长安大学结构设计原理2006带答案.doc

2006年硕士研究生入学考试试题

试题名称：404 结构设计原理 （A）
一、简答题（每小题6分, 共54分）
1、 在钢筋混凝土受弯构件（单筋矩形截面）正截面承载力设计时，若，应采取什么措施？
答：在钢筋混凝土受弯构件（单筋矩形截面）正截面承载力设计时，若，应增大截面尺寸、或提高混凝土标号、或改用双筋截面，使，从而使该混凝土受弯构件成为适筋梁。
2、 钢筋混凝土受弯构件常会发生哪几种形式的破坏？设计中如何设防或满足承载力要求？
答：正截面破坏中有少筋梁破坏、超筋梁破坏和适筋梁破坏，前两者为脆性破坏，后者为塑性破坏，措施：合理选择截面尺寸，材料并控制其截面配筋率；斜截面破坏中有斜压破坏、斜拉破坏和剪压破坏，措施：合理控制剪跨比、混凝土强度、纵向受拉钢筋配筋率和箍筋数量及强度。
3、 什么是深梁？在计算连续深梁的内力时，应考虑哪些变形的影响？
答：深 梁即梁高与跨径相差不大的梁；计算时除了考虑弯曲变形外，还须考虑剪切变形的影响，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
4、 钢筋混凝土板按受力类型可分为哪几种？其受力特征和钢筋布置有何不同？
答：单向板：单向传递弯矩，单向配主钢筋，另一方向配分布钢筋。
双向板：双向传递弯矩，双向配主钢筋。
试题名称：404 结构设计原理 （A）
5、 什么是张拉控制应力？为什么张拉控制应力取值不能过高也不能过低？
答：张拉控制应力指张拉钢筋时，张拉设备（千斤顶和油泵）上的压力表所需达到而加以控制的总张拉力初一预应力钢筋截面面积得出的应力值。
设计预应力混凝土构件时，为了充分发挥预应力的有点，张拉控制应力应尽可能地定的高一些，使得混凝土获得较高的预压应力，以提高构件的抗烈性。但是，张拉控制应力也不能定的过高。定的过高，会有以下缺点：第一，如果过高，则构件出现裂缝是的承载能力与破坏时的承载能力优势可能会很接近，即意味着构件在裂缝出现后不解就会失去承载能力，使得构件在破坏前无明显的预兆，构件的延性较差，这是不希望发生的；第二，如果过高，还可能发生危险。因为为了减少一部分预应力损失，张拉操作时往往要实行超张拉。由于预应力钢筋的实际强度并非每根相同，如果把控制应力定的过高，很可能在超张拉过程中总会有个别钢筋达到或超过他的实际屈服强度（对有明显屈服点的钢筋），甚至发生断裂事故（对高强度硬钢）或产生较大的塑性变形。第三，如果过高，在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力（成为预应力）甚至开裂，对后张法构件可能造成局部破坏。因此，张拉控制力定的应该适当，以留有余地。
6、 简支受弯构件中的预应力钢筋在趋向支点时，弯起的作用是什么？若不弯起，应采用什么相应措施？
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；若不弯起，则应该在支点处配置箍筋，并通过计算在试题名称：404 结构设计原理(A)
适当位置将预应力筋截断。
7、 影响钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的主要因素有哪些？大致规律如何？
答：构件裂缝宽度的计算主要考虑了：钢筋表面状况，作用（荷载）长期效应的影响，构件的受力性质，手拉钢筋直径的大小，截面配筋率，受拉钢筋应力等主要影响因素。规律为：

8、 普通螺栓连接与高强螺栓连接受力模式有何异同?各需进行哪些方面计算？
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。
9、 混凝土在三向受压时的抗压强度和变形能力与单向受压时有何不同？简述其工程应用。
答：复合应力状态下的混凝土强度有二向应力状态、三向应力状态、法向应力和剪应力复合后的强度。
凝土强度提高的原因是由于侧向约束了混凝土受压后横向变形，限制了混凝土内部裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土在受压方向上的抗压强度，三向应受压状态下，混凝土的抗压强度将大为提高，比单向受强度提高6~7倍。
在设计中采用受压柱中配置箍筋和钢管混凝土柱以及抗剪钢筋与预应力筋等满足这些特性。
二、问答题（每小题10分, 共40分）
1、试述钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算的步骤及相应计算内容。
答：首先验算配有腹筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力公式的上下限，再进行斜截面抗剪承载力计算。计算内容：公式上限值—截面最小尺寸：；公式下限值—按构造要求配置箍筋：；钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力计算：答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。
试题名称：404 结构设计原理(A)
2、后张法预应力混凝土受弯构件计算中，为什么要采用毛截面参数、净截面参
数及换算截面参数等三种不同的截面参数？列举各阶段中应考虑的荷载及相应阶段荷载效应计算公式。
答：对后张法构件，由于预应力钢筋与混凝土之间还没有粘结，预应力合力相当于外力作用在钢筋混凝土净截面上，张拉力是与钢筋混凝土净截面上的内力平衡因此用净截面；但是当孔道灌浆后，不论是考虑对以后预应力损失的影响，还是计算荷载引起的混凝土应力，都应按包括预应力钢筋在内的换算截面来考虑。
3、 如何保证钢筋混凝土结构具有足够的耐久性？
答：防止冻融破坏，碱集料，侵蚀性介质腐蚀（SO+，H+，海水，盐类结晶型腐蚀），机械磨损，混凝土炭化，钢筋锈蚀等现象的出现来保证耐久性，且需要一些构造措施
采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的作用，便于施工并有利于保证施工质量，便于工程今后使用过程中的检查和维修。
选用质量稳定并有利于改善混凝土密实性和抗裂性的水泥和骨料等原材料；尽可能降低混凝土的拌和水用量与水胶比并在混凝土组成中掺入适宜的矿物掺和料、高效减水剂和引气剂；
增加钢筋的混凝土保护层厚度；
注重防、排水和密封等构造措施，尽可能避免水和氯盐等有害物质接触混凝土表面，尽可能防止混凝土在使用过程中遭受干湿交替；
从混凝土耐久性出发，提出混凝土施工质量的要求，特别是混凝土养护的温、湿度控制。
对于严重环境作用下的重要工程，宜采取多重防护对策，即综合采用多种的防护措施，可以在一种措施失效后启动下一种措施，如结构锈蚀后启动阴极保护；也可以多种措施同时平行地起作用，如同时采用阻锈剂和涂层钢筋等
4、平截面假定在钢筋混凝土及预应力混凝土构件的计算中有哪些具体应用？试
给出其中一种具体应用的（公式）导出过程。
答：钢筋混凝土受弯构件的换算截面定义；双筋截面的适用条件推导（）；想对界限受压区高度推导；小偏心受压构件当；预应力混凝土的相对受压区高度；预应力混凝土受压区钢筋应力；具体推导过程：换算截面见书P185
三、（20分）
预制钢筋混凝土简支T形截面梁，梁高1.30m,梁间距为1.6m,计算跨径为
15.60m；采用25号混凝土，Ⅱ级钢筋。翼缘板厚度为100mm,腹板厚200mm，无承托；跨中截面2050kN·m，采用焊接钢筋骨架。试求所需受拉钢筋数量。[已知：]
四、（20分）
某矩形截面偏心受压构件，截面尺寸为30×40cm,计算长度为300cm,采用20号混凝土和Ⅱ级钢筋，承受计算纵向力，计算弯矩，受压区已配置三根直径20mm的钢筋，。求所需受拉钢筋数量。[已知：]
五、（16分）
某后张法预应力混凝土受弯构件，预应力钢束的线型为圆曲线（曲率半径为R），锚固时在张拉端产生的钢束回缩为，试导出反向摩擦影响长度的计算方程或公式。

答案必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上不给分；答题纸上写明考试科目。