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土木工程力学基础（B）卷答案
一、填空题
1、力的大小、力的方向、力的作用点
2、柔体约束、光滑面约束、光滑圆柱铰链约束、链杆约束、支座及支座反力
3、大小相等、方向相反、两个
4、轴向拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲
二、名词解释
省略
三、试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。
与其它物体接触处的摩擦力均略去。
四、请画出下结构的受力图
五、请画以下列各题中AB梁的受力图
六、计算题
1、如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。
构件重量不计，图中的长度单位为cm。
已知F=200
N，试求支座A和E的约束力。
解：(1) 取DE 为研究对象，DE 为二力杆；F D = F E
(2) 取ABC 为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形：
'15166.7 23
A D E F F F F N ===⨯=
F
A F。
东北大学继续教育学院桥梁工程_试卷（作业考核线下） B 卷（共 4 页）注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。
杜绝打印，抄袭作业。
一、名词解释(25分)1. 桥梁可变作用：答：可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。
2. 预拱度：答：通过施工时预设的反向挠度来抵消永久作用挠度，使竣工后的桥梁达到理想的线型3. 合理拱轴线：答：当拱圈所选择的拱轴线与压力线相吻合时，这样的拱轴线称为合理拱轴线。
4. 斜拉桥合理成桥状态：答：指斜拉桥在施工完成后，在所有恒载作用下，各构件受力满足某种理想状态，如梁、塔弯曲应变能最小。
5. 圬工结构：称为“圬工结构”。
二、选择题(20分)1. 桥梁基本组成部分不包括( B )。
A. 上部结构；B. 路堤；C. 支座；D. 附属设施2. 对于简支梁桥，其净跨径、标准跨径、计算跨径之间的关系是( B )。
A. 净跨径<标准跨径<计算跨径；B. 净跨径<计算跨径<标准跨径；C. 计算跨径<标准跨径<净跨径；D. 标准跨径<净跨径<计算跨径3. 车道荷载用于桥梁结构的( C )计算，车辆荷载用于桥梁结构的( )计算。
A. 上部结构，下部结构；B. 局部加载，整体；C. 整体，局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等；D. 上部结构，整体4 对于跨河桥而言，流水压力属于( C )。
A. 永久作用；B. 基本可变作用；C. 其它可变作用；D. 偶然作用5. 在装配式预应力混凝土简支T形梁跨中部分采用下马蹄形截面的目的是( A )。
A. 便于布置预应力筋；B. 增强梁的稳定性；C. 承受梁跨中较大的正弯矩；D. 增强构件美观6. 装配式混凝土板桥的块件之间设置横向连接，其目的是( C )。
A. 减少车辆震动；B. 增加行车道的美观；C. 增强板桥的整体性；D. 避免块件之间横桥方向的水平位移7. 钢筋混凝土简支T形梁桥主梁肋内设置纵向防裂钢筋的目的，主要是为了防止由于( C )产生的裂缝。
桥梁工程计算题-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII1) 计算图1所示T 梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。
桥梁荷载为公路—Ⅰ级，桥面铺装为80mm 厚C50混凝土配@φ8100钢筋网；容重为253kN/m /；下设40mm 厚素混凝土找平层；容重为233kN/m/，T 梁翼板材料容重为253kN/m /。
图 1 铰接悬臂行车道板 （单位：mm ）解：a .恒载及其内力（以纵向1m 宽的板条进行计算）每延米板上的恒载g ；钢筋混凝土面层g 1：...kN/m 008⨯10⨯25=200 素混凝土找平层g 2：...kN/m 004⨯10⨯23=092T 梁翼板自重g 3:....kN/m 008+014⨯10⨯25=2752合计： i g =g .kN/m =567∑每米宽板条的恒载内力弯矩 ...kN m Ag M gl 2201=--⨯567⨯100=-284⋅21=2剪力 g ...kN Ag Q l 0=⋅=567⨯100=567b .公路—Ⅰ级荷载产生的内力要求板的最不利受力，应将车辆的后轮作用于铰缝轴线上，见图2，后轮轴重为P =140kN ，着地长度为2=0.2m a ,宽度为 2b .m =060，车轮在板上的布置及其压力分布图见图1-1图2公路—Ⅰ级荷载计算图式（单位：mm ）由式...m ...ma a Hb b H 1212=+2=020+2⨯012=044=+2=060+2⨯012=084一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：...m>1.4m a a l 10=+2=044+142=186(两后轮轴距)两后轮的有效分布宽度发生重叠，应一起计算其有效分布宽度。
铰缝处纵向2个车轮对于悬臂板根部的有效分布宽度为：....m a a d l 10=++2=044+14+142=326作用于每米宽板条上的弯矩为：()()A p b PM l a μ10=-1+-24..(.).140084=-13⨯⨯10-2⨯3264.kN m =-2205⋅ 作用于每米宽板条上的剪力为：()..kN .Ap P Q a μ140=1+=13⨯=279122⨯326c. 行车道板的设计内力...(.).(.).kN m......=45.88kNA Ag Ap A Ag Ap M M M Q Q Q =12⨯+14⨯=12⨯-284+14⨯-2205=-3428⋅=12⨯+14⨯=12⨯567+14⨯27912) 如图23所示为一座桥面板为铰接的T 形截面简支梁桥，桥面铺装厚度为，净跨径为，试计算桥面板根部在车辆荷载作用下的活载弯矩和剪力。
土木工程施工验算概述本文档旨在对土木工程施工过程中的验算进行说明和指导。
通过仔细的验算，可以确保施工过程的准确性和安全性。
验算公式下面列出了一些常用的土木工程施工验算公式：1. 力学验算公式:- 悬臂梁弯矩公式：M = WL^2/8，其中M表示弯矩，W表示受力，L表示距离。
悬臂梁弯矩公式：M = WL^2/8，其中M表示弯矩，W表示受力，L表示距离。
- 梁的截面惯性矩公式：I = (b·h^3)/12，其中I表示截面惯性矩，b表示梁的宽度，h表示梁的高度。
梁的截面惯性矩公式：I = (b·h^3)/12，其中I表示截面惯性矩，b表示梁的宽度，h表示梁的高度。
- 梁的截面抗弯能力公式：R = (f·I)/y，其中R表示抗弯能力，f 表示材料的抗弯强度，I表示截面惯性矩，y表示最大弯曲应力。
梁的截面抗弯能力公式：R = (f·I)/y，其中R表示抗弯能力，f表示材料的抗弯强度，I表示截面惯性矩，y表示最大弯曲应力。
2. 地基验算公式:- 地基承载力公式：q = c·Nc + γ·Nq，其中q表示地基承载力，c表示土壤的黏聚力，Nc和Nq是土壤的承载力系数，γ表示土壤的单位重量。
地基承载力公式：q = c·Nc + γ·Nq，其中q表示地基承载力，c表示土壤的黏聚力，Nc和Nq是土壤的承载力系数，γ表示土壤的单位重量。
3. 结构验算公式:- 混凝土梁的强度验算公式：Fc = 0.85·f'c·A，其中Fc表示梁的强度，f'c表示混凝土的抗压强度，A表示梁的截面积。
混凝土梁的强度验算公式：Fc = 0.85·f'c·A，其中Fc表示梁的强度，f'c表示混凝土的抗压强度，A表示梁的截面积。
验算流程下面是一个土木工程施工验算的基本流程：1. 收集施工相关数据和设计图纸。
1.预拱度：为了消除恒载和经常作用活载之长期效应产生的挠度，通常需要在桥梁施工时设置反向挠度称为预拱度。
2.公路简支梁桥的主梁荷载横向分布系数为什么在跨中与支点取用不同数值？在计算简支梁弯矩与剪力时通常如何考虑？(8分)答：荷载位于桥跨中间部分时，由于桥梁横向结构（桥面板和横隔梁）的传力作用，使所有主梁都参与受力，因此荷载的横向分布比较均匀。
但当荷载在支点处作用在某主梁上时，如果不考虑支座弹性变形的影响，荷载就直接由该主梁传至支座，其它主梁基本上不参与受力。
因此，荷载在桥跨纵向的位置不同，对某一主梁产生的横向分布系数也各异。
当求简支梁跨中最大弯距时，鉴于横向分布系数沿跨内部分的变化不大，为了简化起见，通常均可按不变化的m来计算。
对于其他截面的弯矩计算，一般也可取用不变的m。
但对于中梁来说，跨中与支点m的差值可能较大，且内横隔梁又少于三根时，以计及m沿跨径变化影响为宜。
在计算主梁最大剪力时，鉴于主要荷载位于所考虑一端的m变化区内，而相对应的内力影响线坐标均接近最大值，故应考虑该段内横向分布系数变化的影响。
对位于靠近远端的荷载，鉴于相应影响线坐标值的显著减小，则可近似取用不变的m来简化计算。
3.为什么说空腹式无铰拱的拱轴线用悬链线比用恒载压力线更合理？答：空腹式无铰拱桥，采用“五点重合法”确定的悬链线拱轴线与相应的三铰拱的恒载压力线五点重合，而与无铰拱的恒载压力线实际上并不存在五点重合关系。
由于拱轴线与恒载压力线有偏离，在拱顶、拱脚都产生了偏离弯矩。
研究证明，拱顶的偏离弯矩为负，而拱脚的偏离弯矩为正，恰好与这两截面控制弯矩的符号相反。
说明，在空腹式拱桥中，用“五点重合法”确定的悬链线拱轴线，偏离弯矩对拱顶、拱脚都是有利的，因而空腹式无铰拱的拱轴线用悬链线比用恒载压力线更合理。
4.拱轴系数m 是指拱脚恒载集度与拱顶荷载集度的比值,m 愈大, 拱轴线在拱脚处愈陡。
5.简述梁桥的施工方法及其特点。
梁桥的施工方法主要有：就地浇筑施工：在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，在现场浇筑混凝土与施加预应力。
东北大学继续教育学院桥梁工程_试卷（作业考核线下）B 卷（共 4 页）总分题号一二三四五六七八九十得分注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。
杜绝打印，抄袭作业。
一、名词解释(25分)1. 桥梁可变作用：答：可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。
2. 预拱度：答：通过施工时预设的反向挠度来抵消永久作用挠度，使竣工后的桥梁达到理想的线型3. 合理拱轴线：答：当拱圈所选择的拱轴线与压力线相吻合时，这样的拱轴线称为合理拱轴线。
4. 斜拉桥合理成桥状态：答：指斜拉桥在施工完成后，在所有恒载作用下，各构件受力满足某种理想状态，如梁、塔弯曲应变能最小。
5. 圬工结构：答：圬工结构是指以砖、石材作为建筑材料，通过将其与或小石子混凝土砌筑而成的砌体所建成的结构为“砖石结构”；用砂浆砌筑混凝土、整体浇注的混凝土或等构成的结构，成为“混凝土结构”通常我们把以上两种结构统称为“圬工结构”。
二、选择题(20分)1. 桥梁基本组成部分不包括( B )。
A. 上部结构；B. 路堤；C. 支座；D. 附属设施2. 对于简支梁桥，其净跨径、标准跨径、计算跨径之间的关系是( B )。
A. 净跨径<标准跨径<计算跨径；B. 净跨径<计算跨径<标准跨径；C. 计算跨径<标准跨径<净跨径；D. 标准跨径<净跨径<计算跨径3. 车道荷载用于桥梁结构的( C )计算，车辆荷载用于桥梁结构的( )计算。
A. 上部结构，下部结构；B. 局部加载，整体；C. 整体，局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等；D. 上部结构，整体4 对于跨河桥而言，流水压力属于( C )。
A. 永久作用；B. 基本可变作用；C. 其它可变作用；D. 偶然作用5. 在装配式预应力混凝土简支T形梁跨中部分采用下马蹄形截面的目的是( A )。
A. 便于布置预应力筋；B. 增强梁的稳定性；C. 承受梁跨中较大的正弯矩；D. 增强构件美观6. 装配式混凝土板桥的块件之间设置横向连接，其目的是( C )。
A. 减少车辆震动；B. 增加行车道的美观；C. 增强板桥的整体性；D. 避免块件之间横桥方向的水平位移7. 钢筋混凝土简支T形梁桥主梁肋内设置纵向防裂钢筋的目的，主要是为了防止由于( C )产生的裂缝。
A. 压应变过大；B. 拉应变过大；C. 混凝土收缩；D. 混凝土徐变8. 计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数一般采用( A )。
A. 杠杆原理法；B. 偏心压力法；C. 横向铰接板法；D. 横向刚接梁法9. 梁式桥与同样跨径的其它结构体系相比，梁桥内产生的( B )最大。
A. 剪力；B. 弯矩；C. 扭矩；D. 支座反力10. 在桥梁计算中计算梁的变形(通常指竖向挠度)，以确保桥梁结构具有足够的( D )。
A. 强度；B. 稳定性；C. 耐久性；D. 刚度11. 对于既承受正弯矩、又承受负弯矩的大跨径连续梁桥，其上部结构往往采用( D )。
A. 实心板；B. 空心板；C. 肋梁；D. 箱梁12. 关于斜拉桥和悬索桥叙述错误的是：( B )A. 都属超静定结构；B. 主梁都是偏心受压构件；C. 斜拉桥可调整斜拉索拉力大小进行主梁内力调整，悬索桥则无法办到；D. 两者结构刚度有较大的差别13. 下列不是连续梁桥特点的是：( D )。
A. 结构刚度大；B. 变形小；C. 伸缩缝少和行车平稳舒适；D. 内力不受基础不均匀沉降的影响14. 采用变截面布置的连续梁桥适合( C )施工，施工阶段的主梁内力与运营阶段的主梁内力基本一致。
A. 落地支架法；B. 移动模架法；C. 节段悬臂法；D. 顶推法15. 标准跨径为50m的预应力混凝土简支箱梁桥，其活动支座一般采用( D )。
A. 垫层支座；B. 平面钢板支座；C. 切线式钢板支座；D. 盆式橡胶支座16. 实腹式拱桥在结构重力(不计弹性压缩影响)作用下，只有( B )拱的压力线可以与拱轴线相重合。
A. 圆弧；B. 悬链线；C. 二次抛物线；D. 高次抛物线17. 在地基比较差的地区修建拱桥时，最好修建( D )。
A. 空腹式拱；B. 无铰拱；C. 两铰拱；D. 三铰拱18. Y形桥墩的优点之一是( C )。
A. 节省钢材；B. 能就地取材；C. 能增加上部结构的跨径；D. 施工方便19．重力式桥墩属于( D )。
A. 受弯构件；B. 受扭构件；C. 轴心受压构件；D. 偏心受压构件20. 重力式(圬工)桥墩计算中不包括( D )。
A. 截面强度验算；B. 桥墩的稳定性验算；C. 墩顶水平位移验算D. 墩顶竖向位移验算三、简答题(40分)1. 目前桥梁按受力体系分为哪些类型，其各自的主要特点是什么？答：（1）梁式桥——无水平反力，结构有简支、连续和悬臂结构体系；（2）拱桥——主要以拱圈或拱肋来承重，一般水平推力较大；（3）钢构桥——梁与墩柱固结在一起，存在正负弯矩；（4）斜拉桥——应用较广泛，跨度较大，受力复杂；（5）悬索桥——跨度最大，计算难度和施工难度大。
2. 桥梁支座的作用和布置原则是什么？答案：桥梁支座的作用是：（1）传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；（2）保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下能自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。
桥梁支座的布置原则是：固定支座和活动支座的布置，应以有利于墩台传递纵向水平力为原则：（1）对于坡桥，宜将固定支座布置在标高低的墩台上；（2）对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，为使全桥的纵向变形分散在梁的两端，宜将固定支座设置在靠近温度中心；但若中间支点的桥墩较高或因地基受力等原因，对承受水平力十分不利时，可根据具体情况将固定支座布置在靠边的其它墩台上；（3）对于特别宽的梁桥，尚应设置沿纵向和横向均能移动的活动支座。
对于弯桥则应考虑活动支座沿弧线方向移动的可能性。
对于处在地震地区的梁桥，其支座构造还应考虑桥梁防震和减震的设施，通常应确保由多个桥墩分担水平地震力。
3. 在桥梁计算中，荷载横向分布系数的求解有哪些方法，各有什么特点？（1）杠杆原理法——把横向结构（桥面板和横隔梁）视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁；（2）偏心压力法——把横隔梁视作刚性极大的梁；（3）横向铰接板（梁）法——把相邻板（梁）之间视为铰接，只传递剪力；（4）横向刚接梁法——把相邻主梁之间视为刚性连接，即传递剪力和弯矩；（5）比拟正交异性板法——将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来计算。
4. 简述按塔、梁、墩结合方式划分，斜拉桥可分为哪几种体系及其优缺点？答：可分为漂浮体系、支承体系（或半漂浮体系）、塔梁固结体系和刚构体系四种。
（1）漂浮体系：优点是主跨满载时，塔柱处的主梁截面无负弯矩峰值，由于主梁可以随塔柱的缩短而下降，所有温度、收缩和徐变内力均较小。
密索体系当中主梁各截面的变形和内力的变化较平缓，受力较均匀。
地震时允许全梁纵向摆荡，成为长周期运动，从而吸震消能。
目前大跨斜拉桥多采用此种体系。
缺点是当采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，以抵抗施工过程中的不平衡弯矩和纵向水平剪力，由于施工不可能做到完全对称，成桥后解除临时固结时，主梁会发生纵向摆动。
（2）支承体系：支承体系若采用一般支座来处理则无明显优点，因为当两跨满载时，塔柱处主梁有负弯矩尖峰，温度、收缩、徐变次内力仍较大。
一般在墩顶设置一种可以用来调节高度的支座或弹簧支承来代替零号索，并在成桥时调整支座反力，以消除大部分收缩、徐变等的不利影响，这样就可以与漂浮体系相媲美，并且更经济和美观。
此外支承体系在悬臂施工中不需额外设置临时支点，施工比较方便。
（3）塔梁固结体系：优点是显著减小主梁中央段承受的轴向拉力，索塔和主梁的温度内力极小。
缺点是中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜，使塔顶产生较大的水平位移，从而显著地增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩；另外上部结构重量和活载反力都需由支座传给桥墩，这就需要设置很大吨位的支座这就给支座的设计制造及日后养护、更换均带来较大的困难。
（4）刚构体系：优点是既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；结构的整体刚度比较好，主梁挠度又小。
缺点是主梁固结处负弯矩大，使固结处附近截面需要加大；再则，为消除温度应力不得不在主梁跨中设置可以容许水平位移的剪力铰或挂梁，从而导致行车不通畅，因此，这种体系比较适合于独塔斜拉桥。
5. 拱桥的基本组成及其特点是什么？答：（1）拱桥主要由上部结构和下部结构两部分组成，其中上部结构由主拱圈和拱上建筑组成，而拱的下部结构由桥墩、桥台和基础等组成。
（2）拱桥的主要特点如下：拱桥的主要优点是：跨越能力大；就地取材；耐久性好，维修养护费用少；外形美观；构造简单。
拱桥的主要缺点是：自重较大；拱桥一般都采用有支架施工法，随着跨径和桥高的增大，支架或其它辅助设备的费用也增加，从而增加了拱桥的总造价；需要采用较复杂的措施防止一孔破坏而影响全桥的安全；与梁桥比，上承式拱桥建筑高度较高。
四、计算题（15分）：一座五梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥，标准跨径为20m ，主梁全长为，计算跨径为，桥梁横截面如图下所示。
试按偏心压力法(不考虑主梁抗扭刚度)求荷载位于跨中时2#梁汽车荷载横向分布系数m cq 。
桥梁横截面和汽车荷载布置图解：此桥梁承重结构的长宽比为：24.260.1550.19>=⨯=B l 故可以按偏心压力法来进行计算横向分布系数m cq ，其步骤如下：（1）求荷载横向分布影响线竖标值：本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.60m ，则：222222524232221512m 60.25)60.12()60.1(060.1)60.12(=⨯-+-+++⨯=++++=∑=a a a a a a i i 所以，1#梁在两个主梁处的横向分布影响线竖标值为：60.040.020.060.25)60.12(51125122111=+=⨯+=+=∑=i i a a n η 20.040.020.060.25)60.12(51125125115-=-=⨯-=-=∑=i i a a a n η（2）绘制荷载横向分布影响线图（车辆荷载按最不利位置布置）：根据上面求得的两个竖标值可以绘制相应的影响线如图所示，并根据几何性质求出车辆横向布置时每一个集中力所应的竖标值。
（3）计算荷载横向分布系数m cq ：)538.0(5375.0)0375.01875.0350.0575.0(21)(214321≈=-++=+++=q q q q cq m ηηηη。
