结构设计原理课程设计
结构设计原理课程设计
一.设计题目
预应力混凝土简支T梁设计
二.设计资料
1.桥梁跨径与桥宽
标准跨径：40m（墩中心距离）
主梁全长：39.96m
计算跨径：39.0m
桥面净空：净14+2×1.75m=17.5m。
2.设计荷载：公路－I级车辆荷载，人群荷载
3.0kN/m，结构重要性指数γ0=1.1。
3.材料性能参数
(1)混凝土
强度等级为C50(C45)，主要强度指标为：
强度标准值f ck=32.4(29.6)Mpa，f tk=2.65(2.51)MPa
强度设计值f cd=22.4(20.5)MPa，f td=1.83(1.74)MPa
弹性模量E c=3.45×104(3.35×104)MPa
(2)预应力钢筋采用l×7标准型-15.2-1860-II-GB/T5224-1995钢绞线，其强度指标为：
抗拉强度标准值f pk=1860MPa
抗拉强度设计值f pd=1260MPa
弹性模量E p=1.95×105MPa
相对界限受压区高度ξb=0.4，ξpu=0.2563
(3)预应力锚具采用OVM锚具相关尺寸参见附图
(4)普通钢筋
1)纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为
抗拉强度标准值f sk=400MPa
抗拉强度设计值f sd=330MPa
弹性模量E s=2.0×l05MPa
相对界限受压区高度ξb=0.53，ξpu=0.1985
2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为
抗拉强度标准值f sk=335MPa
抗拉强度设计值f sd=280MPa
弹性模量E s=2.0×105MPa
4.主要结构构造尺寸
主梁高度h=2300mm，主梁间距S=2500mm，其中主梁上翼缘预制部分宽为1600mm，现浇段宽为900mm，全桥由7片梁组成，设7道横隔梁。
桥梁结构尺寸参见附图。
5.内力计算结果摘录
预制主梁（包括横隔梁）的自重g1p=24.46kN/m
主梁现浇部分的自重g1m=4.14kN/m
二期恒载(包括桥面铺装、人行道及栏杆) g2p=8.16kN/m
三.设计要求
1.单学号按全预应力混凝土构件设计与计算；双学号按部分预应力混凝土A类构件设计与计算。
2.绘制预应力混凝土T形主梁的结构图，配筋图(A3图两张)。
（一）预应力钢筋及普通钢筋数量的确定及布置
（1）预应力钢筋数量的确定和布置
根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗拉要求，所需的有效预应力为
N
pe
≥
)
1
(
85
.0
/
W
e
A
W
M
p
s
+
通过表3可得M s=8813.8575kN.m
A,W为估算钢筋数量时近似采用毛截面的几何性质，计算截面尺寸：
c
A =968750mm2,
cx
y =1467.118mm,
cs
y=h-
cx
y =2300-1467.118=832.882mm
,
c
J =6.628E+11mm4,
x
W =451792788mm3
p
e为预应力钢筋重心至毛截面的距离，假设
p
a=
150mm,
p
cx
p
a
y
e-
= =1467.118-150=1317.118mm Npe≥( 8813.8575×106/451792788 -0.7×2.40)/(1/968750 +1317.118/451792788)= 4516352.394N
从而得到表4和表5
拟
所需预应力钢绞线的面积为：
p A =Npe/(σcon-σs)= 4516352.394/(1-0.2)×1395=4046.910mm 2
p A /1p A ==4046.910/139≈30
采用5束6∮j
15.2预应力钢筋，供给的预应力筋截面积为： p A =5×6×139=4170mm
2
采用OVM 锚具，φ70金属波纹管成孔，预留孔道直径为75mm 。
（2） 普通钢筋数量的确定和布置
设预应力筋束和普通钢筋的合理点到截面底边的距离为p a =140mm,则p h =p a h - =2300-120=2160mm 上翼缘厚度为150mm,若考虑承托影响，其平均厚度为 h f ′
′=150+[2×1/2×500×100/﹙2500-200﹚]=171.74mm 上翼缘有效宽度取下列数值中较小者：
（1）f b '≤S=2500mm
（2）f b '≤L/3=39000/3=13000mm
（3）f b '≤b+12hf ˊ,因承托坡度h h b h /〈1/3，所以不计承托影响，f b '按上翼缘平均厚度计
算：
f b '≤200+12×171.74=2260.88mm 综合上述计算结果，取f b '=2260.88mm 。
由公式d M 0γ≤fcdbf ′x （ho-x/2）,求解x ：1.1×12216.122×106
=18.4×2260.88x(2180-x/2)
解之得 x=153.58mm ＜h f ′
′=172mm 则As=( fcdbf ′x-fpdAp)/fsd
=(18.4×2260.88×153.58-1260×4170)/330
=3438.66mm 2
查表得采用9根直径为22mm 的HRB400钢筋，提供钢筋截面面积As=3421mm 2
。在梁底布置成一排，其间距为60.75mm,钢筋重心到截面底边距离As=40mm 。
（二）截面几何性质计算
截面几何性质的计算需根据不同的受力阶段分别计算。本算例中，主梁从施工到运营经历了如下几个阶段：
1.主梁混凝土浇筑，预应力筋束张拉（阶段1）
混凝土浇筑并达到设计强度后，进行预应力筋束的张拉，但此时管道尚未灌浆，因此，其截面几何性质为计入了普通钢筋的换算截面，但应扣除预应力筋预留管道的影响。该阶段顶板的宽度为1600mm
2.灌浆封锚，吊装并现浇顶板900mm接段（阶段2）
预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆、封锚后，预应力束就已经能够参与全界面受力。再将主梁吊装就位，并现浇顶板900mm接段时，该段的自重荷载由上一段的截面承受，此时，截面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。该阶段顶板的宽度仍为1600mm
3.二期恒载及活载作用（阶段3）
该阶段主梁截面全部参与工作，顶板的宽度为2500mm面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。
各阶段截面几何性质的计算结果列于表8
（三） 承载能力极限状态计算
1.跨中截面尺寸及配筋情况:
p a =
1685
280
2003120=++?mm
h 0=p a h - =2300-168=2132mm
b=200㎜,上翼缘板厚度为150㎜，若考虑承托影响，其平均厚度为 h f ′
′=150+[2×1/2×500×100/﹙2500-200﹚]=171.74mm
上翼缘有效宽度去下列数值中较小者： （1）f b '≤S=2500mm
（2）f b '≤L/3=39000/3=13000mm
（3）f b '≤f h b '+12,因承托坡度h h b h /﹤1/3 ，故不计承托影响，f h '翼缘平均厚度计算：f b '≤200+12×171.74=2260.88mm
首先按公式f f cd p pd h b f A f ''≤判断截面类型。带入数据计算得： p pd A f =1260×4170=5254200N
f f cd h b f ''=18.4×2260.88×171.74=7144416.9N
因为5254200N ﹤7144416.9N ，满足上式要求，属于第一类T 形，应按宽度为b f ’的矩形截面计算其承
载力。
由∑x=0的条件，计算混凝土受压区高度： mm h mm b f A f x f f
cd p pd 74.1713.12688
.22604.184170
1260''=<=??=
=
≤b ξh 0=0.4×2132=852.8mm
将x= 153.58mm 代入下式计算截面承载能力
)2(0x h fx b f M cd du -'==18.4×2260.88×153.58×(2132-2
58.153)/106
=13530.64kN ·m ≥d M 0γ=1.1×12216.122=13437.73kN ·m 计算结果表明，跨中截面的抗弯承载力满足要求。
2.斜截面抗剪承载力计算
选取距支点h/2的变截面点处进行斜截面抗剪承载力复核。预应力筋束的位置及弯起角度按表7采用。
箍筋采用HRB335钢筋，直径为8mm ，双肢箍，间距s v =200mm;距支点相当于一倍梁高范围内，箍筋间距s v =100mm 。
(1)距支点h/2截面斜截面抗剪承载力计算 首先，进行界面抗剪强度上、下限复核： d V 0γ≤pb cs V V +
V cs =321ααα×0.45×103-0bh v sd sv k cu f f p ,,)6.02(ρ+
其中，b=526.05mm, h 0=2132mm
p=100（
bh A A A s
p pb ++）=100×((4170+3421)/(526.05×2132))=0.68
1α —异号变距影响系数，对剪支梁，1α=1.0；
2α—预应力提高系数，2α=1.25； 3α—受压翼缘影响系数，取3α=1.1；
b —斜截面受压端正截面处截面腹板宽度，距支点的距离为（h/2+0.6mh 0）= 3496 ,内插得 421.2;
sv ρ—箍筋配筋率，v sv sv bs A =
ρ=002388414.0100
2.421
3.502=?? cs V =1.0×1.25×1.1×0.45×103
-×526.05×2132×
280
002388414.040)68.06.02(???+
=2214.66KN
pb f =0.75×310-×pd f ∑pd A sin p θ,pd A =4170mm 2
1p θ=6.8528 ，2p θ=6.1554 ，3p θ=4.9552 ，5,4p θ= 1.2848
pb V =0.75×310-×1260×
5
4170
×(sin6.8528+sin6.1554+sin4.9552+sin1.2848)=264.29KN 该截面的抗剪承载力为
du V =pb cs V V +=2214.66+264.29=2478.95KN ＞d V 0γ=1356.608KN
说明截面抗剪承载力满足要求。 （2） 变截面点处抗剪承载力计算
抗剪强度上下限复核结果满足截面尺寸要求。
023105.0bh f td α-?≤d V 0γ≤0.51×10
3
-k cu f ,0bh
0.5×10
3
-02bh f td α=0.5×10kN 725.439213220065.125.13=????-
0.51×10
3
-k cu f ,0bh =0.5×10403?-×200×2132=1375.36KN
439.725KN ＜d V 0γ＜1375.36KN
计算cs V 时，b=200mm ，0h =2132mm ，p=100×((4170+3421)/(200×2132))=1.78＜2.5,取p=1.78
cs V =kN 23.137928000503.040)78.16.02(21322001.125.10.11045.03=???+???????-
pb V =kN o
o o 88.1647653.2sin 0321.4sin 2009.5sin 5417012601075.03=??
? ??++????-
du V =pb cs V V +=1379.23+164.88=1544.11＞d V 0γ=1375.36KN
说明截面抗剪承载力满足要求。
（四） 预应力损失计算
1.摩阻损失1l σ
]1[)
(1kx con l e
+--=μθσσ 式中，con σ—张拉控制应力，con σ=0.75×pk f = 0.75×1860=1395MPa
μ —摩擦系数，取μ= 0.25 ； K —局部偏差影响系数，取k=0.0015。
各截面摩阻损失的计算见表9。
2.锚具变形损失2l σ
反摩擦影响长度f l
f l =
∑
???d p E l σ/,d σ?=l
1
0σσ- 式中：0σ—张拉端锚下控制张拉应力；
∑?l —锚具变形值，OVM 夹片锚有顶压时取4mm ；
1σ—扣除沿途管道摩擦损失后锚固端预拉应力；
l —张拉端到锚固端之间的距离， l=19800mm 。
当l l f ≤时，离张拉端x 处由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的、考虑反摩擦后的预应力损失x σ?
为
f
f x l x
l -?=?σσ,f
d l ?=?2σ
当x l f ≤时，表示该截面不受反摩擦的影响。
锚具变形损失的计算见表10和表11。
3．分批张拉损失4l σ
4l σ=
∑?pc Ep σα
式中，pc σ?—在计算截面先张拉的钢筋重心处，由后张拉的各批钢筋产生的混凝土法向应力； Ep α—预应力钢筋预混凝土弹性模量之比，c p Ep E E /=α=1.95×105/3.25×104
=6
本例中预应力筋束的张拉顺序为：5-4-3-2-1。Npe 为张拉控制力减去了摩阻损失和锚具变形损失后的张拉力。预应力分批张拉损失的计算见表12。
4.钢筋应力松弛损失5l σ
5l σ=pe pk
pe
f σσ
ξψ?-?)26.052.0(
式中，ψ —超张拉系数，本例中 0.1=ψ；
ξ —钢筋松弛系数，本例采用低松弛钢绞线，取3.0=ξ； pc σ —传力锚固时的钢筋应力，421l l l con pc σσσσσ--=。
钢筋松弛应力的计算见表13。
5.混凝土收缩、徐变损失6l σ
ps
pc Ep cs p l t t t t E ρρφσαεσ151)]
,(),([9.0006++=
p GK
p n p n p pe e J
M e
J N A N -+=
σ 221i
e ps ps +=ρ,2
i =n n A J /
式中:pc
σ
—构件受拉区全部纵向钢筋截面重心处，由预加力和结构自重产生的混凝土法向应力。
),(0t t cs ε—预应力筋传力锚固龄期为t 0计算龄期为t 时的混凝土收缩应变； ),(0t t φ—加载龄期为t 0，计算龄期为t 时的混凝土徐变系数； ρ—构件受拉区全部纵向钢筋配筋率。
设混凝土传力锚固龄期及加载龄期均为28天，计算时间t=∞，桥梁所处环境的年平均相对湿度为
75%，以跨中截面计算其理论厚度h ： u A h
c /2= =mm 1689308.9/833750.02=?
查表得：=)
,(0t t cs ε310202.0-?,=),(0t t φ 745.1。
混凝土收缩、徐变损失的计算见表14。
6.预应力损失组合
上述各项预应力损失组合情况列于表15。
（五） 正常使用极限状态计算
1.抗裂性验算
（1）正截面抗裂性验算
a.荷载短期效应组合作用下的抗裂性
正截面抗裂性验算以跨中截面受拉边的正应力控制。在载荷短期效应组合作用下应满足： tk f 7.0≤-pc st σσ
st σ为在载荷短期效应组合作用下，截面受拉边的应力：
x K Q K Q K G x n n mK
G x n n PK G y J M M M y J M y J M st 00
212221111)1/(7.0+++++=
μσ 由截面几何性质表查得：
x n n y J 11/=3
91038285.0mm ?
x n n y J 22/=3
91040230.0mm ?
x y J 00/=3
91040265.0mm ?
弯矩设计值由表1和表2查得：
=K G M 1m kN ?.46.4650,mK G M 1= m kN ?12.787 ,K G M 2= m kN ?42.1551 ,
K Q M 1 m kN ?=66.2427,K Q M 2 m kN ?=57.307 , μ+1=2.1
将上述数值代入公式后得：
()MPa st 237.171000/40265
.057
.3072.1/66.24277.042.155140230.012.78738285.046.4650=+?+++=σ pc
σ
为截面下边缘的有效预压应力：
pc
σ
=
nx n
pn p n
p y J e N A N +
s
s s con s p pe p A l Ap A l A N 6-)(6-σσσσσσI I I --==1000
/314173.1601000/4170)36.20673.1641395(?-?--=
=kN 9.3764 ==pn pn y e mm 9.620
得 =pc
σ
(
)MPa 67.1600.1267.41000
/38285
.02209
.19.376480539
.09.3764=+=?+
=-pc st σσMPa 567.067.16237.17=-＜tk f 7.0=0.7×2.4=1.68MPa
计算结果表明，在短期效应组合作用下，正截面抗裂性满足要求。 b.荷载长期效应组合作用下的抗裂性 在长期效应组合作用下，应满足
0≤-pc lt σσ
lt σ=x K Q K Q K G x n n mK
G x n n PK G y J M M M y J M y J M 00
212221111])1/([4.0+++++μ
=8.15＋3.77＋4.17=16.39MPa
最后得 pc lt σσ-=16.39-16.67=-0.28 MPa ＜0
计算结果表明，在长期效应组合作用下，正截面抗裂性满足要求。
（2）斜截面抗裂性验算
部分预应力混凝土A 类构件的斜截面抗裂性验算，以主拉应力控制，一般取变截面点分别计算截面上
梗肋、形心轴和下梗肋处在和在短期效应组合作用下的主拉应力，应满足σtp ≤0.7f tk 的要求。 tp σ为荷载短期效应组合作用下的主拉应力
p t σ=
2
cx
σ-
2
2
2τσ+??
? ??cx ≤0.7f tk 短期效应组合作用的主拉应力计算方法，在计算预应力时，应考虑非预应力钢筋对混凝土收缩，徐变损失的影响，即取N P =σp e A p-σl6 A S
N P 1000/314173.1601000/4170)36.20673.1641395(?-?--==kN 9.3764
表16为各计算点的几何性质。主拉应力计算过程从略，计算结果汇总于表17。
2.变形计算
（1）使用阶段的挠度计算
部分预应力混凝土A 类构件使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合计算，并考虑挠度长期影响系
数θη，对C40混凝土，45.1=θ
η，刚度0095.0J E B c =。
预应力混凝土简支梁的挠度计算可忽略支点附近截面8尺寸及配筋的变化，近似的按等截面梁计算，
截面刚度按跨中截面尺寸及配筋情况确定，即取
B 0=0.95EcJo=95.02612
4
1019799.210
65174.01055.3mm N ??=????
荷载在短期效应组合作用下的挠度值，可简化为按等效均布荷载作用情况计算：
2485B M L fs s
??
= 式中，=s M mm N ??61071.8712 ，L = mm 3
1039?
s f =
mm 8.621019799.271.8712394854
2=??? 自重产生的挠度值按等效均布荷载作用情况计算：
2485B M L f GK G ?=mm 378741.501019799.26989394854
2=???= K G mp G pK G GK M M M M 2,11++= =mm N ??6
106989
消除自重产生的挠度，并考虑挠度长期影响系数后，使用阶段挠度值为
)(G s t f f f -=θη= ()mm 6501.18379.508.6245.1<=-? 计算结果表明，使用阶段的挠度值满足规范要求。 （2）预加应力引起的反拱计算及预拱度的设置
预加应力引起的反拱近似的按等截面梁计算，截面刚度按跨中截面净截面确定，即取
==n c J E B 95.002
12124107932.1105317.01055.395.0mm N ??=????
反拱长期增长系数采用。 预加力引起的跨中挠度为
dx B M M f l
p p ?
-=0
1θη
f 式中：-1M 所求变形点作用竖向单位力P=1引起的弯矩图；
-p M 预加力引起的弯矩图。
对等截面梁可不必进行上式的积分计算，其变形值由图乘法确定，在预加力作用下，跨中截面的
反拱可按下式计算
2/12B M f p
M p ?-=ωηθ
2/1M ω为跨中截面单位作用力P=1时，所产生的M 1图在半跨范围内的面积： =2
/1M ω16
42212L L L =?? M p 为半跨范围M 1图重心（距支点L/3处）所对应的预加力引起的弯矩图的纵坐标 p p p e N M =
为有效预加力，p L L con p A N )(I I I --=σσσ，其中I L σ、I I L σ近似取4/L 截面的损失
值：=p N ()N 82.58211000/556091.2011461395=?--
p e 为距支点L/3处的预应力束偏心距 p x p a y e -=0
式中：xo y —L/3截面换算截面重心到下边缘的距离，0x y = mm 2.1601
p a — 由表6中的曲线方程得，=p a mm 6.2623
M p =()m N ??=-??6
3
10266.77876.2632.16011082.5821
由预应力产生的跨中反拱为
=p f mm 13.16510
7932.116
/3900010266.778720.216
26=????? 由预加力引起的反拱与按荷载在短期效应影响产生的长期挠度值相比较可知 =p f mm 13.165＞=s f θηmm 343.96444.6645.1=?
由于预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合设计的长期挠度，所以可不设预拱
度。 （六）持久状况应力验算
部分预应力混凝土A 构件在使用荷载作用阶段的正截面法向压应力、受拉区钢筋拉应力及斜截
面主压应力计算，按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，尚应计算其使用阶段正截面混凝土的法向应力、受拉钢筋的拉应力及斜截面的主压应力。计算时作用取其标准值，不记分项系数，汽车荷载应考虑冲击系数。
(1)截面混凝土法向压应力验算
ck s
K
Q K Q K G ns mK G ns PK G ns pn p ni
p f W M M M W M W M W e N A N kc 5.0021221111
1≤+++++
-
=
σ
σ
σ=pe con -
=-I I I s s σσ1395-164.73-206.36=1023.91MPa
==p pe p A N σ1023.91×4170/1000=4269.7KN 由表8查得：==11pn pn y λ1220.9mm
=kc
σ MPa
f MPa ck 4.135.044.124269.74269.71000
/40265.057.30766.242742.15514023.012.78738285.046.465038285.02209.180539.0=<=???
??+++++?- （2）跨中截面预应力钢筋拉应力验算
σ
()pk kt ep pe p
f 65.0≤+=σασ
是按荷载效应标准值计算预应力钢筋重心处混凝土法向应力 p
K
Q K Q K G mK G t k W M M M M 02121,+++=σ
=
MPa 29.111000
44928.057
.30766.242742.155112.787=?+++
MPa k ct ep pe p 39.102929.1155.310
95.191.1023,=??+=+=σασσ
MPa f pk
1209186065.065.0=?=<
(3)斜截面主应力验算
一般取变截面点分别计算截面上梗肋、形心轴和下梗肋处在标准值效应组合作用下的主压应力，
应满足ck pc f 6.0≤σ的要求。
22
22k cxk cxk tp cp τσσσσ+??
? ??±=
()0
021221111y b
J M M M J M y J M K Q K Q K G n mK G n n PK G pc cxk ++±=μμμσσ()b
J S A S b
J V V V
S b
J V S b
J V n n p pe pe K Q K Q K
G n n pK G n n pK G k 11
00212221111sin θστ-
+++
+
=
a)上梗肋处
=pc σMPa 37.082.714.71000/6698.054059.00534.1575380539.05753-=-=??
?
????-
=cxk σ ??
?
????+++??+??+-4355.010*******.056.13565.133592.3015212.010*******.018.1536698.010*******.002.90537.0
=MPa 00.2112.1131.0121.137.0=+++-
=
τ26373.0200
69426.013
.3771.2158.14220060988.020790.045.7220054059.025396.005.428??+++??+??
—1000
20054059.025396.04015.2sin 556061.10380?????=MPa 24.1581.0753.0125.0006.1=-++
=tp
σMPa 60.024.1295.1295.122
-=+??? ??-
=cp
σMPa 59.2224.12295.1295.1=+??
? ??+ b)形心轴处
=pc σMPa 77.91000/2343.054059.00534.1575380539.05753=??
?
????+
=cxk σ0857.01000
60988.018
.1532343.010*******.002.90577.9??-??-
=MPa 38.9021525.039225.077.9=--
=k τ34438.0200
69426.013.3771.2158.14220060988.025039.045.7220054059.030939.005.428??+++??+??
—
MPa 58.11000
20054059.030939
.04015.2sin 556061.10380=????? =tp
σMPa 26.058.1238.9238.922
-=+??? ??-
=cp
σMPa 63.958.1238.9238.922
=+??
? ??+
c)下梗肋处
=pc σMPa 10.161000/7989.054059.00534.1575380539.05753=??
?
????+
=cxk σ 9599.01000
69426.065
.13565.133592.3018616.010*******.018.1537989.010*******.002.90510.16??++-??-??-
=MPa 90.11452.22164.0337.110.16=---
=
k τ28641.0200
69426.013
.3771.2158.14220060988.02657.045.7220054059.021187.005.428??+++??+??
MPa 33.11000
20054059.021187
.04015.2sin 556061.10380=?????-
结构设计原理复习题 及答案.
结构设计原理复习题 一、选择题 1、混凝土强度等级按照（ ）确定 A 、立方体抗压强度标准值 B 、立方体抗压强度平均值 C 、轴心抗压强度标准值 D 、轴心抗压强度设计值 2、同一强度等级的混凝土，各种强度之间的关系是（ ） A 、c f ＞cu f ＞t f B cu f ＞t f ＞c f C 、cu f ＞c f ＞t f D 、t f ＞cu f ＞c f 3、在测定混凝土立方体抗压强度时，《桥规》（JTG D —2004）采用的标准试件尺寸为（ ） 的立方体。 A 、mm 100 B 、mm 150 C 、mm 180 D 、mm 200 4、混凝土棱柱体抗压强度用符号（ ）表示 A 、c f B 、cu f C 、t f D 、s f 5、分别用mm 150和mm 200的立方体试件进行抗压强度试验，测得的抗压强度值为（ ） A 、mm 150的立方体低于mm 200的立方体 ； B 、mm 150的立方体高于mm 200的立方体 ； C 、mm 150的立方体等于mm 200的立方体 ； D 、mm 150的立方体低于mm 200的立方体 ，是因为试件尺寸越小，抗压强度就越小； 6、同一强度等级的混凝土，棱柱体试件的抗压强度与立方体试件的抗压强度关系是（ ） A 、立方体抗压强度与棱柱体抗压强度相等 B 、立方体抗压强度高于棱柱体抗压强度 C 、立方体抗压强度低于棱柱体抗压强度 D 、无法确定 7、混凝土双向受压时，其强度变化规律是（ ） A 、一向混凝土强度随着另一向压应力的增加而增加 B 、一向混凝土强度随着另一向压应力的增加而减小 C 、双向受压强度与单向受压强度相等 D 、双向受压强度低于单向受压强度 8、混凝土弹性模量的基本测定方法是（ ） Ａ、在很小的应力（c c f 3.0≤σ）下做重复加载卸载试验所测得 Ｂ、在很大的应力（c σ＞c f 5.0）下做重复加载卸载试验所测得 Ｃ、应力在0=c σ～c f 5.0 之间重复加载卸载5~10次，取c σ=c f 5.0时所测得的变形值作为混凝土弹性模量的依据 Ｄ、以上答案均不对 9、混凝土的线性徐变是指徐变变形与（ ）成正比。 Ａ、混凝土强度 Ｂ、时间 Ｃ、温度和湿度 Ｄ、应力 10、《公路桥规》中规定了用于公路桥梁承重部分混凝土标号分为（ ）等级。 Ａ、8 Ｂ、10 Ｃ、12 Ｄ、13 11、在按极限状态理论计算钢筋混凝土构件承载力时，对于有明显流幅的钢筋，原则上都是以（ ）作为钢筋强度取值的依据 Ａ、屈服极限 Ｂ、比例极限 Ｃ、弹性极限 Ｄ、抗拉极限强度 12、对于无明显流幅的钢筋，结构设计时原则上都是以（ ）作为钢筋强度取值的依据 Ａ、比例极限 Ｂ、条件屈服强度 Ｃ、弹性极限 Ｄ、抗拉极限强度 13、钢筋和混凝土材料的强度设计值（ ）强度标准值。 Ａ、等于 Ｂ、小于 Ｃ、大于 Ｄ、不确定 14、钢筋的塑性变形性能通常用（ ）来衡量。 Ａ、屈服极限和冷弯性能 Ｂ、比例极限和延伸率 Ｃ、延伸率和冷弯性能 Ｄ、抗拉极限强度和延伸率
结构设计原理考试题
《结构设计原理》（上）试题 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.对已处于适筋与超筋界限状态（b ξξ=）的钢筋混凝土单筋矩形截面梁，下列哪种改变将使其成为超筋梁 【 】 A 提高混凝土强度等级 B 加大混凝土截面尺寸 C 增加纵向受拉钢筋 D 增大荷载弯矩 2.T 形截面梁抗弯强度计算中，计算公式明显不同于矩形截面的情况是 【 】 A 第一类T 形截面 B 倒T 形截面（翼缘受拉，梁肋受压） C 第二类T 形截面 D 中性轴位于翼缘与梁肋交界处的T 形截面 3.适筋双筋梁正截面强度破坏时，可能达不到其强度的是 【 】 A 纵向受拉钢筋 B 纵向受压钢筋 C 受拉区混凝土 D 受压区混凝土 4.双筋梁一般计算公式适用条件中，'2s a x ≥是为了保证 【 】 A 纵向受压钢筋达到其设计强度 B 非超筋 C 非少筋 D 适筋 5.混凝土的徐变将影响普通钢筋混凝土梁的 【 】 A 正截面承载力 B 斜截面抗剪承载力 C 斜截面抗弯承载力 D 梁的挠度 6.极限状态法正截面抗弯强度计算所依据的应力阶段是 【 】 A 弹性阶段I B 受拉区混凝土即将开裂阶段I a C 带裂工作阶段II D 破坏阶段III 7.部分预应力是指这样的情况，即预应力度λ为 【 】 A 0=λ B 1=λ C 10<<λ D 1>λ 8.所谓“消压”弯矩是指 【 】 A 该弯矩所产生的应力与预应力在混凝土全截面消压（相互抵消） B 该弯矩所产生的应力与预应力在外荷载弯矩作用下的受压区边缘消压（相互抵消） C 该弯矩所产生的应力与预应力在外荷载弯矩作用下的受拉区边缘消压（相互抵消） D 该弯矩所产生的应力与预应力在中性轴（中和轴）消压（相互抵消） 9.减少摩擦引起的预应力损失的措施? ? 有没 【 】 A 二级升温 B 两端同时张拉 C 涂润滑油 D 采用超张拉 10.后张法分批张拉预应力钢筋时，因混凝土弹性压缩引起的预应力损失最大的是 【 】 A 第一批张拉的预应力钢筋 B 第二批张拉的预应力钢筋 C 倒数第一批张拉的预应力钢筋 D 倒数第二批张拉的预应力钢筋 二、判断改错题（题意正确者，打ˇ即可；题意错误者，先打×，然后将错误处改正确，5小题，每小题5分，共25分） 1.当纵向受拉钢筋弯起时，保证斜截面受弯承载力的构造措施是：钢筋伸过其正截面中的理
结构设计原理课程设计
. 装配式钢筋混凝土简支T梁设计 计算书
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 《公路桥涵设计通用规范》JDG D60—2004 二、设计资料 1. 桥面净空：净—7+2×1.5m 2. 设计荷载：公路Ⅱ级汽车荷载，人群 3.5KN/m2. 结构安全等级为二级，即r0=1.0 3. 材料规格： 钢筋：主筋采用HRB400钢筋；箍筋采用HRB335钢筋；Ⅰ类环境 水平纵向钢筋面积为(0.001~0.002)bh，直径8~10mm，水平纵向钢筋对称，下 密上疏布置在箍筋外侧。 架立筋选用2φ20的钢筋 混凝土：采用C30混凝土 4. 结构尺寸： T形主梁：标准跨径L b=20.00m 计算跨径L j=19.5m 主梁全长L=19.96m 主梁肋宽b=180mm 主梁高度h=1300mm 三、设计内容 1. 计算弯矩和剪力组合设计值 2. 正截面承载力计算 3. 斜截面抗剪承载力计算 4. 全梁承载能力校核 5. 水平纵向钢筋和架立筋设计 6. 裂缝宽度及变形（挠度）验算
梁体采用C40的混凝土，轴心抗压强度设计值为18.4Mpa ，轴心抗拉强度设计值ftd=1..65Mpa 。主筋采用KL400,抗拉强度设计值fsd=330Mpa ，抗压强度设计值 Mpa f sd 330/ =；箍筋采用HRB335，直径8mm ，抗拉强度设计值为280Mpa 。 1.计算弯矩和剪力组合设计值 因恒载作用效应对结构的承载力不利，故取永久效应，即恒载的分项系数2.11=G γ。汽车荷载效应的分项系数为4.11=Q γ。对于人群荷载，其它可变作用效应的分项系数为 4.1=Qj γ。本组合为永久作用与汽车荷载和人群荷载组合，故取人群荷载的组合系数 8.0=C ? 2 l 处 K Q k Q GK d M M M M 214.18.04.12.1??+?+?= m kN m kN ·2.1755·0.554.18.00.6084.10.7022.1=??+?+?= 4 l 处 K Q k Q GK d M M M M 214.18.04.12.1??+?+?= m kN m kN ·2.1369·0.404.18.00.4664.10.5602.1=??+?+?= 支点截面处 K Q k Q GK d V V V V 214.18.04.12.1??+?+?= kN kN 48.3690.44.18.00.1154.10.1702.1=??+?+?= 2 l 处 K Q k Q GK d V V V V 214.18.04.12.1??+?+?= kN kN 64.660.24.18.0464.102.1=??+?+?= 2.截面承载力计算 （1）确定Ｔ梁翼缘的有效宽度' f b 由图所示Ｔ形截面受压翼板厚度的尺寸，可得： 翼板平均厚度mm b f 1102 140 80' =+= 又mm mm L b f 6500195003 1 3' 1=?== 由横断面的尺寸可知：5个T 形梁的总长为5*1600=8000mm ，则每个T 形梁宽1580/ =f b ，缝宽（8000-1580*5）/5=20，则两相邻主梁的平均间距为1600mm ，即： mm b f 1600' 2= mm mm h b b b f h f 15001101202180122' ' 3=?+?+=++=
结构设计原理习题-练习
《结构设计原理》复习题 一、填空 1．按加工方式不同，钢筋分为（）、（）、（）、（）四种。2．（）与（）通常称为圬工结构。 3．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 4．随着柱的长细比不同，其破坏型式有（）、（）两种。 5．根据张拉预应力筋与浇筑混凝土构件之间的先后顺序，预应力混凝土分为（）、（）两类。 6．钢筋与混凝土之间的粘结力主要有以下三项组成（）、（）、（）。7．按照配筋多少的不同，梁可分为（）、（）、（）三种。 8．钢筋混凝土受弯构件主要有（）和（）两种形式。 9．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 10．（）、（）、（）称为结构的可靠性。 11．钢筋的冷加工方法有（）、（）、（）三种。 12．结构的极限状态，根据结构的功能要求分为（）、（）两类。 13．T形截面梁的计算，按（）的不同分为两种类型。 14．在预应力混凝土中，对预应力有如下的要求（）、（）、（）。15．钢筋混凝土梁一般有（）、（）、（）三种不同的剪切破坏形式。16．预应力钢筋可分为（）、（）、（）三种。 二、判断题：（正确的打√,错误的打×。） 1．混凝土在长期荷载作用下，其变形随时间延长而增大的现象称为徐变。（）2．抗裂性计算的基础是第Ⅱ阶段。（）3．超筋梁的破坏属于脆性破坏，而少筋梁的破坏属于塑性破坏。（）4．增大粘结力、采用合理的构造和高质量的施工、采用预应力技术可以减小裂缝宽度。（）5．当剪跨比在[1, 3]时，截面发生斜压破坏。. （）6．预应力损失是可以避免的。（）7．整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态时，就不能满足结构功能的要求，这种特殊状态称为结构的极限状态。（）8．箍筋的作用主要是与纵筋组成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈向外凸出。（） 9．采用预应力技术可杜绝裂缝的发生或有效减少裂缝开展宽度。（）10．为了保证正截面的抗弯刚度，纵筋的始弯点必须位于按正截面的抗弯计算该纵筋的强度全部被发挥的截面以内，并使抵抗弯矩位于设计弯矩图的里面。（）11．偏心距增大系数与偏心距及构件的长细比有关。（）12．钢筋混凝土梁的刚度是沿梁长变化的，无裂缝区段刚度小，有裂缝区段刚度大。（）13．钢筋按其应力应变曲线分为有明显流幅的钢筋和没有明显流幅的钢筋。（）14．因为钢筋的受拉性能好，所以我们只在受拉区配置一定数量的钢筋而在受压区不配置钢筋。（）15．当轴向力的偏心较小时，全截面受压，称为小偏心受压。（） 越大越好。（）16．有效预应力 pe
结构设计原理知识点
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。 影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。 影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。 徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预 应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。 混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。 影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。 混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能 物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 第二章 结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。 可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。 可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。 极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。 正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。 破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。 作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。 永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用 可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。
结构设计原理课程设计计算书
×q l b2=×42×242=3024KN·M 2 一、设计目的与要求 (1)掌握钢筋混凝土简支梁正截面和斜截面承载力的计算方法 (2)并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法 (3)了解并熟悉现梁的有关构造要求 (4)掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图规定,进一步提高制图的基本技能 二、设计题目 装配式钢筋混凝土简支梁设计 三、设计资料 T型截面梁的尺寸如图所示,梁体采用C25混凝土,主筋采用HRB400级钢筋,箍筋采用R235级钢筋。简支梁计算跨径L0=24M和均布荷载设计值=40KN/M。 跨中截面：M dm=1 8 1 8 V d m =0 L/4截面：M dl=3 32 ×q l b=3 32 ×48×202=1800KN·M 支点截面：M d0=0 V d =1 2 q l b=504KN 四、设计内容 (1)确定纵向受拉钢筋数量及腹筋设计。 (2)全梁承载能力图校核。 (3)绘制梁截面配筋图。 (4)计算书：要求计算准确,步骤完整,内容清晰。 五、准备基本数据 由查表得： C25混凝土抗压强度设计值f cd=11.5MPa,轴心抗拉强度设计值f td=1.23MPa。 混凝土弹性模量E c=2.80×104MPa。 HRB400级钢筋抗拉强度设计值f Sd=330MPa,抗压强度设计值f＇Sd=330MPa。 R235级钢筋抗拉强度设计值f Sd=195MPa,抗压强度设计值f＇Sd=195MPa。 六、跨中正截面钢筋设计
1、 确定 T 型截面梁受压翼板的有效宽度 b f f b /f 1 = L 0= ×24000=8000 f f f f f f f f f f h f f 且 X> h f =110mm 由公式 f cd b x+ f cd ( b f -b) h f =f Sd A s 得 / 由图所示的 T 型截面梁受压翼板的宽度尺寸为其等效的平均厚度 h / = 140 80 2 =110mm 1 1 3 3 b / 2 =1580mm(相临两主梁轴线间距离) b / 3 =b +2b h +12 h / =200+12×110=1520mm 受压翼板的有效高度为： b / =M in ( b / 1 , b / 2 , b / 3 )=1520mm ，绘制 T 型梁的计算截面如图所示 2、 钢筋数量计算 查附表得受压高度界限系数 ξb =0.56 （1） 确定截面有效高度 设 a s =120mm ，则 h 0=h -a s =1300-120=1180mm （2）判断截面类型 f cd b / h / （h 0- h / 2 ）=11.5×1520×110×（1180- 110 2 ）=2163.15 KN <3024KN ·M 属于第Ⅱ类 T 型梁截面 （3） 确定受压区高度 X 由公式 r 0M d = f cd b x （h 0- x 2 / ）+ f cd ( b / -b) h / （h 0- f ）得 2 1.0×3024×106=11.5×200X ×（1180- x 2 ）+11.5×（1520-200） ×110×（1180- 110 2 ） 即：X 2-2360X+9960652.174=0 解得 X=550.45 mm <ξb h 0=0.56×1180=660.8 mm / （4） 求受拉钢筋面积 A s / /
结构设计原理练习题C
结构设计原理练习题C 一、单项选择： 1、下列破坏形态中属于延性破坏的是： （ ） A ：超筋梁的破坏 B ：剪压破坏 C ：适筋梁的破坏 D:小偏心受压破坏 2、轴心受压柱中箍筋的主要作用是： （ ） A ：抗压 B ：约束钢筋不屈曲 C ：抗剪 D ： 防裂 3、同截面尺寸、同种材料的梁，只是钢筋用量不同，则承载能力关系：（ ） A ：超筋梁>适筋梁>少筋梁 B ：适筋梁>超筋梁>少筋梁 C ：少筋梁>适筋梁>超筋梁 D ：超筋梁>少筋梁>适筋梁 4、螺旋式间接钢筋的体积配筋率为 （ ） 0: s A A bh :sv v A B bs 11111112:s s n l A n l A C l l s + 14:ss cor A D d s 5、截面尺寸满足抗剪上限要求则不会发生： （ ） A ：剪压破坏 B ：斜拉破坏 C ：斜压破坏 D ：少筋破坏 6、先张法特有的应力损失是 （ ） A ：钢筋与孔道摩擦引起的应力损失 B ：台座与钢筋温差引起的应力损失 C ：钢筋松弛引起的应力损失 D ：混凝土收缩引起的应力损失 7、部分应力构件的预应力度： （ ） A ：0=λ B ：0λ< C ：1>λ D ：10<<λ 二、填空 1、构件按受力特点分 、 、 、受扭构件。 2、混凝土的强度设计值是由强度标准值 而得。 3、结构能满足各项功能要求而良好的工作叫 ，否则叫 。 4、 < f sd A s 时定义为第二类T 梁。 5、由于某种原因引起预应力钢筋的应力减小叫 。 三、判断正误 1、剪压破坏是延性破坏而斜拉破坏是脆性破坏。 （ ） 2、在轴心受压件中混凝土的收缩和徐变都会引起钢筋的压应力增长。 （ ） 3、ηe 0 >0.3h 0 时为大偏心受压。 （ ） 4、施加预应力不能提高构件的承载能力。 （ ） 5、局部承压面下混凝土的抗压强度比全截面受压时高。 （ ） 四、简答 1、什么叫开裂截面的换算截面？为什么使用换算截面？画矩形截面全截面换算截面的示意图。 2、 钢筋和混凝土之间的粘结力来源于哪几方面？ 3 、简述后张法施工过程？它有哪些优、缺点？ 4、简述等高度梁只设箍筋时的抗剪钢筋设计步骤。 五、计算题 1、T 形截面尺寸' '1200,200, 120,1000,f f b mm b mm h mm h mm ====采用C30混凝 土（MPa f cd 8.13=），HRB335级钢筋（MPa f sd 280=），Ⅰ类环境条件，56.0=b ξ，
结构设计原理计算方法
结构设计原理案例计算步骤 一、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计算公式： ——水平力平衡 （）——所有力对受拉钢筋合力作用点取矩（） （）——所有力对受压区砼合力作用点取矩（）使用条件： 注：/，&& 计算方法： ㈠截面设计yy 1、已知弯矩组合设计值，钢筋、混凝土强度等级及截面尺寸b、h，计算。 ①由已知查表得：、、、； ②假设； ③根据假设计算； ④计算（力矩平衡公式：）； ⑤判断适用条件：（若，则为超筋梁，应修改截面尺寸或提 高砼等级或改为双筋截面）； ⑥计算钢筋面积（力平衡公式：）； ⑦选择钢筋，并布置钢筋（若 ，则按一排布置）； 侧外 ⑧根据以上计算确定（若与假定值接近，则计算，否则以的确定值作 为假定值从③开始重新计算）； ⑨以的确定值计算； ⑩验证配筋率是否满足要求（，）。 2、已知弯矩组合设计值，材料规格，设计截面尺寸、和钢筋截面面积。 ①有已知条件查表得：、、、； ②假设，先确定； ③假设配筋率（矩形梁，板）； ④计算（，若，则取）； ⑤计算（令，代入）； ⑥计算（，&&取其整、模数化）； ⑦确定（依构造要求，调整）； ⑧之后按“1”的计算步骤计算。 ㈡承载力复核 已知截面尺寸b、，钢筋截面面积，材料规格，弯矩组合设计值，
所要求的是截面所能承受的最大弯矩，并判断是否安全。 ①由已知查表得：、、、； ②确定； ③计算； ④计算（应用力平衡公式：，若，则需调整。令， 计算出，再代回校核）； ⑤适用条件判断（，，）； ⑥计算最大弯矩（若，则按式计算最大弯矩） ⑦判断结构安全性（若，则结构安全，但若破坏则破坏受压区，所以应以受压区控制设计；若,则说明结构不安全，需进行调整——修改尺寸或提高砼等级或改为双筋截面）。 二、双筋矩形截面梁承载力计算 计算公式： ， ，（）+（） 适用条件： （1） （2） 注：对适用条件的讨论 ①当&&时，则应增大截面尺寸或提高砼等级或增加的用量（即 将当作未知数重新计算一个较大的）；当时，算得的即为安全要 求的最小值，且可以有效地发挥砼的抗压强度，比较经济； ②当&&时，表明受压区钢筋之布置靠近中性轴，梁破坏时应变较 小，抗压钢筋达不到其设计值，处理方法： a.《公桥规》规定：假定受压区混凝土压应力的合力作用点与受压区钢筋合力作用 点重合，并对其取矩，即 令2，并 （） 计算出； b.再按不考虑受压区钢筋的存在（即令），按单筋截面梁计算出。 将a、b中计算出的进行比较，若是截面设计计算则取其较小值，若是承载能力复核则取其较大值。 计算方法： ㈠截面设计 1.已知截面尺寸b、h，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合 设计值，计算和。 步骤： ①根据已知查表得：、、、、； ②假设、（一般按双排布置取假设值）； ③计算；
钢筋混凝土结构设计原理简答
1、钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土为什么能共同工作？ 1）有良好的粘结力，钢筋有良好的锚固；——2分 2）有相近的温度膨胀系数；——1分 3）钢筋被混凝土包裹，防止生锈；——2分 2、混凝土的收缩、徐变、松弛的定义。 收缩：收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形 徐变：在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长。 (徐变对结构的影响：（1）预应力构件中造成预应力损失；（2）挠度增大；（3）轴心受压构件中引起应力重分布；（4）超静定结构中产生次内力。) 松弛：受力长度不变，应力随时间的增长而降低 3、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏形态、每种破坏形态的特点。 （a）少筋破坏：一裂即断，破坏前变形小，属于脆性破坏； （b）超筋破坏：受压区混凝土边缘达到极限压应变，受拉钢筋未屈服，破坏前变形小，属于脆性破坏。（c）适筋破坏：受拉钢筋先屈服，受压区混凝土边缘纤维达到极限压应变而破坏，破坏前变形大，属于延性破坏。 4、在什么情况下可采用钢筋混凝土双筋截面梁？ 在受拉区和受压区均配置有受力钢筋的梁。适用条件： 按单筋梁设计为超筋且截面尺寸受限时； 截面承受异号弯矩时； 截面受压区已配置一定量的钢筋时，按双筋梁计算； 要求构件破坏时有很好的延性时. 5、无腹筋梁的三种破坏形态、性质、条件、特征。 无腹筋梁斜截面受剪破坏形态主要有三种，对同样的构件，其斜截面承载力的关系为 斜拉破坏＞剪压破坏＞斜压破坏都属于脆性破坏. 斜拉破坏:斜裂缝一出现，钢筋屈服，有明显破碎痕迹，脆性破坏。 剪压破坏:有主裂缝，钢筋屈服破坏，有明显变形，脆性破坏。 斜压破坏:斜裂缝多而密，无主裂缝，钢筋不屈服，脆性破坏。 6、影响截面抗弯承载力的因素。 剪跨比，混凝土强度，纵向钢筋的配筋率，配筋率和箍筋的强度。 7、斜截面抗弯复核要选什么截面。 钢筋混凝土梁抗剪承载力复核时，如何选择复核截面的位置？ (1)距支点中心h/2(梁高一半)处截面； (2)受拉区弯起钢筋弯起点处截面，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面； (3)箍筋数量或间距有改变处的截面； (4)受弯构件腹板宽度改变处的截面。 8、简述钢筋混凝土构件承受弯矩、剪力和扭矩共同作用时的配筋方法。 答：采取叠加计算的配筋方法，先按弯矩、剪力和扭矩各自单独作用进行配筋计算，然后再把各种相应配筋叠加进行截面设计。纵筋：抗弯纵筋+抗扭纵筋；箍筋：抗剪箍筋+抗扭箍筋。 9、受压构件设置纵筋的作用。 纵筋的作用：协助混凝土受压，提高构件承载力；有助于减小构件截面尺寸；承受可能存在的弯矩；承受混凝土收缩、温度变化引起的拉应力；防止构件的突然脆性破坏。
钢结构设计计算书
《钢结构设计原理》课程设计 计算书 专业：土木工程 姓名 学号： 指导老师：
目录 设计资料和结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.铺板设计 1.1初选铺板截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1.2板的加劲肋设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 1.3荷载计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 3.次梁设计 3.1计算简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.2初选次梁截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.3内力计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 3.4截面设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 4.主梁设计 4.1计算简图 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 4.2初选主梁截面尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 5.主梁内力计算 5.1荷载计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 5.2截面设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 6.主梁稳定计算 6.1内力设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - 11 6.2挠度验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 6.3翼缘与腹板的连接- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 7主梁加劲肋计算 7.1支撑加劲肋的稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.2连接螺栓计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.3加劲肋与主梁角焊缝 - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 15 7.4连接板的厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 7.5次梁腹板的净截面验算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 8.钢柱设计 8.1截面尺寸初选 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.2整体稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.3局部稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.4刚度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.5主梁与柱的链接节点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 9.柱脚设计 9.1底板面积 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.2底板厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.3螺栓直径 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 10.楼梯设计 10.1楼梯布置 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22
混凝土结构设计原理试卷之计算题题库 ()
1、某现浇多层钢筋混凝土框架结构，地层中柱按轴心受压构件计算，柱高H=6.4m ，承受轴向压力设计值N=2450kN,采用C30级混凝土，HRB335级钢筋，求柱截面尺寸（设配筋率 '0.01,1ρ?==），并试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==） 附表：钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数? 设配筋率' 0.01,1ρ?==，由公式知 正方形截面边长396.7b mm ==，取b=400mm 。 （2）求稳定系数 柱计算长度0 1.0l H =， 06400 16400 l b ==，查表得0.87?=。 （3）计算配筋 由公式知 2、某梁截面尺寸b×h=250mm×500mm ，M=2.0×108N·mm ，受压区预先已经配好HRB335级受压钢筋2φ20（' s A =628mm 2 ），若受拉钢筋也采用HRB335级钢筋配筋，混凝土的强度等级为C30，求截面所需配置的受拉钢筋截面面积s A 。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==，1 1.0α=， ,max 0.55,0.399b s ξα==） 解：(1)求受压区高度x 假定受拉钢筋和受压钢筋按一排布置，则' 35mm s s a a == 且' 2235mm 70mm s x a >=?= (2)计算截面需配置的受拉钢筋截面面积 四、计算题 1、已知某屋架下弦，截面尺寸b=220mm ，h=150mm ，承受轴心拉力设计值N=240kN ，混凝土为C30级，纵筋为HRB335级，试计算需配置的纵向受力钢筋。 （已知：2 14.3N/mm c f =，21.43/t f N mm =，'2300/y y f f N mm ==） 参考答案： 解：,u N N =令 2、已知梁的截面尺寸b=250mm ，h=500mm ，混凝土为C30级，采用HRB400级钢筋，承
《结构设计原理》述课
《结构设计原理》述课 一、前言 （一）课程基本信息 1.课程名称：结构设计原理 2.课程类别：专业平台课 3.学时：两学期总计84学时，2周课程设计 4.适用专业：交通工程 （二）课程性质 1.课程性质 结构是土木工程中最基本的元素，《结构设计原理》课程围绕着工程中常用的钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、圬工结构的设计计算进行理论和实践性的教学。 《结构设计原理》是土木工程专业的一门重要的专业必修课程，是学生运用已学的《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《工程材料》等知识，初步解决结构原理及结构设计问题的一门课程。其特点是：兼具理论性和实用性且承前启后，为学好专业课打好基础的课程，也是学生感到比较难学的一门课程。所以《结构设计原理》及其系列课程一直是土木工程专业的主干课，从开设的《结构设计原理》、《结构设计原理》课程设计，到毕业设计都渗透结构设计的理论，课程贯穿交通工程专业教学的所有环节。 本课程主要介绍钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和圬工结构的各种基本构件受力特性、设计原理、计算方法和构造设计。 2.本课程的作用 本课程主要培养学生掌握钢筋混凝土基本构件和结构的设计计算方法和与施工及工程质量有关的结构的基本知识，培养学生具有识读桥梁结构图纸的识读能力、基本构件的设计能力、使用和理解各种结构设计规范能力、解决工程结构实际问题的能力、综合分析问题的能力、学习能力和与人合作等能力，从而为继续学习后续专业课程奠定扎实的基础，以进一步培养学生树立独立思考、吃苦耐劳、勤奋工作的意识以及诚实、守信的优秀品质，为今后从事施工生产一线的工作奠定良好的基础。 本课程以“材料力学”、“理论力学”和“工程材料”的学习为基础共同打造学生的专业核心技能。
《结构设计原理》复习资料-crl
二、复习题 （一）填空题 1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。 2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。 3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。 4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性， 同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。 5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。 6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原 因是：钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混 凝土对钢筋起保护作用。 7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。其中混凝土的徐变 属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。 （二）判断题 1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。 ...................... [X] 2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。...................... [X] 3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。......................................................................... [V] 4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。................................... [X] 5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。............. 【V] （三）名词解释 1、混凝土的立方体强度------- 我国《公路桥规》规定以每边边长为150mm勺立方体试件，在20C± 2C的温度和相对湿度在90%^上的潮湿空气中养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压极限强度值（以MPa计）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号f cu表示。 2、混凝土的徐变 ----- 在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦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。 3、混凝土的收缩 ----- 混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。 （四）简答题 2、简述混凝土发生徐变的原因？ 答：在长期荷载作用下，混凝土凝胶体中的水份逐渐压出，水泥石逐渐粘性流动，微细 空隙逐渐闭合，细晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。 第二章结构按极限状态法设计计算的原则 三、复习题 （一）填空题 1、结构设计的目的，就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性性 的前提下，完成全部功能的要求。 2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为失效，结 构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。 3、国际上一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“破坏
《结构设计原理》课程设计
《预应力混凝土梁》课程设计 一?设计资料 （一）主梁跨径和全长 标准跨径：|标30m ;计算跨径：I计29.2m ;主梁全长：I全29.96m。 （二）设计荷载 公路一I级 （三）环境 I类环境 （四）材料 预应力筋均采用ASTMA416 —97a标准的低松弛钢绞线（ 1 X 7标准型），d=15.24mm, A P 140mm2,抗拉强度标准值f pk 1860MP a ,抗拉强度设计值f pd 1260MP a ,弹性模量E p 1.95 105MP a。锚具采用夹片式群锚。 非预应力钢筋采用：R235级钢筋，抗拉强度标准值f sk 235MP a,抗拉强度设计值f sd 195MP a，钢筋弹性模量E s 2.1 105MP a ；HRB335级钢筋，抗拉强度标准值f sk 335MP a，抗拉强度设计值f sd 280MP a，钢筋弹性模量E s 2.0 105MP a。 混凝土：梁体采用C50, E c 3.45 104MP a，抗压强度标准值J 32.4MP a，抗压强度设计 值f cd 22.4MP a ;抗拉强度标准值f tk 2.65MP a，抗拉强度设计值f td 1.83MP a。 （五）施工方法 采用后张法施工，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线两端同时张拉，张拉控制应力 3 按规范选取。桥面采用沥青混凝土桥面铺装层，厚100mm,重力密度23.0 ~ 24.0 kN/m。 （六）已知内力 汽车荷载效应标准值（弯矩：剪力： I I I II
二?设计成果及要求 （一） 设计计算书一份。内容包括： 1根据正截面抗弯及斜截面抗剪设计预应力筋及腹筋； 2、 梁的正截面抗弯承载力验算 3、 梁的斜截面抗剪承载力验算 4、 施工阶段应力验算 5、 使用阶段应力验算 6、 局部承压验算 7、 变形验算 （二） 施工图1~2张 1梁的一般构造图 2、 预应力钢束构造图 3、 梁的横截面图 4、 其它构造图 三?主梁全截面几何特性 （一） 受压翼缘有效宽度b f 的计算 按《公路桥规》规定， T 形截面受压翼缘有效宽度 b f ，取下列三者中的最小值： 1、 简支梁计算跨径的邑，即土 29200 9733mm ； 3 3 3 2、 相邻两梁的平均间距，对于中梁为 2500mm ; 3、 （ b 2b h 12h f ）,这里 b=160mm , b h 380mm , h 'f 150mm ，又— -，则取 b h 38 3 b 6h n 12h f 160 6 50 12 150 2260mm 。 故取受压翼缘有效宽度为 b f 2260mm 。 （二） 全截面几何特性的计算 跨中及变化点截面计算结果如下： 全截面面积A 774000 mm 2 全截面重心至粱顶的距离九649mm 全截面惯性矩I 383.55 109mm 4 11一 11