过的知识，提高进行工程设计的能力。 2、加强学生运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力，提高技术总结及编制技术文件的能力，培养和提高学生独立的分析问题、解决问题的能力，也是毕业设计教学环节实施的前期技术准备。 二、课程大作业的基本要求： 1 、分组与选题： ①自由组合，每组原则上三人（最少2人）；每组的同学统一提交、共同答辩。 ②具体课题题目（由指导教师给出），同组同学集体研讨后完成。 2、大作业的基本要求： ①大作业的论述必须合理； ②大作业中的内容要注明出处，注明资料来源（参考文献及资料）； ③总的文字（含图、表）不少于2万字，使用标准A4纸打印成稿（文字选用宋体小四号，页边距均为2cm，单倍行距），封面需要注明课题详细名称、参加学生姓名、班级学号、指导教师等。 三、课程大作业题目及其要点 举例说明在下列的机械结构设计中，如何提高机械结构性能的途径或措施有那些？（围绕题目和要点） 机自082-28吴铁健、-29张明、-14张钦亮：
（1）便于退刀准则 (2)最小加工量准则 (3)可靠夹紧准则 (4)一次夹紧成形准则 (5)便利切削准则 (6)减少缺口效应准则 (7)避免斜面开孔准则 (8)贯通空优先准则 (9)孔周边条件相近准则 机自083 -06焦文、-36张浩然、-14 丁世洋: (一)提高强度和刚度的结构设计 1、载荷分担 2、载荷均布 3、减少机器零件的应力集中 4、利用设置肋板的措施提高刚度 (二)提高耐磨性的结构设计
路基设计理论与方法
一、什么是路基？路基设计的基本要求。 1、交通部颁发的行业标准《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）中，路基的 定义是：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。 2、路基设计的基本要求： 路基设计应符合安全适用、技术经济合理的要求，使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性；同时要求设计符合环保的要求。 3、沥青路面规范： 路基必须密实、均匀、稳定。必须采取措施，防止地面水、地下水侵入路基路面措施，以保证路基的强度、稳定性。设计宜使路基处于干、中湿状态，E0>30MPa，重交通E0>40MPa。 二、苏州地区（太湖流域）水文地质的特点： 苏州地处江南，降水丰富，地形平坦，地表均为粘性土，且地下水位高。 三、路基填土高度：为了保证路基处于较为干燥的工作状态，就要求路基填土高度在一个合理的范围。 1、根据交通部颁发的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）对路基干湿 类型的规定： 干燥H0>H1潮湿H3 H0——路床顶面距地下水位的高度； h1——原地面距地下水位的高度； h2——路基设计高度； h3——路面结构厚度。 2、我院设计的普遍情况： ①一般在城市道路设计中，填土高度均较小，除桥头较高外，一般h2=0.5cm左 右。 地下水位：苏州普遍情况，一般为黄海标高 1.2~1.5m，即距原地面 1.0~1.5m左右≈h2。 ②正常情况，一般路基设计标高控制在3.0m左右，距地下水位1.5~1.8m，基 本处于中湿状态（H0=h1+h2-h3=0.9~1.4m） 当道路处于地下水丰富的地区（如苏北大丰），地下水位距地表仅 0.5m，这时处于潮湿状态。 所以我院在市政工程设计的道路工程，其路基的工作状态，基本都处于中湿~潮湿状态，为此路床要求掺灰土处理，分层压实，来保证其强度。 四、关于低填方路基处理 根据《公路路基设计规范》3.3.5条“地基表层处理”中第4点规定： 应将地基表层碾压密实。在一般土质地段、高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度（重型）不应小于90%，三、四级公路不应小于85%。 路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实，其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度（Za）。 首页-我的作业列表-《结构设计原理》第一次作业答案 欢迎你，刘晓星（DI4131R6009 '你的得分：100.0 完成日期：2014年07月02日10点04分 一、单项选择题。本大题共25个小题，每小题2.0 分，共50.0分。在每小题给出的选项中，只有一 项是符合题目要求的。 若用S表示结构或构件截面上的荷载效应，用R表示结构或构件截面的抗力，结构或构件截面处于极限状态时，对应于（）式。 （B ） R> S R= S R v S R WS 对所有钢筋混凝土结构构件都应进行（）。 （D ） 抗裂度验算 裂缝宽度验算 变形验算 承载能力计算混凝土各项强度指标的基本代表值是（）。 （B ） 轴心抗压强度标准值立方体抗压强度标准值 轴心抗压强度平均值立方体抗压强度平均值 工程结构的可靠指标3与失效概率P f之间存在下列（）关系。 （D ） 3愈大，P f愈大 3与P f呈反比关系 3与P f呈正比关系 3与P f存在一一对应关系，3 愈大，P f愈小 (B ) a b c d 热轧钢筋冷拉后，()。 (A ) 可提高抗拉强度和抗压强度只能提高抗拉强度 可提高塑性，强度提高不多 只能提高抗压强度 无明显流幅钢筋的强度设计值是按()确定的。 (C ) 材料强度标准值x材料分布系数 材料强度标准值/材料分项系数 0.85 x材料强度标准值/材料分项系数 材料强度标准值/ (0.85 x材料分项系数) 钢筋混凝土梁的受拉区边缘混凝土达到下述哪一种情况时，开始出现裂缝？( ) (A ) 达到混凝土实际的轴心抗拉强度 达到混凝土轴心抗拉强度标准值 达到混凝土轴心抗拉强度设计值 达到混凝土弯曲受拉时的极限拉应变值 (D ) a b c d 第一章绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、人造的实物组合体 2、各部分具有确定的相对运动 3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 第二章平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 解： 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = h l h l p p n F p p n， ， 解： 或1 7 2 5 3 2 3 7 5 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n， ， 2—5 图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转，而装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的，试绘出其机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解：机构简图如下： 机构不能运动。 可修改为： 2—6 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2—7 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具 有确定运动的条件。 J A B C D E F G H I J 解： 1725323143=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，或 解1：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度。 解1：C 、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。 解2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死）， EFGC 为虚约束（去掉）。 1 310283233108=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，1 23122103230 231210=--?-?='+'---=='='===p F p p n F p F p p n h l h l ，，，，2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死）。 机械原理作业集（第2版） 参考答案 （注：由于作图误差，图解法的答案仅供参考） 第一章绪论 1-1~1-2略 第二章平面机构的结构分析 2-1 2-2 2-3 F=1 2-4 F=1 2-5 F=1 2-6 F=1 2-7 F=0机构不能运动。 2-8 F=1 2-9 F=1 2-10 F=1 2-11 F=2 2-12 F=1 2-13 F=1 2为原动件，为II级机构。 8为原动件，为III级机构。 2-14 F=1，III级机构。 2-15 F=1，II级机构。 2-16 F=1，II级机构。F=1，II级机构。 第三章平面机构的运动分析 3-1 3-2（1）转动中心、垂直导路方向的无穷远处、通过接触点的公法线上（2）P ad （3）铰链，矢量方程可解；作组成组成移动副的两活动构件上重合点的运动分析时，如果铰链点不在导路上 （4） 、 （5）相等 （6） 同一构件上任意三点构成的图形与速度图（或加速度图）中代表该三点绝对速度（或加速度）的矢量端点构成的图形， 一致 ；已知某构件上两点的速度，可方便求出第三点的速度。 （7）由于牵连构件的运动为转动，使得相对速度的方向不断变化。 3-3 16 1336133 1P P P P =ωω 3-4 略 3-5（1）080m /s C v .=（2）0.72m /s E v = （3） ?=26°、227° 3-6~3-9 略 3-10（a ）、（b ）存在， （c ）、（d ）不存在。 3-11~3-16 略 3-17 第四章 平面机构的力分析、摩擦及机械的效率 4-1 4-2 4-3 )sin )(( 2 11212 l l l l l l f f V ++ +=θ 4-4 F =1430N 4-5~4-9略 2 32/95.110 s m v -==ωB v JI v 1.什么是永久性路面，请根据国内外的实际提出永久性路面的基本要求与结构组合？ 基本概念:永久性沥青路面是指只需定期更换路面表层(能将病害限制在表层), 而不需进行结构性修复或重建,且使用寿命大于50 年的沥青路面。它可以看作是全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面的发展。 发展历史：早在20世纪60年代,北美地区已经开始修建全厚式和加厚式沥青路面结构。全厚式路面是一种直接修筑在土基上的沥青路面结构;加厚式路面是在土基与路面间加入一个相对较薄的粒料基层。这类路面的主要优点是总厚度比有常规基层的沥青路面结构更薄,同时可以减少疲劳裂缝的可能性,并使路面可能发生的破坏限制在路面结构的上部。这样,当路表面的破坏达到某一临界水平时而只需换表面层,不需要改变路面标高。这是一种最经济的路面维修方式。 近年来在材料选择、混合料设计、性能测试和路面结构设计等方面所做出的努力,可以使道路管理部门通过周期性地更换沥青面层来获得沥青路面结构更长的服务性能(超过50年),这就是所谓永久性路面的概念。这项技术的核心是按功能合理设置路面结构层:要求路面结构的面层具有抗车辙、不透水和抗磨耗的能力,中间层具有良好的耐久性,基层要具有抗疲劳和耐久的能力。 欧洲:欧洲永久性路面的设计基本理念:获得40年使用年限;结构设计要考虑设计标准轴载、荷载、轮胎压力、容易维修、施工适应性及施工速度、安全、耐久和可再生性能等。道路部门在设计施工中需综合考虑上述因素,并最大限度地降低对环境的影响。该路面具有以下特点:①初期修建费用很高,日常养护费较少,总费用效益比最大;②设计使用年限至少40年;③路面损坏只发生在表面层,不存在结构性破坏;④只需要日常养护,不需进行结构性大修。 美国: 美国永久性路面的设计理念是:设计的沥青路面能够使用50年以上,采用较厚的沥青层柔性路面,降低了传统的沥青层层底开裂并避免了结构性车辙。由于道路的损坏仅限于路面顶部(25～100mm),因此,只需要进行定期的表面铣刨、罩面修复,而使沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。永久性路面要求采用抗车辙、不透水、抗磨耗的表面层、抗车辙的联结层及抗疲劳的基层。这项技术的核心是按功能合理设置路面结构层:要求路面结构的面层具有抗车辙、不透水和抗磨耗的能力,中间层具有良好的耐久性,基层要具有抗疲劳和耐久的能力 图1.永久性路面结构示意图 永久性路面经济效益： 对于道路的整体经济效益分析,不仅要考虑道路的建设费用,还要考虑以后的养护费用、车辆的保养费、使用费及由道路使用者和在工作区的道路建设人员引发的交通事故而引起的费用。另外,还不能忽略较重荷载、高压轮胎的获益及对道路日益增加的损坏。永久性路面能够承受更大的交通量和更重的交通荷载,虽然在建设初期投入的费用很高,但是如果评价整个使用周期的总费用,它比传统路面更经济,它不仅可以降低日后道路的养护维修费用,而且还可以在很大程度上降低道路使用者的使用费用,并节约大量延误时间。永久性路面与一般路面 《结构优化设计》 大作业报告 实验名称: 拓扑优化计算与分析 1、引言 大型的复杂结构诸如飞机、汽车中的复杂部件及桥梁等大型工程的设计问题，依靠传统的经验和模拟实验的优化设计方法已难以胜任，拓扑优化方法成为解决该问题的关键手段。近年来拓扑优化的研究的热点集中在其工程应用上，如: 用拓扑优化方法进行微型柔性机构的设计，车门设计，飞机加强框设计，机翼前缘肋设计，卫星结构设计等。在其具体的操作实现上有两种方法，一是采用计算机语言编程计算，该方法的优点是能最大限度的控制优化过程，改善优化过程中出现的诸如棋盘格现象等数值不稳定现象，得到较理想的优化结果，其缺点是计算规模过于庞大，计算效率太低;二是借助于商用有限元软件平台。本文基于matlab软件编程研究了不同边界条件平面薄板结构的在各种受力情况下拓扑优化，给出了几种典型结构的算例，并探讨了在实际优化中优化效果随各参数的变化，有助于初学者初涉拓扑优化的读者对拓扑优化有个基础的认识。 2、拓扑优化研究现状 结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步阶段。1904 年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964 年Dorn等人提出基结构法，将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20 世纪80 年代初，程耿东和N. Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年Xie.Y.M和Steven.G.P 提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002 年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。目前常使用的拓扑优化设计方法可以分为两大类：退化法和进化法。结构拓扑优化设计研究，已被广泛应用于建筑、航天航空、机械、海洋工程、生物医学及船舶制造等领域。 3、拓扑优化建模（SIMP） 结构拓扑优化目前的主要研究对象是连续体结构。优化的基本方法是将设计区域划分为有限单元，依据一定的算法删除部分区域，形成带孔的连续体，实现连续体的拓扑优化。连续体结构拓扑优化方法目前比较成熟的是均匀化方法、变密度方法和渐进结构优化方法。 变密度法以连续变量的密度函数形式显式地表达单元相对密度与材料弹性模量之间的对应关系，这种方法基于各向同性材料，不需要引入微结构和附加的均匀化过程，它以每个单元的相对密度作为设计变量，人为假定相对密度和材料弹性模量之间的某种对应关系，程序实现简单，计算效率高。变密度法中常用的插值模型主要有:固体各向同性惩罚微结构模型(solidisotropic microstructures with penalization，简称SIMP)和材料属性的合理近似模型(rational approximation ofmaterial properties，简称RAMP)。而本文所用即为SIMP插值模型。 某装配式钢筋混凝土简支T形梁设计 一、设计资料 (一)桥梁基本概况 1．桥面净空：净－7m＋2×1.5m 2．设计荷载：公路－Ⅱ级汽车荷载，人群3.5KN/m2，结构安全等级为二级，内力计算结果见（二）3．材料规格： Ⅰ类环境条件，钢筋及混凝土材料规格由学生根据相关规定自选 4．结构尺寸： T形主梁：标准跨径L b=20.00m，计算跨径L j=19.50m，主梁全长L=19.96m 横断面及尺寸如图所示： 图1 桥面剖面示意图 图2 T梁横断面尺寸（mm） （二）内力计算（结果摘抄） 表1：弯矩标准值M d汇总表KN·m 表2 剪力标准值V d汇总表KN 二、设计依据 中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62－2004 中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60－2004 三、提交成果及要求 1．设计说明书一份 要求：内容完整，设计合理，引用公式正确，计算准确，书写工整； 2．一片主梁配筋图一张 内容：主梁配筋图、钢筋大样图 要求：用白绘图纸，绘3号图(可加长)，作图规范，有图框、有标题栏，用铅笔绘图，写工程字； 3．必须自己独立完成设计，不得抄袭，一经发现抄袭者按零分处理。 四、参考文献 1.叶见曙主编，《结构设计原理》人民交通出版社第二版2005； 2.赵顺波主编：《混凝土结构设计原理》，同济大学出版社，2004.8； 3.张树仁等，《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》，人民交通出版社，200 4.9 4.中华人民共和国行业标准：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，人民交通出版社， 2004.10。 注：提交成果可用计算机完成，但必须打印规范，作图正确。 大连理工大学《结构设计原理》大作业 学习中心： 姓 名： 学 号： 题目二：钢结构题目。 已知钢屋架的端斜杆，截面为双角钢2∟125×80×10，长肢相连，如下图所示，承受的轴心拉力设计值kN 550=N ，两主轴方向计算长度分别为cm 240y 00==l l x ，试验算此截面的整体稳定性。钢材为Q235。 y y x x 122∟125×80×10 解：本题为双角钢轴压构件整体稳定验算，由于截面为单轴对称的构件，因此， 绕非对称轴x 轴的长细比用0x x x l i λ=计算，但绕对称轴y 轴应取计及扭转效应的换算长细比yz λ代替y λ。 （1）计算用数据 由附表可得：2215/f N mm =，239.4A cm =， 3.98x i cm =， 3.39y i cm = （2）计算长细比 024060.303.98 x x x l i λ=== 024070.803.39 y y y l i λ=== 绕y 轴的长细比采用换算长细比yz λ代替y λ， 022824080.480.4814.418 y l b t b ==<=?= 442222201.09 1.098170.80176.292401yz y y b l t λλ?????=+=?+= ? ? ?????? （3）验算整体稳定性 对x 、y 轴均属于b 类截面，且yz λ>x λ，由附表得：0.712yz ?= 3 22255010196.06/215/0.71239.410yz N N mm N mm A ??== 题目四：砌体结构中，高厚比的概念及其影响是？ 答：砌体受压构件的计算高度与相应方向边长的比值称为高厚比。 影响砌体高厚比的主要因素有：砂浆强度；构件强度；砌体种类；支撑约束条件、截面形式；墙体开洞、承重和非承重。 第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。 答：转动副成为周转副的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和； （2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。 当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。 因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。 图a 曲柄摇杆机构 图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。试问: 1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在? 2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得? 1、在曲柄摇杆机构中，若以曲柄为原动件时，最小传动角γmin可能出现在曲柄与机架两个共线位 置之一处。对 2、摆动导杆机构不存在急回特性。错 3、凡曲柄摇杆机构，极位夹角θ必不等于0，故它总具有急回特征。错 4、在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。错 5、图示铰链四杆机构ABCD中，可变长度的a杆在某种合适的长度下，它能获得曲柄摇杆机构。错 6、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。对 7、任何平面四杆机构出现死点时，都是不利的，因此应设法避免。错 8、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。对 9、在铰链四杆机构中，凡是双曲柄机构，其杆长关系必须满足：最短杆与最长杆杆长之和大于其它 两杆杆长之和。错 10、铰链四杆机构是由平面低副组成的四杆机构。对 11、平面连杆机构中，从动件同连杆两次共线的位置，出现最小传动角。错 12、任何一种曲柄滑块机构，当曲柄为原动件时，它的行程速比系数K=1。错 13、在单缸内燃机中若不计运动副的摩擦，则活塞在任何位置均可驱动曲柄。错 14、曲柄摇杆机构只能将回转运动转换为往复摆动。错 15、转动导杆机构中不论取曲柄或导杆为原动件,机构均无死点位置。对 16、增大构件的惯性，是机构通过死点位置的唯一办法。错 17、当曲柄摇杆机构把往复摆动运动转变成旋转运动时，曲柄与连杆共线的位置，就是曲柄的“死点” 位置。对 18、在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构无死点位置；而取导杆为原动件时，则机构有两 个死点位置。对 19、平面四杆机构的传动角在机构运动过程中是时刻变化的，为保证机构的动力性能，应限制其最小 值γmin不小于某一许用值[γ ]。对 20、偏置曲柄滑块机构中，若以曲柄为原动件时，最小传动角γmin能出现在曲柄与滑块的导路相平 行的位置。错 21、当机构的自由度F>0，且原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。b. 等于 22、铰链四杆机构中存在曲柄时，曲柄是最短构件。b. 不一定 23、当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角_______。c. 为90o 24、连杆机构行程速比系数是指从动杆反、正行程。 C. 平均速度的比值 25、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件，且共线时，其传动角为最小值。 c. 曲柄与机架 26、对心曲柄滑块机构以曲柄为原动件时，其最大传动角为。b. 90° 27、设计连杆机构时，为了具有良好的传动条件，应使。正确答案是：传动角大一些，压力角小一些 川大13年12月3日《结构设计原理(Ⅰ)(上)》第一次网上作业答案 你的得分： 98.0 完成日期： 说明：每道小题括号里的答案是您最高分那次所选的答案，标准答案将在本次作业结束(即2013年03月14日)后显示在题目旁边。 一、单项选择题。本大题共10个小题，每小题 2.0 分，共20.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 1. 结构上的荷载按作用时间的变异可分为三种，下列选项错误的是( B ) A.永久荷载 B.静态荷载 C.可变荷载 D.偶然荷载 2. 2. 以下关于楼面和屋面活荷载的描述，不正确的是( D ) A.屋面均布活荷载不应与雪荷载同时进行组合 B.积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大者同 时考虑 C.楼梯、看台、阳台和上人屋面的栏杆顶部应按规范的相关规定考虑水 平荷载 D.当采用荷载准永久组合时，应考虑施工和检修荷载及栏杆水平荷载。 3.下列描述，错误的是( C ) A. B.风载体型系数主要与建筑物的体型和尺度有关 C.高层建筑的基本风压按50年一遇的风压采用 D.风压高度变化系数不仅与高度有关，还与地面粗糙度有关。 4. 4. 以下关于双向板和单向板的论述，不正确的是( C ) A.双向板沿两个方向受弯 B.当板长短边跨度之比小于2时，应按双向板进行设计 C.当板长短边跨度之比大于2时，应按单向板进行设计 D.双向板的两个正交方向均应配置受力钢筋 5. 5. 下列哪项不是钢筋混凝土塑性铰所具有的特点( A ) A.塑性铰开始于受拉区混凝土开裂 B.塑性铰能承受一定的弯矩 C.塑性铰具有一定的长度 D.塑性铰是单向铰 6.以下关于超静定结构内力重分布的论述，错误的是( B ) A.对于钢筋混凝土超静定结构，塑性铰的出现并不一定表明该结构的承 载能力丧失 B.混凝土强度等级越高，塑性铰的转动能力越强 C.考虑内力重分布方法设计，可降低支座截面弯矩的设计值 D.塑性铰的转动能力虽配筋率的增加而降低 7.下列哪项不是单向板中需配置的构造钢筋( A ) 第二章机构的结构分析- 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、m-1 9、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b)E处(或F处)为虚约束 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束 计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。 (e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 (i) C处为复合铰链 计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。 四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。 替代机构如下图所示： (1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 (2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1 五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构 的级别。 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 机构分析如下图所示。 第1题机械是机器和( )的总称 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：绪论 第2题将其他形式的能量转换为机械能的机器称为（） 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：绪论 第3题构件和零件是两个不同的概念：构件是运动单元；零件是制造单元；机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件装配成的（）结构。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：绪论 第4题设计新机构时，首先应判断所设计机构运动的可能性及其具有（）运动的条件。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第5题由两个构件直接接触而组成的（）的联接称为运动副。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第6题空间两构件在未构成运动副之前，共有（）个相对运动的自由度。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第7题当构成运动副之后，空间两构件之间的相对运动将受到约束，其数目最少为1，而最多为（）。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第8题复合铰链即两个以上的构件在同一处构成的多个转动副。若复合铰链由m个构件组成，则其运动副的数目为（）个。 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第9题局部自由度是指有些机构中某些构件所产生的（）其他构件的局部运动的自由度。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第10题虚约束是指机构中某些运动副带入的对机构运动起（）作用的约束。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第11题虚约束虽对机构的运动并（）约束作用，但会导致机构自由度的计算结果与机构的实际自由度不相符。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：平面机构的结构分析 第12题为了便于对含有高副的平面机构进行分析研究，可以将机构中的高副根据一定的条件虚拟的以低副加以代替，这种代替的方法就叫做（）。结构设计原理第一次作业答案
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