橋梁工程習題及答案

《橋梁工程》習題及答案PAGEPAGE1一、填空題公路橋梁的作用按其隨時間變化的性質(zhì)，分為永久作用、可變作用、偶然作用。按結(jié)構(gòu)體系及其受力特點，橋梁可劃分為梁橋、拱橋、懸索橋以及組合體系。橋跨結(jié)構(gòu)在溫度變化、混凝土的收縮和徐變、各種荷載引起的橋梁撓度、地震影響、縱坡等影響下將會發(fā)生伸縮變形。鋼筋混凝土梁梁內(nèi)鋼筋分為兩大類，有受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋。作用代表值包括標準值、準永久值、頻遇值。橋梁縱斷面設(shè)計包括橋梁總跨徑的確定、橋梁的分孔、橋面的標高及橋下凈空、橋上及橋頭引導縱坡的布置和基礎(chǔ)埋置深度。橋臺的常見型式有重力式橋臺、輕型橋臺、組合式橋臺和框架式橋臺等。公路橋面構(gòu)造包括橋面鋪裝、防水和排水系統(tǒng)、橋面伸縮裝置、人行道及附屬設(shè)施等。懸索橋主要由橋塔、錨碇、主纜和吊索等組成。重力式橋墩按截面形式劃分，常見的有矩形、圓形、圓端形和尖端形等。常見的輕型橋臺有薄壁輕型橋臺、支撐梁輕型橋臺、框架式輕型橋臺、組合式輕型橋臺等。設(shè)計鋼筋混凝土簡支T梁，需擬定的主要尺寸有梁寬、梁高、腹板厚度、翼緣板厚度。柱式橋墩的主要型式主要有獨柱式、雙柱式、多柱式和混合式。橋梁支座按其變?yōu)榈目赡苄苑譃榛顒又ё凸潭ㄖё?。支座按其容許變形的可能性分為固定支座、單向支座和多向支座。常用的重力式橋臺有U形橋臺、埋置式橋臺、八字式橋臺、一字式橋臺等。橋梁的主要組成部分包括橋墩、橋臺及橋跨結(jié)構(gòu)等。橋梁設(shè)計一般遵循的原則包括安全性、適用性、經(jīng)濟性、先進性和美觀等。荷載橫向分布影響線的計算方法主要有：杠桿原理法、偏心壓力法、鉸接板法、比擬正交異性板法。通常將橋梁設(shè)計荷載分為三大類：永久荷載、可變荷載、偶然荷載。公路橋梁設(shè)計汽車荷載分為公路-=1\*ROMANI級、公路-=2\*ROMANII級兩個等級，它包括車道荷載和車輛荷載，其中車輛荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載和橋臺驗算。橋梁凈空包括設(shè)計洪水位和橋下設(shè)計通航凈空。進行擴大基礎(chǔ)驗算時，常進行基底的傾覆穩(wěn)定性和滑動穩(wěn)定性檢算。大型橋梁的設(shè)計階段一般分為初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計與施工設(shè)計三個階段。橋梁全長規(guī)定為：有橋臺的橋梁是兩個橋臺的側(cè)墻或八字墻后端點之間的距離；無橋臺的橋梁為橋面系行車道全長。一般重力式梁橋墩臺的驗算包括截面強度驗算、抗滑移穩(wěn)定驗算和墩臺頂水平位移的驗算。裝配式簡支梁橋橫截面主要有=2\*ROMANII形、T形、箱形等幾種形式。引起超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)次內(nèi)力的外部因素有溫度影響、混凝土收縮徐變作用及鋼筋松弛和基礎(chǔ)不均勻沉降。按橋面所在的位置可把拱橋分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋。梁式橋按靜力體系分為____簡支梁橋____、_懸臂梁橋____、_連續(xù)梁橋____、_T形鋼構(gòu)橋及連續(xù)—鋼構(gòu)橋_________。簡支梁橋一般一端設(shè)___固定_支座，另一端設(shè)__滑動__支座，一般不能將相鄰兩跨的__固定_支座設(shè)在同一橋墩上。橋臺是由臺帽與背墻、臺身、翼墻與耳墻和錐形護坡及臺后排水等幾部分組成。橋梁墩臺常用的基礎(chǔ)類型有剛性擴大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)，其中剛性擴大基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)為深基礎(chǔ)。PAGEPAGE4答:車輪荷載作用于橋面上時，除了直接承受荷載的板條外，沿縱向與之相鄰的板也分擔一部分荷載所以要進行縱向折減。設(shè)置橋梁縱坡的原因和目的是什么？答:為使雨水迅速排除，防止或減少雨水對鋪裝層的滲透，從而保護了行車道板，延長橋梁使用壽命。橋梁上有哪些基本的附屬設(shè)施？橋面構(gòu)造由哪些組成？答：包橋面系、伸縮縫、橋梁與路堤銜接處的橋頭搭板和錐形護坡等。橋面構(gòu)造包括橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明，行車道板的定義是什么？其作用是什么？答：定義：行車道板是直接承受輪壓的混凝土板，它與主梁梁肋和橫隔梁聯(lián)結(jié)在一起的結(jié)構(gòu)板。作用：承力、傳力、連接。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁與鋼筋混凝土簡支梁相比有何優(yōu)點？答：鋼筋混凝土構(gòu)件的最大缺點是抗裂性能差。當應(yīng)力達到較高值時，構(gòu)件裂縫寬度將過大而無法滿足使用要求，因此在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中不能充分發(fā)揮采用高強度材料的作用。為了滿足變形和裂縫控制的要求，則需增加構(gòu)件的截面尺寸和用鋼量，這既不經(jīng)濟也不合理，因為構(gòu)件的自重也增加了。預(yù)應(yīng)力混凝土是改善構(gòu)件抗裂性能的有效途徑。在混凝土構(gòu)件承受外荷載之前對其受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，就成為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)壓應(yīng)力可以部分或全部抵消外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，因而可推遲甚至避免裂縫的出現(xiàn)。按承重結(jié)構(gòu)截面型式劃分，梁橋有哪些類型？它們的特點和適用范圍如何？答：1）板式截面、肋梁式截面、箱型截面，鋼筋混凝土簡支梁一般適用的跨度范圍如何？現(xiàn)行標準設(shè)計有哪些跨度？答：鋼筋混凝土T形、I形截面簡支梁橋標準跨徑不宜大于16m，鋼筋混凝土箱形截面簡支梁標準跨徑不宜大于25m，鋼筋混凝土箱形截面連續(xù)梁標準跨徑不宜大于30m.預(yù)應(yīng)力混凝土T形、I形截面簡支梁標準跨徑不宜大于50m.鋼墊板下的間接鋼筋有哪幾種形式？它們的作用是什么？答：鋼墊板下的間接鋼筋有：具有套箍作用的螺旋筋，鋼筋網(wǎng)，交叉型鋼筋網(wǎng)。防止局部承壓破壞。后張法預(yù)應(yīng)力簡支梁中，預(yù)應(yīng)力筋大部分在梁端附近彎起，這是為什么？答：在后張法預(yù)應(yīng)力簡支梁中，跨中截面為了獲得最大的承載能力和較大的預(yù)壓應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力筋盡可能地靠近梁的下緣布置，在支點附近由于梁體自重彎矩減小，在張拉錨固階段梁體上緣可能會出現(xiàn)過高的拉應(yīng)力，可能導致開裂，因此為減小預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩，所以大部分預(yù)應(yīng)力鋼筋在梁端附近都要彎起以減小偏心。再者，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋靠錨具錨固在梁端，錨具和張拉千斤頂需要一定的工作面積，錨具墊板下混凝土具有較高的局部壓應(yīng)力，可能造成錨下混凝土開裂，因此也需要將錨具在梁端分散布置，使得大部分預(yù)應(yīng)力鋼筋在梁端附近都要彎起。梁式橋按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系的分類和特點？分為簡支梁橋、懸臂梁橋、、連續(xù)梁橋、T形鋼構(gòu)橋及連續(xù)-鋼構(gòu)橋。簡支梁橋受力簡單梁中只有正彎矩，體系溫變、張拉預(yù)應(yīng)力等均不會在梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力，設(shè)計計算方便，最易設(shè)計成各種標準跨徑的裝配式結(jié)構(gòu)。將簡支梁橋梁體加長，并越過支點就成為懸臂梁橋。將簡支梁梁體在支點上連接形成連續(xù)梁，連續(xù)梁受溫度變化及混凝土收縮等影響產(chǎn)生的縱向位移也就較大，使伸縮縫及活動支座的構(gòu)造復(fù)雜化。T形剛構(gòu)是一種墩梁固結(jié)、具有懸臂受力特點的梁式橋。連續(xù)鋼構(gòu)橋是預(yù)應(yīng)力混凝土大跨梁式橋的主要橋型之一，它綜合了連續(xù)梁和T形鋼構(gòu)橋的受力特點，將主梁做成連續(xù)梁體，與薄壁橋墩固結(jié)而成。裝配式預(yù)應(yīng)力T形梁的橫截面形式、預(yù)應(yīng)力筋布置有什么特點？預(yù)應(yīng)力砼梁除了預(yù)應(yīng)力鋼筋外還需要設(shè)置哪些非預(yù)應(yīng)力鋼筋？答：截面形式可分為等截面和變截面形式，特點是在保證梁底保護層厚度及使預(yù)應(yīng)力鋼筋位于索界內(nèi)的前提下，盡量使預(yù)應(yīng)力鋼筋的重心靠下；在滿足構(gòu)造要求的同時，預(yù)應(yīng)力鋼筋盡量相互緊密靠攏，使構(gòu)件尺寸緊湊。非預(yù)應(yīng)力鋼筋有架立筋、箍筋、水平分布鋼筋、承受局部預(yù)應(yīng)力的非預(yù)應(yīng)力鋼筋和其他構(gòu)造鋼筋。腹板厚度為何靠近梁端附近增厚？下翼緣為何加寬？答：腹板的作用是承載截面的剪力和主拉應(yīng)力，腹板的最小厚度應(yīng)滿足剪切極限強度的要求。對側(cè)腹板要滿足彎扭剪切極限強度的要求，所以一般側(cè)腹板比中腹板厚，下翼緣也要加寬。什么是橋面板的有效工作寬度？怎樣確定？答:板在局部分布荷載的作用下，不僅直接承壓部分的板帶參與工作，而且與其相鄰的部分板帶也會分擔一部分荷載共同參與工作，荷載的有效分布寬度就是板的有效工作寬度。為什么將后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁中的預(yù)應(yīng)力筋進行曲線布置？答：（1）適彎矩沿橋跨的變化，跨中彎矩大，兩端附近彎矩小；（2）適應(yīng)剪力的變化，梁端附近剪力大，彎起筋提供預(yù)剪力可滿足抗剪需要；（3）便于預(yù)應(yīng)力鋼筋錨具的分散布置。預(yù)應(yīng)力力筋可分為哪三種?各自的作用是什么?答：預(yù)應(yīng)力筋分為縱向預(yù)應(yīng)力筋，橫向預(yù)應(yīng)力筋，豎向預(yù)應(yīng)力筋。縱向預(yù)應(yīng)力筋抵抗縱向彎矩，橫向預(yù)應(yīng)力筋抵抗橫向彎矩，豎向預(yù)應(yīng)力筋抵抗豎向剪力。各自作用是:縱向預(yù)應(yīng)力筋,對梁體結(jié)構(gòu)縱向受彎和部分受剪提供抵抗力。橫向預(yù)應(yīng)力筋,對梁體結(jié)構(gòu)橫向受力提供抵抗橫向彎曲內(nèi)力,保證橋梁橫向整體性，豎向預(yù)應(yīng)力筋,對梁體結(jié)構(gòu)受剪提供抵抗力,保證橋梁豎向整體性行車道板上的車輪荷載作用面是由有哪三條假定進行分布的？答：⑴車輪與鋪裝層的接觸面為一矩形⑵車輪壓力面按45度角經(jīng)鋪裝面?zhèn)鞯綐蛎姘澧菢蛎驿佈b的厚度為平均厚Ｈ寫出橋梁規(guī)范對橋面板荷載橫向分布寬度的規(guī)定。答：整體單向板:荷載在跨中、荷載在板的支承處、荷載靠近板的支承處。懸臂板:接近于2倍懸臂長度，也就是說，可近似地按45度角向懸臂板支承處分布。什么是梁的荷載橫向分布影響線？什么是荷載橫向分布系數(shù)？荷載橫向分數(shù)系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？答：如果將豎向荷載看作是單位荷載橫向作用在不同位置時對某梁所分配的荷載比值變化曲線，稱作對于某梁的荷載橫向分布影響線。荷載橫向分布系數(shù)指表徑橋路上車輛、人群荷載沿橫橋上對主梁分配的荷載程度的系數(shù)。系數(shù)大小與橫向剛度等有關(guān)?！般q接板法”的基本假定是什么？鉸接板板法中г稱為什么參數(shù)？答：基本假定：1）在豎向荷載作用下，板接縫只傳遞豎向剪力，2）用理想半波荷載來分析跨中荷載的橫向分布規(guī)律。Г稱剛度系數(shù)。梁式橋支座的受力種類有哪兩種？各種支座可允許梁的支承產(chǎn)生哪些方向的變位？答：梁式橋的支座一般分成固定支座和活動支座兩種。固定支座既要固定主梁在墩臺上的位置并傳遞豎向力，又要保證主梁發(fā)生撓曲時在支承處能自由轉(zhuǎn)動。活動支座只傳遞豎向壓力，但要保證主梁在支承處既能自由轉(zhuǎn)動又能水平移動。支座的作用主要表現(xiàn)在哪幾個方面？答：支座的作用是把上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上，并能夠適應(yīng)活載、混凝土收縮與徐變等因素所產(chǎn)生的變位（位移和轉(zhuǎn)角），使上下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合設(shè)計的計算圖式。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主要施工方法、施工設(shè)備有哪些？答：1、裝配—整體施工法，主要施工設(shè)備為起吊安裝設(shè)備；2、懸臂施工法，主要施工設(shè)備為掛籃，吊裝設(shè)備等；3、頂推法施工，主要設(shè)備為頂推裝置。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋的主要施工方法、施工設(shè)備有哪些？答：1、懸臂施工法，主要施工設(shè)備為掛籃，吊裝設(shè)備等；2、頂推法施工，主要設(shè)備為頂推裝置。六、計算題如圖4示為一橋面寬度為凈9-9+2×1.5m人行道的鋼筋混凝土T形梁橋,共設(shè)五根主梁。試求荷載位于支點處時1號和2號主梁相應(yīng)于汽車荷載和人群荷載的橫向分布系數(shù)。圖4解：⑴首先繪制1號梁和2號梁的荷載橫向影響線，如圖2-59b所示。⑵在荷載橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置?！稑蛞?guī)》規(guī)定對于汽車荷載，車輛橫向輪距為1.80m，兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.30m，車輪離人行道緣石的最小距離為0.50m。求出相應(yīng)于荷載位置的影響線豎標值后，就可得到橫向所有荷載分配給1號梁的最大荷載值為：汽車荷載：人群荷載：式中和相應(yīng)為汽車荷載軸重和每延米跨長的人群荷載集度；和為對應(yīng)于汽車車輪和人群荷載集度的影響線坐標。由此可得1號梁在汽車和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為和。同理可計算得2號梁的荷載橫向分布系數(shù)為和。計算跨徑的橋梁橫截面如圖3所示，試求荷載位于跨中時，1號和2號主梁的荷載橫向分布系數(shù)。解：此橋在跨度內(nèi)設(shè)有二道端橫梁，五道中橫梁，具有強大的橫向連接剛性，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：故可按偏心壓力法來繪制橫向影響線，并計算相應(yīng)汽車荷載和人群荷載的橫向分布系數(shù)和。該橋有5根主梁，各主梁的