一，地下结构体系的组成及结构形式
在保留上部地层(山体或土层)的前提下．在开挖出能提供某种用途的地下
空间内修筑的建筑结构物，通称为地下结构。
1．地下结构体系的组成
地下结构和地面结构物，如房屋、桥梁、水坝等一样，都是一种结构体系，但两者之间在赋存环境、力学作用机理等方面都存在着明显的差异。地面结构
体系一般都是由上部结构和地基组成。地基只在上部结构底部起约束或支承作用，除了自重外，荷载都是来自结构外部，如人群、设备、列车、水力等。而
地下结构是埋入地层中的，四周都与地层紧密接触。结构上承受的荷载来自于
洞室开挖后引起周围地层的变形和坍塌而产生的力，同时结构在荷载作用下发
生的变形又受到地层给予的约束。在地层稳固的情况下，开挖出的洞室中甚至
可以不设支护结构而只留下地层、如我国陕北的黄土窑洞，证实了在无支护结
构的洞室中，围岩本身就是承载结构。
由于地下结构周围的地层是干差万别的，洞室是否稳定不仅取决于岩石强度，而且取决于地层构造的完整程度。相比之下，周围地层构造的完整性对洞
室稳定更有影响。各类岩土地层在洞室开挖之后，都具有一定程度的白稳能力。地层自稳能力较时．地下结构将不受
或少受地层压力的荷载作用，否则地下结构将承受较大的荷载直至必须独
立承受全部荷载作用。因此．周围地层能与地下结构一起承受荷裁．共同组成
地下结构体系。
地下结构的安全度百先取决于地下结构周围的地层能否保持持续稳定，并
且应充分利用和更好地发挥围岩的承载能力。
地下建筑结构都需要修建支护结构，即村砌，或称为被覆。它是在坑道内
部修建的永久件支护结构。
因此，支护结构有2个最基本的使用要求：一是满足结构强度、刚度要求，以承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载；
二是提供一个能满足使用要求的工作环境，以便保持
隧道内部的干燥和清洁。这两个要求是彼此密切相关的。
2．地下结构的形式
因为地下结构周围的介质是干差万别的，所以不同地质条件需要的支护
结构形式会有很大的不同、它直接影响到地下结构上的荷载。因此，结构形式
首先由受力条件来控制。通常按其使用目的有如下基本类型：
(1)防护型支护
如顶部防护，这是开挖支护中最轻型者，它既小能阻止因岩变形，又不
能承受岩体压力，而是仅用以封闭岩面，防止坑道周围岩体质量的进一步恶化。它通常是采用喷桨、喷混凝土或局部锚杆来完成的。
(2)构造性支护
在基本稳定的岩体中，加大块状岩体，坑道开挖后的围岩可能出现局部掉块；但在较长时间内不会造成整个坑道的失稳或破坏。
支护结构的构造参数应满足施工及构造要求。构造型支护通常采用喷混凝土、锚杆和金属网、模筑混凝土等支护类型。
（3）承载型支护
承载型支护是坑道支护的主要类型。视坑道围岩的力学动态，它可分为轻型、中型及重型等。
衬砌
综合地质、使用、施工因素．衬砌的制造方式可归纳为下列几种结构形式
（1）就地灌注整体式混凝土衬砌
适用于矿山法施工，日围岩可以在短时间内稳定，也通用于采用明挖
法施工的衬砌形式。衬砌的表面整齐美观，进度快．质量容易控制。
采用矿山法施工时常用拱形结构形式．这种结构大多数由上部拱圈、
两侧边墙和底部仰拱(或铺底)组成。其上部拱圈的轴线采用多心圆或半圆形，
边墙可做成直边墙或曲边墙；
当底部压力较大或有地下水时．应做成带仰拱的封闭式结构，如图所示。
根据地质条件在岩层较坚硬、整体性较好的稳定或基本稳定的园岩中，可
采用半衬砌，边墙只设防护，
施工时应保证拱脚岩层的稳定性，当使用要求较大跨度时、可以做成落地
拱
采用明挖法施工常用的结构形式是矩形框架，其内部根据使用目的设有梁、柱或中墙.
沉埋法施工(亦称水下明挖法)的衬砌结构形式，是在专门的制造场地顶制的，其结构形式与制造方式有关。
用明挖法施工修建的地下构筑物，需要有和地团连接的通道，它是由浅入
深的结构，称为引道，在无法修筑顶盖的情况下通常都做成开敞式的。
(2)锚喷支护
常用于矿山法施工，它可以在坑道开挖后及时施设．因此．能有效地限制
洞周位移．保护作业人员的安全，避免局部产生过大的变形。
(3)复合式衬砌
分2次修筑，中间加设薄膜防水层的衬砌称为复合式村砌，复合式衬砌的外层常为锚喷支护，以利于及时架设，尽快位围岩和初期支护达到基本稳定。
内层常为现浇整体式混凝土衬砌、喷混凝土或喷钢纤维混凝土衬砌、装配式衬
砌等不同的形式。
(4)装配式村砌
由工厂预制、在洞内拼装而成的衬砌称为装配式衬砌，每一个村砌单元称
为管片。由数块标淮块,邻接块,l块封顶块拼装成一衬砌环．再用纵向螺桂连接。
用于盾构法施工的装配式衬砌，由于在盾尾内拼成圆环材砌，在盾构向前
推进时．要承受千斤顶推进的反力。同时，由于盾构的前进而便装配好的衬砌
环一旦暴露在盾尾外时，立即承受地层给予的压力。故要求衬砌：
①能立即承受施工荷载和永久荷载，如围岩压力、机具压力，后者包括盾构推进时的千斤顶压力；
②有足够的刚度和强度，不远水、耐腐蚀，具有足够的耐久性能；
③装配安全、简便、构件能互换，且在管片刚被推出盾尾后即刻要承受向衬砌背后注浆的压力。
支护结构计算理论
支护结构计算理论的发展大概可分为3个阶段
1．刚性结构阶段
运用压力线理论。其认为．地下结构是由一些刚性块组成的拱形结构，所受的主动荷载是地层压力，当地下结构处于极限平衡状态时、它是由绝对刚体组成的三铰拱静定体系．铰的位置分别假设在墙底和拱顶．其内力可按静力学原理进行计算。
这种计算理论认为，作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重力。可以作为代表的有海姆理论、朗肯理论和金尼克理论。
但是压力线假设的计算方法缺乏理论依据，一般倩况偏于保守．所设计的衬砌厚度将偏大很多。
2．弹性结构阶段
作用在结构上的荷载是主动的地层压力，并考虑了地层对结构产生的弹性反力的约束作用。由于有了比较可靠的力学原理为依据，故至今在设计地下结构时仍时有采用。
这类计算理论认为、当地下结构埋置深度较大时．作用在结构上的压力不是上覆岩层的重力而只是团岩坍落体积内松动岩体的重力——松动压力。
代表的有太沙基理论和普氏理论，他们的共同观点是：认为坍落体积的高度与地下工程跨度和围岩性质有关。不同之处是．前者认为坍落体为矩形，后者认为是抛物线形。
其对于围岩自身承载能力的认识又分为以下2个阶段；
(1)假定弹性反力阶段
地下结构衬砌受到地层对其变形的约束作用。地层对衬砌的约束作用力就称之为弹性反力。这样计算理论便进入了假定弹性反力阶段.
(2)弹性地基梁阶段
由于假定弹性反力法对其分布图形的假定有较大的任意性。人们开始研究将边墙视为弹性地基粱的结构计算理论．
3．连续介质阶段
这种计算方法以岩体力学原理为基础，认为坑道开挖后向洞室内变形而释放的围岩压力将由支护结构与围岩组成的地下结构体系共同承受。一方面围岩本身由于支护结构提供了一定的支护阻力，从而引起它的应力调整达到新的平衡；另一方面、由于支护结构阻止围岩变形、它必然要受到围岩给予的反作用力而发生变形。
现代支护理论信传统支护理论之间的区别主要表现在以下几方面：
1)对围岩和围岩压力的认识方面
传统支护理论认为围岩压力由洞室塌落的围岩“松动压力”造成，而现代支护理论认为围岩具有白承能力，围岩作用于支护上的压力不是松动压力．而是阻止围岩变形的形变压力。
(2)在围岩和支护间的相互关系上
传统支护理论把围岩和支护分开考虑．围岩当作荷裁。支护作为承裁结构，属于‘荷载—结构”体系，现代支护理论则将固岩和支护作为——个统一．二
者组成“围岩—支护”结构体系共同参与工作：
(3)在支护功能和作用原理上
传统支护只是为了承受荷载，现代支护则是为了及时稳定和加固围岩c
(4)在设计计算方法上
传统支护主要是确定作用在支护上的荷载．现代支护设计的作用荷载是岩
体地应力．由围岩和支护共同承载，
(5)在支护形式和工艺上
由于锚喷支护结构的大量使用，它可在围岩松动之前及时加固团岩，其应
用实践给人们积累了丰富的经验—新奥法是典型的代表。
地下结构的计算特性
(1)必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响
地下工程周围的地质体是工程材料、承载结构，同时又是产生荷载的来源
(2)地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性与地面
结构不同，地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又妥
考虑困岩会不舍失稳，这2种原因都能最终导致支护结构破坏
(3)地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥围岩自承力
地下结构计算的力学模型
1．结构力学的计算模型
(1)主动荷载模型
它不考虑因岩与支护结构的相互作用．因此、支护结构在主动荷载作用下
可以自由变形，和地面结构的作用没有什么不同。
(2)主动荷载加固岩弹性约束的模型
它认为围岩不仅对支护结构施加主动荷载．而且由于围岩与支护结构的相互作用．还有支护结构施加被动的弹性反力。
(3)实地量测荷载模式
这是当前正在发展的一种模式，它是主动荷载模型的亚型，以实地量测荷
载代替主动荷载。
2．连续介质力学的计算模型
也称围岩--结构模型。按连续介质力学原理及变形协调条件分别计算衬砌
与围
岩中的内力，并据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计。
(1)现代支护结构原理
归纳起来．现代支护结构原理包含的主要内容有以下几方面；
①现代支护结构原理是建立在围岩与支护共同作用的基础上，即把围岩与支护看成是由2种材料组成的复合体．且把围岩通过岩体支承环作用成为结构
体系的重要部分。显然．这完全不同与传统支护结构的观点：认为围岩只产生
荷载而不能承载，支护只是被动地承受已知荷载而起不到稳定围岩和改变围岩
压力的作用。
○2充分发挥围岩自承能力是现代支护结构原理的一个基本观点以改善支护
的受力性能。发挥固岩的自承能力，一方面不能让围岩进入松动状态，以保持
围岩的自承力；另一方面允许围岩进入一定程度的塑性状态，以使围岩自承力
得以最大限度的发挥。当围岩洞壁位移接近允许变形值，围岩压力就达到最小
值。围岩刚进入塑性状态时能发挥最大自承力这一点已从第2章围岩的工程性
质中岩石、软弱结构面和岩体的应力—应变曲线予以说明。
③现代支护结构原理的另一个支护原则是尽量发挥支护材料本身的承载力。采用柔性薄型支护．分次支护或封闭支护以及深入到围岩内部进行加固的锚杆
支护，都具有充分发挥围岩材料承载力的效用。
④根据地下工程的特点和当前技术水平，现代支护结构原理主张凭借现场
监控测试手段指导设计和施工，并由此确定最佳的支护结构形式、支护参数、
施工方法与施工时机。因此．现场监控量测和监控设计是现代支护结构原理中
的一项重要内容。⑤现代支护原理结构要求按岩体的不同地质和力学特征选用不同的支护方式、力学模型、相应N1L算方法以及不同的施工方法。如稳定地层、松散软弱地层、塑性流变地层、膨胀地层都应当采用不同的设计原则和施
工方法。而对于作用在支护结构上的变形压力、松动压力及不稳定块体的荷载
等都应当采用不同的计算方法。
(2)理想支护结构的基本要求
①必须能与周围岩体大面积地牢固接触，即保证支护碉岩体系作为一个统
一的整体工作。
②要允许支护—围岩体系产生有限制的变形，以充分发挥围岩的承载能力，从而减少支护结构的作用，协调地发挥两者的共同作用。这就要求对支护结构
的刚度、构造给予充分的注意．即要求支护结构宵一定的柔性或可缩性c
③重视早期支护的作用，并使早期支护与后期支护相互配合，协调一致地
工作，主动控制围岩的变形。前面已经指出．围岩的变形是随时间的推移而逐
渐发展的．因此在开挖的早期要适别地进行初期支护．其刚度不宜过大．应能
让围岩产生一定的变形。
○4必须保证支护结构架设及时。前面已指出．支护过晚会使围岩暴露、产
生过度的位移而濒临破坏(极限平衡)。因此，支护应在坑道围岩达到极限平衡
之前开始发挥作用。
○5作为支护结构要根据围岩的动态(位移、应力等)．及时进行调整和修改，以适应不断变化的同岩状态。
2．支护结构的类型
支护结构的基本作用就是保持坑道断面的使用净空，防止岩体质量的进一
步恶化，和围岩一起组成—个有足够安全度的隧道结构体系．承受可能出现的
各种荷载，诸如水、土压力以及一些待殊使用要求的外荷载，此外、支护结构
必须能够提供一个能满足使用要求的工作环境，保持隧道内的干燥与清洁。
按支护作用机理，目前采用的支护大致可以归纳为以下3类。
(1)刚性支护结构
这类文护结构通常具有足够大的刚性和断面尺寸，一般用来承受强大的松
动地乐。但只要可能，就应避免松动压力的发生。刚性支护只有很小的柔性而
且几乎总是完全文护，这类支护通常采用现浇混凝土，有的采用石砌块或混凝
土砌块。从构造上看，它仑贴壁式结构和离壁式结构2种。
2)柔性支护结构
柔性支护结构是根据现代支护原理而提出来的，它既能及时地进行支护，
限制图岩过大变形而出现松动，又允许围岩出现—定的变形，同时还能根据围
岩的变化情况及时调整参数。所以，它是适应现代支护原理的文护形式。钳喷
支护是一种主要的柔性支护类型.
(3)复合式支护结构
复合式文护结构是柔性支护与刚性支护的组合支护结构，最终支护是刚性
支护。复合式支护结构是根据支护结构原理中需要先柔后刚的思想．通常初期
支护一般采用钳喷支护，让围岩释放掉大部分变形和应力，然后再施加二次衬砌，一般采用现挠混凝土支护或高强钢架．承受余下的围岩变形和地压．以维
持围岩稳定。
根据复合式衬砌层与墙之间的传力性能又可以分为单层衬砌和双层衬砌。
双层衬砌是由初期支护、二次衬砌以及2层村砌之间的防水层组成。设置二次衬砌的有2种情况，一种是待初期支护的变形基本稳定之后再设置二次衬砌。此时，二次衬砌承受后续荷载，包括水压力、围岩和衬砌的流变荷载．由
于钳杆等支护的失效而产生的围岩压力等。另—种是根据需要较早地设置二次
村砌．特别是超浅埋陡道，对地表沉降有严格控制的情况下．此时二次衬砌和
初期支护共同承受围岩压力。
3．锚喷支护的组成及力学作用
锚喷支护属柔性薄型支护．容易调节围岩变形，发挥围岩白承能力。虽然
喷混凝土自身属于脆性材料，但由于工艺上的原因，它可以做到喷得很薄，而
且还可通过分次喷层的方法进—步发挥喷层的柔性。锚杆支护也是柔性支护。
试验表明由钳杆加固的岩体．可以允许有较大变形而不破坏。因此锚喷支护具
有比传统支护更好的调控围岩变形的作用。锚喷支护的另一个优点是能充分发
挥支护材料的承载能力。由于喷层柔性大且与围岩紧密粘结．因此喷层破坏主
要是受压或受剪破坏，它比受弯破坏的传统支护结构更能发挥混凝土承载能力：同时，采用分次喷层施工方法，也能起到提高承载力的作用。
综上所述，锚喷支护的工艺特点使它具有支护及时性、梁性、围岩与支护
的密贴性封,闭性、施工的灵活性等，从而充分发挥围岩的自承作用和材料的承载作用。
(1)喷混凝上支护
喷混凝土为永久性的支护结构的一部分．是现代隧道建造中支护结构的主
要形式。喷混凝土支护主要用作早期支护，对通风阻力要求不高的隧道也可用
作后期支护。
喷射混凝土的材料通常有以下几种类型：
1, 普通喷射混凝十；普通喷射混凝土出水泥、砂、石和水按一定比例混合而成。
2, 水泥裹砂石造壳喷射混凝土c
3, 钢纤维喷射混凝土。
(2)锚杆
锚杆是—种特殊的支护类型．它主要是起加固岩体的作用，只有预应力锚
杆才能形成
主动的支护阻力。
(3)金属网
金属网有以下3种形式：
①金属网板。金属网板使用薄钢板经冷冲压或热冲压制成，网眼呈菱形或
方形。
○2焊接金属网：焊接金底网是由直径6—8mm的钢筋焊接而成的。
○3编织金属网。编织金属网主要用于加固围岩缺陷部分和防止围岩剥落．
(4)钢拱架
钢拱架基本有2种形式．一种是用型钢做成的钢供．另—种是用钢筋焊成
的格栅拱、
其形状与开挖断面吻合。它们都可以迅速架设．并能提供足够的支护阻力。
目前经常使用的钢拱架有下列2种
①普通钢拱架：
普通钢供架对以在隧道全断面范围内使用，也可以只在分台开挖方式的上
半断面使用。
○2可缩性钢供架。
围岩发地较大的内空变份时．为保持文护结构的柔性
4．单层衬砌的构造原理与构造形式
(1)单层衬砌的构造原理
①围岩压力的传递
②应力的内部传递。
○3单层构砌构造的必要条件：必须尽可能地形成紧密咬合的一体化断面。
目前，双层衬砌的外衬、通常是不考虑承载和防水功能的。但在单层衬砌中，涉及结构物的耐久性、支护应校作为最终结构的一部分来考虑。
单层衬砌构造主要是能够把因弯曲而在接触而产生的剪力通过结合面的粘
接作用再传递，从而提高了结构的承载能力．是—个比较经济的结构形式。
(2)单层村砌的类型
①钢纤维模筑混凝土的单层衬砌
仅第1层的施工方法不同。这种构造形式的优点是采用与双层衬砌同样的
施工方法，第2层采用高品质的防水混凝土，为了确保构造的稳定性，第1层
的厚度与双层衬砌的外衬厚度一样。
②采用钢纤维喷射混凝土的单层衬砌。
构造形式如图中的①：第1层和第2层都具有承载和防水功能；⑤：第1层和第2层都具有承载功能，但只有第2层具有防水功能：
单层村砌的第2层采用钢纤维喷射混凝土的目的是：
为获得充分的承载能力，强化第1层；
有人通过试验分析以上—两种不同的单层衬砌的施工方法，第2层用钢纤维喷射混凝土做成的试件比用钢纤维模筑混凝土做成的试件具有更高的传递剪力的能力。
二地下结构计算方法—力矩分配法
结构设计原理复习题 一、选择题 1、混凝土强度等级按照（ ）确定 A 、立方体抗压强度标准值 B 、立方体抗压强度平均值 C 、轴心抗压强度标准值 D 、轴心抗压强度设计值 2、同一强度等级的混凝土，各种强度之间的关系是（ ） A 、c f ＞cu f ＞t f B cu f ＞t f ＞c f C 、cu f ＞c f ＞t f D 、t f ＞cu f ＞c f 3、在测定混凝土立方体抗压强度时，《桥规》（JTG D —2004）采用的标准试件尺寸为（ ） 的立方体。 A 、mm 100 B 、mm 150 C 、mm 180 D 、mm 200 4、混凝土棱柱体抗压强度用符号（ ）表示 A 、c f B 、cu f C 、t f D 、s f 5、分别用mm 150和mm 200的立方体试件进行抗压强度试验，测得的抗压强度值为（ ） A 、mm 150的立方体低于mm 200的立方体 ； B 、mm 150的立方体高于mm 200的立方体 ； C 、mm 150的立方体等于mm 200的立方体 ； D 、mm 150的立方体低于mm 200的立方体 ，是因为试件尺寸越小，抗压强度就越小； 6、同一强度等级的混凝土，棱柱体试件的抗压强度与立方体试件的抗压强度关系是（ ） A 、立方体抗压强度与棱柱体抗压强度相等 B 、立方体抗压强度高于棱柱体抗压强度 C 、立方体抗压强度低于棱柱体抗压强度 D 、无法确定 7、混凝土双向受压时，其强度变化规律是（ ） A 、一向混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加 B 、一向混凝土强度随着另一向压应力的增加而减小 C 、双向受压强度与单向受压强度相等 D 、双向受压强度低于单向受压强度 8、混凝土弹性模量的基本测定方法是（ ） Ａ、在很小的应力（c c f 3.0≤σ）下做重复加载卸载试验所测得 Ｂ、在很大的应力（c σ＞c f 5.0）下做重复加载卸载试验所测得 Ｃ、应力在0=c σ～c f 5.0 之间重复加载卸载5~10次，取c σ=c f 5.0时所测得的变形值作为混凝土弹性模量的依据 Ｄ、以上答案均不对 9、混凝土的线性徐变是指徐变变形与（ ）成正比。 Ａ、混凝土强度 Ｂ、时间 Ｃ、温度和湿度 Ｄ、应力 10、《公路桥规》中规定了用于公路桥梁承重部分混凝土标号分为（ ）等级。 Ａ、8 Ｂ、10 Ｃ、12 Ｄ、13 11、在按极限状态理论计算钢筋混凝土构件承载力时，对于有明显流幅的钢筋，原则上都是以（ ）作为钢筋强度取值的依据 Ａ、屈服极限 Ｂ、比例极限 Ｃ、弹性极限 Ｄ、抗拉极限强度 12、对于无明显流幅的钢筋，结构设计时原则上都是以（ ）作为钢筋强度取值的依据 Ａ、比例极限 Ｂ、条件屈服强度 Ｃ、弹性极限 Ｄ、抗拉极限强度 13、钢筋和混凝土材料的强度设计值（ ）强度标准值。 Ａ、等于 Ｂ、小于 Ｃ、大于 Ｄ、不确定 14、钢筋的塑性变形性能通常用（ ）来衡量。 Ａ、屈服极限和冷弯性能 Ｂ、比例极限和延伸率 Ｃ、延伸率和冷弯性能 Ｄ、抗拉极限强度和延伸率
《结构设计原理》（上）试题 一、 单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案，并将其号码填在题干 的括号内） 1.对已处于适筋与超筋界限状态（b ξξ=）的钢筋混凝土单筋矩形截面梁，下列哪种改变将使其成为超筋梁 【 】 A 提高混凝土强度等级 B 加大混凝土截面尺寸 C 增加纵向受拉钢筋 D 增大荷载弯矩 2.T 形截面梁抗弯强度计算中，计算公式明显不同于矩形截面的情况是 【 】 A 第一类T 形截面 B 倒T 形截面（翼缘受拉，梁肋受压） C 第二类T 形截面 D 中性轴位于翼缘与梁肋交界处的T 形截面 3.适筋双筋梁正截面强度破坏时，可能达不到其强度的是 【 】 A 纵向受拉钢筋 B 纵向受压钢筋 C 受拉区混凝土 D 受压区混凝土 4.双筋梁一般计算公式适用条件中，'2s a x ≥是为了保证 【 】 A 纵向受压钢筋达到其设计强度 B 非超筋 C 非少筋 D 适筋 5.混凝土的徐变将影响普通钢筋混凝土梁的 【 】 A 正截面承载力 B 斜截面抗剪承载力 C 斜截面抗弯承载力 D 梁的挠度 6.极限状态法正截面抗弯强度计算所依据的应力阶段是 【 】 A 弹性阶段I B 受拉区混凝土即将开裂阶段I a C 带裂工作阶段II D 破坏阶段III 7.部分预应力是指这样的情况，即预应力度λ为 【 】 A 0=λ B 1=λ C 10<<λ D 1>λ 8.所谓“消压”弯矩是指 【 】 A 该弯矩所产生的应力与预应力在混凝土全截面消压（相互抵消） B 该弯矩所产生的应力与预应力在外荷载弯矩作用下的受压区边缘消压（相互抵消） C 该弯矩所产生的应力与预应力在外荷载弯矩作用下的受拉区边缘消压（相互抵消） D 该弯矩所产生的应力与预应力在中性轴（中和轴）消压（相互抵消） 9.减少摩擦引起的预应力损失的措施? ? 有没 【 】 A 二级升温 B 两端同时张拉 C 涂润滑油 D 采用超张拉 10.后张法分批张拉预应力钢筋时，因混凝土弹性压缩引起的预应力损失最大的是 【 】 A 第一批张拉的预应力钢筋 B 第二批张拉的预应力钢筋 C 倒数第一批张拉的预应力钢筋 D 倒数第二批张拉的预应力钢筋 二、判断改错题（题意正确者，打ˇ即可；题意错误者，先打×，然后将错误处改正确，5小题，每小题5分，共25分） 1.当纵向受拉钢筋弯起时，保证斜截面受弯承载力的构造措施是：钢筋伸过其正截面中的理
《结构设计原理》习题题库 第一套习题 一、选择题 1. 高碳钢筋采用条件屈服强度,以σ0.2表示,即 (A)取极限强度的２０％ (B)取应变为０.００２时的应力 (C)取应变为０.２时得应力(D)取残余应变为０.００２时的应力 2. 砼在双向应力下 (A)双向受压的强度基本等于单向受压 (B)双向受拉下,一向的抗拉强度随另一向拉应力的增加而提高 (C)双向受压下,一向的抗压强度随另一向压应力的增加而提高 (D)双向受拉下,一向的抗拉强度随另一向拉应力的增加而下降 3. 用螺旋筋约束砼,使 (A)砼的强度和延性均提高 (B)强度能提高,延性并不能提高 (C)延性可以提高,强度不能提高 (D)强度和延性均不能提高,计算中也不考虑 4. 我国砼规范以何种概率法为基础? (A)半概率 (B)近似概率 (C)全概率 (D)伪概率 5. 结构的功能包括 (A)强度, 变形, 稳定 (B)实用, 经济, 美观 (C)安全性, 适用性和耐久性 (D)承载能力,正常使用 6．金属锰可提高钢材的强度，对钢材的塑性 (A)提高成分 (B)提高较多 (C)降低不多 (D)降低很多 7．建筑钢材单向受拉时屈服点f y与单向受压的屈服点f yˊ之间满足 (A)f y> f yˊ (B) f y< f yˊ (C) f y= f yˊ (D) f y= 0.58f yˊ 8. 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的失稳是 (A)弯扭屈曲 (B)弯曲屈曲 (C)扭转屈曲 (D)局部屈曲 9. 钢结构有哪三种常用的连接方法 (A)搭接、对接和T型 (B)焊接、铆接及螺栓 (C)焊接、对接及螺栓 10. 梁刚度不足的后果为 (A)不满足承载力要求 (B)不满足使用要求 (C)耐久性较差 (D)易脆性破坏 11、轴心受压ＲＣ柱在长期荷载下发生徐变, 使: (A)混凝土压应力减小, 钢筋压应力增大 (B)混凝土压应力增大, 钢筋压应力增大 (C)混凝土压应力减小, 钢筋压应力减小 (D)混凝土压应力增大, 钢筋压应力减小 12、适量间接配筋柱进入极限状态的标志是 (A)混凝土压碎, (B)外层混凝土剥落 (C)间接钢筋屈服 (D)纵筋屈服 13.受弯构件的变形和裂宽计算是以哪个阶段作为计算依据的 (A)Ⅰa (B)Ⅱ (C)Ⅱa (D)Ⅲa 14、超筋梁破坏时,受拉钢筋应变εs和压区边缘混凝土应变ε c (A)εs＞εy, εc＝εcu (B)εs＜εy, εc＝εcu (C)εs＜εy, εc＞εcu (D)εs＞εy, εc＜εcu 15、条件相同的无腹筋梁, 由于剪跨不同发生剪压、斜压和斜拉破坏, 其承载力
《结构设计原理》复习题 一、填空 1．按加工方式不同，钢筋分为（）、（）、（）、（）四种。2．（）与（）通常称为圬工结构。 3．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 4．随着柱的长细比不同，其破坏型式有（）、（）两种。 5．根据张拉预应力筋与浇筑混凝土构件之间的先后顺序，预应力混凝土分为（）、（）两类。 6．钢筋与混凝土之间的粘结力主要有以下三项组成（）、（）、（）。7．按照配筋多少的不同，梁可分为（）、（）、（）三种。 8．钢筋混凝土受弯构件主要有（）和（）两种形式。 9．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 10．（）、（）、（）称为结构的可靠性。 11．钢筋的冷加工方法有（）、（）、（）三种。 12．结构的极限状态，根据结构的功能要求分为（）、（）两类。 13．T形截面梁的计算，按（）的不同分为两种类型。 14．在预应力混凝土中，对预应力有如下的要求（）、（）、（）。15．钢筋混凝土梁一般有（）、（）、（）三种不同的剪切破坏形式。16．预应力钢筋可分为（）、（）、（）三种。 二、判断题：（正确的打√,错误的打×。） 1．混凝土在长期荷载作用下，其变形随时间延长而增大的现象称为徐变。（）2．抗裂性计算的基础是第Ⅱ阶段。（）3．超筋梁的破坏属于脆性破坏，而少筋梁的破坏属于塑性破坏。（）4．增大粘结力、采用合理的构造和高质量的施工、采用预应力技术可以减小裂缝宽度。（）5．当剪跨比在[1, 3]时，截面发生斜压破坏。. （）6．预应力损失是可以避免的。（）7．整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态时，就不能满足结构功能的要求，这种特殊状态称为结构的极限状态。（）8．箍筋的作用主要是与纵筋组成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈向外凸出。（） 9．采用预应力技术可杜绝裂缝的发生或有效减少裂缝开展宽度。（）10．为了保证正截面的抗弯刚度，纵筋的始弯点必须位于按正截面的抗弯计算该纵筋的强度全部被发挥的截面以内，并使抵抗弯矩位于设计弯矩图的里面。（）11．偏心距增大系数与偏心距及构件的长细比有关。（）12．钢筋混凝土梁的刚度是沿梁长变化的，无裂缝区段刚度小，有裂缝区段刚度大。（）13．钢筋按其应力应变曲线分为有明显流幅的钢筋和没有明显流幅的钢筋。（）14．因为钢筋的受拉性能好，所以我们只在受拉区配置一定数量的钢筋而在受压区不配置钢筋。（）15．当轴向力的偏心较小时，全截面受压，称为小偏心受压。（） 越大越好。（）16．有效预应力 pe
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。 影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。 影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。 徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预 应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。 混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。 影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。 混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能 物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 第二章 结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。 可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。 可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件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。 极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。 正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。 破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。 作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。 永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用 可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。
结构设计原理练习题C 一、单项选择： 1、下列破坏形态中属于延性破坏的是： （ ） A ：超筋梁的破坏 B ：剪压破坏 C ：适筋梁的破坏 D:小偏心受压破坏 2、轴心受压柱中箍筋的主要作用是： （ ） A ：抗压 B ：约束钢筋不屈曲 C ：抗剪 D ： 防裂 3、同截面尺寸、同种材料的梁，只是钢筋用量不同，则承载能力关系：（ ） A ：超筋梁>适筋梁>少筋梁 B ：适筋梁>超筋梁>少筋梁 C ：少筋梁>适筋梁>超筋梁 D ：超筋梁>少筋梁>适筋梁 4、螺旋式间接钢筋的体积配筋率为 （ ） 0: s A A bh :sv v A B bs 11111112:s s n l A n l A C l l s + 14:ss cor A D d s 5、截面尺寸满足抗剪上限要求则不会发生： （ ） A ：剪压破坏 B ：斜拉破坏 C ：斜压破坏 D ：少筋破坏 6、先张法特有的应力损失是 （ ） A ：钢筋与孔道摩擦引起的应力损失 B ：台座与钢筋温差引起的应力损失 C ：钢筋松弛引起的应力损失 D ：混凝土收缩引起的应力损失 7、部分应力构件的预应力度： （ ） A ：0=λ B ：0λ< C ：1>λ D ：10<<λ 二、填空 1、构件按受力特点分 、 、 、受扭构件。 2、混凝土的强度设计值是由强度标准值 而得。 3、结构能满足各项功能要求而良好的工作叫 ，否则叫 。 4、 < f sd A s 时定义为第二类T 梁。 5、由于某种原因引起预应力钢筋的应力减小叫 。 三、判断正误 1、剪压破坏是延性破坏而斜拉破坏是脆性破坏。 （ ） 2、在轴心受压件中混凝土的收缩和徐变都会引起钢筋的压应力增长。 （ ） 3、ηe 0 >0.3h 0 时为大偏心受压。 （ ） 4、施加预应力不能提高构件的承载能力。 （ ） 5、局部承压面下混凝土的抗压强度比全截面受压时高。 （ ） 四、简答 1、什么叫开裂截面的换算截面？为什么使用换算截面？画矩形截面全截面换算截面的示意图。 2、 钢筋和混凝土之间的粘结力来源于哪几方面？ 3 、简述后张法施工过程？它有哪些优、缺点？ 4、简述等高度梁只设箍筋时的抗剪钢筋设计步骤。 五、计算题 1、T 形截面尺寸' '1200,200, 120,1000,f f b mm b mm h mm h mm ====采用C30混凝 土（MPa f cd 8.13=），HRB335级钢筋（MPa f sd 280=），Ⅰ类环境条件，56.0=b ξ，
结构设计原理案例计算步骤 一、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计算公式： ——水平力平衡 （）——所有力对受拉钢筋合力作用点取矩（） （）——所有力对受压区砼合力作用点取矩（）使用条件： 注：/，&& 计算方法： ㈠截面设计yy 1、已知弯矩组合设计值，钢筋、混凝土强度等级及截面尺寸b、h，计算。 ①由已知查表得：、、、； ②假设； ③根据假设计算； ④计算（力矩平衡公式：）； ⑤判断适用条件：（若，则为超筋梁，应修改截面尺寸或提 高砼等级或改为双筋截面）； ⑥计算钢筋面积（力平衡公式：）； ⑦选择钢筋，并布置钢筋（若 ，则按一排布置）； 侧外 ⑧根据以上计算确定（若与假定值接近，则计算，否则以的确定值作 为假定值从③开始重新计算）； ⑨以的确定值计算； ⑩验证配筋率是否满足要求（，）。 2、已知弯矩组合设计值，材料规格，设计截面尺寸、和钢筋截面面积。 ①有已知条件查表得：、、、； ②假设，先确定； ③假设配筋率（矩形梁，板）； ④计算（，若，则取）； ⑤计算（令，代入）； ⑥计算（，&&取其整、模数化）； ⑦确定（依构造要求，调整）； ⑧之后按“1”的计算步骤计算。 ㈡承载力复核 已知截面尺寸b、，钢筋截面面积，材料规格，弯矩组合设计值，
所要求的是截面所能承受的最大弯矩，并判断是否安全。 ①由已知查表得：、、、； ②确定； ③计算； ④计算（应用力平衡公式：，若，则需调整。令， 计算出，再代回校核）； ⑤适用条件判断（，，）； ⑥计算最大弯矩（若，则按式计算最大弯矩） ⑦判断结构安全性（若，则结构安全，但若破坏则破坏受压区，所以应以受压区控制设计；若,则说明结构不安全，需进行调整——修改尺寸或提高砼等级或改为双筋截面）。 二、双筋矩形截面梁承载力计算 计算公式： ， ，（）+（） 适用条件： （1） （2） 注：对适用条件的讨论 ①当&&时，则应增大截面尺寸或提高砼等级或增加的用量（即 将当作未知数重新计算一个较大的）；当时，算得的即为安全要 求的最小值，且可以有效地发挥砼的抗压强度，比较经济； ②当&&时，表明受压区钢筋之布置靠近中性轴，梁破坏时应变较 小，抗压钢筋达不到其设计值，处理方法： a.《公桥规》规定：假定受压区混凝土压应力的合力作用点与受压区钢筋合力作用 点重合，并对其取矩，即 令2，并 （） 计算出； b.再按不考虑受压区钢筋的存在（即令），按单筋截面梁计算出。 将a、b中计算出的进行比较，若是截面设计计算则取其较小值，若是承载能力复核则取其较大值。 计算方法： ㈠截面设计 1.已知截面尺寸b、h，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合 设计值，计算和。 步骤： ①根据已知查表得：、、、、； ②假设、（一般按双排布置取假设值）； ③计算；
1、钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土为什么能共同工作？ 1）有良好的粘结力，钢筋有良好的锚固；——2分 2）有相近的温度膨胀系数；——1分 3）钢筋被混凝土包裹，防止生锈；——2分 2、混凝土的收缩、徐变、松弛的定义。 收缩：收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形 徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长。 (徐变对结构的影响：（1）预应力构件中造成预应力损失；（2）挠度增大；（3）轴心受压构件中引起应力重分布；（4）超静定结构中产生次内力。) 松弛：受力长度不变，应力随时间的增长而降低 3、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏形态、每种破坏形态的特点。 （a）少筋破坏：一裂即断，破坏前变形小，属于脆性破坏； （b）超筋破坏：受压区混凝土边缘达到极限压应变，受拉钢筋未屈服，破坏前变形小，属于脆性破坏。（c）适筋破坏：受拉钢筋先屈服，受压区混凝土边缘纤维达到极限压应变而破坏，破坏前变形大，属于延性破坏。 4、在什么情况下可采用钢筋混凝土双筋截面梁？ 在受拉区和受压区均配置有受力钢筋的梁。适用条件： 按单筋梁设计为超筋且截面尺寸受限时； 截面承受异号弯矩时； 截面受压区已配置一定量的钢筋时，按双筋梁计算； 要求构件破坏时有很好的延性时. 5、无腹筋梁的三种破坏形态、性质、条件、特征。 无腹筋梁斜截面受剪破坏形态主要有三种，对同样的构件，其斜截面承载力的关系为 斜拉破坏＞剪压破坏＞斜压破坏都属于脆性破坏. 斜拉破坏:斜裂缝一出现，钢筋屈服，有明显破碎痕迹，脆性破坏。 剪压破坏:有主裂缝，钢筋屈服破坏，有明显变形，脆性破坏。 斜压破坏:斜裂缝多而密，无主裂缝，钢筋不屈服，脆性破坏。 6、影响截面抗弯承载力的因素。 剪跨比，混凝土强度，纵向钢筋的配筋率，配筋率和箍筋的强度。 7、斜截面抗弯复核要选什么截面。 钢筋混凝土梁抗剪承载力复核时，如何选择复核截面的位置？ (1)距支点中心h/2(梁高一半)处截面； (2)受拉区弯起钢筋弯起点处截面，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面； (3)箍筋数量或间距有改变处的截面； (4)受弯构件腹板宽度改变处的截面。 8、简述钢筋混凝土构件承受弯矩、剪力和扭矩共同作用时的配筋方法。 答：采取叠加计算的配筋方法，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叠加进行截面设计。纵筋：抗弯纵筋+抗扭纵筋；箍筋：抗剪箍筋+抗扭箍筋。 9、受压构件设置纵筋的作用。 纵筋的作用：协助混凝土受压，提高构件承载力；有助于减小构件截面尺寸；承受可能存在的弯矩；承受混凝土收缩、温度变化引起的拉应力；防止构件的突然脆性破坏。
1、某现浇多层钢筋混凝土框架结构，地层中柱按轴心受压构件计算，柱高H=6.4m ，承受轴向压力设计值N=2450kN,采用C30级混凝土，HRB335级钢筋，求柱截面尺寸（设配筋率 '0.01,1ρ?==），并试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==） 附表：钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数? 设配筋率' 0.01,1ρ?==，由公式知 正方形截面边长396.7b mm ==，取b=400mm 。 （2）求稳定系数 柱计算长度0 1.0l H =， 06400 16400 l b ==，查表得0.87?=。 （3）计算配筋 由公式知 2、某梁截面尺寸b×h=250mm×500mm ，M=2.0×108N·mm ，受压区预先已经配好HRB335级受压钢筋2φ20（' s A =628mm 2 ），若受拉钢筋也采用HRB335级钢筋配筋，混凝土的强度等级为C30，求截面所需配置的受拉钢筋截面面积s A 。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==，1 1.0α=， ,max 0.55,0.399b s ξα==） 解：(1)求受压区高度x 假定受拉钢筋和受压钢筋按一排布置，则' 35mm s s a a == 且' 2235mm 70mm s x a >=?= (2)计算截面需配置的受拉钢筋截面面积 四、计算题 1、已知某屋架下弦，截面尺寸b=220mm ，h=150mm ，承受轴心拉力设计值N=240kN ，混凝土为C30级，纵筋为HRB335级，试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==） 参考答案： 解：,u N N =令 2、已知梁的截面尺寸b=250mm ，h=500mm ，混凝土为C30级，采用HRB400级钢筋，承
钢结构设计原理题库 一、 单项选择题 (在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合 题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未 选均无分) 1．下列情况中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 强度破坏 B 丧失稳定 C 连接破坏 D 动荷载作用下过大的振动 2．钢材作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比例极限f p B 弹性极限f e C 屈服强度f y D 极限强度f u 3．需要进行疲劳计算条件是：直接承受动力荷载重复作用的应力循环次数 n 大于或等于 【 】 A 5×104 B 2×104 C 5×105 D 5×106 4．焊接部位的应力幅计算公式为 【 】 A max min 0.7σσσ?=- B max min σσσ?=- C max min 0.7σσσ?=- D max min σσσ?=+ 5．应力循环特征值（应力比）ρ=σmin /σmax 将影响钢材的疲劳强度。在其它条件完全相同 情况下，下列疲劳强度最低的是 【 】 A 对称循环ρ=-1 B 应力循环特征值ρ=+1 C 脉冲循环ρ=0 D 以压为主的应力循环 6．与侧焊缝相比，端焊缝的 【 】 A 疲劳强度更高 B 静力强度更高 C 塑性更好 D 韧性更好 7．钢材的屈强比是指 【 】 A 比例极限与极限强度的比值 B 弹性极限与极限强度的比值 C 屈服强度与极限强度的比值 D 极限强度与比例极限的比值. 8．钢材因反复荷载作用而发生的破坏称为 【 】 A 塑性破坏 B 疲劳破坏 C 脆性断裂 D 反复破坏. 9．规范规定：侧焊缝的计算长度不超过60 h f ，这是因为侧焊缝过长 【 】 A 不经济 B 弧坑处应力集中相互影响大 C 计算结果不可靠 D 不便于施工 10．下列施焊方位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊方位是 【 】 A 平焊 B 立焊 C 横焊 D 仰焊 11．有一由两不等肢角钢短肢连接组成的T 形截面轴心受力构件，与节点板焊接连接，则肢 背、肢尖内力分配系数1k 、2k 为 【 】 A 25.0,75.021==k k B 30.0,70.021==k k
《结构设计原理》述课 一、前言 （一）课程基本信息 1.课程名称：结构设计原理 2.课程类别：专业平台课 3.学时：两学期总计84学时，2周课程设计 4.适用专业：交通工程 （二）课程性质 1.课程性质 结构是土木工程中最基本的元素，《结构设计原理》课程围绕着工程中常用的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、圬工结构的设计计算进行理论和实践性的教学。 《结构设计原理》是土木工程专业的一门重要的专业必修课程，是学生运用已学的《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《工程材料》等知识，初步解决结构原理及结构设计问题的一门课程。其特点是：兼具理论性和实用性且承前启后，为学好专业课打好基础的课程，也是学生感到比较难学的一门课程。所以《结构设计原理》及其系列课程一直是土木工程专业的主干课，从开设的《结构设计原理》、《结构设计原理》课程设计，到毕业设计都渗透结构设计的理论，课程贯穿交通工程专业教学的所有环节。 本课程主要介绍钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和圬工结构的各种基本构件受力特性、设计原理、计算方法和构造设计。 2.本课程的作用 本课程主要培养学生掌握钢筋混凝土基本构件和结构的设计计算方法和与施工及工程质量有关的结构的基本知识，培养学生具有识读桥梁结构图纸的识读能力、基本构件的设计能力、使用和理解各种结构设计规范能力、解决工程结构实际问题的能力、综合分析问题的能力、学习能力和与人合作等能力，从而为继续学习后续专业课程奠定扎实的基础，以进一步培养学生树立独立思考、吃苦耐劳、勤奋工作的意识以及诚实、守信的优秀品质，为今后从事施工生产一线的工作奠定良好的基础。 本课程以“材料力学”、“理论力学”和“工程材料”的学习为基础共同打造学生的专业核心技能。
二、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。 ...................... [X] 2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。...................... [X] 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。......................................................................... [V] 4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。................................... [X] 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。............. 【V] （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勺立方体试件，在20C± 2C的温度和相对湿度在90%^上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号f 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 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 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
《结构设计原理》（上）试题库 一、 单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个最佳答案，并将其号码填在题干 的括号内） 1.普通钢筋混凝土梁受拉区混凝土 【 】 A 不出现拉应力 B 不开裂 C 必须开裂但要限制其宽度 D 开裂且不限制其宽度 2.钢筋作为设计依据的强度指标是 【 】 A 比列极限 B 弹性极限 C 屈服强度 D 极限抗拉强度 3.混凝土立方体抗压强度试件的温度养护条件是 【 】 A C 0)315(± B C 0)320(± C.C 0)515(± D.C 0)520(± 4.混凝土立方体抗压强度试件的湿度养护条件是 【 】 A80％以上 B85%以上 C90％以上 D95％以上 5.混凝土立方体强度试验时，其他条件不变得情况下， 【 】 A 涂润滑油时强度高 B 不涂润滑油时强度高 C 涂与不涂润滑油无影响 D 不一定 6.无明显物理流限的钢筋作为设计依据的强度指标σ0.2，它所对应的残余应变是 【 】 A0.2 B0.2% C 千分之0.2 D 万分之0.2 7.混凝土的徐变变形是指 【 】 A 荷载作用下最终的总变形 B 荷载刚作用时的瞬时变形 C 荷载作用下的塑性变形 D 持续荷载作用下随荷载持续时间增加的变形 8.在钢筋混凝土构件中，钢筋与混凝土之所以共同工作，是因为它们之间有 【 】 A 胶结力 B 摩擦力 C 机械咬合力 D 黏结力 9.同一批混凝土，在不同情况下其抗压强度不同，下列情况中，抗压强度最低的是 【 】 A 立方体抗压强度 B 棱柱体抗压强度 C 局部抗压强度 D 旋筋柱中核心混凝土抗压强度 10.下列各方面计算中，属于正常使用极限状态的情况是 【 】 A 受弯构件正截面承载力计算 B 受弯构件斜截面承载力计算 C 偏心受压构件承载力计算 D 裂缝及变形验算 11.抗倾覆、滑移验算时，永久荷载分项系数取值为 【 】 A γG =0.9 B γG =1.0 C γG =1.1 D γG =1.2 12.影响轴心受拉构件正截面承载力的是 【 】 A.混凝土截面尺寸 B.混凝土强度等级 C.钢筋面积和级别 D.构件长度
第十章混凝土结构按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范》的设计计算 本章的意义和内容: 本章讲述了桥涵工程混凝土结构的材料、计算原理、基本构件（受弯构件、轴心受力构件、偏心受力构件、受扭构件、预应力混凝土构件）的承载能力计算和构件裂缝宽度、挠度验算以及构造要求。通过本章的学习，使学生了解混凝土按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行构件设计计算的方法、这种方法与房屋工程中混凝土构件的设计计算方法有何相同和不同之处，为进行桥涵工程混凝土结构设计计算奠定基础。并掌握以下重点、难点。 1．桥涵工程混凝土结构设计也采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，但是由于涵桥结构所处环境、荷载性能以及结构的特点与房屋结构有较大的差异，因此《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定的结构目标可靠指标比房屋结构的大；桥涵工程的材料强度设计值比房屋结构的小。 2．涵桥工程受弯构件不但要进行持久状态下的设计计算，而且还要进行短暂状态下的计算，受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率与房屋建筑有所不同。 3．土木工程中一般受弯构件斜截面抗剪承载力计算基于同一基本理论，但涵桥工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算方法与房屋建筑工程不同。涵桥工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算是采用单一公式（房屋建筑是两套公式），该公式适用矩形、T形、I字形截面构件，并且考虑了构件截面受压翼缘的抗剪作用，也考虑了受弯纵向受力钢筋的抗剪作用 4．由于桥梁结构受弯构件截面形式、剪力图的特点，桥涵工程受弯构件斜截面抗剪承载能力计算时，首先按斜截面始端的截面尺寸和规定的剪力值进行计算，然后确定斜截面末端的位置，再根据斜截面末端截面尺寸和规定的剪力取值对斜截面末端进行抗剪承载能力验算。 5．桥涵工程偏心受压构件正截面承载能力计算时，混凝土强度采用棱柱体抗压强度，而且不考虑附加偏心距的影响。 6．桥涵工程混凝土构件的裂缝宽度、受弯刚度计算公式的建立方法、计算方法与房屋建筑工程不同，为了减少受弯构件的挠度，经常需要设置预拱度，预拱度的大小为永久荷载与一半可变荷载频遇值引起的挠度。 在预应力混凝土构件的设计当中，桥涵工程中预应力混凝土构件的预应力损失的排序、预应力损失的组合与房屋建筑工程不同。 一、概念题 （一）填空题 1．《桥规》规定，钢筋混凝土构件的混凝土标号不应低于，当采用HRB400、KL400级钢筋时不应低于；预应力混凝土构件的混凝土标号不应低于； 2．《桥规》规定，钢筋混凝土构件中的普通钢筋应选用、、及。 3．桥涵工程结构设计采用以概率论为基础的方法，极限状态分为和。桥涵工程设计基准期为。 4．《桥规》规定，在进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计时，应考虑、和三种设计状态。 5．和房屋建筑工程相比，桥涵结构的目标可靠度指标值相对。
钢筋和混凝土能共同工作的原因： 1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠的结合成一个整体，在荷载的作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能。 2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，钢筋为（1.2×10﹣5）／℃，混凝土为（1.0×10﹣5~1.5×10﹣5）／℃，因此，当温度变化时，不至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。 1）混凝土在长期荷载作用下的变形性能 徐变：在荷载的作用下，混凝土的变形将随时间的增加而增加，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。 影响徐变的主要因素： 1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小：当压应力小于σ≦0.5fc时，徐变大致与应力成正比，各条徐变曲线的间距差不多是相等的，称为线性 徐变。当压应力σ介于（0.5-0.8）fc之间时，徐变的增长较应力的增长为快，这种情况称为非线性徐变。当压应力＞0.8fc时，混凝土的非线性徐变往往是不收敛的。 2）加荷时混凝土的龄期。加荷时混凝土龄期越短，则徐变越大。 3）混凝土的组成成分和配合比。 4）养护及使用条件下的温度与湿度。温度越高，湿度越大，水泥水化作用就约充分，徐变就越小。。混凝土的使用环境温度越高，徐变越大；环境 的相对湿度越低，徐变也越大，因此高温干燥环境将使徐变显著增大。 1）受弯构件正截面工作的三个阶段 这三个阶段是：第1阶段，梁没有裂缝；第2阶段，梁带有裂缝工作；第3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。 5）适筋梁破坏-----塑性破坏 梁的受拉区钢筋首先达到屈服强度，其应力保持不变而应变显著的增大，直到受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变时，受压区出现纵向水平裂缝，随之因混凝土的压碎而破坏。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，属于塑性破坏。 6）超筋梁破坏-----脆性破坏 当梁截面配筋率ρ增大，钢筋应力增加缓慢，受压区混凝土应力有较快的增长，ρ越大，则纵向钢筋屈服时的弯矩My月趋梁破坏时的弯矩Mu，这意味着第三阶段缩短。当ρ增大到使My=Mu时，受拉钢筋屈服与受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ρ值被称为最大配筋率ρmax。 7）少筋破坏----脆性破坏 当梁的配筋率ρ很小，梁受拉区混凝土开裂后，钢筋应力趋近于屈服强度，即开裂弯矩Mcr趋近于受拉区钢筋屈服时的弯矩My，这意味着第二阶段的缩短，当ρ减小到使Mcr=MY时，裂缝一旦出现，钢筋应力立即达到屈服强度，这时的配筋率称为最小配筋率。 3-5 钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段的受力主要特点是什么？
结构设计原理题库答案 试题一：选择题7~10:CBCC 填空：1.伸长率，冷弯性能 2.耐久性 3.灰缝 4.抗压强度设计值，轴心抗拉强度设计值，弯曲抗拉强度设计值，抗剪强度设计值 5.《混凝土结构设计规范》 6.基本组合7.提高 判断：1~5：××√√× 试题二：选择：1~10.BCCBC ADBD?(十题有两个我不造是哪个B和C) 填空：1:44.53MPa 2.变形3.抗裂性差4.塑性/延性 5.机械咬合力6.水泥，非水泥，混合砂浆7.齿缝，竖向通缝 判断√×××√ 试题三：选择：1-10：DBCDC ABACA 填空：1.Φ，热轧，光圆，钢筋、屈服强度为300MPa 2.预应力钢铰体、中高强钢丝、预应力螺纹钢筋 3.承压型、摩擦型4.《混凝土结构设计规范》5.240mmX115mmX53mm、128 6.混凝土砌块砌体7.自身刚度比结构构体大很多的垫块8.一类：中和轴在翼缘内即x≤h’f,二类：中和轴在梁肋内即x>h’f 9.构件破环时，受拉区钢筋是否达到屈服10.140 11.受剪承载力设计值、承压承载力设计值 判断：×√√×√ 试题四：1-10：CDABD BCADA 填空：1.L/i 2.伸长率、冷弯性能3.焊接连接、铆钉连接、螺栓连接、轻型钢结构用的紧固件连接4.缀条、缀板 5.受压 6.弹塑性7.碳当量8.400MPa、0.6 9.e/h、高厚比10.强度等级及厚度、强度等级及性能11.抗压强度、半砖小柱 判断：×√√×√ 试题五：1-10：ABCAA 填空：1.脆性破坏、塑性破坏 2.碳当量 3.E43 4.强度、刚度 5.弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲6.梁受压翼缘的自由长度、梁受压翼缘宽度7.60hf 8：80√235/fy 9.降低10.缀条、缀板11.摩擦12.差13.大偏心破坏、小偏心破坏 判断：√×√×× 试题六：1-10：CCCCA BBAAC 填空：1.增加受拉钢筋的最小配筋率、提高砼的强度、在受拉钢筋面积不变的情况下减小钢筋直径 2.抗压能力提高、改善截面的延性 3.？ 4.先屈服、压碎 5.高厚比、相对偏心距6.e/h>0.17、高厚比>16 7.抗拉强度、伸长率、屈服点8.？9.螺栓杆弯曲10.实轴长细比等于虚轴换算长细比11.高、高 判断：×√√×× 试题七：填空：1.正常使用极限状态设计、承载力极限状态设计 2.适筋破坏、少筋破坏、超筋破坏 3.斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏 4.拉应力 5.荷载、变形因素 6.刚性垫块7.高厚比、相对偏心距8.横向、纵向9.总张拉力、预应力钢筋截面面积10.外观检查、内部无损检验 选择：1-15：ACBCA BDADC AAACB 试题八：填空:1.大、差2.避免超筋破坏、避免少筋破坏3.存在粘结作用、几近相同的线膨胀系数 4.压应力的合力不变、压应力合力作用点不变 5.伸长率、冷弯性能 6.受剪、受弯7.45?、有效截面，低 8.越不均匀 9.降低 10.弯扭屈曲 11.等稳定性原则、宽肢薄壁 选择：1-15：DABAA DCBBA BDBAA