交大20132014第二学期混凝土桥作业.doc

.1混凝土简支梁高度和跨度的选用分别要考虑哪些因素？答：跨径选用时的考虑因素：梁的批量制造、运输、架设和更换；与下部结构配合；满足容许的建筑高度；吊装重量的限制；经济适用。高度选用时的考虑因素：要与活荷载、横截面形式、主梁片数相配合。要与主梁混凝土标号、配筋种类、配筋量相配合。满足线路标高和桥下净空的要求；满足运梁、架设梁的要求；为适应同一截面的型式沿梁高变化，应尽可能模块化、标准化；满足桥规规定的挠度要求；后张PC梁的端部的锚具布置要求。2.混凝土简支梁高度的选用主要考虑因素有哪些？答：a.主梁高度要与活载标准、横截面型式、主梁片数相配合。b.要与主梁混凝土标号、配筋种类和配筋量相配合。c.满足线路标高和桥下净空的要求。d.满足运梁和架梁的要求。e.考虑同一截面型式的各种跨度的梁高变化规律，应尽量做到模数化、标准化。f.满足桥规所规定的挠度要求。g.后张预应力混凝土梁的梁端锚具布置的要求。3.主梁恒载内力包括哪些？答：主梁自重引起的主梁自重内力和后期恒载引起的主梁后期恒载内力。4.目前常用的有哪几种荷载横向分布计算方法？答：a.杠杆原理法b.偏心压力法c.横向铰接板（梁）法d.横向刚接梁法e.比拟正交异性板法5.刚接梁（板）法和铰接梁（板）法分别适用于何种情况？答：a. 刚接梁（板）法:适用于相邻二片主梁的接合处可以承受弯矩的、或桥面虽没有经过构造处理，但设有多道内横梁的，或桥面浇筑成一块整体板的桥跨结构。b. 铰接梁（板）法:适用于不设内横梁，仅对翼板的板边适当连接的、或仅由现浇的桥面层使各梁连接的、或用现浇混凝土纵向企口缝连接预制板的桥跨结构6.以下是5片相同T梁，请问从(a)(c)三种不同的横向刚度所对应的荷载横向分布系数的取值区间？答：（a）m=1.0 (b) 0.2(c) m=1/5=0.2提示：如果是n片相同的梁，则（a）m=1.0 (b) 1/n(c) m=1/n7.简支梁桥设计流程中包含的验算项目有哪几个大的方面？答：桥梁的强度，刚度，稳定性8.什么是二次弯矩（次力矩）？答：预加应力对构件给予轴向的压力、弯矩以及剪力等作用，因此构件在预加应力作用下要发生变形。假如构件不是简支等静定结构，它的变形在支承处将受到约束，并引起附加的（派生的）反力。由此附加应力产生的弯矩叫做二次弯矩。9.刚构桥的主要特点是什么？答：桥跨结构（主梁）和墩台（支柱）整体相连的桥梁叫做刚构桥。其外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔，混凝土用量少，但钢筋的用量较大，基础的造价也较高。刚构桥在竖向荷载作用下，支柱除承受压力外，还承受弯矩10.计算刚构桥内力时，应遵循的基本原则和假定是什么？答：（1） 计算图式的轴线取支柱厚度的中分线和平分主梁跨中截面高度的水平线。变截面刚构桥，则以各截面中轴线的连线作为理论轴线。（2） 计算截面包括全部混凝土截面（包括受拉区），不考虑钢筋。对于T形或箱型截面，不论其顶板和底板的厚度如何，均应全部计入计算截面。（3） 计算变位时，一般可仅计弯矩影响，略去轴力和剪力。但计算张拉力作用所产生的次内力时，则必须计入轴向力对位移的影响。（4） 当采用变截面的主梁和支柱时，如果同一构件中最大截面惯性矩超过最小截面惯性矩的两倍时，应考虑到这一因素的影响。（5） 在主梁与支柱交接区域，截面惯性矩特别大，此区域的变形实际上非常之小，计算内力时可不考虑此区域变形的影响。（6） 当刚构奠基于压缩性甚小的土壤中时，支柱底端可认为是固定的。但如果奠基于中等坚实的土壤，则尽在下列情况下，支柱的底端可认为是固定的：即当基础有足够大的尺寸，致使基础底面一边的土压力与另一边之比不大于3倍时。（7） 计算位移时，混凝土的弹性模量，根据现行规范规定，截面刚度按计，其中惯性矩I的计算规定如下：对于静定结构：不计入混凝土的受拉区，计入钢筋；对于超静定结构，包括全部混凝土截面，不计入钢筋。11.预应力混凝土简支梁配置直线筋，如下图所示，请画出预应力筋对应的等效荷载。答：画出截面的形心轴；标出轴力和偏心弯矩即是预应力荷载对应的等效荷载。12.什么是混凝土桥梁的体系转换？三跨预应力混凝土梁桥采用平衡悬臂施工最主要的体系转换是哪几次？答：墩梁临时固结，边跨合拢，解除临时固结，中跨合拢13.与混凝土直线梁桥相比，混凝土拱桥的优缺点有哪些?答：(1)跨越能力大；(2)充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比。可以节省大量的钢材和水泥；(3)能耐久，而且养护、维修费用少；(4)外型美观；(5)构造较简单，尤其圬工拱桥。-(1)自重大,水平推力大,下部结构工程量大,对地基要求较高;(2)若采用施工架施工会增加造价,圬工拱桥施工需要较多的劳动力。14.抛物线拱轴线型的适用条件是什么？答：适用于中小跨径的钢筋混凝土空腹拱桥，当其矢跨比较小和截面变化不大时，可以认为其荷载是沿跨度均匀的，其压力线为二次抛物线。在一些大跨度拱桥中，为了使拱轴线尽量与恒载压力线相吻合，也常采用高次抛物线作为拱轴线15.拱的横向稳定性验算包括什么？答16.什么是连拱计算？答：在多跨连续拱桥中，当一孔加载时，该孔拱脚处的推力和弯矩会使墩顶发生线位移和角位移，从而使该孔及其它孔的桥墩和桥跨都发生变形。加载孔桥跨与桥墩的实际内力与拱墩结点无位移所计算的结果不同，同时在其它各孔的桥跨与桥墩中也引起内力。这种将各孔拱跨结构与桥墩一起共同作用，考虑上、下部结构共同变位的计算，称为连拱计算17.桥跨结构和墩台之间设置支座的作用是什么？答：a.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；b.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的自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。18.板式橡胶支座的设计与计算包括哪些？答：a.确定支座尺寸；b.验算支座受压偏转情况；c.验算支座的抗滑稳定性。19.柔性墩如何简化计算，计算时做了哪些基本假定？答：1.在墩顶弯矩不大的前提下，柔性墩顶水平力可采用叠加原理进行计算。在水平力的计算时，梁身混凝土收缩、徐变等次要因素一般可以忽略不计。2.假定上部结构与桩顶不发生相对位移，制动力按各墩抗水平位移的刚度分配。第二次作业1.桥梁的定义及组成？答：桥梁：供铁路、道路、渠道、管线等跨越河流、山谷或其他交通线时使用的建筑物。由桥身、桥墩和桥台组成。2.构造设计要考虑的因素有哪些？答：自然条件，使用要求，荷载等级，车道数目，跨径大小，建筑材料，施工条件以及构造要求等。3.经济合理的高跨比取值的大致范围有哪些？答：a.公路与钢筋混凝土板为1/12-1/18，公路预应力混凝土板为1/16-1/23；b.公路钢筋混凝土T形梁为1/11-1/16，公路预应力混凝土梁为1/14-1/25；c.铁路钢筋混凝土T形梁为1/6-1/9(高度受限时1/11-1/15), 铁路预应力混凝土T形梁为1/10-1/11(高度受限时1/16-1/17，均指后张梁)。4.公路简支T形梁桥各片主梁的间距宜采用：（ ）答：1.8-2.5m5.主梁活载内力的计算公式是什么？答：6.在实践中可能遇到的桥面板受力图式有哪些？答：梁式单向板，悬臂板，铰接悬臂板和双向板7.以下是各种不同的桥梁横向布置形式，请确认所对应的何种计算荷载横向分布系数的方法较好？答：分别是杠杆原理法；修正的刚性横梁法；铰接板法；刚接梁法；比拟正交异性板法（G-M法）8.连续梁桥有什么优点？答：连续梁具有变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简易，抗震能力强等优点。连续梁与静定体系的其他型式的梁桥相比，具有较显著的经济性。从受力上，连续梁内力的分布要比同跨度的简支梁合理。不论从刚度方面还是从强度方面来说，连续梁都可以采取比简支梁要小的跨中梁高9.恒载作用下内力计算，对应不同的预应力混凝土连续梁的施工方法，恒载内力如何计算？答：1. 采用满堂支架施工的连续梁如果认为在满堂支架上的连续梁现场整体浇注建造，在穿索张拉并锚固后，拆除支架，那么，可以认为连续梁是一次整体完成，没有发生体系转换，恒载的计算方法与普通连续梁的计算无异。2. 采用悬臂施工法的连续梁因按照施工程序涉及许多的施工过程，施工过程还涉及体系转换，因此，恒载内力的计算必须按照多个过程和不同的结构体系进行复杂的施工过程计算。若以最终运营下的连续梁结构作为终极结构，它每一个截面上的恒载受力将以过程计算中恒载包络为基准进行结构计算。3. 采用顶推法施工的连续梁顶推施工过程中，梁的弯矩和剪力在顶推过程中不断地正负交替变化着。墩台还会受到较大的水平推力，可能引起不小的墩顶位移。考虑到结构体系变化的特点，通常取基本体系为支撑于中间墩上的简支梁。通过计算构建自重和预应力作用产生的简支梁的梁端转角，根据各中间支撑端面相对转角为零的条件，可以建立变形协调方程组并求解之，得到各中间支撑处的弯矩，以此类推。梁向前移动，重复计算至顶推完毕和落梁为止。4. 逐孔架设法施工的连续梁按照此方法施工的连续梁，其结构体系从静定转换到超静定，计算恒载内力时必须根据工方法和施工顺序进行。二期恒载的内力计算相对简单，直接求解连续梁在二期恒载作用下的各项内力即可。10.温度应力计算时做了哪些假定？答：在确定了温度梯度模式及温度设计值后，温度应力可按一般结构力学或有限元方法进行计算。计算时假定：1.沿桥长的温度分布是均匀的；2.混凝土是弹性匀质材料；3.梁变形服从平面假定；4.竖向温度应力和横向温度应力可分别计算，最后叠加。11.什么叫混凝土的徐变和收缩？答：混凝土的徐变，是指混凝土在应力不变时，应变随时间而持续地增长的特性。混凝土的收缩，是指混凝土在一般温度条件下结硬时会蒸发失水，发生体积收缩12.拱桥分类按受力特点和材料如何分类?答：按材料分类：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥。按受力特点分类：三铰拱、两铰拱、无铰拱。结构形式分类：拱上结构：空腹式拱桥和实腹式拱桥。拱轴线的型式分类：圆弧拱桥、抛杨线拱桥或悬链线拱桥。桥面与拱圈相对位置分类：上承式、中承式、和下承式拱桥。拱圈截面形式分类：板拱、箱拱、肋拱和扁壳拱13.下面是无铰拱桥的构造图，试填充拱桥各部分(图中)的专业名称。答：计算跨径；（计算）矢高；净跨径；净矢高；拱轴线；拱圈14.悬链线适用于哪些情况？什么是“5点重合法”？答：一般认为，悬链线是实腹拱桥的拱轴线。因为，实腹式拱桥，其恒载集度（单位长度的恒重）是由拱顶向拱脚连续分布、逐渐增大的。目前，也采用悬链线作为空腹拱桥的拱轴线。“5点重合法”是对应空腹拱桥所提出的。空腹拱桥的恒载是不连续的。其既承受拱圈自重恒载，又承受拱上立柱（横墙）的集中荷载。采用悬链线作为空腹式拱桥的拱轴线。而使拱轴线与恒载压力线拱顶、跨径四分之一和拱脚五个点重合，称为“5点重合法”。15.拱桥内力调整的目的？试举出调整内力的几套方法? 答：改善主拱截面的内力状态，使其受力更为合理。假载法调整悬链线拱的内力临时铰法用千斤顶调整内力16.在拱桥设计中，可按哪三种荷载组合进行验算？答：1.荷载组合I：一般由恒载、材料收缩、汽车荷载（包括冲击力）和人群荷载组成。汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数；2.荷载组合II：一般由第一种组合再加上温度变化的影响。3.荷载组合III：用平板挂车或履带与结构重力（恒载）相结合，此时，其它荷载一律不计。除上述三种组合外，必要时，尚需进行施工验算，在地震区，还应对地震力作用进行验算。17.什么是固定拱内力？答：当桥墩相对拱圈的刚度接近无限大时，在荷载作用下，各拱墩结点才不发生位移，此时多孔拱桥可各自按拱脚固定的单跨拱计算，称为按固定拱计算的方法，由此算得的内力，称为固定拱内力。18.板式橡胶支座的设计计算过程中需要确定支座平面尺寸ab及厚度h，而厚度计算则需要考虑上部结构的纵向水平位移，是靠全部橡胶片的剪切变形来实现的。请问对于预应力混凝土梁当计算纵向水平位移时考虑因素有哪些？答：1梁体温度变化产生的梁体胀缩t 2施加预应力产生的梁体混凝土弹性压缩量P3竖向静活载作用下支座部位的移动4梁体混凝土收缩徐变产生的梁体缩短值S5橡胶支座倾斜布置(在坡道上)时，由于梁重水平分力产生的支座剪切变形位移量6由制动力产生的支座位移L 除制动力外，支座各项位移之和D可按下式计算：Dt+p+S+ 19.在墩台设计计算过程种，考虑了哪些可能同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力状态？答：1.恒载和水的浮力；2.侧向土压力；3.汽车荷载的冲击力；4. 汽车荷载的制动力；5.流水压力及冰压力；6.船只或漂流物的撞击力；7.地震力。第三次作业1.混凝土桥梁若按结构形式和按材料可分成哪些？答：简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥、T型刚构桥、拱桥、斜拉桥等。混凝土圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢管混凝土桥、劲性骨架混凝土桥2.混凝土简支梁桥跨径的选用可考虑的因素有哪些？答：a.通常采用标准跨径，以利于梁的批量制造、运输架设和更换。b.跨径大小要与下部结构相配合。c.要满足容许建筑高度要求。d.吊装重量的限制，简支梁跨径越大，其单片吊装重量越大。e.经济适用跨径的要求。3.经济合理的高跨比取值的大致范围有哪些？答：a.公路与钢筋混凝土板为1/12-1/18，公路预应力混凝土板为1/16-1/23；b.公路钢筋混凝土T形梁为1/11-1/16，公路预应力混凝土梁为1/14-1/25；c.铁路钢筋混凝土T形梁为1/6-1/9(高度受限时1/11-1/15), 铁路预应力混凝土T形梁为1/10-1/11(高度受限时1/16-1/17，均指后张梁)。4.恒载弯矩影响线面积和剪力影响线面积的计算公式是什么？答：M=0.5（1-）L2Q=0.5（1-2）L -Q=0.52L+Q=0.5（1-2）L5.什么是刚性横梁法？答：在具有可靠横向联结的桥上，且在桥的宽跨比B/l小于或接近于0.5的情况时，车辆荷载作用下中间横梁的弹性挠曲变形同主梁的相比微不足道。也就是说中间横梁像一片刚度无穷大的刚性梁一样保持直线形状。这种把横梁当作支承在各片主梁上的连续刚体计算荷载横向分布系数的方法称为刚性横梁法6.预应力筋砼简支T型梁截面下缘应扩大成马蹄形（即梁端尺寸需要加大），为什么？答：锚具布局，承压，支座承压7.对于公路预应力混凝土连续梁桥，横截面形式的选择依据是什么？答：对于公路预应力混凝土连续梁桥，横截面形式主要根据跨径、桥宽以及施工方法来选择。跨径在20m以下者，一般采用实心板或空心板。跨径大于20m时，可采用下缘为马蹄行或T梁，为了承受支点福建的较大的负弯矩与剪力，T形截面可以增大马蹄宽度与肋的宽度。梁肋间距为1.353.5m。较大跨度的预应力混凝土连续梁，一般采用箱形截面8.活载作用下的内力计算，连续梁与简支梁的计算有何不同点？答：由于连续梁是超静定结构，在求解超静定结构力时，需要解算根据结构变形条件建立的变形协调方程。因为变形与材料的弹性模量、结构的几何特征（面积和惯性矩）有关，所以超静定赘余力的计算与结构刚度有关。连续梁计算各截面最大内力的方法仍以绘制影响线为主，但连续梁大多数截面都存在变号的弯矩和剪力。9.混凝土徐变对连续梁内力的影响，如何计算次内力？：当混凝土应力不超过极限强度的40%50%时，可按线性理论计算徐变对构件变形（位移或转角）的影响。再根据结构变形的协调条件，便可求出徐变对超静定结构内力的影响。10.温度变化对结构内力的影响可分为哪些情况？答：温度变化对结构内力的影响可分为两种情况：1.均匀的温度变化，即全结构温度变化相同，这种温度变化会使超静定刚构产生变形而造成温度内力(次内力)；2.不均匀的温度变化，即结构不同部位或不同构件的温度变化不同，在结构内产生了温度差，因而使结构产生变形，例如：梁顶与梁底的温差使梁受弯，箱形截面内外温差使板受弯等。这种变形在超静定结构中会产生次内力11.大跨度混凝土桥梁平衡悬臂施工用的挂篮其作用和组成部分？答：一个可移动的（钢）结构，它为悬臂灌注提供了架设模板、布置钢筋、灌注混凝土、张拉预应力等的一个工作平台。组成由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统、张拉平台等几部分组成12.答：实腹式拱桥拱轴系数其物理意义是拱脚与拱顶的恒载强度之比。当m=1，拱轴线抛物线13.目前拱桥常用的拱轴线型有哪几种？答：圆弧形、抛物线、悬链线14.什么叫“拱上建筑与主拱的联合作用”？答：拱桥为多次超静定的空间结构，当活载作用于桥跨结构时，拱上建筑参与主拱圈共同承受活载的作用，这种现象，称为“拱上建筑与主拱的联合作用”。15.恒载作用下拱的内力计算，为什么要考虑弹性压缩影响？答：当采用恒载压力线做拱轴线时，由于拱圈材料有弹性，并非绝对刚性，主拱圈在轴向压力作用下，将发生弹性压缩变形，拱轴要缩短，由此会在无铰拱中产生弯矩和剪力，这就是所谓的弹性压缩影响16.什么是拱的抗推刚度和相干系数？答：当拱的一端固定，另一端产生一单位水平位移而无法转时，拱脚所需的推力称为拱的抗推刚度；拱脚所需要的弯矩，称为拱的相干系数17.在设计重力式梁桥桥台时顺桥向的荷载布置需要考虑3种荷载组合，即(a)最大水平力和最大后端弯矩组合；(b)最大前端弯矩；(c)最大竖向力组合。下图的梁桥桥台的荷载布置中并未画出(a)、(b)、(c)种荷载组合情况下的车辆荷载，请在图上画出各车辆荷载的布置.答：18.竖向反力和水平力分别有哪些？答：a.竖向反力：结构自重反力，活荷载的支点反力及其影响力，施加预应力产生的竖向反力以及地基沉陷产生的支座附加反力；b.水平力：汽车荷载的制动力，列车的牵引力，纵向风力，摩阻力，温度变化支座变形引起的水平力，桥台土压力引起的水平力以及由其他原因产生的水平力。19.在所有荷载中，什么对荷载组合起着支配作用？桥墩计算中，一般需验算哪些内容？墩台整体稳定性验算包括哪些内容？答：在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。桥墩计算中，一般需验算墩身截面的强度、作用在墩身截面上合力的偏心距及桥墩的稳定性等。墩台整体稳定性验算包括抗倾覆稳定验算和抗滑移稳定验算