混凝土结构原理重要知识点总结

时间:2024.5.8

混凝土结构重要知识讲解

1、简述裂缝的出现,分布和展开的过程的过程和机理

答:当受拉区外边缘的混凝土达到其抗拉强度 ft 时,由于混凝土的塑性变形,因此还不会马上开裂;当其 拉应变接近混凝土的极限拉应变值时,就处于即将出现裂缝的状态。当受拉区外边缘混凝土在最薄弱的截面处达到其极限拉应变值εct0 后,就会出现第一批裂缝。 在裂缝出现瞬间,裂缝处的受拉混凝土退出工作,应力降至零,于是钢筋承担的拉力突然增加,由σs,cr  增至σs1;混凝土一开裂,张紧的混凝土就象剪断了的橡皮筋那样向裂缝两侧回缩,但这种回缩是不自由的,它受到钢筋的约束,直到被阻止。在回缩的那一段长度 l 中,混凝土与钢筋之间有相对滑移,产生粘结应力τ0通过粘结应力的作用,随着离裂缝截面距离的增大,钢筋拉应力逐渐传递给混凝土而减小;

裂缝的分布及开展: 第一批裂缝出现后,在粘结应力作用长度 l 以外的那部分混凝土仍处于受拉紧张状态之中,因此当弯矩继续增大时,就有可能在离裂缝截面大于 l 的另一薄弱截面处出现新裂缝。 按此规律,随着弯矩的增大,裂缝将逐条出现,当截面弯矩达到 0.5Mu0 ~ 0.7 Mu0 时,裂缝将基本“出齐”,即裂缝的分布处于稳定状态。此时,在两条裂缝之间,混凝土拉应力σct 将小于实际混凝土抗拉强度,不足以产生新的裂缝。因此,从理论上讲,裂缝间距在 l-2l 范围内,裂缝间距将趋于稳定, 平均裂缝间距应为 1.51 。

裂缝的开展是由于混凝土的回缩、钢筋的伸长,导致混凝土与钢筋之间不断产生相对滑移的结果

2、何谓结构的可靠性与可靠度?

结构可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力。结构的可靠度是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。

结构的可靠性是从概念上来说的,而可靠度是从定量的角度来给出一个明确的判断标准。

3、影响结构可靠度的因素主要有那些?

影响结构可靠度的因素主要有:荷载、荷载效应、材料强度、施工误差和抗力分析五种,这些因素一般都是随机的,因此,为了保证结构具有应有的可靠度,仅仅在设计上加以控制是远远不够的,必须同时加强管理,对材料和构件的生产质量进行控制和验收,保持正常的结构使用条件等都是结构可靠度的有机组成部分。结构设计时,用失效概率来衡量结构的可靠度概念十分明确较为复杂,用可靠度指标β表示与失效概率pf一一对应的关系更容易为人们接受,但直接采用概率极限状态方法用可靠度指标β进行设计,需要进行大量的数据统计,为了照顾传统习惯和实用上的方便,结构设计时不直接按可靠指标β,而是根据两种极限状态的设计要求,采用以荷载代表值、材料设计强度(设计强度等于标准强度除以材料分项系数)、几何参数标准值以及各种分项系数表达的实用表达式进行设计。其中分项系数反映了以β为标志的结构可靠水平

4、钢筋混凝土梁正截面有几种破坏形式?各有何特点?

钢筋混凝土受弯构件正截面的受力性能和破坏特征与受拉钢筋的配筋率、钢筋强度和混凝土强度等因素有关。一般可按照其破坏特征分为三类:适筋截面、超筋截面和少筋截面。

试验表明,受弯构件正截面破坏性质与其配置的纵向受拉钢筋的多少有关,当配筋率大小不同时,受弯构件正截面可能产生下列三种不同的破坏形式:

1、适筋梁

适筋梁的配筋率在正常范围内,其破坏过程可分为三个阶段:第一阶段(裂缝出现前阶段)、第二阶段(带裂缝工作阶段)、第三阶段(破坏阶段)。适筋梁的破坏不是突然发生的,破坏前有明显的裂缝和挠度,这种破坏称为塑性破坏。适筋梁的钢筋和混凝土的强度均能充分发挥作用,且破坏前有明显的预兆,故在正截面强度计算时,应控制钢筋的用量,将梁设计成适筋梁。

2、超筋梁

梁内纵向受拉钢筋配置过多,在受拉钢筋屈服之前,受压区的混凝土已经被压碎,破坏时受压区边缘混凝土达到极限压应变,梁的截面破坏,这种破坏称为超筋破坏。由于破坏时受拉钢筋应力远小于屈服强度,所以裂缝延伸不高,裂缝宽度不大,梁破坏前的挠度也很小,破坏很突然,没有预兆,这种破坏称为脆性破坏。超筋梁不仅破坏突然,而且用钢量大,既不安全又不经济,设计时不允许采用超筋梁。

3、少筋梁

梁内纵向受拉钢筋配置过少,加载初期,拉力初期钢筋与混凝土共同承担。当受拉区出现第一条裂缝后,混凝土退出工作,拉力几乎全部由钢筋承担,受拉钢筋越少,钢筋应力增加也越多。如果纵向受拉钢筋数量太少,使裂缝处纵向受拉钢筋应力很快达到钢筋的屈服强度,甚至被拉断,而这时受压区混凝土尚末被压碎,这种破坏称为少筋百破坏。少筋梁破坏时,裂缝宽度和挠度都很大,破坏突然,这种破坏也称为脆性破坏。少筋梁截面尺寸一般都比较大,受压区混凝土的强度没有充分利用,既不安全又不经济,设计时不允许采用少筋梁。.

5、有明显屈服点的钢筋和没有明显屈服点的钢筋两者的应力-应变关系有什么不同?

有明显屈服点的钢筋有明显的屈服平台,此时应力应变曲线斜率为0,应变增大时应力不变。而无明显屈服点的钢筋的应力应变曲线没有屈服平台,一般认为其极限强度的0.8为屈服点

6、无明显屈服点钢筋应力-应变σ-ε关系曲线是什么?

无明显屈服点钢筋的应力-应变σ-ε关系曲线 

整个应力-应变关系没有明显的屈

服点,达极限抗拉强度σb后很快

拉断,延伸率很小,破坏呈脆性。

图中a点为比例极限,σ≈0.65σb。

7、钢筋混凝土梁正截面有几种破坏形式?各有何特点?

配筋率对梁的破坏特征有所影响,根据配筋率的不同将梁分为少筋梁、适筋梁和超筋梁。各自对应的破坏为:适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。

适筋破坏:钢筋的屈服与混凝土受压破坏同时发生

适筋破坏:钢筋未屈服,混凝土压碎。脆性破坏,钢筋的抗拉强度没有发挥。

少筋破坏:梁一旦开裂,钢筋即屈服(甚至强化或被拉断)。脆性破坏。混凝土的抗压强度未得到发挥 。

8、请问钢筋砼大偏压构件的破坏特征是什么?

截面受拉侧混凝土较早出现裂缝,As的应力随荷载增加发展较快,首先达到屈服强度。此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小。最后受压侧钢筋A's 受压屈服,压区混凝土压碎而达到破坏。这种破坏具有明显预兆,变形能力较大,破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似,承载力主要取决于受拉侧钢筋。形成这种破坏的条件是:偏心距e0较大,且受拉侧纵向钢筋配筋率合适,通常称为大偏心受压。

9、试述并分析在普通箍筋柱和螺旋式箍筋柱中,箍筋各有什么作用?布置原则有哪些要求?

箍筋的主要作用:1.提高混凝土的抗压强度2.提高结构的延性  3.提高构件的抗剪能力  4. 提高构件的抗扭能力

普通箍筋柱和螺旋式箍筋柱中的箍筋均具有以上的作用。螺旋式箍筋柱中的箍筋可比普通箍筋柱中的箍筋在提高混凝土抗压强度方面提高更多,它使混凝土在受压时形成三向受压状态还可提高混凝土耐受变形的能力。

10、请问预应力混凝土的特点是什么?

预应力混凝土除了具有钢筋混凝土的所有优点外,它的主要特点是:     

    1.预应力混凝土结构,由于能够充分利用高强度材料(高强度混凝土、高强度钢筋),所以构件截面小,自重弯矩占总弯矩的比例大大下降,结构的跨越能力得到提高。   

    2.与钢筋混凝土相比,一般可以节省钢材30~40%,跨径愈大,节省愈多。   

3.全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝,即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝,鉴于全截面参加工作,结构的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土结构要大。因此,预应力梁可显著减少建筑高度,使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型的适应性,并提高了结构的耐久性

11、预应力混凝土要求采用高强混凝土的原因是什么

可以施加较大的预压应力,提高预应力效率;有利于减小构件截面尺寸,以适用大跨度的要求;具有较高的弹性模量,有利于提高截面抗弯刚度,减少预压时的弹性回缩;徐变较小,有利于减少徐变引起的预应力损失;与钢筋有较大粘结强度,减少先张法预应力筋的应力传递长度。有利于提高局部承压能力,便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸;强度早期发展较快,可较早施加预应力,加快施工速度,提高台座、模具、夹具的周转率,降低间接费用

一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30,当采用高强钢丝时不低于C40。

12、判断大小偏心受压破坏的本质条件是什么?

1、大偏心受压

ξ<=ξ(b)  且 x>=2a'(s)

2、小偏心受压

ξ>ξ(b)

注意:ξ是相对受压区高度,ξ(b)是临界相对受压区高度,x是截面受压区高度。a'(s)是上部钢筋区几何中心到截面上边缘距离。

13、混凝土立方体抗压强度和混凝土轴心抗压强度有何区别?

GB50010《混凝土结构设计规范》规定:混凝土立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件,在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。

、混凝土的轴心抗压强度(fc):是采用150mmm×150mmm×300mm棱柱体作为标准试件所测得的抗压强度。

由此可见,其主要区别如下:

1、试件尺寸不一样:立方体抗压强度和立方体抗压标准强度采用的试件规格为边长为150mm的立方体;而轴心抗压强度采用的试件规格则为150mmm×150mmm×300mm棱柱体作。

2、计算的手段不同:立方体抗压强度和轴心抗压强度是一次测试的结果;而立方体抗压标准强度是经概率统计后的结果。

3、强度值不同:对于同一种配比的混凝土,三种强度由大到小依次为:立方体抗压强度、立方体抗压标准强度、轴心抗压强度。

4、具体的应用不同:相对而言轴心抗压强度,更加符合工程实际。

14、混凝土的压应力越大则其抗剪强度越高对吗?

混凝土的抗剪强度一开始随压应力的增大而增大,当压应力在0.6fc左右时,抗剪强度达到最大,压应力继续增大,则由于内裂缝发展明显,抗剪强度将随压应力的增大而减小。

15、计算梁斜截面受剪性能的主要因素有哪些?

影响钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力的主要因素有:剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率。

(1)剪跨比

对梁顶直接施加集中荷载的梁,剪跨比之足影响受剪承载力的最主要因素,随着剪跨比的增大,破坏形态发生显著变化,梁的受剪承载力明显降低。小剪跨比时,大多发生斜压破坏,受剪承载力很高;中等剪跨比时,大多发生剪压破坏,受剪承载力次之;大剪跨比时,大多发生斜拉破坏,受剪承载力很低。当剪跨比X>3以后.剪跨比对受剪承载力无显著的影响。

(2)混凝土强度

混凝土强度反映了混凝土的抗压张度和抗拉强度,因此,直接影响余留截面抵抗主拉应力和主压应力的能力,试验表明,受剪承载力随混凝土抗拉张度r的提高而提高,两者基本呈线性关系。

梁斜截面破坏的形态不同,混凝土张度影响程度也不同.)1=1.0时为斜压破坏,直线的斜率较大;),>3时为斜拉破坏,直线的斜率较小;1.O<3,<3.0时为剪压破坏,其直线的斜率介于上述之间。

(3)纵筋配筋率p

增加纵筋配筋率P可抑制斜裂缝向受压区的伸展,从而提高骨料咬合力,并加大了剪压区高度,使混凝上的抗剪能力提高,同时也提高了纵筋的销栓作用。总之,随着P的增大,梁的受剪承载力有所提高,但增幅不大。

16、砂浆立方体试件抗压强度试验步骤是分别有哪些?

砂浆立方体试件抗压强度试验应按下列步骤进行:

1试件从养护地点取出后应及时进行试验。试验前将试件表面擦试干净,测量尺寸,并检查其外观。并据此计算试件的承压面积,如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1㎜,可按公称尺寸进行计算;

2将试件安放在试验机的下压板(或下垫板)上,试件的承压面应与成型时的顶面垂直,试件中心应与试验机下压板(或下垫板)中心对准。开动试验机,当上压板与试件(或上垫板)接近时,调整球座,使接触面均衡受压.承压试验应连续而均匀地加荷,加荷速度应为每秒钟0.2kN~1.5kN(砂浆强度不大于5Mpa时,宜取下限,砂浆强度大于5Mpa时,宜取上限),当试件接近破坏而开始迅速变形时,停止调整试验机油门,直至试件破坏,然后记录破坏荷载。

17、钢筋混凝土结构的优点是

① 充分利用钢筋的抗拉强度和砼的抗压强度,节约钢材,降低成本;

②  耐火性及耐久性好,维护费用低;

③ 可模性好,根据要求可浇筑成任何形状;

④ 现浇钢筋混凝土结构的整体性好,又具有延性,适用于抗震结构;同时防震性和防辐射性能较好,适用于防护结构;

⑤ 材源广泛,易于就地取材,成本合理。混凝土所用的大量砂、石,易于就地取材。

18、钢筋混凝土结构的却点是、

① 自重大:不适用于大跨、高层结构;

② 抗裂性差:普通RC结构,在正常使用阶段往往带裂缝工作,环境较差时会影响耐久性;也限制了用于大跨结构,高强钢筋无法应用;

③ 施工复杂,工序多,工期长,施工受季节、天气的影响较大;

④ 混凝土结构一旦破坏,其修复、加固、补强比较困难

19、梁中正钢筋为什么不能截断只能弯起?   

弯起可以抗剪,断了就啥都没了,而且弯起不会引起突变,是渐变,而断掉是突变,地震来了梁支座下部也可能会受拉,所以完全断掉不可取。有帮助请采纳。

20、单轴向应力状态下的混凝土强度包括什么?

立方体的抗压强度
轴心抗压强度
轴心抗拉强度

21、斜裂缝有几种类型?有什么特点?

斜拉破坏

在荷载作用下首先在梁底产生竖向垂直裂缝,一旦出现斜裂缝,裂缝将很快延伸至加载边缘形成临界斜裂缝,把梁劈裂成两部分而破坏,承载力急剧下降,脆性性质显著,破坏面比较光滑,破坏是由于混凝土(斜向)拉坏引起的,称为斜拉破坏。构件承载力取决于混凝土的抗拉强度,承载力低。在设计时通过限制最小配箍率来保证不发生这种破坏。

剪压破坏

随荷载的增加,出现斜裂缝,最后形成一条临界裂缝,裂缝延伸至加载垫块下方,形成剪压区,在剪压区由于混凝土受剪力和压力的共同作用,达到混凝土的复合受力下的强度,混凝土被压碎发生破坏,破坏时剪压区出现许多平行的短裂缝和混凝土碎渣,由于这种破坏是剪压面上混凝土压碎引起的破坏,故称剪压破坏。破坏时与斜裂缝相交的箍筋屈服。

斜压破坏

支座和集中荷载之间的混凝土犹如斜向受压的短柱,承受压力作用,破坏时斜裂缝较多,形成许多短柱,腹部混凝土发生类似短柱的破坏,故为斜压破坏。破坏时箍筋未屈服,钢筋没有得到充分发挥,设计时应避免。在设计时通过限制截面尺寸保证不发生这种破坏。

下面一些问题都是每章节涉及到的内容,同学们呢可以看一下,对于课程的学习会很有帮助。

绪  论

1. 什么是混凝土结构?根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型?

答:混凝土结构是以混凝土材料为主,并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的结构,有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。

2.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么?

答:混凝土和钢筋协同工作的条件是:

(1)钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结合为整体;

(2)钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同,两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏;

(3)设置一定厚度混凝土保护层;

(4)钢筋在混凝土中有可靠的锚固。

3.混凝土结构有哪些优缺点?

答:优点:(1)可模性好;(2)强价比合理;(3)耐火性能好;(4)耐久性能好;(5)适应灾害环境能力强,整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能;(6)可以就地取材。

钢筋混凝土结构的缺点:如自重大,不利于建造大跨结构;抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制;现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制等。

4.简述混凝土结构设计方法的主要阶段。

答:混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段:

(1)在20世纪初以前,钢筋混凝土本身计算理论尚未形成,设计沿用材料力学的容许应力方法。

(2)1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力,50年代,出现了按极限状态设计方法,奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。

(3)二战以后,设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法。

(4)20世纪90年代以后,开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。

第2章  钢筋和混凝土的力学性能

1.软钢和硬钢的区别是什么?设计时分别采用什么值作为依据?

答:有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋;无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。   

软钢有两个强度指标:一是屈服强度,这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用,所以在设计中采用屈服强度作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度,一般用作钢筋的实际破坏强度。

设计中硬钢极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋,则为0.9倍。为了简化运算,《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb,其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。

2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧钢筋的强度分为几个等级?

答:目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。

热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、HRB400、余热处理钢筋RRB400(K 20MnSi,符号,Ⅲ级)。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。

3.在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋?

答:钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应按下列规定采用:(1)普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋;(2)预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋。

4.简述混凝土立方体抗压强度。

答:混凝土标准立方体的抗压强度,我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)规定:边长为150mm的标准立方体试件在标准条件(温度20±3℃,相对温度≥90%)下养护28天后,以标准试验方法(中心加载,加载速度为0.3~1.0N/mm2/s),试件上、下表面不涂润滑剂,连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度fck,单位N/mm2

fck——混凝土立方体试件抗压强度;

F——试件破坏荷载;

A——试件承压面积。

5.简述混凝土轴心抗压强度。

答:我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件,混凝土试件轴心抗压强度

fcp——混凝土轴心抗压强度;

F——试件破坏荷载;

A——试件承压面积。

6.混凝土的强度等级是如何确定的。

答:混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定,混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k,我国《混凝土结构设计规范》规定,立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,根据立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四个等级。

7.简述混凝土三轴受压强度的概念。

答:三轴受压试验是侧向等压σ23r的三轴受压,即所谓常规三轴。试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏。在这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压强度相应地增大。根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵向抗压强度为

fcc= fc+βσr

式中:fcc——混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度;

  fc ——混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度;

  β ——系数,一般普通混凝土取4;

  σr  ——侧向压应力。

8.简述混凝土在单轴短期加载下的应力~应变关系特点。

答:一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线。轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图,各个特征阶段的特点如下。

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混凝土轴心受压时的应力应变曲线

1)应力σ≤0.3 fc sh

当荷载较小时,即σ≤0.3 fc sh,曲线近似是直线(图2-3中OA段),A点相当于混凝土的弹性极限。此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形。

2)应力0.3 fc sh0.8 fc sh

随着荷载的增加,当应力约为(0.3~0.8) fc sh,曲线明显偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的弹塑性。

3)应力0.8 fc sh1.0 fc sh

随着荷载进一步增加,当应力约为(0.8~1.0) fc sh,曲线进一步弯曲,应变增长速度进一步加快,表明混凝土的应力增量不大,而塑性变形却相当大。此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展,但处于稳定状态,故b点称为临界应力点,相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度。曲线上的峰值应力C点,极限强度fc sh,相应的峰值应变为ε0

    4)超过峰值应力后

超过C点以后,曲线进入下降段,试件的承载力随应变增长逐渐减小,这种现象为应变软化。

9.什么叫混凝土徐变?混凝土徐变对结构有什么影响?

答:在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。

徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成;有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等。不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大;在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失;徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。

10.钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的?

答:试验表明,钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由四部分组成:

(1)化学胶结力:混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力,来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化,取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘着力就丧失了。

(2)摩擦力:混凝土收缩后,将钢筋紧紧地握裹住而产生的力,当钢筋和混凝土产生相对滑移时,在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙,则摩擦力越大。

(3)机械咬合力:钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力,取决于混凝土的抗剪强度。变形钢筋的横肋会产生这种咬合力,它的咬合作用往往很大,是变形钢筋粘结力的主要来源,是锚固作用的主要成份。

(4)钢筋端部的锚固力:一般是用在钢筋端部弯钩、弯折,在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。

各种粘结力中,化学胶结力较小;光面钢筋以摩擦力为主;变形钢筋以机械咬合力为主。

第2章  轴心受力构件承载力

1.轴心受压构件设计时,如果用高强度钢筋,其设计强度应如何取值?

答:纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级,不宜采用高强度钢筋,因为与混凝土共同受压时,不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002,此时相应的纵筋应力值бs=Esεs=200×103×0.002=400 N/mm2;对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度,对于Ⅳ级和热处理钢筋在计算fy值时只能取400 N/mm2

2.轴心受压构件设计时,纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么?

答:纵筋的作用:①与混凝土共同承受压力,提高构件与截面受压承载力;②提高构件的变形能力,改善受压破坏的脆性;③承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力;④减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用:①防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置;②改善构件破坏的脆性;③当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土,提高其极限变形值。

3.简述轴心受压构件徐变引起应力重分布?(轴心受压柱在恒定荷载的作用下会产生什么现象?对截面中纵向钢筋和混凝土的应力将产生什么影响?)

答:当柱子在荷载长期持续作用下,使混凝土发生徐变而引起应力重分布。此时,如果构件在持续荷载过程中突然卸载,则混凝土只能恢复其全部压缩变形中的弹性变形部分,其徐变变形大部分不能恢复,而钢筋将能恢复其全部压缩变形,这就引起二者之间变形的差异。当构件中纵向钢筋的配筋率愈高,混凝土的徐变较大时,二者变形的差异也愈大。此时由于钢筋的弹性恢复,有可能使混凝土内的应力达到抗拉强度而立即断裂,产生脆性破坏。

4.对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求?对箍筋的直径和间距又有何构造要求?

答:纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm,通常在12mm~32mm范围内选用。矩形截面的钢筋根数不应小于4根,圆形截面的钢筋根数不宜少于8根,不应小于6根。

纵向受力钢筋的净距不应小于50mm,最大净距不宜大于300mm。其对水平浇筑的预制柱,其纵向钢筋的最小净距为上部纵向受力钢筋水平方向不应小于30mm和1.5d(d为钢筋的最大直径),下部纵向钢筋水平方向不应小于25mm和d。上下接头处,对纵向钢筋和箍筋各有哪些构造要求?

5.进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时,有哪些限制条件?为什么要作出这些限制条件?

答:凡属下列条件的,不能按螺旋筋柱正截面受压承载力计算:

①  当l0/b>12时,此时因长细比较大,有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不起作用;

②  如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度,

③  当间接钢筋换算截面面积Ass0小于纵筋全部截面面积的25%时,可以认为间接钢筋配置得过少,套箍作用的效果不明显。

6.简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程?

答:第Ⅰ阶段——加载到开裂前                                    

此阶段钢筋和混凝土共同工作,应力与应变大致成正比。在这一阶段末,混凝土拉应变达到极限拉应变,裂缝即将产生。

第Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前    

裂缝产生后,混凝土不再承受拉力,所有的拉力均由钢筋来承担,这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第Ⅱ阶段是构件的正常使用阶段,此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50%—70%,构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。

第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏

当加载达到某点时,某一截面处的个别钢筋首先达到屈服,裂缝迅速发展,这时荷载稍稍增加,甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服(即荷载达到屈服荷载Ny时)。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断,而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。

第4章  受弯构件正截面承载力

1.受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏,经历了哪几个阶段?各阶段的主要特征是什么?各个阶段是哪种极限状态的计算依据?

答:适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。

第Ⅰ阶段荷载较小,梁基本上处于弹性工作阶段,随着荷载增加,弯矩加大,拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。

第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩Mcrsh,梁出现裂缝,裂缝截面的混凝土退出工作,拉力由纵向受拉钢筋承担,随着弯矩的增加,受压区混凝土也表现出塑性性质,当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时,受拉钢筋开始屈服。

第Ⅲ阶段钢筋屈服后,梁的刚度迅速下降,挠度急剧增大,中和轴不断上升,受压区高度不断减小。受拉钢筋应力不再增加,经过一个塑性转动构成,压区混凝土被压碎,构件丧失承载力。

第Ⅰ阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。

第Ⅱ阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。

第Ⅲ阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。

2.钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破坏特征有何不同?

答:钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。

梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服,钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长,受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变,混凝土压碎,构件破坏。梁破坏前,挠度较大,产生较大的塑性变形,有明显的破坏预兆,属于塑性破坏。

梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏,而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝宽度较小,破坏是突然的,没有明显预兆,属于脆性破坏,称为超筋破坏。

梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂,受拉钢筋即达到屈服,并迅速经历整个流幅而进入强化阶段,梁即断裂,破坏很突然,无明显预兆,故属于脆性破坏。

2.什么叫最小配筋率?它是如何确定的?在计算中作用是什么?

答:最小配筋率是指,当梁的配筋率ρ很小,梁拉区开裂后,钢筋应力趋近于屈服强度,这时的配筋率称为最小配筋率ρmin。是根据Mu=Mcy时确定最小配筋率。

控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏,少筋破坏是脆性破坏,设计时应当避免。

3.单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么?

答:单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是(1)平截面假定;(2)混凝土应力—应变关系曲线的规定;(3)钢筋应力—应变关系的规定;(4)不考虑混凝土抗拉强度,钢筋拉伸应变值不超过0.01。以上规定的作用是确定钢筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态,并作适当简化,从而可以确定承载力的平衡方程或表达式。

4.确定等效矩形应力图的原则是什么?

《混凝土结构设计规范》规定,将实际应力图形换算为等效矩形应力图形时必须满足以下两个条件:(1) 受压区混凝土压应力合力C值的大小不变,即两个应力图形的面积应相等;(2) 合力C作用点位置不变,即两个应力图形的形心位置应相同。等效矩形应力图的采用使简化计算成为可能。

1. 什么是双筋截面?在什么情况下才采用双筋截面?

答:在单筋截面受压区配置受力钢筋后便构成双筋截面。在受压区配置钢筋,可协助混凝土承受压力,提高截面的受弯承载力;由于受压钢筋的存在,增加了截面的延性,有利于改善构件的抗震性能;此外,受压钢筋能减少受压区混凝土在荷载长期作用下产生的徐变,对减少构件在荷载长期作用下的挠度也是有利的。

双筋截面一般不经济,但下列情况可以采用:(1)弯矩较大,且截面高度受到限制,而采用单筋截面将引起超筋;(2)同一截面内受变号弯矩作用;(3)由于某种原因(延性、构造),受压区已配置;(4)为了提高构件抗震性能或减少结构在长期荷载下的变形。

7.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么?为什么要规定适用条件?

答:双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式:

适用条件:(1),是为了保证受拉钢筋屈服,不发生超筋梁脆性破坏,且保证受压钢筋在构件破坏以前达到屈服强度;(2)为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值,应满足, 其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时,则表明受压钢筋的位置离中和轴太近,受压钢筋的应变太小,以致其应力达不到抗压强度设计值。

8.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规定?当x<2as应如何计算?

答:为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值,应满足, 其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时,则表明受压钢筋的位置离中和轴太近,受压钢筋的应变太小,以致其应力达不到抗压强度设计值。

此时对受压钢筋取矩

x<时,公式中的右边第二项相对很小,可忽略不计,近似取,即近似认为受压混凝土合力点与受压钢筋合力点重合,从而使受压区混凝土合力对受压钢筋合力点所产生的力矩等于零,因此

9.第二类T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么?为什么要规定适用条件?

答:第二类型T形截面:(中和轴在腹板内)

           

           

     适用条件:

        

规定适用条件是为了避免超筋破坏,而少筋破坏一般不会发生。

10.计算T形截面的最小配筋率时,为什么是用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf

答:最小配筋率从理论上是由Mu=Mcy确定的,主要取决于受拉区的形状,所以计算T形截面的最小配筋率时,用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf

11.单筋截面、双筋截面、T形截面在受弯承载力方面,哪种更合理?,为什么?

答:T形截面优于单筋截面、单筋截面优于双筋截面。

12.写出桥梁工程中单筋截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么?比较这些公式与建筑工程中相应公式的异同。

答:

           

           

适用条件:

              ;         

《公路桥规》和《混凝土结构设计规范》中,受弯构件计算的基本假定和计算原理基本相同,但在公式表达形式上有差异,材料强度取值也不同。

第5章  受弯构件斜截面承载力

1. 斜截面破坏形态有几类?分别采用什么方法加以控制?

答:(1)斜截面破坏形态有三类:斜压破坏,剪压破坏,斜拉破坏

(2)斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制;剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制;斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制;

2. 影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?

答:(1)剪跨比的影响,随着剪跨比的增加,抗剪承载力逐渐降低;

   (2)混凝土的抗压强度的影响,当剪跨比一定时,随着混凝土强度的提高,抗剪承载力增加;

   (3)纵筋配筋率的影响,随着纵筋配筋率的增加,抗剪承载力略有增加;

   (4)箍筋的配箍率及箍筋强度的影响,随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加,抗剪承载力增加;

   (5)斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用;

   (6)加载方式的影响;

   (7)截面尺寸和形状的影响;

3. 斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限?具体包含哪些条件?

答:斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏为依据的,所以规定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。

4.钢筋在支座的锚固有何要求?

答:钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋,其伸入梁支座范围内的锚固长度 应符合下列规定:当剪力较小()时,;当剪力较大()时,(带肋钢筋), (光圆钢筋),为纵向受力钢筋的直径。如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述要求时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋端部焊接在梁端预埋件上等有效锚固措施。

5.什么是鸭筋和浮筋?浮筋为什么不能作为受剪钢筋?

      答:单独设置的弯起钢筋,两端有一定的锚固长度的叫鸭筋,一端有锚固,另一端没有的叫浮筋。由于受剪钢筋是受拉的,所以不能设置浮筋。

第6章  受扭构件承载力

1.钢筋混凝土纯扭构件中适筋纯扭构件的破坏有什么特点?

答:当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时,在外扭矩作用下,混凝土开裂并退出工作,钢筋应力增加但没有达到屈服点。随着扭矩荷载不断增加,与主斜裂缝相交的纵筋和箍筋相继达到屈服强度,同时混凝土裂缝不断开展,最后形成构件三面受拉开裂,一面受压的空间扭曲破坏面,进而受压区混凝土被压碎而破坏,这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏,以适筋构件受力状态作为设计的依据。

2.钢筋混凝土纯扭构件中超筋纯扭构件的破坏有什么特点?计算中如何避免发生完全超筋破坏?

当纵向钢筋和箍筋配置过多或混凝土强度等级太低,会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度,而混凝土先被压碎的现象,这种破坏与受弯构件超筋梁类似,没有明显的破坏预兆,钢筋未充分发挥作用,属脆性破坏,设计中应避免。为了避免此种破坏,《混凝土结构设计规范》对构件的截面尺寸作了限制,间接限定抗扭钢筋最大用量。

3.钢筋混凝土纯扭构件中少筋纯扭构件的破坏有什么特点?计算中如何避免发生少筋破坏?

当纵向钢筋和箍筋配置过少(或其中之一过少)时,混凝土开裂后,混凝土承担的拉力转移给钢筋,钢筋快速达到屈服强度并进入强化阶段,其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁,破坏扭矩与开裂扭矩接近,破坏无预兆,属于脆性破坏。这种构件在设计中应避免。为了防止这种少筋破坏,《混凝土结构设计规范》规定,受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率,并应符合受扭钢筋的构造要求。

4.简述素混凝土纯扭构件的破坏特征。

答:素混凝土纯扭构件在纯扭状态下,杆件截面中产生剪应力。对于素混凝土的纯扭构件,当主拉应力产生的拉应变超过混凝土极限拉应变时,构件即开裂。第一条裂缝出现在构件的长边(侧面)中点,与构件轴线成45°方向,斜裂缝出现后逐渐变宽以螺旋型发展到构件顶面和底面,形成三面受拉开裂,一面受压的空间斜曲面,直到受压侧面混凝土压坏,破坏面是一空间扭曲裂面,构件破坏突然,为脆性破坏。

5.在抗扭计算中,配筋强度比的ζ含义是什么?起什么作用?有什么限制?

答:参数ζ反映了受扭构件中抗扭纵筋和箍筋在数量上和强度上的相对关系,称为纵筋和箍筋的配筋强度比,即纵筋和箍筋的体积比和强度比的乘积,为箍筋的单肢截面面积,S为箍筋的间距,对应于一个箍筋体积的纵筋体积为,其中为截面内对称布置的全部纵筋截面面积,则ζ=;试验表明,只有当ζ值在一定范围内时,才可保证构件破坏时纵筋和箍筋的强度都得到充分利用,《规范》要求ζ值符合0.6≤ζ≤1.7的条件,当ζ>1.7时,取ζ=1.7。

6.从受扭构件的受力合理性看,采用螺旋式配筋比较合理,但实际上为什么采用封闭式箍筋加纵筋的形式?

答:因为这种螺旋式钢筋施工复杂,也不能适应扭矩方向的改变,因此实际工程并不采用,而是采用沿构件截面周边均匀对称布置的纵向钢筋和沿构件长度方向均匀布置的封闭箍筋作为抗扭钢筋,抗扭钢筋的这种布置形式与构件正截面抗弯承载力及斜截面抗剪承载力要求布置的钢筋形式一致。

7.《混凝土结构设计规范》是如何考虑弯矩、剪力、和扭矩共同作用的?的意义是什么?起什么作用?上下限是多少?

答:实际工程的受扭构件中,大都是弯矩、剪力、扭矩共同作用的。构件的受弯、受剪和受扭承载力是相互影响的,这种相互影响的性质称为复合受力的相关性。由于构件受扭、受弯、受剪承载力之间的相互影响问题过于复杂,采用统一的相关方程来计算比较困难。为了简化计算,《混凝土结构设计规范》对弯剪扭构件的计算采用了对混凝土提供的抗力部分考虑相关性,而对钢筋提供的抗力部分采用叠加的方法。(0.5≤≤1.0),称为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,当小于0.5时,取等于0.5;当大于1.0时,取等于1.0。

8.对受扭构件的截面尺寸有何要求?纵筋配筋率有哪些要求?

答:(1).截面尺寸要求

在受扭构件设计中,为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不至于过小,为了避免超筋破坏,对构件的截面尺寸规定了限制条件。《混凝土结构设计规范》在试验的基础上,对hw/b≤6的钢筋混凝土构件,规定截面限制条件如下式

   当hw/b≤4时                            (8-27)

   当hw/b=6时                             (8-28)

   当4<hw/b<6时     按线性内插法确定。

计算时如不满足上面公式的要求,则需加大构件截面尺寸,或提高混凝土强度等级。

(2).最小配筋率

构在弯剪扭共同作用下,受扭纵筋的最小配筋率为;纵筋最小配筋率应取抗弯及抗扭纵筋最小配筋率叠加值。

第7章 偏心受力构件承载力

1.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么?大、小偏心受压的破坏特征分别是什么?

答:(1),大偏心受压破坏;,小偏心受压破坏;

   (2)破坏特征:

        大偏心受压破坏:破坏始自于远端钢筋的受拉屈服,然后近端混凝土受压破坏;

        小偏心受压破坏:构件破坏时,混凝土受压破坏,但远端的钢筋并未屈服;

2.偏心受压短柱和长柱有何本质的区别?偏心距增大系数的物理意义是什么?

答:(1)偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于,长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲,引起二阶弯矩。

(2)偏心距增大系数的物理意义是,考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。

3.附加偏心距的物理意义是什么?如何取值?

答:附加偏心距的物理意义在于,考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响,会增大或减小,另外,混凝土材料本身的不均匀性,也难保证几何中心和物理中心的重合。其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。

4.偏心受拉构件划分大、小偏心的条件是什么?大、小偏心破坏的受力特点和破坏特征各有何不同?

答:(1)当作用在纵向钢筋合力点和合力点范围以外时,为大偏心受拉;当作用在纵向钢筋合力点和合力点范围之间时,为小偏心受拉;

(2)大偏心受拉有混凝土受压区,钢筋先达到屈服强度,然后混凝土受压破坏;小偏心受拉破坏时,混凝土完全退出工作,由纵筋来承担所有的外力。

5.大偏心受拉构件为非对称配筋,如果计算中出现或出现负值,怎么处理?

答:取,对混凝土受压区合力点(即受压钢筋合力点)取矩,

第8章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝

1.为什么说裂缝条数不会无限增加,最终将趋于稳定?

答:假设混凝土的应力σc由零增大到ft需要经过l长度的粘结应力的积累,即直到距开裂截面为l处,钢筋应力由σs1降低到σs2,混凝土的应力σc由零增大到ft,才有可能出现新的裂缝。显然,在距第一条裂缝两侧l的范围内,即在间距小于2l的两条裂缝之间,将不可能再出现新裂缝。

2.裂缝宽度与哪些因素有关,如不满足裂缝宽度限值,应如何处理?

答:与构件类型、保护层厚度、配筋率、钢筋直径和钢筋应力等因素有关。如不满足,可以采取减小钢筋应力(即增加钢筋用量)或减小钢筋直径等措施。

3.钢筋混凝土构件挠度计算与材料力学中挠度计算有何不同? 为何要引入“最小刚度原则”原则?

答:主要是指刚度的取值不同,材料力学中挠度计算采用弹性弯曲刚度,钢筋混凝土构件挠度计算采用由短期刚度修正的长期刚度。

“最小刚度原则”就是在简支梁全跨长范围内,可都按弯矩最大处的截面抗弯刚度,亦即按最小的截面抗弯刚度,用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。这样可以简化计算,而且误差不大,是允许的。

4.简述参数ψ的物理意义和影响因素?

答:系数ψ的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。ψ的大小还与以有效受拉混凝土截面面积计算的有效纵向受拉钢筋配筋率ρte有关。

5.受弯构件短期刚度Bs与哪些因素有关,如不满足构件变形限值,应如何处理?

答:影响因素有:配筋率ρ、 截面形状、 混凝土强度等级、 截面有效高度h0。可以看出,如果挠度验算不符合要求,可增大截面高度,选择合适的配筋率ρ

6.确定构件裂缝宽度限值和变形限值时分别考虑哪些因素?

答:确定构件裂缝宽度限值主要考虑(1)外观要求;(2)耐久性。

变形限值主要考虑(1) 保证建筑的使用功能要求 (2) 防止对非结构构件产生不良影响 (3) 保证人们的感觉在可接受的程度之内。

第9章  预应力混凝土构件

1.何为预应力?预应力混凝土结构的优缺点是什么?

答:①预应力:在结构构件使用前,通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。

②优点:提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性,能够充分发挥材料的性能,节约钢材。

③缺点:构件的施工、计算及构造较复杂,且延性较差。

2.为什么预应力混凝土构件所选用的材料都要求有较高的强度?

答:①要求混凝土强度高。因为先张法构件要求提高钢筋与混凝土之间的粘结应力,后张法构件要求具有足够的锚固端的局部受压承载力。

②要求钢筋强度高。因为张拉控制应力较高,同时考虑到为减小各构件的预应力损失。

3.什么是张拉控制应力?为何先张法的张拉控制应力略高于后张法?

答:①张拉控制应力:是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。

②因为先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋,预应力钢筋中建立的拉应力就是控制应力。放张预应力钢筋后构件产生回缩而引起预应力损失;而后张法是在混凝土构件上张拉钢筋,张拉时构件被压缩,张拉设备千斤顶所示的张拉控制应力为已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力,所以先张法的张拉控制应力略高于后张法。

4.预应力损失包括哪些?如何减少各项预应力损失值?

答:预应力损失包括:①锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。可通过选择变形小锚具或增加台座长度、少用垫板等措施减小该项预应力损失;

②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。可通过两端张拉或超张拉减小该项预应力损失;

③预应力钢筋与承受拉力设备之间的温度差引起的预应力损失。可通过二次升温措施减小该项预应力损失;

④预应力钢筋松弛引起的预应力损失。可通过超张拉减小该项预应力损失;

⑤混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。可通过减小水泥用量、降低水灰比、保证密实性、加强养互等措施减小该项预应力损失;

⑥螺旋式预应力钢筋构件,由于混凝土局部受挤压引起的预应力损失。为减小该损失可适当增大构件直径。

5.预应力轴心受拉构件,在施工阶段计算预加应力产生的混凝土法向应力时,为什么先张法构件用,而后张法用?荷载作用阶段时都采用?先张法和后张法的如何计算?

答:因为在施工阶段,先张法构件放松预应力钢筋时,由于粘结应力的作用使混凝土、预应力钢筋和非预应力钢筋共同工作,变形协调,所以采用换算截面,且;而后张法构件,构件中混凝土和非预应力钢筋共同工作良好,而与预应力钢筋较差,且预应力是通过锚具传递,所以采用净截面,且

6.如采用相同的控制应力,相同的预应力损失值,当加载至混凝土预压应力为零时,先张法和后张法两种构件中预应力钢筋的应力是否相同,哪个大?

答:当为零时,由于先张法预应力钢筋的应力

                      

后张法构件应力钢筋的应力

比较发现,二者不同,在给定条件下,后张法中预应力钢筋中应力大一些。

7.预应力轴心受拉构件的裂缝宽度计算公式中,为什么钢筋的应力

答:因为为等效钢筋应力,根据钢筋合力点处混凝土预压应力被抵消后的钢筋中的应力来确定。

8.后张法预应力混凝土构件,为什么要控制局部受压区的截面尺寸,并需在锚具处配置间接钢筋?在确定时,为什么不扣除孔道面积?局部验算和预应力作用下的轴压验算有何不同?

答:①在后张法构件中,在端部控制局部尺寸和配置间接钢筋是为了防止局部混凝土受压开裂和破坏。

②在确定时,不扣除孔道面积是因为二者为同心面积,所包含的孔道为同一孔道。

③两者的不同在于,局部验算是保证端部的受压承载能力,未受载面积对于局部受载面积有约束作用,从而可以间接的提高混凝土的抗压强度;而轴压验算是保证整个构件的强度和稳定。

9.对受弯构件的纵向受拉钢筋施加预应力后,是否能提高正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力,为什么?

答:对正截面受弯承载力影响不明显。因为预应力可以提高抗裂度和刚度。破坏时,预应力已经抵消掉,与非预应力钢筋混凝土受弯构件破坏特性相似。首先达到屈服,然后受压区混凝土受压边缘应变到达极限应变而破坏。提高斜截面受剪承载力,因为预应力钢筋有约束斜裂缝开展的作用,增加了混凝土剪压区高度,从而提高了混凝土剪压区所承担的剪力。

10.预应力混凝土受弯构件正截面的界限相对受压区高度与钢筋混凝土受弯构件正截面的界限相对受压区高度是否相同?

答:通过比较可知,两者的正截面的界限相对受压区高度是不同的。预应力混凝土受弯构件的界限相对受压区高度与预应力钢筋强度、混凝土压应力为零时的应力有关。

11.预应力混凝土构件为什么要进行施工阶段的验算?预应力轴心受拉构件在施工阶段的正截面承载力验算、抗裂度验算与预应力混凝土受弯构件相比较,有何区别?

答:①预应力混凝土构件在施工阶段,由于施加预应力,构件必须满足其承载和抗裂的要求,所以施工阶段需要验算。

②两者的区别为受弯构件受压区混凝土压应力需要满足承载力、抗裂度要求之外,受拉区混凝土拉应力也需要满足相应要求。

12.预应力混凝土受弯构件的变形是如何进行计算的?与钢筋混凝土受弯构件的变形相比有何异同?

答:预应力混凝土受弯构件的挠度包括两部分:一部分为预加应力产生的反拱;一部分为荷载产生的挠度。荷载作用产生的挠度计算与钢筋混凝土受弯构件相似。

13.公路预应力桥梁的预应力损失如何估算?与建筑结构预应力梁的预应力损失有何异同?

答:公路预应力桥梁的预应力损失可按《公路桥规》进行估算。与建筑结构预应力梁的预应力损失比较,损失的种类相似,但有些损失计算方法有较大区别,如混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。

14.预应力混凝土的张拉控制应力为何不能取的太高?

答:如果张拉控制应力取得太高,则可能引起构件的某些部位开裂或端部混凝土局部压坏、构件的延性降低或产生较大塑性变形。

1,混凝土结构包括素混凝土结构,钢筋混凝土结构,预应力混凝土结构,和其他形式的加劲混凝土结构。

2/混凝土和钢筋共同工作的条件是:  (1)钢筋与混凝土之间有良好的粘结力,使两者结合为整体。 (2)钢筋与混凝土两者之间线胀系数几乎相同,

3、钢筋混凝土结构其主要优点: (1)材料利用合理   (2)耐久性好  (3)耐火性好 (4)可模性好    (5)整体性好  (6)易于就地取材

5、钢筋混凝土结构缺点:   主要是结构自重较大,抗裂性较差,一旦损坏修复比较困难,施工受季节环境影响较大等,这就使得钢筋混凝土结构的应用范围受到一定限制。

混凝土按化学成分分为碳素钢和普通低合金钢。

按生产工艺和性能不同分为:热轧钢筋,中强度预应力钢筋,消除应力钢筋,钢绞线,和预应力螺纹钢筋。

冷加工钢筋是将某些热轧光面钢筋经冷却冷拔或冷轧冷扭进行再加工而形成的直径较细的光面或变形钢筋。有冷拉钢筋,冷拔钢筋,冷轧带肋钢筋,和冷轧扭钢筋。

9.钢筋的冷弯性能:检验钢筋韧性,内部质量和加工可适性的有效方法,是将直径d的钢筋绕直径为直径为D的弯芯进行弯折,在到达冷弯角度时,钢筋不发生裂纹,断裂、起层现象。   

10.钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复周期性的动荷载作用下,经过一定次数后,从塑性破坏变成脆性破坏的现象。

钢筋的疲劳强度是在某一规定的应力幅内,经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。   

混凝土结构对钢筋性能的要

(1)钢筋的强度   (2)钢筋的塑性  (3)钢筋的可焊性  (4)钢筋与混凝土的粘结力   混凝土是用水泥,水,砂,石料以及外加剂等原材料经搅拌后入模浇筑,经养护硬化形成的人工石材。

水泥凝胶体是混凝土产生塑性变形的根源,并起着调节和扩散混凝土应力的作用。

11.a.混凝土的强度等级:混凝土的立方体抗压强度(简称立方体强度)是衡量混凝土强度的基本指标,用Fcu表示。我国规范采用立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准,规定按标准方法制作、养护的边长为150 mm的立方体试件,在28 d或规定龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值(以N/mm2计)

混凝土结构强度等级不应低于C20,采用400MP不小于C25,承受重复荷载的不应低于C30,预应力不宜低于C40,且不应低于C30

混凝土立方体抗压强度不仅与养护是的温度湿度和龄期有关,还与立方体试件的尺寸和试验方法密切相关。

混凝土的变形分两类:混凝土的受力变形,包括一次短期间加荷的变形,荷载长期作用下的变形,多次重复荷载下的变形。2是混凝土由于收缩或由于温度变化产生的变形。

混凝土强度越高延性越低。

螺旋筋能很好地提高混凝土的强度和延性;密排箍筋能较好地提高混凝土延性,但提高强度不明显。

横向应变与纵向应变的比值称为横向变形系数Vc  可取0.2

混凝土的变形模量:弹性模量Ec ,切线模量Ec〞;割线模量Ecˊ

总变形ε包含弹性变形和塑性变形。V是混凝土受压时的弹性系数,为混凝土弹性变形与总应变的比值。

16.疲劳破坏:    混凝土在荷载重复作用下引起的破坏。疲劳强度FcF是混凝土能承受多次重复作用而不发生疲劳破坏的最大应力限值。

17.混凝土的徐变:混凝土在荷载的长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象。

徐变值与应力的大小成正比,称为线性徐变。临界是0.5;0.5到0.8,徐变的增长比应力快,称为非线性徐变。

混凝土的收缩水一种随时间增长而增长的变形。

18.徐变有利影响:有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等;在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成。

20.影响混凝土徐变的因素很多,总的来说可分为三类:

(1)内在因素     内在因素主要是指混凝土的组成与配合比。水泥用量大,水泥胶体多,水胶比越高,徐变越大。要减小徐就应尽量减少水泥用量,减少水胶比,增加骨料所占体积及刚度。

(2)环境影响    环境影响主要是指混凝土的养护条件以及使用条件温度和

湿度影响。养护的温度越高,湿度越大,水泥水化作用越充分,徐变就越小,

采用蒸汽养护可使徐变减少20%--35%;试件受荷后,环境温度越低、湿度

越 大,以及体表比(构件体积与表面积的比值)越大,徐变就越小。

(3)应力条件  应力条件的影响包括加荷时施加的初应力水平和混凝土的龄

期两个方面。在同样的应力水平下,加荷龄期越早,混凝土硬化越不充分,

徐变就越大;在同样的加荷龄期条件下,施加的初应力水平越大徐变越大。

21.徐变值与应力的大小成正比,这种徐变称为线性徐变。徐变的增长较应力增长快,这种徐变称为非线性徐变;

23.混凝土的收缩是一种随时间增长而增长的变形。

24.钢筋和混凝土之间的粘结力由三部分组成:

(1)化学胶结力   (2)摩阻力   (3)机械咬合力  

 25. 影响钢筋与混凝土粘结强度的因素主要有:

  (1)钢筋表面形状    试验表明,变形钢筋的粘结力比光面钢筋高出2~3倍,因此变形钢筋所需的锚固长度比光面钢筋要短,而光面钢筋的锚固端头则需要作弯钩以提高粘结强度。

  (2)混凝土强度     变形钢筋和光面钢筋的粘结强度均随混凝土强度的提高而提高,但不与立方体抗压强度fcu成正比。粘结强度 与混凝土的抗拉强度Ft大致成正比例关系。

  (3)保护层厚度和钢筋净距      混凝土保护层和钢筋间距对粘结强度也有重要影响。对于高强度的变形钢筋,当混凝土保护层厚度较小时,外围混凝土可能发生劈裂粘结强度降低;当钢筋之间净距过小时,将可能出现水平劈裂而导致整个保护层崩落,从而使粘结强度显著降低,如图2.38所示。

  (4)钢筋浇筑位置     粘结强度与浇筑混凝土时钢筋所处的位置也有明显的关系。对于混凝土浇筑深度过大的“顶部”水平钢筋,其底面的混凝土由于水分、气泡的逸出和骨料泌水下沉,与钢筋间形成了空隙层,从而削弱了钢筋与混凝土的粘结作用.

 (5) 横向钢筋     横向钢筋(如梁中的箍筋)可以延缓径向劈裂裂缝的发展或限制裂缝的宽度,从而可以提高粘结强度。在较大直径钢筋的锚固区或钢筋搭接长度范围内,以及当一排并列的钢筋根数较多时,均应设置一定数量的附加箍筋,以防止保护层的劈裂崩落。

 (6)侧向压力    当钢筋的锚固区作用有侧向压应力时,可增强钢筋与混凝土之间的摩阻作用,使粘结强度提高。因此在直接支承的支座处,如梁的简支端,考虑支座压力的有利影响,伸人支座的钢筋锚固长度可适当减少。

极限状态是当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态(失稳变形)就不能满足设计规定的某一特定功能的要求时,此特定状态就为极限状态。

作用效应S是指由作用引起的结构或者是构件的反应。

结构抗力R是指结构或结构构件抵抗内力和变形的能力。它是材料性能、几何参数、计算模式的函数。

结构的可靠度是指结构在规定的时间内和规定条件下完成预定功能的概率。建筑结构三个等级:1—重要的工业和民用建筑,破坏后果很严重,2,一般的,后果严重,3,次要的建筑物,破坏后果不严重。

永久荷载分项系数,对由可变荷载控制的,分项系数rG=1.2;永久荷载控制是rG=1.35

可变荷载系数,一般情况下γQ=1.4;对于标准大于4KN/M²的工业房屋楼面结构的活荷载,rG=1.3

可变荷载的准永久值是按正常使用极限状态长期效应组合设计时采用的荷载代表值。

材料强度的标准值是一种特征值,其取值原则是在符合规定质量的材料强度实测总体中,标准值应具有不小于95%的保证率。

热轧钢筋的强度标准值按屈服强度确定,无明显屈服点的预应力筋的强度标准值按条件屈服强度确定(取抗拉强度的0.85倍)

材料强度的设计值是在承载能力极限状态的设计中所采用的材料强度代表值,材料强度设计值由材料强度标准值除以分项系数得到。

结构的设计状态:持久设计状况,短暂设计状况,偶然设计状况,地震设计状况。

钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按照荷载效应的准永久值组合演算。预应力应按标准组合验算  一级按标准组合验算,二级按标准组合验算,三级可按荷载标准组合并考虑长期作用影响的的效应计算。

为保证钢筋与混凝土的粘接和混凝土浇筑的密实性,梁上部钢筋水平方向的净间距d1不应小于30mm和1.5d

适筋截面梁受力过程三个阶段:1,弹性工作阶段,此阶段未受压区应力图形为三角形,而受拉区混凝土应力接近均匀分布。2,带裂缝工作阶段,在裂缝截面处的受拉混凝土大部分退出工作,拉力基本上有钢筋承担,受压区混凝土应力图呈曲线分布;3,破坏阶段,此时受拉钢筋先屈服,而后裂缝向上延伸,直至受压区混凝土被压坏,应力图形曲线分布较丰满。

混凝土即将压坏的状态为正截面破坏极限状态,为承载力计算的依据。

配筋率与受弯构件正截面破坏特征。

纵向钢筋配筋率:钢筋混凝土梁受弯破坏特征,与受拉钢筋面积As和构件截面上混凝土有效面积bho的比值有关。ρ=As/bho

适筋梁,破坏特征受拉钢筋首先屈服,然后受压区混凝土被压碎,属于延性破坏。

超筋梁,受压混凝土先被压碎,受拉钢筋未屈服,属于脆性破坏。

少筋梁,混凝土一开裂,就破坏,属于受拉脆性破坏,且承载能力低,应用不经济,工程中避免采用。

平截面假设:受弯构件正截面弯曲变形后,截面平均应变保持为平面,即截面上各点应变与该点到中和轴的距离成正比。

ξ是将等效矩形应力图受压区高度x与截面有效高度ho的比值,称为相对受压区高度。

界限相对受压区高度,界限破坏时,受拉钢筋屈服与受压混凝土压碎同时发生,

这时受压区高度x与截面有效高度ho的比值。

界限破坏等效矩形应力图的相对受压区高度xb,则界限破坏时的界限相对受压区高度ξb,  界限受压区高度ξb仅与材料性能有关,而与截面尺寸无关。

当相对受压区高度ξ<ξb,受拉钢筋先破坏,然后受压混凝土破坏,属于适筋梁;当>时,受压混土先破坏,受拉钢筋未屈服,属于超筋;当=时,同时屈服和压碎,属于适筋梁上限。

32.钢筋混凝土受弯构件的正截面破坏形态可分为三种:

①适筋截面梁的延性破坏,特点是受拉钢筋先屈服,而后受压区混凝土被压碎;②超筋截面梁的脆性破坏,特点是受拉钢筋未屈服而受压混凝土先被压碎,其承栽力取决于混凝土的抗压强度;

③少筋截面梁的脆性破坏,特点是受拉区混凝土一开裂受拉钢筋就屈服,甚至进入硬化阶段,而受压区混凝土可能被压碎,也可能未被压碎,它的承栽力取决于混凝土的抗拉强度。

工程设计中,受弯构件正截面承载力的计算分为截面设计和界面复核两种。

箍筋和弯起钢筋统称为腹筋。有腹筋梁是配置了箍筋,弯起钢筋和纵筋,仅仅有纵筋的是无腹筋梁。

33. 无腹筋梁的受剪破坏形态

   (1)斜压破坏(λ<1 )

当集中荷载距支座较近时,剪跨比A很小,集中荷载和支座间的主压应力较大,斜裂缝多而细密,且在梁腹主压应力作用下发生,裂缝方向与支座和荷载作用点的连线基本一致,斜压破坏如同斜向受压短柱的受压破坏。斜压破坏受剪承载力主要取决于混凝土的抗压强度,破坏荷载为梁受剪承载力的上限,呈受压脆 性破坏特征2)剪压破坏(1<λ<3) 由于剪跨比适中,斜裂缝出现后,部分荷载通过受压混凝土传递到支座,承载力没有很快丧失。主斜裂缝形成后,随着荷载增大,斜裂缝顶端剪压区混凝土在剪应力和压应力共同作用下被压碎而破坏.  剪压破坏的过程比斜压破坏缓慢,梁的最后破坏是因主斜裂缝的迅速发展引起,破坏仍呈脆性,剪压破坏的承载力在很大程度上取决于混凝土的抗拉强度,部分取决于斜裂缝顶端剪压区混凝土的复合(剪压)受力强度,其承载力介于斜拉破坏和斜压破坏之间。(3) 斜拉破坏(λ>3)当剪跨比很大时,无腹筋梁极易发生斜拉破坏。由于正应力与剪应力的比值较大,当混凝土的主拉应力产生的拉应变超过混凝土极限拉应变时,立刻出现斜裂缝,并迅速向受压边缘延伸,很快形成主裂缝,将构件整个截面劈裂成两部分而破坏。斜拉破坏的破坏荷载较小,破坏取决于混凝土的抗拉强度,梁的抗剪承载力很低,属于受拉脆性破坏

34. 影响无腹筋梁受剪承载力的因素(1)剪跨比λ.无腹筋梁的受剪破坏形态

要受剪跨比的影响,其实质是因为剪跨比λ=M/Vho=a/ho反映了截面弯矩与剪

的荷载组合情况,从而直接影响到梁中的应力状态。(2)混凝土强度    受剪

的三种破坏形态中,斜拉破坏取决于混凝土的抗拉强度,剪压破坏也基本取决于混凝土的抗拉强度,只有在剪跨比很小时的斜压破坏才取决于混凝的抗压强度,而斜压破坏是受剪承载力的上限。可见,无腹筋梁的受剪破坏是由于混凝土达到复合应力状态下的强度而发生的,混凝土强度对受剪承载力有很大的 影响。

(3)纵筋配筋率p    增加纵筋配筋率风可限制斜裂缝的发展,提高斜缝间

骨料咬合力作用,加大混凝土受压区截面高度,提高受剪面积,增加纵筋的销栓

作用。因此,受剪承载力随纵筋配筋率的增大而有所提高。

  (4)尺寸效应     对于无腹筋梁,在其他条件相同的情况下,梁的高度

越大,相对抗剪承载力越低。尺寸效应对无腹筋梁受剪

承载力影响的原因是,随着梁的高度增大,斜裂缝宽度也较大,骨料咬合作

用削弱,撕裂裂缝较明显,从而导致销栓作用大大降低(5)其他

箍筋的作用:1斜裂缝出现后,斜裂缝间的拉应力由箍筋承担,与斜裂缝相交

腹筋中的应力会突然增大,增强了梁对剪力的传递能力2 箍筋能抑制斜裂缝

发展,增加斜裂缝顶端混凝土剪压区面积,使Vc增大。3,箍筋可减少斜裂

的宽度,提高斜裂缝间骨料咬合力,是Vu增加。4,阻止了混凝土沿纵筋的

裂裂缝发展,增强了纵筋小栓作用Vd。5,箍筋参与了斜截面的受弯,使斜裂

出现后a-a截面处纵筋应力σs 的增量减少。

适用条件:通过斜截面受检承载力的计算配置合适的腹筋,可避免受弯构件发生

斜截面的剪压破坏。而对于斜压破坏和斜拉破坏,应通过截面限制条件及最小配

筋率来避免。

35. 抵抗弯矩图:按受弯构件正截面计算所得实际截面尺寸、纵向受力钢筋配

情况,并沿构件轴线方向绘出的各截面Mu图.;通常有支承条件和荷载作用形式

所得弯矩,并沿构件轴线方向绘出的分布图形,称为设计弯矩图。

36.钢筋混凝土构件的扭转可以分为两类,即平衡扭转和约束扭转。若构件中的扭矩由荷载直接引起,其值可由平衡方程直接求出,为平衡扭转:吊车梁,雨棚梁。若扭矩是由相邻构件的位移受到该构件的约束而引起的,扭矩值需结合变形协调条件才能求得,为约束扭转。

37.破坏特征可分为适筋破坏、少筋破坏、部分超配筋破坏和完全超配筋破坏。

 适筋破坏:    对于箍筋和纵筋配置都合适时,与裂缝相交的钢筋均能达到屈服,然后混凝土压坏.

其破坏特征类似于受弯构件适筋梁破坏,属于延性破坏,破坏时极限扭矩的大小取决于箍筋和纵筋的配筋数量。

少筋破坏:     当箍筋和纵筋配置数量过少时,钢筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力,一旦开裂,受扭变形便迅速增大其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁,表现出明显的受拉脆性,受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。此时,构件破坏时的扭矩与开裂扭矩接近,配筋对极限扭矩影响不大。

完全超配筋破坏:     当箍筋和纵筋配置都过多时,受扭构件在破坏前出现较多密而细的螺旋形裂缝,在钢筋屈服之前混凝土先压坏,为受压脆性破坏,

其破坏特征类似于受弯构件的超筋梁,属于脆性破坏,其受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。

部分超配筋破坏:  当箍筋和纵筋的配筋比例相差过大时,破坏时还会出现两者中配筋率较小的一种钢筋达到屈服,而另一种钢筋未达到屈服的情况,这种破坏具有一定的延性,但小于适筋构件。

38.配筋强度比目的:  由于受扭钢筋由封闭箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成,两者的配筋比例对受扭性能及极限受扭承载力有很大影响。为使箍筋和纵筋均能有效发挥作用,应将两部分钢筋在数量和强度上加以控制,即控制两部分钢筋的配筋强度比。配筋强度比可定义为受扭纵筋与箍筋的体积比和强度比的乘积根据试验结果,当0.5≤ξ≤2.0时,受扭构件破坏时纵筋和箍筋基本上都能达到屈服强度,但两种钢筋配筋量的差别不宜过大,《混凝土结构设计规范》(GB 50010--2010)建议应满足:0.6≤ξ≤1.7

39.弯剪扭构件的破坏形式

1  弯型破坏 M较大, T/M较小,且剪力不起控制作用。此时,弯矩起主导作用,构件底部受拉,顶部受压。底部纵筋同时受弯矩和扭矩作用产生拉应力叠加,裂缝首先在构件弯曲受拉底面出现,然后向两侧面发展,最后三个面上螺旋裂缝形成一个扭曲破坏面。若底部纵筋配置不够,则破坏始于底部纵筋受拉屈服,止于顶部弯曲受压混凝土压碎,,承载力受底部纵筋控制,且受弯承载力因扭矩的存在而降低,

2扭型破坏 当扭矩T较大,而T/M和T/V均较大,且构件顶部纵筋少于底部纵筋 扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大,而弯矩较小,其在构件顶部引起的压应力也较小,所以导致顶部纵筋的拉应力大于底部纵筋,破坏始于构件顶面纵筋先受拉屈服,然后底部混凝土被压碎,所示,承载力由顶部纵筋控制。    .

3剪扭型破坏  V和T均较大, M较小,对构件的承载力不起控制作用时,构件在扭矩和剪力的共同作用下,截面均产生剪应力,结果是截面一侧剪应力增大,另一侧剪应力减小。裂缝首先在剪应力较大一侧长边中点出现,然后向顶面和底面扩展,最后另一侧长边的混凝土压碎而达到破坏, 如果配筋合适,破坏时与螺旋裂缝相交的纵筋和箍筋均受拉并达到屈服。

当扭矩较大时,以受扭破坏为主;当剪力较大时,以收件破坏为主。

剪扭相关性定义:构件受扭承载力与受弯,受剪承载力的这种相互影响的性质。

通常在荷载作用下,受压构件其界面上作用有轴力、弯矩和剪力。

当轴向力作用线与构件截面重心轴重合时,称为轴心受压构件;当弯矩和轴力共同作用于构件上或当轴向力作用线与构件截面重心轴不重合时,称为偏心受压构件;当轴向力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心时,称为单向偏心受压构件;当轴向力作用线与截面的重心轴平行且偏离两个主轴时,称为双向偏心受压构件。

钢筋混凝土受压构件中,纵向受力钢筋的作用是与混凝土共同承担由外荷载引起的内力,防止构件突然脆性破坏,减小混凝土非均匀质性引起的影响。纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩徐变、构件的温度变形等因素所引起的拉力等。

矩形截面受压构件中纵向受力钢筋根数不得少于根以便与箍筋形成钢筋骨架。

钢筋混凝土受压构件箍筋的作用是为了防止纵向钢筋受压时压屈,同时保证纵向钢筋的正确位置,并于纵向钢筋组成整体骨架。柱中箍筋应做成封闭式箍筋,也可焊接成封闭环式。

依据钢筋混凝土柱中箍筋的配置方式和作用不同,轴心受压构件分为两种情况:普通箍筋轴心受压柱和螺旋箍筋轴心受压柱。普通箍筋的作用是防止纵筋压曲,改善构件的延性,并与纵筋形成钢筋骨架。便于施工。而螺旋箍筋柱中,箍筋外形为圆形,且较密,除了具有普通箍筋的作用外,还对核心混凝土起约束作用,提高了混凝土的抗压强度和延性。

计算配有纵筋和螺旋式(或焊接环式)箍筋柱的承载力时,应满足一定的适用条件:

1为了保证在使用荷载作用下,箍筋外层的混凝土不至于过早剥落,配螺旋式(或焊接环式)箍筋的轴心受压承载力设计值不应比按普通箍筋的轴心受压承载力设计值大50%

2当遇有下列任意一种情况时,,不考虑间接钢筋的影响,当L/D>12时,因构件长细比较大,可能由于初始偏心引起的侧向弯曲和附加弯矩的影响使构件的承载力降低,螺旋式箍筋不能发挥其作用。当间接箍筋的换算截面面积A小于纵向钢筋全部截面面积的25%时,可以认为间接钢筋配置得太少,不能起到套箍的约束作用。

大偏心受压破坏———受拉破坏

当构件截面的相对偏心距e/h较大,即弯矩M的影响较为显著,而且配置的受拉侧钢筋A适合时,在偏心距较大的轴向压力N作用下,远离纵向偏心力一侧截面受拉。

关键的破坏特征是受拉钢筋首先达到屈服,然后受压钢筋也能达到屈服,最后受压区混凝土压碎而导致构件破坏。这种破坏形态在破坏前有较明显的预兆,属于塑性破坏,这内破坏也称为受拉破坏。

产生小偏心受压破坏的条件和破坏形式有三种:

1相对偏心距e/h较小或很小,截面大部分处于受压状态,甚至全截面处于受压状态。

2相对偏心距e/h较大,但受拉侧钢筋As配置较多时,这种情况类似于双筋截面超筋梁,属于受拉一侧配筋过多引起的,一般可能出现在对称配筋的情况

3当相对偏心距很小,而距轴压力N较远一侧的钢筋配置的过少,还可能出现远离纵向偏心压力一侧边缘混凝土的应变首先达到极限压应变,混凝土被压碎,最终构件破坏的现象。

由于工程中实际存在着荷载作用位置的不定性混凝土质量的不均匀性及施工的偏差等因素,都可能产生附加偏心距。

从大小偏心受压破坏特征可以看出,两者之间的根本区别在于破坏时受拉钢筋能否达到屈服,这和受弯构件与超筋破坏两种情况完全一致两种偏心受压破坏形态的界限条件,在破坏时纵向钢筋As的应力达到抗拉屈服强度,同时受压区混凝土也达到极限压应变值,此时其相对受压区高度称为界限受压区高度。

40.轴心受压构件:通常在荷载作用下,受压构件其截面上轴向力作用线与构件截面重心轴重合。

41.偏心受压构件:当弯矩和轴力共同作用于构件上或当轴向力作用线与构件截面重心轴不重合。

42.单向偏心受压构件:当轴向力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心。

43.双向偏心受压构件:当轴向力作用线与截面的重心轴平行且偏离两个主轴。

49.影响耐久性能的主要因素:(1)混凝土的碳化(2)钢筋的锈蚀:  (3)混凝土的冻融破坏:(4)混凝土的碱集料反应。(5)侵蚀性介质的腐蚀:

51.         预应力钢筋混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比,其点是:(1)

改善结构的使用性能  (2)减小构件截面尺寸,减轻自重  (3)充分利用高强度钢筋  (4)具有良好的裂缝闭合性能   (5)提高抗疲劳强度   (6)具有良好的经济性

52.预应力混凝土主要用于以下一些结构当中:(1)大跨度结构 (2)对抗裂性有特殊要求的结构 (3)某些高耸结构(4)大量制造的预制构件 (5)特殊要求的一般建筑

53.预应力混凝土构件的分类:(1)按预应力的施加方式分类:分为先张法与后张法两种。(2)按预应力施加的程度分类全预应力混凝土构件。部分预应力构件。

(3)按预应力钢筋与混凝土之间是否存在粘结作用分类

54.根据预应力钢筋与混凝土之间是否存在粘结作用可分为有粘结预应力混凝土构件无粘结预应力混凝土构件两类。

55.对钢筋有较高的质量要求,具体为:(1)高强度 (2)与混凝土间有足够的粘结强度 (3)良好的加工性能  (4)具有一定的塑性。

56.预应力混凝土构件的对混凝土的基本要求是:

(1)高强度   (2)收缩与徐变小    (3)快硬早强

57.张拉控制应力  张拉控制应力是指张拉钢筋时,张拉设备的测力装置显

示的总张拉力除以预应力钢筋横截面面积得出的应力值。

58.预应力损失:张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 , 混凝土加热养护时受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失,预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失,混凝土收缩和徐变引起的预应力损失,环形构件用螺旋式预应力钢筋作配筋时所引起的预应力损失

  预应力混凝土构件的最大裂缝宽度按荷载标准组合并考虑长期作用效应影响计算的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值

对环境类别为二a类的预应力混凝土构件,在荷载准永久组合下,受拉边缘应力

20.影响混凝土徐变的因素很多,总的来说可分为三类

(1)内在因素内在因素主要是指混凝土的组成与配合比。

(2)环境影响 环境影响主要是指混凝土的养护条件以及使用条件下温度和湿度影响。

(3)应力条件  应力条件的影响包括加荷时施加的初应力水平和混凝土的龄期两个方面

正常使用极限状态分为可逆正常使用极限状态和不可逆正常使用极限状态

可逆正常使用极限状态指当产生超越正常使用极限状态的作用卸除后,该作用产生的超越状态可以恢复的正常使用极限状态不可逆正常使用极限状态指当产生超越正常使用极限状态的作用卸除后,该作用产生的超越状不可恢复的正常使用极限状态

对于可逆正常使用极限状态验算时荷载效应取值可以低一些通常采用准永久组合,对于不可逆的验算时取值可以高一些通常采用标准组合

裂缝的计算模式主要有三种:第一类粘结滑移理论第二类无滑移理论第三类是基于试验的统计公式

混凝土受弯构件的短期刚度:在开裂截面混凝土受压区的高度较小而在未开裂截面的混凝土受压区的高度较大,中和轴呈波浪形,受压区混凝土、受拉钢筋的应变以及界面的曲率均沿构件长度变化,开裂截面的曲率较大,未开裂截面的曲率较小

混凝土受弯构件的长期刚度:钢筋混凝土受弯构件在荷载长期作用下,受压区混凝土将发生徐变,即荷载在不增加而混凝土的应变将随时间增长。

钢筋混凝土受弯构件挠度计算中通称的最小刚度原理

1.正常受荷前预先对混凝土受拉区施加一定的压应力以改善其在使用荷载作用下混凝土抗拉性能的结构成为“预应力混凝土结构”

2.预应力钢筋混凝土结构与普通结构钢筋混凝土比,优点:改善结构的使用性能;减小构建截面尺寸,减轻自重;充分利用高强度钢筋;具有良好的裂缝闭合性能;提高抗疲劳强度;具有良好的经济性

3.预应力混凝土主要用于以下一些结构:大跨度结构,如大跨度桥梁、体育馆和车间、机库等,大块度建筑的楼盖体系、高层建筑结构的转换层等;对抗裂性有特殊要求的结构,如压力容器、压力管道、水工或海洋建筑,以及冶金、化工场的车间、构筑物等;某些高耸结构吗,如水塔、烟囱、电视塔;大量制造的预制构件,如常见的预应力空心楼板、预应力管桩等;特殊要求的一般建筑,如建筑设计限定了层高、楼盖梁等的高度

5.浇筑混凝土前先张拉预应力钢筋的方法称为先张法

7.预应力混凝土构件对混凝土的要求:高强度,收缩与徐变小,快硬早强

8.张拉控制力是指张拉钢筋时,张拉设备的测力装置显示的总张拉应力除以预应力钢筋横截面面积得出的应力值

9.张拉应力过高时:个别预应力钢筋可能被拉断;施工过程中可能引起构件某些部位出现拉应力,甚至开裂,还可能造成后张法构件端部混凝土产生局部受压破坏;构件开裂荷载可能接近构件破坏一旦开裂,很快就临近破坏,表现为没有明显征兆的脆性破坏性能

10.预应力损失:预应力混凝土构件在制造、运输、安装、使用的各个构成中,由于材料性能、张拉工艺和锚固等原因,使钢筋中的张拉应力逐渐降低的现象。

12.预应力钢筋中的预应力损失值的规定计算求得的预应力总损失小于下列数值时,为保证构件的抗裂性能,应按下列数值取用:先张法构件100N/mm2;后张法构件80N/mm2


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