重庆大学2018年桥梁工程 ( 第3次 )答案

张老师

重庆大学2018年桥梁工程 ( 第3次 )答案
一、填空题（本大题共10分，共 5 小题，每小题 2 分）
1. 公路桥梁上常用的墩、台形式大体上可以归纳为两大类 ______ 和 ______ 。
2. 预制安装法按主拱圈结构根据所采用的材料可以分为 ______ 和 ______ 两种。
3. 根据拱圈的受力(主要承受压力，其次是弯矩)特点和需要，拱圈砌筑应满足 ______ 、 ______ 和 ______ 等构造要求。
4. 在均布径向荷载作用下，拱的合理拱轴线为 ______ ，在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是 ______ 。
5. 斜拉桥拉索上的抗风减振措施有 ______ ， ______ 和 ______ 。
二、名词解释题（本大题共20分，共 5 小题，每小题 4 分）
1. 双向板
2. 桥梁全长
3. 总跨径
4. 材料强度标准值
5. 拱座
三、计算题（本大题共30分，共 5 小题，每小题 6 分）
1. 下图所示为一桥面净空为-7+2×0.75m人行道的钢筋混凝土T梁桥，共设五根主梁，试求荷载位于支点处时1号梁和2号梁相应于车辆荷载和人群荷载的横向分布系数。
2. 一座五梁式装配式钢筋混凝土上简支梁桥得主梁和横隔梁截面如图所示，计算跨径L=19.5m。验算主梁变形，已知该主梁开裂截面换算惯性矩[M_6269950204539AA61FCC5BDC04679E91]（已知每侧得栏杆及人行道构建重量得作用力为5KN/m）。
3. 计算图如下图所示T梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。荷载为公路-I级。桥面铺装为8cm沥青混凝土（重度为23KN/m3）和9cm厚的C30混凝土垫层（重度为24 KN/m3），T梁翼板的重度为25 KN/m3。
4. 计算跨径L=19.5m 的桥梁横截面如下图所示，试求荷载位于跨中时1号边梁的荷载横向分布系数mcq（汽车荷载）和mcr(人群荷载)。
5. 计算图1所示由T梁翼板构成悬板的恒载及活载内力。桥面铺装为2cm得沥青混凝土面层（容重为21KN/m5）和平均9cm厚的混凝土垫层（容重为23KN/m5）。T梁翼板得容重为25KN/m5.已知荷载为汽车-20级和挂车-100.桥规规定，汽车-20级加重车着地长度为az=0.2m,宽度为bz=0.2m,冲击系数1+μ取1.3；挂车-100车轮的着地长度为az=0.2m,宽度为bz=0.5m。  
四、问答题（本大题共40分，共 5 小题，每小题 8 分）
1. 箱形拱的主要特点是什么？
2. 装配式钢筋混凝土宽肋矮T梁的构造特点有哪些？
3. 轻型桥台设计的基本假定是什么？
4. 在每侧吊杆平面内布置两条主线的双链式悬索桥有什么优点?
5. 为何牛腿是上部结构中的薄弱部位？如何改善其受力情况？
答案：
一、填空题（10分，共 5 题，每小题 2 分）
1.
参考答案：
梁桥墩台 拱桥墩台
解题方案：
梁桥墩台 拱桥墩台
评分标准：
一空 一分
2.
参考答案：
整体安装法 节段悬拼法
解题方案：
整体安装法 节段悬拼法
评分标准：
一空 一分
3.
参考答案：
错缝 限制砌缝宽度 设五角石
解题方案：
错缝 限制砌缝宽度 设五角石
评分标准：
一空 一分
4.
参考答案：
圆弧线 二次抛物线
解题方案：
在均布径向荷载作用下，拱的合理拱轴线为圆弧线, 在竖向均布荷载作用下，拱的合理拱轴线是二次抛物线。
评分标准：
一空一分
5.
参考答案：
气动控制法 阻尼减振法 改变拉索动力特性法
解题方案：
斜拉桥拉索上的抗风减振措施有（气动控制法），（阻尼减振法）和（改变拉索动力特性法）。
评分标准：
一空 一分
二、名词解释题（20分，共 5 题，每小题 4 分）
1.
参考答案：
长宽比小于2的板。
解题方案：
双向板就是：长宽比小于2的板。
评分标准：
主要意思答对可给全分
2.
参考答案：
是指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙端点之间的距离。用L表示。
解题方案：
桥梁全长就是指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙端点之间的距离。用L表示。
评分标准：
主要意思答对可给全分
3.
参考答案：
是多孔桥梁中各孔净跨径的总和。即∑l0。
解题方案：
总跨径就是：是多孔桥梁中各孔净跨径的总和。即∑l0。
评分标准：
主要意思答对可给全分
4.
参考答案：
设计结构构件时采用的材料强度的基本代表值。该值可根据符合规定标准的材料，取其强度概率分布的0.05分位值确定。
解题方案：
设计结构构件时采用的材料强度的基本代表值。该值可根据符合规定标准的材料，取其强度概率分布的0.05分位值确定。
评分标准：
主要意思答对可给全分
5.
参考答案：
拱桥桥墩与梁桥桥墩的一个不同点是，梁桥桥墩的顶面要设置传力的支座，且支座距顶面边缘保持一定的距离；而无支架的拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的台座，直接承受由拱圈传来的压力。
解题方案：
拱座就是：拱桥桥墩与梁桥桥墩的一个不同点是，梁桥桥墩的顶面要设置传力的支座，且支座距顶面边缘保持一定的距离；而无支架的拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的台座，直接承受由拱圈传来的压力。
评分标准：
主要意思答对可给全分
三、计算题（30分，共 5 题，每小题 6 分）
1.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
解答过程对答案错给80%，全对的给满分
3.
参考答案：
（一） 恒载及其内力（以纵向1m宽板条进行计算） 1. 每延米板上的恒载g: 沥青混凝土面层g1 ：0.08×1.0×23=1.84 KN/m C30混凝土垫层g2 ：0.09×1.0×24=2.16 KN/m T梁翼板自重g2 ： （0.08+0.14）÷2×1.0×25=2.75 KN/m 合计： g=∑gi=6.75 KN/m
解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
解：(1)沥青混凝土面层g1：0.02×1.0×21=0.42kN/mC25号混凝土垫层g2：0.09×1.0×23=2.07kN/mT梁翼板自重g5：0.08+0.142×1.0×25=2.75kN/m每米宽板条得恒载合计为：g=Σg1=5.24kN/m每米宽板跳的恒载内力为：Mmin⁡g=−12gl02=−12×5.24×0.712=−1.32kN⋅mQAg=gl2=5.24×0.71=3.72kN (2)汽车-20级产生得内力降加重车后轮作用于铰缝轴线上（参见图2），后轴作用力为P=120kN，轮压分布宽度如图3所示，则： a1=a2+2H=0.2+2×0.11=0.42mb1=b2+2H=0.6+2×0.11=0.82m荷载对于悬臂根部得有效分布宽度：a=a1+d+2l0=0.42+1.4+2×0.71=3.24m 作用于每米宽板条得弯矩为：Mming=−(1+μ)P4a(l0−b14)=−1.3×120×24×3.24(0.71−0.824)=−12.16kN⋅m作用于每米宽板条的剪力为：QAp=(1+μ)P4a=1.3×120×24×3.24=24.07kN⋅m （3）挂车-100产生的内力 a1=a2+2h=0.2+2×0.11=0.42mb1=b2+2h=0.5+2×0.11=0.82m铰缝处2个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度为：a=a1+d+2l0=0.42+1.2+2×0.71=3.04m 悬臂根部得车轮尚有宽度为c得部分轮压作用： c=b12−(0.90−l0)=0.722−(0.90−0.71)=0.17m轮压面c×a1的荷载对悬臂根部得有效分布宽度为：a′=a1+2c=0.42+2×0.17=0.76m 轮压面c×a1得荷载并非对称于铰缝轴线，为简化计算，这里偏安全地按悬臂梁来计算内力（图4）。最后，可得悬臂根部每米板宽得弯矩为： MAp′=−P4a(l0−b14)−P4a′⋅cb1⋅c2=−2504×3.04(0.71−0.724)−250×0.1728×0.76×0.72=−10.09−1.65=−12.55kN⋅m作用在每米板条上得剪力为：QAp′=P4a+Pc4a′b1=2504×3.04+250×0.174×0.76×0.72=20.56+19.42=39.98kN 附图：  
解题方案：
评分标准：
解答过程对答案错给80%，全对的给满分。
四、问答题（40分，共 5 题，每小题 8 分）
1.
参考答案：
1)截面挖空率大，挖空率可达全截面的so%一GQg'c ,与板拱相比，可节省大量污工体积，减轻重量; 2}箱形截面的中性轴大致居中，对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力，能较好地适应主拱圈各截面正负弯矩变化的需要; 3)由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀; 4）单条箱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装; 5)制作要求较高，吊装设备较多，主要用于大跨径拱桥。
解题方案：
1)截面挖空率大，挖空率可达全截面的so%一GQg'c ,与板拱相比，可节省大量污工体积，减轻重量; 2}箱形截面的中性轴大致居中，对于抵抗正负弯矩具有几乎相等的能力，能较好地适应主拱圈各截面正负弯矩变化的需要; 3)由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀; 4）单条箱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装; 5)制作要求较高，吊装设备较多，主要用于大跨径拱桥。
评分标准：
关键点答对可给全分
2.
参考答案：
建筑高度小，梁体稳定性好，模板简便（也可用土模），不用焊接钢筋骨架，施工机具少。
解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
1.桥台只绕基底转动而无滑动; 2.台后计算土压力是由静止土压力和桥台变位所引起的土的弹性抗力所组成; 3.桥台的刚度较大，它本身的变形相对于整个桥台的位移可以忽略不计
解题方案：
1.桥台只绕基底转动而无滑动; 2.台后计算土压力是由静止土压力和桥台变位所引起的土的弹性抗力所组成; 3.桥台的刚度较大，它本身的变形相对于整个桥台的位移可以忽略不计
评分标准：
关键点答对可给全分
4.
参考答案：
答:鉴于单链式悬索桥(普通悬索桥)在半跨内有活载作用时会产生S形的变形，我国于1969年在重庆嘉陵江上修建了一座双链式悬索桥，即在每个吊杆平面内设有两条主缆。当半跨上有活载时，荷载将由该半跨的下链全部承受，且下链此时的形状恰好符合于承受荷载后的主缆变形，故下链变形将较小，相应地，此时的加劲梁也不产生S形的变形。这样就显示出双链式悬索桥比单链式刚度大很多的优点。设计者通过分析认为，双链式悬索桥中的加劲梁因内力比单链式的要小，故加劲梁所需的钢材也相应减小，这样就可部分抵消了因多设一条主缆而多用的钢材。但是后来又有人认为，双链式悬索桥的构造要比单链式的复杂得多，而且外形也欠美观。对于单链式悬索桥只要在设计时能控制不产生过大的S形变形，是完全能满足对刚度要求的，尤其是大跨径悬索桥恒载所占的比例很大，活载引起的S形变形是很小的，为了美观和简化构造，故这种双链式桥型此后并未得到继续推广。
解题方案：
答:鉴于单链式悬索桥(普通悬索桥)在半跨内有活载作用时会产生S形的变形，我国于1969年在重庆嘉陵江上修建了一座双链式悬索桥，即在每个吊杆平面内设有两条主缆。当半跨上有活载时，荷载将由该半跨的下链全部承受，且下链此时的形状恰好符合于承受荷载后的主缆变形，故下链变形将较小，相应地，此时的加劲梁也不产生S形的变形。这样就显示出双链式悬索桥比单链式刚度大很多的优点。设计者通过分析认为，双链式悬索桥中的加劲梁因内力比单链式的要小，故加劲梁所需的钢材也相应减小，这样就可部分抵消了因多设一条主缆而多用的钢材。但是后来又有人认为，双链式悬索桥的构造要比单链式的复杂得多，而且外形也欠美观。对于单链式悬索桥只要在设计时能控制不产生过大的S形变形，是完全能满足对刚度要求的，尤其是大跨径悬索桥恒载所占的比例很大，活载引起的S形变形是很小的，为了美观和简化构造，故这种双链式桥型此后并未得到继续推广。
评分标准：
关键点答对可给全分
5.
参考答案：
在牛腿处由于梁的互相搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半，却又要传递较大的竖直和水平反力，这就使它成为上部结构中的薄弱部位。为了改善其受力情况，在牛腿处将梁肋局部加宽，设置端横梁，并且配置密集的钢筋，此外还可以尽量减小支座高度，如采用橡胶支座等措施。
解题方案：
在牛腿处由于梁的互相搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半，却又要传递较大的竖直和水平反力，这就使它成为上部结构中的薄弱部位。为了改善其受力情况，在牛腿处将梁肋局部加宽，设置端横梁，并且配置密集的钢筋，此外还可以尽量减小支座高度，如采用橡胶支座等措施。
评分标准：
关键点答对可给全分