混凝土结构基本原理答案吕晓寅版第9章.pdf

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1、第九章思考题1.设计结构构件时，为什么要控制裂缝宽度和变形？受弯构件的裂缝宽度和变形计算应以哪一受力阶段为依据？答：对某些混凝土结构或构件，根据使用条件和环境类别，需要进行正常使用状态下的裂缝宽度和变形验算。例如，混凝土构件裂缝宽度过大会影响结构物的外观，引起使用者的不安，还可能使钢筋锈蚀，影响结构的耐久性；楼盖梁、板变形过大会影响精密仪器的正常使用和装修、非结构构件的破坏；楼盖的刚度过低导致的振动也会引起人的不舒适；吊车梁的挠度过大造成吊车正常运行困难。受弯构件的裂缝宽度和变形计算应以第三阶段末为依据2.简述裂缝的出现、分布和开展的过程和机理。答：当受拉区外边缘的混凝土达到其抗拉

2、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

3、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0.5Mu0～0.7Mu0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3.为什么说混凝土保护层厚度是影响

4、构件表面裂缝宽度的一项主要因素？影响构件裂缝宽度的主要因素还有哪些？答：试验量测表明，沿裂缝深度，裂缝宽度是不相等的，由于受到钢筋的约束，近钢筋处回缩变形小，构件表面处回缩大，保护层厚度是从纵筋外表面算至混凝土外表面的，所以裂缝宽度的大小与混凝土保护层厚度是有关系的影响构件裂缝宽度的主要因素还有：钢筋的弹性模量，钢筋的应力，有效受拉区面积配筋率，钢筋直径4.半理论半经验方法建立裂缝宽度计算公式的思路是怎样的？其中，参数ψ的物理意义如何？答：根据裂缝出现和开展的机理，在若干假定的基础上建立理论公式，然后根据试验资料确定公式中的参数，从而得到裂缝宽度的计算公式。参数ψ是钢筋平均应变与裂

5、缝截面处钢筋应变的比值，反应了裂缝间受拉混凝土参与受拉工作的程度。5.最大裂缝宽度公式是怎样建立起来的？为什么不用裂缝宽度的平均值而用最大值作为评价指标？答：规范采用了一个半理论半经验的方法，即根据裂缝出现和开展的机理，先确定具有一定规律性的平均裂缝间距和平均裂缝宽度，然后对平均裂缝宽度乘以根据统计求得的扩大系数来确定最大裂缝宽度????。对扩大系数，主要考虑两种情况，一是荷载短期效应组合下裂缝宽度的不均匀性；二是荷载长期效应组合的影响下，最大裂缝宽度会进一步加大。规范要求计算的????具有95%的保证率。因为混凝土带裂缝工作，只控制平均裂缝宽度是没有意义的，只有控制最大裂缝宽度，

6、才能保证安全。6.何谓构件的截面抗弯刚度？怎样建立受弯构建的刚度公式？答：构件抵抗弯曲变形的能力称为截面抗弯刚度。由材料力学均质弹性体梁满足下面几个条件：（1）物理条件——应力与应变满足胡克定律；（2）几何条件——平截面假定：（3）平衡条件——钢筋混凝土构件中钢筋屈服前变形的计算。材料力学中给出的线弹性体梁跨中最大挠度的一般公式?f=C?2=???2?????=EI=?=??????以上述三个条件为基础，并在物理条件中考虑混凝土受压σ—ξ的非线性。7.何谓最小刚度原则？试分析应用该原理的合理性。答：实际应用中为了简化计算，常采用同一符号弯矩区段内最大弯矩处的截面刚度作为该区段的刚度

7、以计算构件的挠度，这就是受弯构件挠度计算中的最小刚度原则采用最小刚度原则表面上看会使挠度计算值偏大，但由于计算中多不考虑剪切变形及其裂缝对挠度的贡献，两者相比较，误差大致可以相互抵消。8.影响受弯构件长期挠度变形的因素有哪些？如何计算长期挠度？答：影响受弯构件长期挠度变形的因素有：受压钢筋的配筋率、加载龄期、温度、湿度和养护条件等《混凝土结构设计规范》通过试验确定钢筋混凝土受弯构件的挠度增大系数θ，来计算荷载长期影响的刚度。根据材料力学挠度一般计算公式计算长期挠度9.