长安大学结构设计原理历年真题1.doc

1997年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试
结构设计原理试题

1、 钢筋混凝土受弯构件指的是哪两种构件？它们在构造形式上（包括外形和配筋）有何不同，在桥梁工程中常用于哪些部位？(10分)
2、 简述钢筋混凝土适筋梁的工作阶段及相应于各阶段的正截面应力和应变的变化规律。（10分）
3、 试绘出双筋矩形截面（钢筋混凝土）梁正截面强度计算图式，并写出其基本公式和应满足的条件。(10分)
4、 普通箍筋柱与钢筋混凝土梁中都设有箍筋，两者的箍筋在设计上和作用上有何不同之处？(10分)
5、 你认为处理好结构构造问题和处理好结构计算问题哪个重要？为什么？(10分)
6、 设计预应力混凝土结构时，为什么要进行预应力损失计算？预应力损失为何要分阶段组合？另请简要表达出先张法和后张法构件不同阶段各应考虑哪些损失？(10分)
7、 何为预应力度？根据预应力度可把预应力混凝土结构分为哪几类？简述各类预应力混凝土结构的受力特点。(10分)
8、 某后张法预应力混凝土简支梁的跨中截面，其形状尺寸和配筋如图1所示。已知非预应力钢筋的Rg＝380Mpa，预应力筋的Ry＝1280MPa，混凝土标号为40号，Ra＝23MPa，ξjy＝0.4，试问该截面承受计算弯矩Mj＝311680KN.M是否安全？(10分)

9、 钢结构常用的连接方法有哪些？简述各连接方法的特点。(10分)
10、 图2所示一混凝土立方体变长a＝20cm，紧密靠近刚性凹座的内壁，承受中心压力P＝40KN，当凹座内刚壁与混凝土立方体之间理想光滑无摩擦时，求刚凹壁上所受的压力及混凝土内的应力。（已知砼泊松系数μ＝1/6）。(10分)

1998年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试
结构设计原理试题

11、 在进行钢筋混凝土结构构件计算时，为什么除应满足截面强度要求外，还必须进行裂缝宽度的验算？(10分)
12、 为什么在钢筋混凝土梁中采用高强钢筋时不必要的，而在预应力混凝土中则必须配置高强钢筋？（10分）
13、 在圬工结构中，砂浆的物理力学性能指标主要有哪些，这些指标对砌体的质量（即强度）有何影响？(10分)
14、 设有两个轴心受拉构件，其配筋数量，材料强度，截面尺寸等均相同，只是一个施加了预应力，另一个没有施加预应力，试问这两个构件的强度承载力是否相同？开裂荷载是否相同？为什么？(10分)
15、 钢筋混凝土受弯构件（简支梁）的斜截面破坏形态有哪些？现行《公桥规》的斜截面抗剪强度计算公式以何种破坏形态为依据？其它破坏形态怎样防止？ (10分)
16、 何谓钢材的疲劳强度？桥梁结构用钢应具备什么特性？为什么？(10分)
17、 设计钢筋混凝土弯、扭、剪复合受力构件时，可采用什么方法进行配筋计算？钢筋如何布置（以矩形截面梁为例）？(10分)
18、 如何划分钢筋混凝土大、小偏心受压构件？简述各自的破坏特征。(10分)
19、 在实际工程中，混凝土局部承压问题一般存在于结构的哪些部位？如何改变或提高构件的局部承压性能？(10分)
20、 有一段预应力筋如图所示，长L＝24.4m，沿半径R＝31.1m的曲线管道张拉，已知k＝0.003，μ＝0.35，若要保证B端预应力筋中心须具有拉应力
σyb＝892.25MPa，若只考虑摩擦损失而不计其它项预应力损失，试问在A端张拉时，应施加多大的锚下张拉应力σk？(10分)

1999年长安大学硕士学位研究生入学考试
结构设计原理试题

21、 何谓T型梁翼缘板的有效宽度（或计算宽度）？钢筋混凝土和预应力混凝土T梁翼缘板有效宽度的确定方法是否相同？影响T梁翼缘板有效宽度的因素有哪些？(10分)
答; T型梁翼缘板的有效宽度（或计算宽度）：由于剪力滞效应，翼缘上的压应力为非均匀分布，计算抗弯承载力时，以轴心抗压强度为标准，所等效出的均匀分布宽度。两种构件的确定方法相同。影响T梁翼缘板有效宽度的因素有：截面与跨径(长度)的相对尺寸、翼板厚度、支承条件等。
22、 钢筋混凝土轴心受压构件中纵筋和箍筋的作用是什么？（10分）
答：纵筋的作用：①协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸；②承受可能存在的不大弯矩；③防止构件的突然脆性破坏。普通箍筋的作用：防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。螺旋箍筋的作用是使截面中心部分混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的强度和延性。
23、 简述钢筋混凝土结构、全预应力混凝土结构及钢结构的特点和相应的适用范围？(10分)
答：课本总论中可查到。
24、 预应力混凝土梁内一般有哪些钢筋？（2004年A）分别说明各种钢筋的作用？(10分)（2003年A）
答：（1）预应力筋：承受荷载，在梁端起弯起筋作用，布置原则：a、重心线不超出束界范围；b、钢束弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配合；c、应符合构造要求。（2）箍筋：承受剪力。（3）水平纵向辅助钢筋：为了缩小腹板裂缝。（4）局部加强钢筋：设在局部受力较大部位，承受局部受力。（5）架立筋与定位钢筋：用于固定预留孔道制孔器位置的钢筋。
25、 设有两片正常钢筋混凝土简支梁，其跨径、配筋数量、配筋位置、材料强度、截面尺寸和工作条件均相同，只是一片梁的下缘主筋施加预应力，而另一片梁没有施加预应力，试问这两片梁的正截面强度是否相同？开裂荷载是否相同？为什么？(10分)（1998、1999、2002年）
答：两个构件的强度承载力是相同的。在正常配筋的范围内，预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与构件的组成材料受力性能有关，而与是否在受拉区钢筋中施加预应力的影响很小。
开裂荷载前者高于后者。具体来说，预应力混凝土梁的抗裂弯矩要比同截面同材料的普通钢筋混凝土梁的抗裂弯矩大一个消压弯矩。

26、 后张法预应力混凝土结构中一般发生哪些预应力损失，并分别说明减小这些预应力损失的措施？(10分)
答：
类型
措施
预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失σs1
两端张拉，超张拉
锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失σs2
超张拉、选用变形小的锚具
混凝土弹性压缩引起的应力损失σs4
分阶段张拉－即每束钢筋不一次张拉到位，循环张拉，直至全部预应力束张拉到位。
钢筋松弛引起的应力损失σs5
超张拉
混凝土收缩和徐变引起的应力损失σs6
采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用硬性混凝土；采用级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；加强养护，以减小混凝土的收缩。

27、 简述简支梁中普通钢筋和预应力钢束的布置原则？ (10分)
答：（1）预应力钢束布置原则：a、重心线不超出束界范围；b、钢束弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配合；c、应符合构造要求。（2）箍筋：满足抗剪要求，符合构造规定。（3）水平纵向辅助钢筋：符合构造要求即可，达到防裂目的。（4）局部加强钢筋：按照受力计算设置。（5）架立筋与定位钢筋：满足施工需要即可。
28、 部分预应力混凝土结构有哪些特点？ (10分)
答：部分预应力混凝土结构，0<λ<1 ，其受力特点为：沿预应力筋方向正截面出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝。结构优点：①节省预应力钢筋与锚具；②改善结构性能：减小了反拱度、锚下局部应力，裂缝闭合能力强，提高了构件的延性和能量耗散能力，有利构件抗震。
29、 简述高强螺栓连接的工作机理和计算方法？(10分)（1999、2003A）
答：高强螺栓主要是靠被连接构件接触面之间的摩擦力来传递内力，一种是只靠摩擦力传力的摩擦型螺栓，一种是除摩擦力还依靠杆身的承压和抗剪传力的承压型螺栓。
次要构件按最大内力法；主要构件按等强度法。
30、 已知某T型截面梁，截面尺寸为b=400mm,h=800mm,bi=800mm,hi=120,采用25号混凝土和Ⅱ级钢筋，Ra=14.5MPa,Rg=340MPa,承受计算弯距Mj=625KN·M,试求纵向钢筋截面面积，并进行横截面布置。提示：设ag＝60mm，采用Ⅱ级钢筋Φ25，单根面积为490.9mm2?(10分)
答：略。
2000年西安公路交通大学硕士学位研究生入学考试
结构设计原理试题答案

1、 何谓结构构造？结构构造在结构设计中起什么作用？（10分）
2、 钢筋混凝土适筋梁的最大、最小配筋率是根据什么原则确定的？在进行正截面强度计算时，控制最大、最小配筋率有何意义？（10分）
答：最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限，可按照下列原则确定：配有最小配筋率的钢筋混凝土梁在破坏时正截面承载力 等于同样截面尺寸、同样材料的素混凝土梁正截面开裂弯矩的标准值。同时，应考虑到温度变化、混凝土收缩应力的影响以及过去的设计经验；最大配筋率是适筋梁与超筋梁的界限，可按下列原则确定：当纵向钢筋屈服时的弯矩My等于Mu时，受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎几乎同时发生的配筋率。
正截面强度设计时，通过控制最大，小配筋率，可以防止钢筋混凝土结构发生少筋梁破坏和超筋梁破坏，达到结构的延性设计，避免结构发生脆性破坏。
3、 在双筋截面梁中配置受压钢筋的主要作用是什么？通常适用于何种情况？有何优缺点？（10分）
答：双筋截面梁中受压钢筋的主要作用：协助混凝土受压，改变截面的塑性变形能力。
适用于:a、Mj较大而截面尺寸受使用条件或混凝土限制，按单筋计算出现超筋。b、承受异号弯矩（连续梁内支点处截面）。c、由于构造方面原因，支点处往往有很大剪力，防止混凝土碎。d、装配式构件为减轻自重。
优缺点：提高截面延性，并减小长期荷载下变形，但一般情况下采用受压筋承受部分压力不经济。
4、 在进行钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯强度计算时，为何要验算抗剪强度的试题名称：404 结构设计原理(A)
上限值和下限值？如不满足上下限要求，应如何处理？（10分）
答：斜截面破坏分为斜压破坏，斜拉破坏，剪压破坏，且都为脆性破坏。对于斜压和斜拉破坏，一般是采用截面限制条件和一定的构造措施予以避免。而常见的剪压破坏的斜截面抗剪能力变化幅度大，故必须进行斜截面的抗剪承载能力验算，而进行斜截面的抗剪承载能力验算公式是以剪压破坏形式的受力特征而建立的，所以验算抗剪强度必须设置上下限来防止出现斜压和斜拉破坏。如果不满足上限则要增大截面尺寸或提高混凝土强度等级，如果不满足下限，则需要通过计算来配置箍筋。
5、 试以公路桥梁结构为例，说明构件产生扭矩的原因，并指出由理想弹塑性材料构成的矩形截面受扭构件在弹性阶段和塑性阶段截面的剪应力是如何分布的。（10分）
6、 设某钢筋混凝土偏心受压构件，截面尺寸为b×h，采用对称配筋，即Ag=A’g ，ag=a’g ，如记Np=N j/ Rabh0，Mp=M j/ Rabh02，Mj=Nje，试证明当为大偏心受压试验时，Mp－Np的相关曲线为二次抛物线。（10分）
7、 预应力混凝土简支梁中的预应力钢束趋向支点时为何逐步上弯？钢筋弯起时
应考虑那些要求？（10分）
答：对于简支梁来说，通常在支座截面附近的剪力是很大的，而弯起预应力筋的竖向分量将大大有助于提高梁的斜截面抗裂性和抗剪强度，也可以减小反拱值。另一方面，在支座附近弯矩很小，因此，没有必要都把预应力筋配置在梁的地下边缘。弯起后，还有利于解决局部承压问题，也有利于梁端锚具的布置。所以预应力弯起钢筋的作用是多方面的。对于连续梁或框架梁来说，除了在外支座截面附近的预应力弯起钢筋的作用与简支梁的相同以外，弯起钢筋在中间内支座
还可充分利用来抵抗负弯矩，对提高正截面的抗裂性和抗弯强度的作用也会是十分大的。
8、 简述预应力混凝土结构正常使用极限状态和承载能力极限状态的计算内容和方法。（10分）
9、 什么称为束界（索界）？束界与截面核心有何区别？简述预应力钢束的布置原则。（10分）
答：束界是借用了截面核心距的物理概念。当预加力作用在上核心时，截面下缘就不出现拉应力；作用在下核心时，截面上缘不出现拉应力因而在支点，因无外载弯矩，束筋布置的界限可从上核心到下核心之间。但在跨中，因主梁可能承受最大弯矩MT（恒、活载弯矩）或最小弯矩MG（恒载弯矩）则束筋的布置的上限是必须保证预加力有足够的偏心距来抵消MT，下限是预加力在MG作用下具有最大偏心距，上，下限之间的部分即是预应力束筋的束界
若使中性轴恰与轮廓相切，既偏心力只作用在截面形心周围一定区域内时，截面上只引起拉或压应力，这个区域称为截面核心
布置原则：书P283
10、 试述钢结构的主要连接方式，相应的特点及计算方法。（10分）
答：常用的连接方式有：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强螺栓连接。焊接连接不削弱截面，刚性好，构造简单，施工方便，可采用自动化操作，但有残余应力；铆钉连接费料费工，但塑韧性比较好，工作可靠；普通螺栓连接拆装方便，施工简单，一般用于临时结构；高强螺栓强度高，工作可靠，安装方便，用于永久性结构

长安大学2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：结构设计原理 第 1 页 共1页

一、 钢筋混凝土结构对其组成材料（混凝土和钢筋）的性能有哪些要求？为什么？(10分)
答：钢筋混凝土对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。
对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同工作。
二、 何谓钢筋混凝土梁的“界限破坏”，为什么要引入混凝土相对界限受压区高度系数ξjg？（10分）
答：钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应变而破坏，此时成为界限破坏。引入ξjg，可以更好的为适筋截面和超筋截面划清界限，当截面实际受压高度Xc>ξjgho时，为超筋截面，当Xc<ξjgho时，为适筋截面。

三、 钢筋混凝土梁内一般有哪几种钢筋？分别说明各种钢筋的作用(10分)
答：（1）纵向受拉钢筋。主要受力筋，代替混凝土受拉。（2）箍筋。帮助混凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋，并和纵向钢筋以及架立筋等组成骨架。（3）架立筋。和主筋、箍筋等组成钢筋骨架便于施工。（4）弯起筋或斜筋。抗剪。（5）水平纵向钢筋。梁高h>1m时设置，主要作用是在梁侧面发生裂缝后减少混凝土裂缝宽度。

四、 为什么预应力混凝土梁需要进行正常使用阶段应力验算？而钢筋混凝土梁却不需要进行使用阶段应力验算？(10分)
答：预应力混凝土梁在各个受力阶段有其不同受力特点，正常使用阶段预应力损失全部完成，有效预应力最小，既为永存预应力，显然，永存预应力要小于施工阶段的有效预应力值。为保证结构安全可靠，须进行应力验算。
而钢筋混凝土梁的不利受力阶段在施工阶段，特别是梁的安装、运输过程中的，梁的支承条件、受力图式会发生变化，故只需进行施工阶段的应力验算。

五、 某预应力筋的线型为圆曲线，圆曲线长度为L，半径为R，采用一端固定，一端张拉，假定已知管道摩阻系数μ，偏差系数k，预应力筋截面积为Ay，弹性模量为Ey，试确定仅考虑摩阻影响时张拉控制应力Nk与预应力筋张拉伸长量ΔL之间的关系(10分)
答：结构设计原理P234或参照重点笔记中03试题答案第六题

六、 钢筋混凝土轴心受压普通箍筋柱和螺旋箍筋柱在承载能力计算方面有何不同？考虑纵向弯曲影响时，轴心受压与偏心受压计算中的ψ和η有何区别？(10分)
答：前者计算式为：Nu=ψγb（RaA/γc+Rg'Ag'/γs）；后者为：Nu=γb（RaAhe/γc+2RgAjg/γs +Rg'Ag'/γs）。可见钢筋混凝土轴心受压普通箍筋柱计算承载力时需考虑纵向弯曲系数，后者不用。而螺旋箍筋柱中螺旋箍筋需换算成体积相等的纵向钢筋面积来进行承载力计算。
轴心受压计算中的ψ为长柱失稳破坏时的临界压力Pc与短柱压坏时的轴心压力Nu的比值，称为纵向弯曲系数。主要受柱长细比的影响，对矩形截面为λ=Lo/b。λ≤8时为短柱，可不考虑纵向弯曲系数，ψ≈1。而偏心受压计算中的η=（eo+f）/eo，考虑的是构件由于侧向挠度而引起的二阶弯矩的影响，称为偏心受压构件考虑纵向挠曲影响的轴向力偏心距增大系数。也受柱长细比的影响，对矩形截面为λ=Lo/h≤8，对圆形截面为λ=Lo/d≤7时构件为短柱，η=1。其他情况下，η=1/（1-γcNjLo²/10αeEhIhγb），其中αe为考虑偏心距对η值的影响系数，即αe=0.1/（0.3+eo/h）+0.143，eo/h≥1时，取αe=0.22。

七、 简述我国常用锚具的种类、工作原理、适用场合及相应的优缺点(10分)
答：（1）锥形锚。依靠摩阻力锚固的锚具。主要用于钢丝束的锚固。优点是锚固面积小，便于在梁体上分散布置，缺点是锚固时钢丝的回缩量大，应力损失较其他锚具大，不能重复张拉和接长。（2）墩头锚。依靠钢丝的镦粗头承压进行锚固。主要用于直线式钢丝束的锚固，也可锚固直径14mm以下的直线式钢筋束。优点是锚固可靠，不滑丝，应力损失小。缺点是筋束张拉吨位大，钢丝数多，施工麻烦。（3）钢筋螺纹锚具。依靠钢筋螺纹承压进行锚固。主要用于预应力筋束为高强粗钢筋时。优点是锚固可靠，施工方便，预应力损失小，能重复张拉。（4）夹片锚具。主要用于锚固钢绞线筋束。其中钢绞线夹片锚和扁型夹片锚具主要是靠摩阻力进行锚固，一端张拉时固定端采用的压花锚具主要靠粘结力锚固，挤压锚具主要靠摩阻力。

八、 钢筋混凝土深梁与普通混凝土梁在破坏形态、配筋构造和内力计算等方面有何差异？(10分)
答：（1）破坏形态上。钢筋混凝土深梁主要是弯曲破坏、剪压破坏、局部承压破坏和锚固破坏。普通钢筋混凝土梁正截面上主要是少筋、超筋梁破坏和适筋梁破坏，斜截面上主要是斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏。
（2）配筋构造上。对于钢筋混凝土深梁，纵向受拉钢筋宜均匀布置在深梁下边缘以上0.2h的高度范围内，下部纵向钢筋应全部伸入支座且应可靠地锚固，不得在跨间弯起或截断。对于荷载作用在顶部的深梁，在端支座处应设置附加水平钢筋和附加竖向钢筋，其范围为0.3hx0.5h。普通混凝土梁则主要是纵筋，箍筋，架立筋等，纵筋按计算要求确定，箍筋一般满足规范构造要求既可。
（3）内力计算方面。简支梁与普通钢筋混凝土简支梁类似，以支座反力推算截面上的弯矩和剪力。连续梁的内力计算，跨高比较小，作用在深梁上的荷载主要通过压缩刚度和剪切刚度直接传到支座上，因此弯矩和剪力与一般连续梁不同，其跨中正弯矩比一般连续梁大，而支座负弯矩偏小，且随跨高比和跨度的不同而变化，计算应考虑剪切变形的影响，按弹性力学方法计算。

九、 试述影响砌体抗压强度的主要因素及其原因(10分)
答：影响砌体主要抗压强度的重要因素是：（1）块材的强度、尺寸和形状。块材是砌体的主要组成材料，因此对砌体的强度起重要作用。（2）砂浆的强度、和易性和保水性。砂浆强度直接影响砌体的抗压强度和块材与其之间的横向变形差异。砂浆的和易性和保水性则影响砂浆的强度，及其作用的发挥。（3）砌筑质量。灰缝的质量，砂浆铺砌的质量都直接影响整体的受力而影响砌体的抗压强度。

十、 何谓钢结构的受力性连接和缀连性连接？常用的钢结构连接方法有哪些？(10分)
答：受力性连接是将内力由结构的一部分传至另一部分的连接方式；缀连性连接是使所有组成构件的各部分形成整体而共同工作，而在计算时不考虑连接处受力的连接方式。常用的连接方式有：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强螺栓连接。焊接连接不削弱截面，刚性好，构造简单，施工方便，可采用自动化操作，但有残余应力；铆钉连接费料费工，但塑韧性比较好，工作可靠；普通螺栓连接拆装方便，施工简单，一般用于临时结构；高强螺栓强度高，工作可靠，安装方便，用于永久性结构。
长安大学2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：结构设计原理 第 1 页 共1页

1、 进行结构设计时，处理结构构造问题应考虑哪些因素？简述其理由（均以钢筋混凝土简支受弯构件为例回答）(15分)
答：（1）钢筋种类及骨架形式；影响结构稳定性和施工的方便。
（2）纵向钢筋配筋率；直接影响结构的抗弯能力。
（3）混凝土保护层厚度；防止钢筋受腐蚀并保证钢筋与混凝土的粘结。
（4）钢筋净距；钢筋布置过密造成经济上的浪费，过疏则造成承载力不够。
（5）箍筋设计；固定纵筋，帮助混凝土抗剪，并与纵筋、架立筋组成骨架。
（6）弯起筋起弯点，截断点，各弯起钢筋的水平投影能相互有重叠部分。

2、 试述钢筋混凝土和全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤，并对各自的设计特点进行对比分析(25分)
答：钢筋混凝土受弯构件主要设计步骤：
（1） 根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与相应尺寸。
（2） 根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力。
（3） 对于控制截面进行受拉钢筋计算。
（4） 腹筋设计，包括箍筋和弯起钢筋及斜筋设计。
（5） 斜截面抗剪强度验算。
（6） 施工阶段应力验算。
（7） 最大裂缝宽度验算。
（8） 梁跨中挠度验算。
全预应力混凝土简支受弯构件的主要设计步骤：
（1） 根据设计要求，参照已有设计的图纸和资料，选定构件的截面型式与相应尺寸。
（2） 根据结构可能出现的荷载组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力。
（3） 根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的数量并进行合理布置
（4） 计算主梁截面几何特性
（5） 计算预应力筋的张拉控制应力，估算各项合理损失并计算各阶段相应的有效预应力
（6） 进行施工和使用阶段的应力验算
（7） 进行正截面、斜截面强度验算
（8） 进行主梁的变形计算
（9） 进行锚端局部承受计算与锚固区设计

3、 设有两个受拉构件，其配筋数量、配筋位置、材料强度、截面尺寸及工作条件等均相同，只是一个施加了预应力，另一个没有施加预应力，试问这两个构件的强度承载力是否相同？开裂荷载是否相同？为什么？(15分)
答：两个构件的强度承载力是相同的。在正常配筋的范围内，预应力混凝土梁的破坏弯矩主要与构件的组成材料受力性能有关，而与是否在受拉区钢筋中施加预应力的影响很小。
开裂荷载前者高于后者。具体来说，预应力混凝土梁的抗裂弯矩要比同截面同材料的普通钢筋混凝土梁的抗裂弯矩大一个消压弯矩。

4、 普通箍筋柱与钢筋混凝土梁中都设置有箍筋，两者的箍筋在设计和作用方面有何不同之处？(10分)
答：普通箍筋柱中，箍筋的主要作用是防止纵向钢筋局部压屈。箍筋直径一般不小于6mm，必须作成封闭式。箍筋间距应小于纵向受力筋的15倍或构件截面的较小尺寸，并不大于400mm。
钢筋混凝土梁中，箍筋主要帮助混凝土抗剪。形式上有双肢开口式和双肢、四肢闭口式。箍筋直径一般不小于6mm或主筋直径的1/4。箍筋的间距不大于梁高的3/4和500mm，对于薄壁受弯构件及高度小于300mm的不应超过200mm，梁高大于4m的不应大于梁高的1/10。支承截面处，支座中心两侧各相当梁高1/2的长度范围内箍筋间距不大于100mm，直径不小于8mm。

5、 钢结构常用的连接方式有哪些？简述各连接方式的构造和受力特点(15分)
答：焊接连接、铆钉连接、普通螺栓连接和高强度螺栓连接
焊接连接有三种形式，具体为对接、搭接和角接。对接的受力特点是传力均匀，没有显著的应力集中，对承受动力荷载有利。搭接和角接的受力特点是焊缝处应力集中现象较为严重，在反复荷载下易疲劳。
铆钉连接主要连接形式为对接、搭接和角接。对接受力情况对称，内力传递不会产生偏心，不会发生挠曲和转动，承载能力较高。搭接受力会产生挠曲和转动，承载力较低。角接受力平均，但承载力小。
普通螺栓连接分为剪力螺栓连接和拉力螺栓连接。前者依靠螺杆的承压和抗剪传递垂直于螺杆的外力；后者依靠螺杆受拉传递平行于螺杆的外力。
高强螺栓连接分为摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓，前者只靠被连接构件接触面之间摩擦力传力，后者除靠摩擦力外，还依靠杆身的承压和抗剪传力。

6、 试以预应力度为基础，对配筋混凝土结构进行分类，并简述各类配筋混凝土结构的受力特点(10分)
答：按预应力度加筋混凝土结构可分为：（1）全预应力混凝土结构，λ≥1，其受力特点为：沿预应力筋方向的正截面不出现拉应力，不出现裂缝，全截面受压。（2）部分预应力混凝土结构，0<λ<1 ，其受力特点为：沿预应力筋方向正截面出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝。（3）钢筋混凝土结构，λ=0，其受力特点为：受拉区混凝土很快达到其极限拉应变，出现裂缝，拉力主要由钢筋承受，只至钢筋屈服，受压区混凝土最终压碎破坏。

7、 名词解释(10分)
（1） 反拱度：偏心预加力引起的上挠度。
（2）预拱度：为了削除结构重力这个长期荷载引起的变形，而设置的大小相当于结构重力和半个静活载引起的竖向挠度。
（3）徐变：应力不变的情况下，应变随时间继续增长的现象。
（4）徐舒：筋束在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则筋束中的应力随时间延长而降低的现象。
（5）预应力损失：由于施工因素、材料性能、和环境条件等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力既为预应力损失。

长安大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：结构设计原理 共4页 第1页

一、 名词解释（每题2分，共20分）
1、剪跨比 :是一个无量纲常熟，用m＝M/Qho表示，M,Q分别为受剪区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，ho为截面有效高度。
2、有效预应力：在施工阶段由于各因素影响，使预加力筋中的预拉应力将产生部分损失，通常把扣除应力损失后的预应力筋中实际存在的预应力成为有效预应力。
3、时效：钢筋张拉后停留一段时间再张拉，刚才强度提高，塑性下降的现象。
4、预应力度：由预加应力确定的消压弯矩与外荷载产生弯矩的比值。
5、无粘结预应力：配置主筋为无粘结预应力筋的后张法预应力混凝土梁
6、配箍率：nαk/bSk，n为箍筋肢数，αk为每一肢的面积，b为截面宽度，Sk为箍筋间距。即沿箍筋断面切开，箍筋面积与整个断面的面积的比值。
7、界限破坏：钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应变而破坏，此时成为界限破坏。
8、剪压破坏：梁在剪弯区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝伸展至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端在混凝土正应力、剪应力及荷载 引起的竖向局部压应力共同作用下被压碎破坏，破坏处出现很多平行的斜向短裂缝和混凝土碎渣。
9、消压弯矩：消除构件控制截面受拉区边缘混凝土的预压应力，使其恰好为零的弯矩。
10、徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间增长的现象。
二、 钢筋混凝土受弯构件及预应力混凝土受弯构件对其组成材料的物理力学性能有何要求？简述其原因。（15分）
答：钢筋混凝土受弯构件：
对钢筋的要求：强度高，有良好的塑性和可焊性，以适应变形，避免突然破坏，保证焊接接头性能，不产生裂纹及过大变形。良好的粘结性，为了与混凝土共同工作。
对混凝土的要求：早期强度高，混凝土低收缩，低徐变，和易性好，强度适中。早期强度高为了提高施工进度，低收缩避免混凝土产生拉应力而开裂。和易性好便于施工，与钢筋共同作用。徐变会使构件变性增加，引起应力重分布。
预应力混凝土受弯构件：
对钢筋的要求：（1）强度高，弥补各种因素所造成的预应力损失，有效建立预应力。（2）良好的塑性和焊接性能，以保证破坏前由较大变形能力，焊接则保证钢筋加工质量。（3）由良好的粘结性能。（4）应力松弛要低，以较少预应力损失。
预应力钢筋的发展趋势：高强度，粗直径，低松弛和耐腐蚀。
对混凝土的要求：强度高，为了充分发挥早高强钢材的抗拉强度，有效减少构件截面尺寸，减轻自重。快硬，早强，以便能及早施加预应力，加快施工进度 ，提高模板设备利用率。均质性好，保证混凝土的浇筑质量。低收缩，低徐变，以减少预应力损失。
三、 有四根截面尺寸相同但配筋不同的钢筋混凝土单筋简支梁：
① μ<μmin；
② μmin<μ<μmax；
③ μ＝μmax；
④ μ>μmax
试回答以下问题：
1、这四根梁各自将出现出什么样的破坏形态？
①为少筋②为适筋③为界限④为超筋
2、破坏时钢筋分别处于什么范围？
①钢筋达到了强度甚至极限强度②屈服③屈服④未屈服
3、破坏时所能承受的最大弯矩如何计算？（以矩形截面梁为例，用计算式表达）（25分）
①对少筋按素混凝土梁Rf＝MYx/I=6Mh/bh³，得出Mf＝Rfbh²/6
②适筋，RgAg＝Rabx，Mp＝RgAg（ho－x/2）/γs= Rabx（ho－x/2）/γs
③超筋，取ξ＝ξjg，x＝ξjg ho，则Mp＝RabXjg（ho－x/2）/γc
四、 在钢筋混凝土双筋截面梁中配置受压钢筋的主要作用是什么？该配筋方式在桥梁工程中适用于哪些情况？有何优缺点？（20分）
答：双筋截面梁中受压钢筋的主要作用：协助混凝土受压，改变截面的塑性变形能力。
适用于:a、Mj较大而截面尺寸受使用条件或混凝土限制，按单筋计算出现超筋。b、承受异号弯矩（连续梁内支点处截面）。c、由于构造方面原因，支点处往往有很大剪力，防止混凝土碎。d、装配式构件为减轻自重。
优缺点：提高截面延性，并减小长期荷载下变形，但一般情况下采用受压筋承受部分压力不经济。
五、 钢筋混凝土及预应力混凝土简支粱中一般配置有哪些钢筋？请分别说明这些钢筋的作用和布置原则。（30分）
答：钢筋混凝土梁：（1）纵向受拉钢筋。主要受力筋，代替混凝土受拉。（2）箍筋。帮助混凝土抗剪，抑制裂缝开展和延伸，固定纵向钢筋，并和纵向钢筋以及架立筋等组成骨架。（3）架立筋。和主筋、箍筋等组成钢筋骨架便于施工。（4）弯起筋或斜筋。抗剪。（5）水平纵向钢筋。梁高h>1m时设置，主要作用是在梁侧面发生裂缝后减少混凝土裂缝宽度。
预应力混凝土梁：（1）预应力筋：承受荷载，在梁端起弯起筋作用，布置原则：a、重心线不超出束界范围；b、钢束弯起的角度应与所承受的剪力变化规律相配合；c、应符合构造要求。（2）箍筋：承受剪力。（3）水平纵向辅助钢筋：为了缩小腹板裂缝。（4）局部加强钢筋：设在局部受力较大部位，承受局部受力。（5）架立筋与定位钢筋：用于固定预留孔道制孔器位置的钢筋。
六、 试推导预应力摩阻损失σs1的计算公式。（10分）
答：<结构设计原理>P234或参照重点笔记中03试题答案。
七、 简述桥梁用高强螺栓连接的工作机理和计算方法。（15分）
答：摩擦型高强螺栓靠摩擦力传力，在整个使用期间外剪力不超过内摩擦，剪切变形小，连接的构件能弹性地整体工作，抗疲劳能力强。
次要构件按最大内力法；主要构件按等强度法。
八、 试述影响砌体抗压强度的主要因素及其原因。（15分）
答：影响砌体主要抗压强度的重要因素是：（1）块材的强度、尺寸和形状。块材是砌体的主要组成材料，因此对砌体的强度起重要作用。（2）砂浆的强度、和易性和保水性。砂浆强度直接影响砌体的抗压强度和块材与其之间的横向变形差异。砂浆的和易性和保水性则影响砂浆的强度，及其作用的发挥。（3）砌筑质量。灰缝的质量，砂浆铺砌的质量都直接影响整体的受力而影响砌体的抗压强度。

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四、 名词解释（每题3分，共30分）
1、徐变 2、极限状态 3、尺寸效应 4、预应力损失 5、局部承压
6、有效预应力 7、消压弯矩 8、预应力度λ 9、开裂弯矩 10、粘结应力
五、 填空（每空2分，共30分）
1、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏形态与 的含量、 和混凝的 有关。
2、钢结构是由若干构件组成的，各构件按某种方式加以连接，按照受力的不同，连接可分为 和 两种。
3、由于结构构件中块材与砂浆实际强度值的不同，砌体在受剪、受拉、及弯曲受拉时，其破坏可分为 、 两种情况。
4、无腹筋简支梁斜截面破坏形态有 、 、 三种。
5、影响钢筋混凝土构件钢筋锈蚀的主要因素 、 、 、
等等。
6、应力循环特征值ρ是多次重复作用的荷载所引起的最小应力和最大应力的比值。 和与ρ值大小有关。
六、 叙述题（共90分）
1、 为什么钢筋混凝土梁不需进行正常使用阶段的应力验算，而预应力混凝土梁却需要？（20分）
2、 钢筋混凝土偏心受压构件有几种破坏形态？试说明其破坏机理及如何判定大、小偏心受压构件的界限？（10分）
3、 简述复合应力状态下的混凝土强度特性？并说明其在结构设计中的应用？（15分）
4、 钢筋混凝土受弯构件从加载到破坏正截面的受力和变形全过程共分了几个阶段？并说明各阶段梁正截面上的应力分布规律？（15分）
5、 试述钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件对钢筋和混凝土材料性能的要求？（10分）
6、 试述钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件配筋种类及其作用？（20分）
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试题评分标准及答案
考试科目：结构设计原理 共3页 第1页
一、 名词解释（每题3分，共30分）
1. 在长期荷载作用下，混凝土的变形将随时间而增加，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。
2. 是指一个结构或结构的一部分达到一个使它不适合使用的特殊状态。
3. 试验表明,混凝土立方试块愈小,则量测所得的强度愈高,这种现象称为尺寸效应.
4. 由于施工因素、材料性能、环境不同等的影响，钢筋中的预拉应力将要逐渐减小。这种减小的应力就称为预应力损失。
5. 构件的受力表面上仅有部分面积承受压力时，称为局部承压。
6. 是指锚下控制应力，扣除相应阶段的应力损失后，在筋束中实际存在的预拉应力值。
7．就是用荷载产生的弯矩，去消除预应力混凝土构件控制截面受拉区边缘混凝土的预压应力，使该边缘混凝土的应力恰好为零时的荷载弯矩值，就是消压弯矩。它是表示预应力度的重要参数。构件的荷载弯矩小于或等于消压弯矩时为全预应力混凝土，构件的荷载弯矩大于消压弯矩时为部分应力混凝土。
8. 按正常使用极限状态设计时受弯构件预应力度λ是由预加力大小确定的消压弯矩M0与外荷载弯矩M的比值。
9. 构件在荷载作用下，受拉区混凝土应力达到抗拉极限强度时的应力