桥梁工程习题练习集.docx

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桥梁工程习题练习集

三、名词解释（共5题，每题4分，共20分）

1、 计算跨径

对于带支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的水平距离；对于不设支座的桥梁如拱式桥，是两相邻拱脚截面形心点的水平距离，或拱轴线两端点之间的水平距离。

2、 双向板

通常把板长边和短边之比<2的板称为双向板，需按两个方向的内力分别配置受力钢筋。

3、 合理拱轴线

当拱的轴线与压力线完全重合时，各截面的弯矩和剪力都为零，只有轴力，各截面上产生均匀分布的正应力，材料能得到充分利用，从力学观点上看，这是最经、合理的，因此，在某种固定荷载作用下，拱的所有截面的弯矩均为零的轴线称为拱的合理拱轴线。

4、净矢高

对于拱式桥，净矢高是指从拱顶截面下缘至相邻两拱截面下缘最低点之连线的垂直距离。

5、分段悬臂浇筑法

悬臂浇筑施工目前主要采用挂蓝悬臂浇筑施工。

挂蓝悬臂浇筑施工利用悬吊式的活动脚手架（或称挂蓝）在墩柱两侧对称平衡地浇筑梁段混凝土（每段长2~5m），每浇筑完一对梁段，待达到规定强度后张拉预应力筋并锚固，然后向前移动挂篮，进行下一梁段的施工，直到悬臂端为止。

四、问答题（共5题，共32分）

1、何为偶然作用？

桥梁工程中需考虑的偶然作用有哪些？

（5分）

这种荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间短但数值很大。

偶然作用包括地震力作用和船舶或漂流物的撞击作用。

2、桥梁支座按受力形式可分为哪两种？

并阐明其受力特点？

（5分）

桥梁支座按受力形式分为固定支座和活动支座两种。

固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力和水平力，又要保证主梁发生挠曲时在支承处能自由转动。

活动支座只传递竖向压力，但它要保证主梁在支承处既能自由转动又能水平移动。

3、简述预应力先张梁的施工工序？

（5分）

先张梁的施工工艺是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，将其临时锚固在张拉台座上，然后立模浇筑混凝土，等混凝土达到规定强度（不低于设计强度等级的70%）时，逐渐将预应力筋放松，这样就因预应力筋的弹性回缩通过其与混凝土之间的黏结作用，使混凝土获得预压应力。

4、荷载横向分布系数的计算方法常用的有哪几种？

荷载位于支点处的荷载横向分布系数计算可用哪一种方法？

荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化，目前在设计中如何处理?

（7分）

常用以下几种荷载横向分布计算方法：

杠杆原理法、偏心压力法、横向铰接板梁法、横向钢接梁法、比拟正交异性板法。

在支点处应用杠杆原理法。

对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁的情况，跨中部分采用不变的，从离支点4处起至支点的区段内呈直线过渡。

对于有多根内横隔梁的情况，从第一根内横隔梁起向m0直线过渡。

（m0为支点截面横向分布系数；为跨中截面的横向分布系数）

5、简支梁桥为何通常要设置预拱度？

如何设置？

（8分）

为了消除恒载和经常作用活载之长期效应产生的挠度,通常需要在桥梁施工时设置预拱度（指跨中的反向挠度）

1）钢筋混凝土受弯构件

a当由荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度不超过计算跨径的1/1600时,可不设预拱度。

b.当不符合上述规定时则应设预拱度，预拱度值按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之各采用。

汽车荷载的频遇值为汽车荷载的标准值的0.7倍，人群荷载的频遇值等于其标准值；预拱度的设置应按最大预拱值没顺桥向做成平顺的曲线。

2）预应力混凝土受弯构件

a.当预加应力产生的长期反拱值大于荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度。

b.当预加应力产生的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，应设预拱度，其值应按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用。

三、名词解释（共5题，每题4分，共20分）

1、劲性骨架施工法

是根据钢支架法演变和发展而来的一种施工方法，主要用于混凝土拱桥的施工。

拱肋施工时，先做劲性骨架，再利用劲性骨架作为支架浇筑拱肋混凝土，拱肋混凝土达到强度后，在后续的施工过程中和成桥后的受力中，劲性骨架可作为结构的一部分参与受力。

2、等效强模量

为了考虑垂度对斜拉桥拉索刚度的影响，拉索弹性模量采用下式计入：

3、剪力键

剪力键又称连接键，设在钢梁上翼缘的顶面，其主要作用是承受钢梁和混凝土翼缘板之间界面上的纵向剪力，抵抗两者之间的相对滑移，保证混凝土板面板与钢梁共同作用。

4、部分斜拉桥

它的外形与斜拉桥相似，有主梁、索塔和斜拉索，但一般而言其桥塔比较矮，它的受力特点介于预应力混凝土连续梁桥和斜拉桥之间。

5、顶推施工法

顶推施工法的施工原理是沿桥纵轴方向的后台开辟预制场地，分节段浇筑或拼装混凝土梁身，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借肋不锈钢与四氟乙稀模压板特制的滑动装置，将梁逐段向对岸顶进，就位后落梁，更换正式支座，完成桥梁施工。

四、问答题（共5题，共30分）

1、桥面横坡的作用是什么？

常见的桥面横坡设置办法有哪几种？

？

（6分）

为了迅速排除桥面雨水，除使桥梁设有纵向坡度外，尚应将桥面铺装沿横向设置双向的桥面铺装。

常见的有三种方法：

采用不等厚的铺装层以构成桥面横坡；直接将行车道板做成双向倾斜的横坡；墩台顶部设成倾斜的横坡。

2、斜拉桥的受力体系由哪几部分组成？

各组成部分的受力特点及常采用的材料？

（6分）

构成斜拉桥受力体系的三个主要部分是斜拉索、索塔和主梁。

斜拉索是受拉构件，一般由高强钢材制成；

索塔为压弯构件；塔柱由混凝土、钢材或组合结构建造，

主梁为压弯构件，较小跨度的斜拉桥多采用混凝土，特大跨度斜拉桥一般采用钢主梁或钢混组合结构的主梁，有时为了增大边跨的刚度，采用中跨为钢梁、边跨为混凝土梁的混合主梁。

3、为何要设置桥梁伸缩缝？

其作用是什么？

（6分）

为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，就需要使桥面在两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置伸。

1）能保证结构温度变化所引起的伸缩变形；

2）车辆驶过时应能平顺、不打滑、无突跳、过大躁声与振动；

3）具有安全排水防水的构造，防止雨水侵蚀、垃圾及泥土的阻塞对伸缩缝本身以及对桥面以下支座和其他结构的损坏，影响功能正常的发挥。

5、拱桥稳定常验算的部位？

有哪几种失稳形式？

（6分）

拱桥的稳定性验算，主要是针对以受压为主的承重构件拱圈和拱肋进行的。

当拱的长细比比较大，则当其承受的荷载达到某一临界值时，拱的稳定平衡将不能保持：

在竖向平面内轴线可能离开原来的称定位置为纵向失稳；或者轴线可能侧倾离开原竖平面为横向失稳。

五、计算题（共1题，共20分）

计算跨径=19.50m的桥梁，其横截面如下图所示，试求荷载位于跨中时l号边梁的荷载横向分布系数（车辆荷载和人群荷载）。

（a）桥梁横断面            （b）1号梁横向影响线

图1   横向分布系数计算图示

四、问答题（共5题，共30分）

1、简述预应力后张梁的施工工序？

（5分）

预应力后张梁的施工工序是先制作留有预应力筋孔道的梁体，等其混凝土达到规定强度后，再在孔道内穿入预应力筋进行张拉并锚固，最后进行孔道压浆并灌梁端土封头混凝土。

2、预应力混凝土定义及施加预应力的目的？

（5分）

在结构或构件承受使用荷载前，对受拉区的混凝土预先施加压应力,以抵消或减少使用荷载作用下产生的拉应力。

①提高结构或构件的抗裂度；

②提高结构或构件的刚度；

③充分发挥高强钢材的作用；

④把散件拼成整体。

3、为什么钢筋混凝土梁桥的跨越能力会受到限制？

（6分）

在钢筋混凝土梁桥中，在梁的受拉区布置有受力钢筋，以承担外荷载产生的拉应力，钢筋和混凝土粘结在一起共同变形，由于受到混凝土裂缝宽度的限制，所以钢筋的拉应变或应力也将受到相应的制约。

因为这一制约关系，钢筋混凝土结构无法利用高强材料来减轻结构自重，增大跨越能力。

4、桥梁支座的作用是什么，目前常用的桥梁支座有哪些类型？

（6分）

1） 传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力。

2） 保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。

常用的支座类型：

简易垫层支座、橡胶支座（板式橡胶支座、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座、球冠圆板式橡胶支座、盆式橡胶支座）、弧形钢板支座、钢筋混凝土摆柱式支座。

5、公路简支梁桥的主梁荷载横向分布系数为什么在跨中与支点取用不同数值？

在计算简支梁弯矩与剪力时通常如何考虑？

（8分）

荷载位于桥跨中间部分时，由于桥梁横向结构（桥面板和横隔梁）的传力作用，使所有主梁都参与受力，因此荷载的横向分布比较均匀。

但当荷载在支点处作用在某主梁上时，如果不考虑支座弹性变形的影响，荷载就直接由该主梁传至支座，其它主梁基本上不参与受力。

因此，荷载在桥跨纵向的位置不同，对某一主梁产生的横向分布系数也各异。

当求简支梁跨中最大弯距时，鉴于横向分布系数沿跨内部分的变化不大，为了简化起见，通常均可按不变化的m来计算。

对于其他截面的弯矩计算，一般也可取用不变的m。

但对于中梁来说，跨中与支点m的差值可能较大，且内横隔梁又少于三根时，以计及m沿跨径变化影响为宜。

在计算主梁最大剪力时，鉴于主要荷载位于所考虑一端的m变化区内，而相对应的内力影响线坐标均接近最大值，故应考虑该段内横向分布系数变化的影响。

对位于靠近远端的荷载，鉴于相应影响线坐标值的显著减小，则可近似取用不变的m来简化计算。

五、计算题（共1题，共20分）

计算图1所示T梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。

桥面铺装为20厚的沥青混凝土面层（容重为233）和平均厚90的C25混凝土面层（容重为24／m3）。

T梁翼板钢筋混凝土的容重为25／m3。

图1铰接悬臂行车道板（单位：

）

 图2标准车辆荷载的计算图式（尺寸：

m）

四、问答题（每题5分，共20分）

1、为什么说空腹式无铰拱的拱轴线用悬链线比用恒载压力线更合理？

空腹式无铰拱桥，采用“五点重合法”确定的悬链线拱轴线与相应的三铰拱的恒载压力线五点重合，而与无铰拱的恒载压力线实际上并不存在五点重合关系。

由于拱轴线与恒载压力线有偏离，在拱顶、拱脚都产生了偏离弯矩。

研究证明，拱顶的偏离弯矩为负，而拱脚的偏离弯矩为正，恰好与这两截面控制弯矩的符号相反。

说明，在空腹式拱桥中，用“五点重合法”确定的悬链线拱轴线，偏离弯矩对拱顶、拱脚都是有利的，因而空腹式无铰拱的拱轴线用悬链线比用恒载压力线更合理。

2、简支梁中固定支座布置原则是什么？

固定支座的布置，应根据以下原则确定：

（1）对桥跨结构而言，最好使得梁的下缘在制动力的作用下受压，例如固定支座在行车方向的前方。

（2）对桥墩而言，最好让制动力的方向指向桥墩中心，使墩顶圬工在制动力作用下受压而不受拉。

（3）对桥台而言，最好让制动力的方向指向堤岸，使墩台顶部圬工受压，并能平衡一部分台后土压力。

3、伸缩缝的安装宽度应该考虑哪些因素?

（1）由温度变化引起的伸缩量；

（2）由混凝土收缩引起的梁体缩短量−Δs；

（3）由混凝土徐变引起的梁体缩短量−Δc；

（4）由制动力引起的板式橡胶支座剪切变形而导致的伸缩缝开口量−Δ 或闭口量+ Δ。

4、当设计多孔连续拱桥必须采用不等跨径时，可以采用哪些措施来平衡推力？

（1）采用不同矢跨比，大跨径设计成矢跨比大的陡拱，小跨径设计成矢跨比小的坦拱，使相邻两孔在恒载作用下的不平衡推力尽量减小；

（2）采用不同的拱脚标高，将大跨径的拱脚标高降低，小跨径的拱脚升高，可达到对基底弯矩接近平衡；

（3）平衡拱上建筑的恒载重量，大跨径采用轻质填料，小跨径采用重质填料；

（4）采用不同类型的拱跨结构，大跨径采用分离式肋拱结构，小跨径采用板拱结构。

五、计算题（共20分）

已知钢筋混凝土五片式T型梁桥全长19.96m，计算跨径19.5m。

主梁采用C40混凝土，支座处梁肋宽带为30。

梁的两端采用等厚度的橡胶支座。

已计算求得支座压力标准值354.12，其中结构自重引起的支座反力标准值为162.7，公路-Ⅱ级引起的支座反力标准值为183.95，人群荷载3.02的标准值为7.47；公路-Ⅱ级和人群荷载作用下产生的跨中挠度1.96，主梁的计算温差Δ36摄氏度。

试设计板式橡胶支座。

+

三、简答题（20%，每题5分。

请简要回答下列各题。

）

2、桥面排水系统如何进行设计？

桥面设置横坡（1.52%）。

桥面纵坡>2%，桥长<50m，不设泄水孔;桥面纵坡>2%，桥长>=50m，设一个泄水管;桥面纵坡<2%，每隔6~8m设一个泄水管.泄水管:

要求过水面积不小于2~322，左右对称或交错排列,距缘石20~50，可在人行道下设置。

3、支座有何作用？

简支梁桥的支座按静力图式有哪几种？

板式橡胶支座的构造和工作特点？

支座的作用：

传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，使上、下部结构的实际受力符合结构的静力图式。

静力图式：

固定支座、活动支座。

板式橡胶支座：

由橡胶片和加劲层组成。

活动机理：

利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角θ，利用其剪切变形实现水平位移Δ。

4、拱桥总体布置的主要内容有哪些?

拱桥的主要标高有哪些?

拱桥矢跨比大小对结构受力有何影响？

拱桥总体布置的主要内容：

桥址方案比较，确定桥位，根据水文、地质情况，合理拟定桥梁的长度、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈的矢跨比等。

拱桥的主要标高：

桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高、基础底面标高。

矢跨比是设计拱桥的主要参数之一。

恒载的水平推力与垂直反力之比值:

随矢跨比的减小而增大.当矢跨比减小时，拱的推力增大，反之则推力减小。

推力大，相应的在拱圈内产生的轴向力也大，对拱圈自身的受力状况是有利的，但对墩台基础不利。

四、问答题（24%，每题8分。

）

1、拱桥有哪些主要施工方法？

简述各种施工方法的特点？

拱桥的施工方法主要有：

有支架施工：

拱架施工，在拱架上砌筑主拱圈，落架。

缆索吊装施工：

是无支架施工的最主要的方法。

预制拱肋、吊装主拱圈、砌筑拱上建筑、施工桥面结构。

劲性骨架施工：

在事先形成的桁架拱骨架上分环分段浇筑混凝土。

转体施工法：

将拱圈分为两个半跨，在河岸现浇或预制，利用转动装置将其转动到桥轴线位置合拢成拱。

四、问答题（30%，每题6分）

2、“杠杆法”将桥跨结构作怎样的处理？

它适用于什么情况？

“杠杆法”忽略主梁之间横向结构的联系，假设桥面板在主梁上断开，当作横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁。

“杠杆法”适用于计算何在靠近主梁支点是的横向分布系数，且适用于横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁。

3、装配式简支梁设计中块件划分遵循的原则？

重量符合现有运输工具和起吊设备的承载能力，尺寸应满足建筑限界的要求；结构构造简单，尽可能少用接头；接头耐久可靠，具有足够刚度保证结构整体性；块件形状和尺寸标准化。