桥梁结构试验测试系统设计
课程设计
指导老师：张训文
学院：宇航学院
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目录一系统设计技术指标
1.1 系统设计技术指标
1.2 系统设计要求
二数据采集系统设计分析
2.1 数据采集系统概述
2.2 数据采集系统方案分析
2.3 数据采集系统方案选择
三计算机数据采集系统设计
3.1 传感器的选择
3.2 放大器的选择
3.3 A/D转换器的选择
3.4 记录仪器的选择
3.5 测试系统框图
3.6 测试系统误差计算
四计算机数据采集系统程序设计
4.1 程序所用语言的选择
4.2 程序流程图
4.3 程序分析（程序说明）
4.4 程序清单
五课程设计总结
参考文献
一、测试系统设计技术指标
1.1、测试系统设计技术指标
1 测量参数
A. 测试主推力F：0~150KN；
B. 加速度a1：0~200g；
a2：0~400g；
a3: 0~1000g;
C. 测试位移W１：0~10mm;
W2: 0~10mm;
2 测试系统精度要求：< 1.0%
3 采集通道; 6路（分别测量6个参数）
4 采用两种记录方式：A.磁带记录方式 B.计算机记录方式
1.2系统设计要求
1、测试系统设计分析，确定最佳方案。
2、计算机数据采集系统设计。
3、六路信号采集程序设计及分析。
二、数据采集系统设计分析
2.1 数据采集系统概述
计算机数据采集系统（DAS，Data Acquisition System）是计算机技术与传统的测试技术相互结合而产生的自动测试技术。它可以
满足现代科学实验和生产过程中，测量精度高、路数多、速度快、结果显示和打印形式多样化的要求。数据采集系统包括模拟系统和数字系统两部分，能完成对信号的采集、转换、处理等功能。一个完善的数据采集系统包括前置放大器、采样保持器、A/D转换器、计算机和各种记录仪器。
2.2 数据采集系统方案分析
数据采集系统的设计方案主要有以下三种：
1、单片机数据采集系统
传感器放大器A/D转换器单片机系统
磁带机
图2.1 单片机数据采集系统框图
优点：结构简单，价格低廉，使用灵活，应用广泛
缺点：扩展性能差，存储、显示、数据处理功能差
2、“计算机+A/D转换器”组合型数据采集系统
传感器放大器A/D转换器计算机
磁带机
图2.2 “计算机+A/D转换器”组合型数据采集系统框图优点：扩展性好，价格适中，测试通道多
缺点：采集程序需自行开发
3、整机行数据采集系统
传感器放大器动态测试分析仪
磁带机
图2.3 整机行数据采集系统框图
其中动态测试分析仪是A/D（或A/D D/A）采集卡，计算机和软件的组合体。
优点：操作方便
缺点：价格高，扩展性差
2.3 数据采集系统方案选择
分析系统设计技术指标可知，此测试系统简单，测试通道是6路，采集频率适中（10KHz），故采用方案1或方案2能达到较高的效费比。
经过分析，采用单片机数据采集系统能够达到设计要求，同时单
片机测试系统还具有结构简单、使用灵活、价格低廉的优点，而且这些优点对于室外环境下的测试是十分明显的。但是考虑到综合效应，比如测试系统对数据实时显示、数据实时处理分析、数据处理等方面的要求，故不采用单片机数据采集系统。
综上分析，此数据采集系统采用方案2——“计算机+A/D转换器”组合型数据采集系统。
三、计算机数据采集系统设计
3.1 传感器的选择
3.1.1传感器的选择原则
(1) 完成一个具体的测试任务或控制任务，首先要考虑用什么类
型的传感器，这需要分析许多因素才能决定。因为，要检测某
种物理量，有多种传感器可供选择。在机电一体化检测控制系
统设计中，我们考虑了以下几个具体问题：
A.传感器量程的大小
B.传感器的体积，允许安装位置
C.安装方式，接触式还是非接触式
D.信号的引出方式，有线或非接触测量
E.传感器的来源，国内、国外或自制
考虑以上问题后，就能确定采用什么类型（电阻型、电压型、电感性、电容型、热电偶、光电式传感器）的传感器，然
后我们进行了具体的选择。
还应注意在多参数数据采集系统中，应尽量选用同一类型的传感器，这样就能大大简化放大电路的设计。
2量程的选择
主要依据是被检测信号的大小，考虑到传感器的线性适用范围和被检测信号具有偶然性的因素，传感器量程的选择应该有余量。选择的原则是：
A：一般性检测：Pmax ≥（1.2~1.5）Px
B:实验研究性测量：Pmax ≥ (2~3)Px
C:控制信号检测：Pmax ≥（1.2~2）Px
3频率响应特性
传感器的频率响应范围必须覆盖被检测信号的带宽，确保被测信号的频率范围内所得的测试结果不失真。实际上传感器的响应总会有一定的延迟时间，延迟时间越短越好。
在工程检测和控制系统中，常用的传感器如利用光电效应，压电效应等类型的传感器，其响应的速度快，能检测的信号频率范围较宽，而结构型传感器如电感式，电容式，电磁式，电阻应变式等，由于受到结构特性的影响，固有频率较低，可测信号的频率通常小于5KHz。
选择传感器时，应根据被检测的信号的特点（稳态，瞬态，随机等）进行选择，选择的原则是
fn≥（5~10）fx fg≥（1.2~1.5）fx
其中fn：传感器的固有频率。 Fg：传感器的工作频率
4稳定性与可靠性
传感器在使用一段时间后，其性能不发生变化的特性被称为稳定性；在不同的环境和使用条件下，其性能不发生变化的特性称为可靠性。为了保证传感器在使用过程中性能稳定可靠，在使用之前应对其工作的环境进行调查，从而选择合适的传感器。例如，测量喷气式发动机的内压力，就应该选择耐高温，耐冲击，耐振动的压力传感器，在温度变化较大的场合使用应变式传感器，就应该考虑温度的补偿保护问题，在环境较差时，应选择抗干扰能力较强的应变式传感器，同时应考虑屏蔽保护的问题，在振动测试中，应选择压电式传感器，它的体积小，重量轻，不易对被测对象产生影响。
5 精度
传感器的精度是保证整个系统的测试精度达到设计要求的重要环节。传感器的精度越高，价格越贵，选择时应在满足同一测量精度要求的情况下选择比较便宜简单的。
3.1.2传感器的选择
1）测试主推力测量方案
测量范围： 0～150KN ；采用电阻应变式力传感器，型号为BK系列，参数为：
A．量程: 200KN （工程上单位换算: 1KN = 100Kg，
100KN = 1t）
B．频率：10KHZ C：精度： 0.5%
D．外形尺寸：φ65*88（L）*75（B）mm.
2) 加速度a1 测量方案：
测量范围：0～200g 采用YA11系列加速传感器
A. 量程：500g B:频率: 50KHz C：精度：0.5%
3) 加速度a2 测量方案：
测量范围：0～400g 采用YA11系列加速传感器
A. 量程：500g B:频率:50KHz C:精度：0.5%
4) 加速度a3 测量方案：
测量范围：0～1000g 采用YA11系列加速传感器
A. 量程：2000g B:频率: 50KHz C：精度：0.5%
5）位移W1测量方案：
测量范围：0～10mm 采用传感器WD50A
A. 量程：20mm B：频率: 2KHZ C：精度：0.5%
6）位移W2测量方案：
测量范围：0～20mm 采用传感器WD50A
A. 量程：50mm B：频率 :3KHZ C：精度：0.5%
3.2 放大器的选择
3.2.1放大器的选择原则
选择放大器时，应根据传感器的类型来选择放大器的类型，应该与传感器的类型相匹配。具体选择原则是：
（1）应变式或电阻型传感器
应选择动态电阻应变仪，信号调节器，应变放大器，自动校准放大器等。根据具体测量信号频率和精度选择不同型号的放大器。主要有BZ2202系列（手动、自动：1路、2路）、YE38（KD600）系列、YB系列，一般放大倍数为0—1000，频率为10K —150KHz，精度为0.1%-0.2%。
（2）压电传感器
应选用电荷放大器，主要有YE5850、5007、9013，这些都是超低频的（0-100K）。具体型号可参考《电荷放大器使用手册》。
（3）电感、电容式传感器
应选用载波交流放大器配套。根据具体的检测与控制精度要求，选择相应型号的交流放大器。可参考《放大器使用手册》。
（4）热电偶式器
应选用直流电压放大器
（5）光电式式传感器
应选择相应的光电转换器，根据具体的检测与控制精度要求，选择相应的配套光电放大器；也可用三极管（9013等）组成开关电路。
3.2.2 放大器的选择方法
在本次桥梁结构实验相关参数的测试，查阅放大器手册后，
此系统可先择BZ2202型动态电阻应变仪，参数为：
放大倍数：K = 0～1000，根据测试信号要求分档选择放大倍数频率：1KHZ， 3KHZ，5KHZ，10KHZ，30KHZ，150KHZ，
精度：0.5%，0.1%，0.02%
3.3 A/D转换器的选择
1 A/D转换器的主要性能指标；
(1) A/D转换器采集频率：10KHz————100MHz
10KHz——100KHz 低速采集板
100KHz——330KHz 中速采集板
500KHz——-100MHz 高速采集板
(2) A/D转换器的位数
8位板，10位板，12位板，14位板。16位板
(3) A/D转换器的通道数
2路，4路，6路，8路16路。
(4) A/D转换器的精度
1%——0.5%，0.5%——0.1%，0.1%——0.05%，0.005%
(5) A/D转换器的型号
SC系列 PLC系列 CS系列 DAS系列
2 A/D转换器的选择方法
设计数据采集系统的选择原则
A．采集频率的确定: Fs
B. 并行采集工作方式的：Fs > 20Fc
C．串行采集方式的Fs > n*20 Fc
其中 Fc：信号频率 n：工作通道数 Fs：A/D采集频率。
D 采集精度根据测试系统的精度要求选择转换板。常用12位的A/D转换器的精度小于0.05%。计量部门常用的是14位的转换精度为0.01%,0.005%,0.002%,0.0002%。
E：输入方式:常用差分输入方式，程控方式
F：启动工作方式：程序控制方式，外输入电压控制方式，自动启动方式
3常用转换板型号
1 SC系列采集频率: 30KHZ～10 MHZ
2 PCL系列采集频率: 100 KHZ～ MHZ
3 CS000系列采集频率: 1.25 MHZ～00 MHZ
A/D转换器的选择，此系统选择SC105型的A/D转换板，参数为：A．分辨率：12位； B.最高采样频率：330KHZ； C.精度:0.05%
3.4 记录仪器的选择
3.4.1记录仪选择方案
（1）磁带记录方式
由于磁带具有容量大，存储时间长的特点，因此选择磁带机作为一种记录仪器。磁带上记录的是模拟电压量。
（2）计算机记录方式
计算机记录数字量的实验数据，便于数据处理分析和长久保存。 3.4.2记录仪器的选择 （1）磁带机记录： 型号：TEAK DX2000 精度：0.2%
（2）计算机记录： 机器配置：P4
采用程序存盘记录方式记录数据。
3.5 测试系统框图
力传感器 （BK 系列）
加速度传感器3 （Y A11系列） 位移传感器1（WD50A ）
位移传感器2
（WD50A ）
动 态 电 阻 应 变 仪
BZ2202
A/D-105A
计算机 P4
磁带记录仪 (XD200)
加速度传感器2
（Y A11
系列） 加速度传感器1 （Y A11系列）
3.6 测试系统误差计算
根据系统总精度计算公式：232221）（）（）（σσσσ++=
其中
1σ——传感器精度
2σ——中间变换器精度 3σ——记录仪精度 (1) 磁带记录仪
%0.1%73.0%2.0%5.0%5.02
22232221＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσF %
0.1%73.0%2.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσa %
0.1%73.0%2.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσa %
0.1%73.0%2.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσa %
0.1%73.0%2.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσW %
0.1%73.0%2.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσW
(2) 计算机记录
%0.1%71.0%05.0%5.0%5.022*******＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσF %
0.1%71.0%05.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσa %
0.1%71.0%05.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσa %
0.1%71.0%05.0%5.0%5.022********
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσa %
0.1%71.0%05.0%5.0%5.02
222322211
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσ
W
%
0.1%71.0%05.0%5.0%5.02
222322212
＜）（）（）（）（）（）（=++=++=σσσσW
符合系统设计要求
四、 计算机采集系统程序设计 4.1 程序所用语言选择
目前前大部分单片机的发开语言都为C 语言，它比汇编语言要 简洁，且易于修改、移植等等优点。所以在此系统设计中采用C 语言。
4.2 程序流程图
文件头
函数定义
界面设定
A/D 工作条件的设定
A/D 初始化
采集同步控制0X41
外控制法 采集数据显示
数字量计算为电压量
数据擦机存入方法
数据图形显示
4.3 程序分析
在本次实验中具体程序设计如下：
a.源程序名：UA105N.C，调试环境：TC2.0
b.由于试验条件限制，实际编写的程序是针对UA105型
A/D多功能版的。
c.UA105型A/D多功能版有多种采集方式（触发方式和通
道选择方式的组合）。
d.通过本程序可以实现以下功能：
A． UA105型A/D多功能板采样方式的试验；
B．选用16通道A/D转换器，任意点数的试验数据采集；
C．采集频率为200KHz，采集通道数为6，采集通道
0-5，触发方式软件触发等可以设定；
D．任意通道的数据显示、绘图、储存；
E．采集循环
4.4 程序清单
文件头：include是每一个C语言函数所必须调用的语句。
/*计算机数据采集程序*/
/*文件头*/
/*UA105n TC2.0*/
#include "stdio.h"
#include "dos.h"
#include
FILE*in1;
2.函数定义:是C语言程序设计必不可少的一部分，定义了整个程序所要使用的整体变量，如采集通道数、采集点数、采集频率等。
main()
{
int i,d,j,k,fr,fcode,baddr,baddr8,n,innm;
unsigned char ch,fch,chn,fh,fl;
int dd[1024*16];/*给每个通道预留1K数据存储空间,在此是可以扩展的，比如有m个变量每个变量分配2K的空间,为int dd[2048*m]*/
unsigned char g=0;
float
data[2000],pd[2000],pd1[2000],pd2[2000],pd3[2000],pd4[200 0];
float max,pmax;
char *argv;
char inchar1,inchar2;
int driver=DETECT;
int mode=0;
baddr=0x240;/*初始化板基址：A/D16位数据输入口*/
3.界面设定：为程序的界面设计部分，这个程序的作用与功能。printf(“****************************************\n”); printf(“ The program of data collection\n”); printf(“ guider:zhangxunwen\n”);
printf(“ designer:chenhuiling\n”);
printf(“ 2011.09.07\n”);
printf(“**************************************\n”);
4.A/D工作条件的设定：这三个参数对采集系统本身的要求，系统本身要求的高低对采集频率、采集数据点有直接的影响，如果使用都输入硬件无法达到的要求的性能指标就容易造成采集的数据混乱。
printf("fch(0-15)= ");/*初始通道数，“0通道”*
scanf("%d",&fch);
printf("chn(1-16)= ");/*通道个数，“2-3-4”*/
scanf("%d",&chn);
printf("Fr.(KHZ)= ");/*采样，“10kHz-300kHz”*/
scanf("%d",&fr);
printf("N=");/*采样数据点数，“1000-2000-3000“/
scanf("%d",&n);
fcode=4000/fr;/*分频系数，定时触发方式时通过该口输出分频系数可以控制采样频率，4000KHz和4MHz晶体振荡器分频发
出等间隔定时脉冲连续触发A/D转换，可以获得准确的采样频率*/
fh=fcode/256;/*高位设定*/
fl=fcode%256;/*低位设定*/
5.A/D初始化程序：采集析各端口的初始化
outportb(baddr+0x10,0);/*初始化A/D通道口预置寄存口，清零，因为下面程序再次初始化首通道，所以此句也可以不用*/ outportb(baddr+0x11,0);/*A/D板控制寄存器初始化，此时FIFO清零禁止采集*/
outportb(baddr+7,0x54);/*通道工作方式的设定，通道1：方式2*/
outportb(baddr+7,0x34);/*通道0：方式2，先低后高*/ outportb(baddr+0x10,fch);/*设定自动扫描的首通道*/ outportb(baddr+5,chn);/*自动扫描的通道数*/
if(chn==1){outportb(baddr+7,0x70);}/*如果只有一个通道则以为端口地与方式：选通道1，方式0，先低后高*/
else{ /*否则自动扫描几个通
道，并按以下方式：
“自动扫描方式，只
需设置首通道和通道 for(i=0;i 转换通道在设定范围 内循环采集”*/ outportb(baddr+7,0x34); /*空循环等待初始化 完成*/ } } for(i=0;i<1000;i++){;} 6.采集同步控制：0X41外控制法 outportb(baddr+4,(unsigned char)fl); outportb(baddr+0x11,0x40);/*允许开始采集*/ outportb(baddr+4,(unsigned char)fh); baddr8=baddr+8;/*FIFO状态寄存器，可以大大提高数据传输效率和编程的灵活性，A/D数据先行输入存储器，用户在读取数据时不必查询*/ for(i=0;i { while(!(inportb(baddr8)&1)) {;} dd[i]=inport(baddr)^0x8000;} 7.采集数据显示 printf("data output,yes or no? "); 《结构设计原理》试题1 一、单项选择题 1．配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱，其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因为【 C 】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土密实 C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土 D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2．钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力N u有哪项提供【 B 】 A. 混凝土 B. 纵筋 C. 混凝土和纵筋 D. 混凝土、纵筋和箍筋 3．混凝土在空气中结硬时其体积【 B 】 A. 膨胀 B. 收缩 C. 不变 D. 先膨胀后收缩 4．两根适筋梁，其受拉钢筋的配筋率不同，其余条件相同，正截面抗弯承载力M u【 A 】 A. 配筋率大的，M u大 B. 配筋率小的，M u大 C. 两者M u相等 D. 两者M u接近 5．钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为【 D 】 A. 粘结力方面得考虑 B. 耐久性方面得考虑 C. 抗火方面得考虑 D. 以上3者 6．其他条件相同时，钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度（指构件表面处）的关系是【 A 】 A. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈大，裂缝宽度也愈大 B. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，裂缝宽度也愈小 C. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，但裂缝宽度愈大 D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响，但保护层愈厚，裂缝宽度愈大 7．钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而【 B 】 A. 逐渐增加 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 8．减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失σs2的措施是【 B 】 A. 加强端部锚固 B. 超张拉 C. 采用高强钢丝 D. 升温养护混凝土 9．预应力混凝土在结构使用中【 C 】 A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定 C. 有时允许开裂，有时不允许开裂 D. 允许开裂 10．混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值【 D 】 A. 比例极限 B. 强度极限 C. 弹性极限 D. 屈服强度或条件屈服强度 二、填空题 11. 所谓混凝土的线性徐变是指徐变变形与初应变成正比。 12. 钢筋经冷拉时效后，其屈服强度提高，塑性减小，弹性模量减小。 13. 在双筋矩形截面梁的基本公式应用中，应满足下列适用条件：①ξ≤ξb；②x≥2a’，其中，第①条是为了防止梁破坏时受拉筋不屈服；第②条是为了防止压筋达不到抗 JTG D60-2015 公路桥涵设计通用规范主要 修订内容介绍 重大提醒：《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015 ）2015年9月9日发布，2015年12月1日起实施。 现行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）于2004年颁布实施。近几年的实践应用表明，规范总体上能够满足我国公路桥涵建设的需要，但随着我国公路运营状况、桥涵设计理念和方法的发展和变化，也有一些需要完善的内容：公路桥梁设计汽车荷载标准的适应性问题日渐突出；设计使用年限、耐久性设计、全寿命设计、风险评估、桥梁运营期结构安全监测等新方法、新理念逐渐得到广泛应用和发展；环境保护和可持续发展也成为工程设计中需考虑的重要因素。为了吸纳近年来的成熟经验和科研成果，提高规范的适应性，促进公路桥梁科学健康发展，交通运输部2009年下达了《公路桥涵设计规范》的修编任务。 在规范修订过程中，编写组进行了大量的科研工作，吸取了已有的成熟科研成果和实际工程设计经验，并且参考、借鉴国内外相关的标准规范。在规范条文初稿编写完成以后，通过多种方式广泛征求设计、施工、建设、管理等有关单位和个人的意见，并经过反复讨论、修改后定稿。 总体而言，本规范主要做了如下几个方面的修订： 1) 增加了桥涵结构的设计使用年限和耐久性要求； 2) 完善了极限状态的设计理论和方法； 3) 改进了作用组合分类及计算方法； 4) 调整了公路桥梁设计汽车荷载标准； 5) 增加、完善了各种作用标准值的计算规定； 6) 完善了有关桥涵总体设计、环境保护、交通安全保障工程等的相关规定； 7) 增加了桥涵风险评估和安全监测的相关规定。 为了清晰地说明本规范的具体修订内容，现将主要修订内容的确定理由及作用和影响分章节论述如下。 1第1章总则 1）公路桥涵的设计原则修改为“安全、耐久、适用、环保、经济和美观”。长期以来，公路桥涵设计都遵循着“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”的基本原则，这是与我国当时的经济条件和技术水平相适应的。安全、耐久、适用是公路桥涵结构最基本的要求。随着社会的发展和进步，环境保护日益引起重视。环保问题关系到社会的可持续发展，必须在交通基础设施建设中贯彻落实。在满足上述要求的前提下，还要注重桥涵设计的经济性，不能一味追求“新”、“最”、“第一”等，造成严重的浪费。另外，随着我国社会经济的发展，公众对于桥涵结构的要求也逐步提高，美观成为桥涵设计考虑的一个重要因素。因此，本次修订将公路桥涵的设计原则调整为“安 时，按式（3.3.7）计算正面角焊缝承担的内力'w f f e w N f h l β =∑。 图3.3.11受轴心力的盖板连接 式中 w l ∑为连接一侧正面角焊缝计算长度的总和；再由力（N-N’）计算侧面角焊缝的强度： ' w f f e w N N f h l τ - =≤ ∑（3.9） 式中 w l ∑——连接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和。 2、承受斜向轴心力的角焊缝 图3.3.12所示受斜向轴心力的角焊缝连接，有两种计算方法。 图3.3.12斜向轴心力作用 （1）分力法 将N分解为垂直于焊缝长度的分力N X=N·sinθ，和沿焊缝长度的分力N y=N·cosθ，则： .sin.cos , f f e w e w N N h l h l θθ στ == ∑∑（3.3.9）代入公式（3.3.6）中进行计算： 2 2 f w f f f f σ τ β ?? +≤ ? ? ?? （2）合力法 不将N力分解，按下列方法导出的计算式直接进行计算： 将公式（3.3.9）的f σ和f τ代入公式（3.3.6）中： w f f ≤ w f f =≤ 令f θβ= w f f e w N f h l θβ≤∑ （3.3.10） 式中θ——作用力（或焊缝应力）与焊缝长度方向的夹角； f θβ——斜焊缝强度增大系数（或有效截面增大系数），其值介于1.0~1.22之间。 3、承受轴力的角钢端部连接 在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝一般采用两面侧焊，也可采用三面围焊，特殊情况也允许采用L 形围焊（图3.3.13）。腹杆受轴心力作用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。 对于三面围焊（图3.3.13b ）可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸h f3，求出正面角焊缝所分担的轴心力N 3。当腹杆为双角钢组成的T 形截面，且肢宽为b 时， 3320.7w f f f N h b f β=? （3.3.11） 由平衡条件（ 0M =∑）可得： 3 311()22 N N N b e N K N b -= -=- （3.3.12） 3 32222 N N Ne N K N b =-=- （3.3.13） 式中 N 1、N 2——支钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力； e ——角钢的形心距； K 1、K 2——角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，可按表 3.3.1查用；也可近似取 1221,33 K K ==。 第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶 3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶 试卷A 一．名词解释 (本大题分5小题，每小题4分，共20分) 1．准永久组合： 准永久组合：正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。 2．预应力混凝土结构： 预应力混凝土结构：由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。 3．剪力墙结构： 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 4．极限状态： 极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。 5．荷载效应： 荷载效应：由荷载引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。二．简答题(本大题分6小题，共50分) 1、钢筋与混凝土粘结作用有哪些，并简述之？（9分） 钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成： （1）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（胶结力）。这种吸附作用力来自浇注时水泥浆体对钢筋表面氧化层的渗透以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化。这种吸附作用力一般很小，仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用。当接触面发生相对滑移时，该力即消失。 （3分）（2）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。摩阻力是由于混凝土凝固时收缩，对钢筋产生垂直于摩擦面的压应力。这种压应力越大，接触面的粗糙程度越大，摩阻力就越大。（3分）（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力（咬合力）。对于光圆钢筋，这种咬合力来自表面的粗糙不平。变形钢筋与混凝土之间有机械咬合作用，改变了钢筋与混凝土间相互作用的方式，显著提高了粘结强度。对于变形钢筋，咬合力是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。虽然也存在胶结力和摩擦力，但变形钢筋的粘结主要来自钢筋表面凸出的肋与混凝土的机械咬合作用。（3分） 桥涵设计说明一、工程概况与设计内容： 本座桥梁地处广西境内，属于亚热带季风气候，平均气温较高，雨量充足，雨 季较长。本次设计的桥梁属于一期建设范围。提供1:2000现状地形图； 本路段有大桥一座，中心桩号为：K0+750.00先张预应力砼空心板简支梁桥， 总跨180米，跨度采用9×20m，桥长192.0m，下部构造为柱式墩配桩基。 本路段主线共设涵洞2道，其中：钢筋砼圆管涵1道、倒虹吸1道。 涵洞结构类型和孔径的选择主要依据汇水面积、水力性能、水文计算、地质 情况、涵顶填土高度、沿线筑路材料分布及施工难易程度等因素。从结构安全、 保证农田灌溉和泄洪需要，尽量减小冲刷的角度出发。 钢筋砼圆管涵：孔径：1-1.5m；用途：灌溉、泄洪。 倒虹吸：孔径：1－1m；用途：过水。 二、技术标准及技术规范： 1.中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》JTG B01—2003； 2.中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60—2004； 3.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； 4.中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000； 5.中华人民共和国国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003； 6.中华人民共和国行业标准《公路交通安全设施设计规范》JTG D81—2006； 三、技术指标 技术指标表 四、地形地貌 拟建场地两岸高差较大，地势有起伏，地面标高为33.05～71.00，相对高差约为32m，未见岩石出露，拟建场地位于相对稳定的区域地质构造部位，无区域性大断裂及地裂通过，经调查场地及附近未发现崩塌、滑坡、岩溶地面塌陷等地质灾害，区域稳定性好，对桥梁施工期间及建成使用期间无影响。 桥梁主体工程范围内岩土体种类较简单，地面以下第一层为中砂，厚0.82m，汛期含沙率为7kg/m3；第二层粗砂含卵石土厚=1m；第三层土角砾含砂稍含土厚0.6m；第四层强风化泥岩，成土状,厚2m；第五层弱风化泥岩，棕红色，裂隙发育，厚2.2m；第六层弱风化粉砂质泥岩，厚5m，以下为灰紫色砂岩。两岸为棕红、紫色 钢结构设计题库 一、选择题 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（C ）A 碳磷硅 B 硫磷锰 C 硫氧氮 D 碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（B ）A 不变 B 降低 C 升高 D 稍有提高，但变化不大 3、长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是（B ） A 弯曲 B 扭曲 C 弯扭屈曲 D 斜平面屈曲 4、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（C ） A 栓杆的预应力 B 栓杆的抗剪能力 C 被连接板件间的摩擦力 D 栓杆被连接板件间的挤压力 5、体现钢材塑性性能的指标是（C ）A 屈服点 B 强屈比 C 延伸率 D 抗拉强度 6、下列有关残余应力对压杆稳定承载力的影响，描述正确的是（A ）A 残余应力使柱子提前进入了塑性状态，降低了轴压柱的稳定承载力B 残余应力对强轴和弱轴的影响程度一样 C 翼缘两端为残余拉应力时压杆稳定承载力小于翼缘两端为残余压应力的情况 D 残余应力的分布形式对压杆的稳定承载力无影响7、下列梁不必验算整体稳定的是（D ）A 焊接工字形截面 B 箱形截面梁 C 型钢梁 D 有刚性铺板的梁 8、轴心受压柱的柱脚，底板厚度的计算依据是底板的（C ） A 抗压工作 B 抗拉工作 C 抗弯工作 D 抗剪工作 9、同类钢种的钢板，厚度越大（A ）A 强度越低 B 塑性越好 C 韧性越好 D 内部构造缺陷越少 10、验算组合梁刚度时，荷载通常取（A ）A 标准值 B 设计值 C 组合值 D 最大值 11、在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（B ） A 60f h B40f h C80f h D120f h 12、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（C ） 第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 1 赛题背景 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。 2 总体模型 总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成（图-1）。 图-1 模型三维透视示意简图 2.1 承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm×800mm，厚度16mm，柱底平面轴网尺寸为900mm×600mm，板面刻设各限定尺寸的界限： （1）内框线：平面净尺寸界限，850mm×550mm； （2）中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸，900mm×600mm； （3）外框线：屋盖最大边界投影尺寸，1050mm×750mm。 承台板板面标高定义为±0.00。 图-2 承台板平面尺寸图 2.2 支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mm×550mm）之外，且满足空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm×125mm范围内。）柱顶标高不超过+0.425（允许误差+5mm），柱轴线间范围内+0.300标高以下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3 屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于125mm（允许误差+5mm），即其最低处标高不得低于0.300m，最高处标高不超过0.425m（允许误差+5mm）。 平面净尺寸范围（850mm×550mm）内屋盖净空不低于300mm，屋盖结构覆盖面积（水平投影面积）不小于900×600mm，也不大于1050×750mm，见图-3。不需制作屋面。 屋盖结构覆盖面积（水平投影面积）不小于900×600mm，也不大于1050×750mm。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900×600mm的中心）为挠度测量点。 一、概念选择题（均为单选题，答案请填写在答题卡上，每小题1分，总共40 分） 1 ．如果混凝土的强度等级为C50，则以下说法正确的是：（ C） A．抗压强度设计值 f c=50MPa；B．抗压强度标准值f ck=50MPa； C．立方体抗压强度标准值 f cu，k=50MPa；D．抗拉强度标准值 f tk =50MPa。 2．混凝土强度等级是根据150 mm× 150 mm× 150 mm 的立方体抗压试验，按：( B ) A．平均值μf cu确定；B．μf cu－1.645σ 确定；C．μf cu － 2σ确定； D ．μf cu－σ确定。 3．减少混凝土徐变可采用的措施有：（B） A．增加水泥用量； B 蒸汽养护混凝土； C 提早混凝土的加荷龄期； D 增加水用量。 4 ．以下关于混凝土收缩，正确的说法是：（A） （1）收缩随时间而增长（2）水泥用量愈小，水灰比愈大，收缩愈大 （3）骨料弹性模量大级配好，收缩愈小（4）环境湿度愈小，收缩也愈小 （5）混凝土收缩会导致应力重分布 A．（ 1）、（3）、（ 5）；B ．（1）、（ 4）；C．（1）～（ 5）； D ．（ 1）、 （ 5）。 5.高碳钢筋采用条件屈服强度，以σ 0.2表示，即：（ D） 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时的应力；D．取残余应变为 0.002时的应力。 6．检验软钢性能的指标有：（ A） （1）屈服强度（2）抗拉强度（3）伸长率（4）冷弯性能 A．（1）～（ 4）；B．（1）～（3）；C．（2）～（3）；D．（ 2）～（ 4）。 7．对于热轧钢筋( 如HRB335)，其强度标准值取值的依据是： （ B ） A．弹性极限强度；B．屈服极限强度；C．极限抗拉 强度；D．断裂强度。 8．钢筋与混凝土这两种性质不同的材料能有效共同工作的主要原 因是：（ D） A．混凝土能够承受压力，钢筋能够承受拉力； B．两者温度线膨系数接近； 说明 一、技术标准与设计规范 1.《公路工程技术标准》(JTG B01-2003) 2.《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 4.《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006) 5.《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2006) 6.《公路交通安全设施施工技术规范》（JTG F71-2006） 7.《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTG D80-2006) 8.《公路桥梁伸缩装置》（JT/T 327-2004） 9.《公路桥梁养护规范》（JTG H11-2004） 10.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） 11．《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004） 12.《公路排水设计规范》(JTG/T D33-2012) 13.《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004） 14.《混凝土灌注桩用钢薄壁声测管及使用要求》(JT/T 705-2007) 15.《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2004） 16.《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》(JT/T 663-2006) 17.《公路桥梁盆式支座》（JT/T 391-2009） 18.《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007） 19.《耐候结构钢》（GB/T 4171-2008） 20.《碳素结构钢》(GB/700-2006) 二、技术指标 主要技术标准及指标表 对于整体式路基，路线平面设计线为中间带的中心线；对于分离式路基：80km/h、100km/h 设计速度的平面设计线为路基边缘线，120km/h设计速度的平面设计线为路基边缘外0.25m 位置。 对于设计速度为80km/h、100km/h的高速公路，路线平面设计线距离桥梁边缘0.25m；对于设计速度为120km/h的高速公路，路线平面设计线距离桥梁边缘0.50m。 三、主要材料 原材料应有供应商提供的出厂检验合格证明书，并应按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定的检验项目、批次规定，严格实施进场检验。 1．混凝土 1) 水泥：应采用品质稳定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，碱含量不宜大于0.60%，熟 料中C 3 A含量不应大于8.0%。其余技术要求尚应符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）的规定，不应使用其它品种水泥。 2）细骨料：应采用硬质洁净的天然中粗河砂，也可使用经专门机组生产、并经试验确认的机制砂，其细度模数宜为2.6～3.2，含泥量不应大于2.0%，其余技术要求应符合《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）的规定。 3）粗骨料：应采用坚硬耐久的碎石或卵石，空隙率宜小于40%，压碎指标宜小于20%，粗骨料母岩的抗压强度与混凝土设计强度之比应不小于1.5，含泥量不应大于1.0%，泥块含量不应大于0.5%，针片状含量宜小于10%；粒径宜为5mm～20mm，连续级配，最大粒径不应超过25mm，且不应大于钢筋最小净距的3/4。其余技术要求应符合《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）的规定。 桥梁护栏、搭板混凝土采用C30；斜交搭板三角段混凝土采用C20；伸缩缝预留槽采用C50钢纤维混凝土。 2．普通钢筋 普通钢筋采用HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）的规定。 HRB400钢筋主要采用了直径d=10、12、16、20、22mm五种规格。 3.其他材料 1）钢板：应采用《碳素结构钢》(GB/700－2006)规定的Q235B。支座预埋钢板采用Q235NH 钢材，其性能应符合《耐候结构钢》(GB/T 4171-2008)的规定。 2）支座：采用板式橡胶支座，应采用氯丁橡胶（CR）生产，其材料和力学性能均应符合《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2004）的规定，支座安装应按厂家要求进行。 3）泄水管宜采用PVC材料(白色)，聚氯乙烯含量不应低于80%，其性能应符合《无压埋地排污、排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》（GB/T 20221-2006）的要求，管件联结应符合《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》（GB/T 5836.2-2006）的要求。泄水管及管盖配合应联结牢固，宜采用卡扣式联结。 四、桥梁防撞护栏 1. 桥梁护栏防撞等级 护栏纵向吸能，通过自体变形或者车辆爬高来吸收碰撞能量，从而改变车辆行驶方向、阻止车辆越出路外或者进入对向车道、最大限度地减少对乘员的伤害。 根据车辆驶出桥外或者进入对向车道可能造成的交通事故等级，依据《公路交通安全设施 钢结构设计练习题及答案 1～5题条件：为增加使用面积，在现有一个单层单跨建筑内加建一个全钢结构夹层，该夹层与原建筑结构脱开，可不考虑抗震设防。新加夹层结构选用钢材为Q235B ，焊接使用 E43型焊条。楼板为SP10D 板型，面层做法20mm 厚，SP 板板端预埋件与次梁焊接。荷载标准值：永久荷载为2.5kN/m 2（包括SP10D 板自重、板缝灌缝及楼面面层做法），可变荷载为4.0 kN/m 2。夹层平台结构如图所示。 立柱：H228x220x8x14 焊接H 型钢 A=77.6×102mm 2 I x =7585.9×104mm 4,i x =98.9mm I y =2485.4×104mm 4,i y =56.6mm 主梁：H900x300x8x16 焊接H 型钢 I x =231147.6×104mm 4W nx =5136.6×103mm 3 A=165.44×102mm 2主梁自重标准值g=1.56kN/m a) 柱网平面布置立柱 次梁 主梁 1 2 H900x300x8x16 H300x150x4.5x6 次梁：H300x150x4.5x6 焊接H 型钢 I x =4785.96×104mm 4W nx =319.06×103mm 3 A=30.96×102mm 2次梁自重标准值0.243kN/m M16高强度螺栓加劲肋 -868x90x63030 40 6 n 个 b) 主次梁连接 1. 在竖向荷载作用下，次梁承受的线荷载设计值为m kN 8.25（不包括次梁自重）。试问， 强度计算时，次梁的弯曲应力值？（20分） 解：考虑次梁自重后的均布荷载设计值： 25.8+1.2×0.243=26.09kN ／m 次梁跨中弯矩设计值： M =04.665.409.268 1 8122=??=ql kN ·m 根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003第4.1.1条； 4.1.1在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其 抗弯强度应按下列规定计算： ny y y nx x x W M W M γγ+ ≤f (4.1.1) 式中 M x 、M y —同一截面处绕x 轴和y 轴的弯矩(对工字形截面：x 轴为强轴，y 轴 为弱轴)： W nx 、W ny —对x 轴和y 轴的净截面模量；γx 、γy —截面塑性发展系数；对工字形截面， γx =1.05，γy =1.20：对箱形截面，γx =γy =1.05；对其他截面．可按表5.2.1采用； f —钢材的抗弯强度设计值。 当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13y f 235/ 而不超15 y f 235/时， 应取γx =1.0。f y 为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取γx =γy =1.0。 受压翼缘的宽厚比小于13；承受静力荷载 γx =1.05 1.19710 06.31905.11004.6636=???=nx x W M γN/mm 2 桥梁方案设计说明 导语：桥梁方案设计说明是为了更好地理解桥梁的设计。那么，现在，XX要和你们分享有关桥梁方案设计说明的文章，希望你们喜欢！ 桥梁方案设计说明本工程位于泉州南安滨海工业园区，跨越三号排洪渠，桥梁中心设计桩号K0+。结构形式采用两跨20m预制空心板，全长47m，桥面总宽度为10m，桥面布置： ++++=。桥梁中心线与排洪渠正交。 1）．《公路工程技术标准》 JTJ B01-XX 2）．《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-XX 3）．《公路圬工桥涵设计规范》 JTG D6l一XX 4）．《公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》JTG D62-XX 5）．《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-XX 6）．《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01-XX 7）．《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-XX 8）．《城市桥梁设计规范》 CJJ 11-XX 跨径的比选 桥梁的跨径选择主要从桥梁结构的受力性能、经济性，桥梁景观等方面考虑。 a、受力性能 从受力结构角度考虑，通常跨径35m范围内都是桥梁结 构的常见跨径，无论是现浇结构还是装配式结构都可以满足结构的受力要求。 b、经济性 桥梁的跨径对桥梁工程的造价影响较大：减小跨径可以减少上部结构的费用，但会增加下部结构的费用；反之则相反。因此，从经济性上考虑，桥梁跨径的选择是上下部结构费用平衡的结果。 结合考虑，本桥采用2跨20米简支梁桥。 上部结构的比选 城市桥梁的选型除了要满足以前的安全、适用、经济、美观以外，还要综合考虑桥梁结构在运营期间的服务水平，耐久性，后期养护，对环境、交通的影响等因素。本工程的桥梁结构形式选择即依据这样的原则进行。 a、结构的材料比选： 桥梁结构从材料类型上区分可以分为钢结构、混凝土结构以及钢-混凝土叠合结构。相对于混凝土，钢材具有强度-密度比大，跨越能力强，结构高度低等特点，因此对桥梁结构具有较高的适应性。但由于其造价相对昂贵，而且运营维护期内需多次涂装防护，费用较高。尤其泉州地区位于晋江、洛阳江入海口，钢结构的防腐问题尤其突出。另外，钢结构桥梁的桥面铺装施工工艺复杂，要求较高。因此除非节点跨径要求较高、结构高度受到控制、施工条件较差等因素 <钢结构设计原理试题库> 一、单项选择题 1、有四种厚度不等的Q345钢板，其中 厚的钢板设计强度最高。 (A)12mm (B)18mm (C)25mm (D)30mm 2、焊接残余应力不影响构件的 。 A 整体稳定性 B 静力强度 C 刚度 D 局部稳定性 3、考虑角焊缝应力分布的不均匀，侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 A 40hf B 60hf C 80hf D 120hf 4、确定轴心受压实腹柱腹板和翼缘宽厚比限值的原则是 。 A 等厚度原则 B 等稳定原则 C 等强度原则 D 等刚度原则 5、最大弯矩相等的情况下，下列简支梁整体稳定性最差的是 A ．两端纯弯作用 B ．满跨均布荷载作用 C ．跨中集中荷载作用 D ．跨内集中荷载作用在三分点处 6、钢材塑性破坏的特点是 。 A 变形小 B 破坏经历时间非常短 C 无变形 D 变形大 7、.梁的最小高度是由___ _____控制的. A 强度 B 建筑要求 C 刚度 D 整体稳定 8、摩擦型高强度螺栓的抗剪连接以 作为承载能力极限状态。 A 螺杆被拉断 B 螺杆被剪断 C 孔壁被压坏 D 连接板件间的摩擦力刚被克服 9、梁整体失稳的方式为 。 A 弯曲失稳 B 剪切失稳 C 扭转失稳 D 弯扭失稳 10、受弯构件的刚度要求是ν≤[ν]，计算挠度ν时，则应 。 A ．用荷载的计算值 B ．用荷载的标准值 C ．对可变荷载用计算值 D ．对永久荷载用计算值 1．钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料 命名的 (A) 屈服点 (B) 设计强度 (C) 极限强度 (D) 含碳量 2．当角焊缝无法采用引弧施焊时，其计算长度等于 。 (A) 实际长度 (B) 实际长度-2t (C) 实际长度-2h f (D) 实际长度-2h e 3．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I 螺栓杆剪断；Ⅱ孔壁挤压破坏；Ⅲ钢板被拉断；Ⅳ钢板剪断；Ⅴ螺栓弯曲破坏。其中 种形式是通过计算来保证的。 （A ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ （B ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ （C ）Ⅰ，Ⅱ，Ⅴ （D ）Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4．计算梁的 时，应用净截面的几何参数。 (A) 正应力 (B) 疲劳应力 (C) 整体稳定 (D) 局部稳定 5．钢结构受弯构件计算公式nX x x W M γσ=中，x γ 。 （A ）与材料强度有关 （B ）是极限弯矩与边缘屈服弯矩之比 （C ）表示截面部分进入塑性 （D ）与梁所受荷载有关 纵坡公路桥梁结构设计 一、赛题背景 猴子石大桥，又名长沙湘江三大桥、长沙湘江南大桥是长沙市二环线上 横跨湘江的一座特大桥。初建于1958年，后因历史原因于1960年停建；1996年再建，1997年再次停工；最后，大桥从1998年底开始建造，并于2000年9月建成通车。 猴子石大桥位于南二环与湘江交汇处，湘江河水从南边滔滔而来，又从 这里向北滚滚而去。东头是临江而卧的南郊公园，青山绿水在这里相得益彰，西头是大学城。其南边五公里处是连接南三环线的黑石铺大桥，北边六公里 处是横跨橘子洲的湘江一桥。因桥在老地片名猴子石地域内，猴子石知名度高，故名“猴子石大桥”。又因为大桥属于南二环线，因此也称其为南大桥。 大桥横跨湘江两岸，总跨度达1389米。其所处地点呈明显的“东高西低”之势，即东岸高，西岸低，带有明显的纵坡，大桥的桥柱高度是从桥中 心位置依次朝着两边递减，这样既保证了船只在河流中正常通航又能够缩短 工期节约成本。 猴子石大桥对在长沙的交通地位显著，在所有跨湘江通道中，猴子石大 桥白天12小时交通量分布比重达到28.8%，在长沙34条跨湘江通道中所占 交通比重最大。猴子石大桥建成后，对长沙的交通和经济发展都做出了巨大 贡献 此次比赛我们以湘江上这一著名的桥梁──猴子石大桥作为背景。 二、总体模型 总体模型由给定的承台、桥梁模型和底座木板三部分组成。用于固定山体及桥梁模型的底座木板，其顶面标高为±0.00m；给定的承台有两个，桥梁起始端承台标高为﹢0.24m，末端承台标高为+0.14m，两承台具体尺寸见图2至图5。桥梁模型为斜交纵坡直桥，全长1.4m。桥段结构的所有构件及节点均采用给定材料与 502 胶水手工制作完成。桥段结构桥面板制作时要求满铺，不允许有空隙，桥面上需设置两个减速带，减速带为3D打印构件（加载现场加装于桥面固定位置），具体位置见图1。底座木板主要用来承托给定的山体模型和制作的桥梁模型，模型与底座板用自攻螺钉连接。承台板上划有一条具有一定宽度的河流航道区域（距起点550mm处，河流宽450mm，流向与桥面呈75度角），为便于通航，航道内不允许设置桥墩。 三、两岸承台、桥梁模型及底座木板连接 承台模型与桥梁模型连接采用搭接方式，即在桥梁与各承台连接处设置搭接平台，搭接平台均设置在各承台小车通过平面下10mm处。搭接平台宽25mm，长210mm（如图3、5三维图所示）；承台及各桥段模型通过自攻螺钉（螺钉直径5mm，钉长16mm，重量为1g/颗)与底座木板相连。要求桥墩柱脚处设置带孔连接件，用于螺钉与底座木板锚固，比赛中，每队将配发6颗螺钉，各队可视情况决定使用螺钉数，使用的螺钉重量将计入各队相应模型重量。 图1总模型布置图 《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 一、填空题 1．承受动力荷载作用的钢结构，应选用综合性能好的钢材。 2．冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 3．钢材五项机械性能指标是屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能、冲击韧性。 4．钢材中氧的含量过多，将使钢材出现热脆现象。 5．钢材含硫量过多，高温下会发生热脆，含磷量过多，低温下会发生冷脆。 6．时效硬化会改变钢材的性能，将使钢材的强度提高，塑性、韧性降低。 7．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 8．钢材的冲击韧性值越大,表示钢材抵抗脆性断裂的能力越强。9．钢材牌号Q235－BF,其中235表示屈服强度 ,B表示质量等级为B 级 ,F表示沸腾钢。 10．钢材的三脆是指热脆、冷脆、蓝脆。 11．钢材在250oC度附近有强度提高塑性、韧性降低现象，称之为蓝脆现象。 12．焊接结构选用焊条的原则是,计算焊缝金属强度宜与母材强度相适应，一般采用等强度原则。 13．钢材中含有C、P、N、S、O、Cu、Si、Mn、V等元素,其中 N、O 为有害的杂质元素。 14．衡量钢材塑性性能的主要指标是伸长率。 15．.结构的可靠指标β越大,其失效概率越小。 16．承重结构的钢材应具有抗拉强度、屈服点、伸长率和硫、磷极限含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳极限含量的合格保证;对于重级工作制和起重量对于或大于50 t中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,应具有冷弯试验的的合格保证。 17．冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质 量的综合指标。 18．冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和钢材质量的综合指标。 19．薄板的强度比厚板略高。 20．采用手工电弧焊焊接Q345钢材时应采用 E50 焊条。 21．焊接残余应力不影响构件的强度。 第五届全国大学生结构设计竞赛总结 （技术版） 黄祖慰20080537 5th国赛的作品，是总结了4th国赛的失败教训，以降低模型量为重点的模型设计和制作成果。我们通过不懈努力，终于到达了目标。在这次比赛中，我们研究出了一些先进的模型设计和制作技巧和积累了更多的设计和制作的经验。在此，我将通过模型从无到有的整个过程进行具体的介绍。 一、研读赛题 读懂题目在结构设计竞赛中是一个最基本的要求，要做到对赛题的点点滴滴熟记于心，并且从规则中发掘模型设计的切入点。 要想获得大奖，就要对题目认真分析；努力寻找漏洞显得相当重要，是一条迈向成功的捷径。在本次结构设计竞赛模型中，整体铁块，虚悬挑梁等都是针对题目漏洞而设计的，为模型重量的减轻做出了重要贡献。 二、准备制作工具 所谓公欲善其事必先利其器，要想做好一个模型，一套好的工具是必须的。在制作模型初期，选手可以采用非比赛指定工具来制作模型。虽然赛题中已经明确规定了制作工具，但是由于提供工具的局限性，有些很好的想法不能够在模型上做出来。我的建议是，先使用的工具，把想法尽可能表现出来，等到模型初步定型后，再使用比赛指定工具，寻求达到同样效果的模型的制作 方法。为了提高制作精度，画线笔可采用0.38mm的水笔。 三、研究材料特性 所谓知自知彼方能百战不殆，在制作模型之前，必须先对材料进行分析，了解材料的特性，由此得知材料的实际力学性质和可加工性质。下面我就罗列我对本次比赛的复压竹皮、竹制底板和502胶水的性质研究的一些心得： 1、复压竹皮在顺纹路方向存在连续纤维，利于受拉。但是顺 纹容易被撕裂。 2、规格为0.2mm的竹皮为单层竹皮，应注意竹皮上存在的 竹节的薄弱点，应尽量避开；此种竹皮，一面为光面，一面为 毛面，粘贴时，光面的粘接速度要快于毛面，但是最终粘接紧 密性毛面为优。使用单层竹皮作为拉杆，存在风险，北京交通 湖北职业技术学院2005 —2006 学年度第一学期期末考核试卷 施工图说明 一、工程概况及设计依据 （一）设计内容 才子路B段Ⅰ标的施工图设计包括：道路工程、管线工程、桥梁工程。全套施工图设计文件共分两册； 第一分册：道路工程管线工程； 第二分册：桥梁工程。 本册为第二分册：桥梁工程。 才子路B段Ⅰ标的施工图设计内容如下： 1、道路工程 道路的线形设计； 道路的路基、路面设计、路基防护设计、交叉口设计； 道路的交通工程、附属工程； 2、管线工程 管线工程包括雨水管道、污水管道、管线综合、电力排管、通信管道和路灯的工程设计。 3、桥梁工程 桥梁的总体布置设计；桥梁上部结构设计、下部结构设计、基础设计；桥梁附属工程设计。 （二）概况 1、才子路桥跨径组合为（3×25）米。上部结构为上部采用装配式预应力混凝土小箱梁；下部结构桥台为装接盖梁式桥台，桥墩为柱式墩接盖梁，墩基及台基采用桩基础。桥梁起点桩号为K0+27.000，终点桩号为K0+107.000，桥梁中心桩号为：K0+67.000，桥梁全长为80m。按照道路标准横断面布置，桥梁宽24m，桥面布置为：4.5m（人行道）+15m（机动车道）+4.5m（人行道）=24m。桥梁右前角115°。 （三）设计依据 1、永川凤凰湖工业园李家嘴片区才子路B段Ⅰ标道路工程建设工程设计合同 2、凤凰湖工业园提供1：500地形图 3、凤凰湖工业园市政专项规划。 4、永川凤凰湖工业园李家嘴片区场平工程施工图设计 5、重庆市永川区凤凰湖工业园区临江河李家嘴片区才子路B段Ⅰ标地勘项目岩土工程勘察（一阶段详勘） 6、凤凰湖工业园临江河河道防洪工程可研报告 7、建设单位提供的其他相关资料 二、设计基本资料 （一）工程地质 1、地质地貌 拟建重庆市永川区凤凰湖工业园区临江河李家嘴片区才子路B段地勘项目场地位于重庆市永川区凤凰工业园区。拟建区地形总体较平缓，中部高两侧低，地形标高284.00～326.50m，相对高差42.50m。拟建线路沿斜坡、丘包与沟谷行进，于起点跨越临江河，河床地形平缓，坡降一般小于5%，两侧岸坡及河床大部基岩出露，地形坡角一般15°～32°，局部近直立，沟谷处地形较为平缓，一般5°～12°，丘包、斜坡处地形陡倾，一般15°～35°，局部陡坎处可达50°，该段大部已被改造为农田。最低点位于线路起点临江河河床，标高284.00m，最高点位于K0+480处丘包顶部，标高326.50m。地形坡角差异性较大。拟建场地地貌上总体属构造剥蚀丘陵地貌。 2、气象、水文 重庆永川区凤凰湖工业园区兴业路岩土工程勘察场地属亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛，具冬暖、夏热、秋长的气候特点。多年平均气温17.72℃，极端最高气温41.7℃（2006年8月15日），极端最低气温-1.8℃（1975年12月15日）；多年无霜期314.9天，雾日平均30～40天；多年平均降雨量1163.3mm，《结构设计原理》试卷和答案
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