重庆交通大学考研桥梁工程复试题汇总.docx
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重庆交通大学考研桥梁工程复试题汇总
桥梁工程研究生复试题汇总
一、名词解释:
1.计算跨径:
对梁式桥,指两相邻桥墩中线之间的距离,或墩中线到桥台台背前缘之间的距离;对拱式桥,则指净跨距。
(02、05)
2.荷载横向分布系数:
公路车辆荷载在桥梁横向各主梁间分配的百分数(02、05、06)
3.拱轴线:
拱圈各截面形心的连线(02、05)
4.可变荷载:
指在设计使用期内,期作用的位置、大小随时间变化,且其变化值与平均值相比可忽略不计的荷载。
(02)
5.悬臂梁桥:
将简支梁体越过支点与邻孔的梁段搭接或铰轴衔接的桥跨结构。
(02)
6.内力包络图:
主梁内力包络图是指沿主梁长度方向各个截面上内力组合设计值的分布图;简支梁的弯矩包络图呈二次抛物线形,剪力包络图为一条直线段。
(05)
7.连拱作用:
支承在有限刚度桥墩上德连续多孔拱桥,在拱圈受力时,各孔拱圈桥墩变形相互影响的作用。
(05、06)
8.板的有效工作宽度:
板在局部分布荷载的作用下,不仅直接承压部分的板带参与工作,而且与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作,荷载的有效分布宽度就是板的有效工作宽度。
(05、06)
9.合理拱轴线:
指拱轴线与压力线完全重合,截面中只有轴向力而无弯矩和剪力(06)
10.设计洪水位线:
按照规定的设计洪水频率计算所得的高水位(06)
11.钢—混凝土迭合梁斜拉桥:
指主梁为钢—混凝土迭合梁的斜拉桥(06)
二、简答题:
1桥梁规划设计原则是:
适用、安全、经济、美观、有利于环保。
(02)
2桥面横坡设置的方法有哪几种?
简要说明各自适用的范围。
(02)
(1)设置在墩台顶部做成倾斜的桥面板,在整个桥宽上做成等厚铺装层,是目前最常用的方法;
(2)通过不等厚铺装层形成横坡,适用于桥面角窄的桥梁;
(3)将行车道板做成双向倾斜的横坡,适用于桥面较宽的桥梁。
3为什么大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用变截面形式?
(02、05)
由于连续梁具有弹性特征,在加大靠近支点附近的梁高做成变截面时,可以有效降低跨中的设计弯矩,同时能适应抵抗支点处很大剪力的要求,但对恒载引起的截面内力和桥下通航的净空要求影响不大。
简言之即:
A减小跨中弯矩;
B抵抗支点处较大剪力的需要
4梁式桥梁按照承重结构的截面形式划分哪几种?
!
各自的优缺点是什么?
!
(02、05、06)
划分为板桥、肋板式梁桥、箱型梁桥三种。
板桥构造简单,施工方便,建筑高度小,但受拉区混凝土不能发挥作用,适用于小跨径桥梁;
肋板式梁桥将受拉区混凝土挖空,减轻自重,粱肋与顶部桥面板组合成一起作为承重结构,能充分发挥粱肋分布受力筋的抗拉作用,适用于中等跨径桥梁,但构造比较复杂,施工期间的稳定性不如板桥。
箱型梁桥截面抗弯惯性矩、抗扭刚度大,在偏心荷载作用下箱梁受力较均匀,正负弯矩区混凝土能提高承载能力,适用于大跨度桥梁中。
(相同题型)拱桥按照承重结构的截面形式划分哪几种?
!
各自优缺点是什么
板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱型拱桥(各自优缺点基本和梁式桥差不多)
5写出抛物线拱桥拱脚截面和L/4截面的拱轴水平倾角,已知拱轴线方程为y=ξ2f。
(02、06、12)
抛物线形:
y=ξ2f此时m=1
6为什么拱桥在不计活载作用时也会有弯矩和剪力值?
(02)
(1)由于拱圈是一个弹性体,在自重作用下会产生弹性压缩,从而引起拱圈内力(M,Q);
(2)对混凝土拱桥,混凝土收缩、徐变也会引起内力;
(3)温度变化(升温、降温)也会引起内力;
(4)基础变位也会引起附加内力。
7试画出第一种连拱作用下的简化计算图示,并说明符号含义。
(02)
8斜拉桥根据拉索布置形式分为几种?
!
各有什么优缺点?
(02、05)
辐射式、竖琴式、扇式、星式四种。
A辐射式斜索倾角大,钢索用量省,缺点是塔柱受力不利,斜索集中在塔顶锚固困难。
B竖琴式斜索和塔柱连接点分散,斜索倾角相同,连接结构容易处理,塔柱受力有利,外形简洁,缺点是倾角较小,构造效率差,索的总拉力大,钢索用量多。
C扇式的特点介于辐射式与竖琴式之间,兼有上述两式的大部分优点。
D星式是将斜索集中锚固在边跨梁端与桥台上,或锚固在边跨的桥墩上,这样可显著减小中跨的挠度,避免在中跨加载时边跨产生过大的负弯矩,缺点是斜索倾角最小,锚固困难。
9箱型梁在偏心荷载作用下在横截面和纵截面上各自产生哪些应力?
请注明每个符号的含义(05)
箱梁在偏心荷载作用下,因弯扭作用在横截面上产生纵向正应力和剪应力,因横向弯曲和扭转变形将在箱梁各板中产生横向弯曲应力与剪应力。
纵向弯曲产生竖向变位
,因而在横截面上引起纵向正应力
和剪应力
在横截面上:
纵向正应力:
剪应力:
在纵截面上:
横向弯曲应力:
σM为纵向正应力;σW为约束扭转在截面上产生的翘曲正应力;σdW为畸变产生的翘曲正应力;ГM为纵向弯曲引起的剪应力;ГK自由扭转剪应力;ГW为约束扭转剪应力;ГdW为畸变剪应力;σc为单箱梁各横板内的横向弯曲应力;σdt畸变而引起的横向弯曲应力
10公路桥梁中常见的拱轴线形有哪几种?
!
大跨度钢筋混凝土空腹式拱桥通常采用哪种拱轴线形?
为什么?
!
(05)
圆弧线、抛物线、悬链线;悬链线;悬链线对大跨度钢筋混凝土空腹式拱桥的主拱受力是有利的。
11拱桥按其横截面形式划分为哪几种?
!
各自的优缺点是什么?
(05)
A板拱桥结构简单施工方便建筑高度小,但抗弯能力小,材料性能不能充分发挥
B肋拱桥节省材料自重较轻,结构比板拱桥复杂;
C双曲拱桥节省材料自重较轻吊装轻便,但截面划分过细,整体性差;
D箱型拱桥质量轻刚度大应力均匀整体性好稳定性好方便吊装
12目前公路桥梁中常用的荷载横向分布系数计算方法有哪几种?
各自的基本假定是什么?
(05、12)
A杠杆原理法将桥面板和横隔梁视为在主梁上断开的简支梁
B偏心压力法
C横向铰接板法假定在竖向荷载作用下接缝内只传递竖向剪力
D横向刚接梁法假定横梁的刚度无限大;忽略主梁的抗扭刚度
E比拟正交异性板法将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度不同的比拟弹性平板来求解,并由曲线图表进行荷载横向分布计算
13桥梁工程中常在不同的构件中设置横隔板或横系梁,其目的是什么?
请举出两种不同桥型中设置横隔板或横系梁的桥梁?
(06、12)
目的是确保不同构建连接统一成整体,共同承受恒载和其他活载的作用;T型梁中的横隔板,肋拱桥中的横系梁
14拱桥的施工的主要方法有哪些?
!
(06、12)
有支架施工法、无支架施工法或缆索吊装法、劲性骨架施工法、转体施工法、悬臂施工法
15为什么要用杠杆法来在计算支点附近的荷载横向分布系数?
(06、12)
A当桥上荷载靠近支点时,荷载的绝大部分通过相邻的主梁直接传至墩台;
B其次,因不考虑支座的弹性压缩和主梁本身微小的压缩变形,荷载将只传至两个相邻的主梁支座,虽然端横隔梁连续,但此时的支点反力与多跨简支梁的反力相差不多。
因此,习惯上偏于安全地采用杠杆法计算荷载位于靠近主梁支点处的横向分布系数。
16结合梁斜拉桥中经常要设置辅助墩,有什么作用?
(06、12)
结合梁斜拉桥中设置辅助墩:
A可以提高斜拉桥的总体刚度;B减小索塔弯矩;
C减小中跨的跨中挠度;D增强施工期间的抗风稳定性;
E减小边跨主梁尾端的负弯矩。
17处理不等跨拱桥的方法有哪些?
其最终目的是什么?
(06)
A采用不同的矢跨比;B采用不同的拱脚标高;
C调整拱上建筑的恒载重量;D采用不同类型的拱跨结构。
最终目的在于减小不等跨拱桥产生的不平衡水平推力。
18何谓拱桥的“联合作用”?
联合作用与哪些方面有关?
考虑联合作用对拱桥结构的受力有何影响?
(06)
联合作用:
对于上承式拱桥,当活载作用于桥面时,拱上建筑的主要组成部分与主拱圈共同承担活载的作用。
普通上承式拱桥的联合作用与拱上建筑的型式与构造以及施工程序有关。
梁式拱上建筑联合作用与其构造型式以及刚度有关。
影响:
主拱不计拱上建筑联合作用是偏安全的,拱上结构的计算不考虑联合作用时不合理的、不安全的。
19什么是合理拱轴线?
实际中不存在合理拱轴线的原因。
(12)
拱轴线与压力线互相重合,截面内只有轴向力而无弯矩和剪力
实际中不存在合理拱轴线的原因主要是:
A拱圈的材料会发生弹性压缩,引起附加内力;B温度的影响;C混凝土的收缩和徐变;D基础变位
20什么是梁柱效应?
举出两种梁柱效应的构件。
(12)
梁柱效应:
构件同时受轴力和弯矩的作用,轴向力会引起附加弯矩使梁体发生更大的弯曲变形,即轴向力引起抗弯刚度的改变。
同时弯矩也将引起轴向变形,从而影响梁体的轴向刚度,这两种作用相互影响,使结构的整体刚度发生变化,这种压弯相互作用称为梁柱效应。
一般在斜拉桥的桥塔和主梁中应注意梁柱效应的作用
21什么是连续刚构桥?
近年来国内连续刚构桥出现的主要问题有什么?
试分析产生的原因。
(12)
连续刚构桥是预应力混凝土大跨径梁式桥的主要桥型之一,它综合了连续梁和T形刚构桥的受力特点,将主梁做成连续体,与薄壁桥墩固结而成。
近年来国内连续刚构桥出现的主要问题有主梁腹板开裂和跨中持续下挠等病害
主梁腹板开裂和跨中持续下挠等产生的原因是由于连续刚构桥的预应力影响、温度变化、混凝土徐变与收缩、墩台基础的不均匀沉降等。
(同上)什么是连续刚构桥?
举例说明连续刚构桥的两种主要病害形式及其采取的主要解决办法。
(10)
连续刚构桥是预应力混凝土大跨径梁式桥的主要桥型之一,它综合了连续梁和T形刚构桥的受力特点,将主梁做成连续体,与薄壁桥墩固结而成。
近年来国内连续刚构桥出现的主要问题有主梁腹板开裂和跨中持续下挠等病害
采用高性能的建筑材料、改进与升级施工工艺、选择良好的桥梁地质条件。
22在公路桥涵设计通用规范中,对汽车荷载的荷载等级,计算图式、加载方法是如何规定的?
(08)
23平衡悬臂法施工的三跨连续梁,计算其主梁自重应力应经过哪五个阶段?
请写出各阶段主梁自重内力计算图。
(08)
体系转化:
静定T——一次超静定单悬臂梁——简支单悬臂梁——三跨连续梁
过程:
自重内力通过各种施工工况内力叠加得出,汽车荷载内力通过影响线加载得出(考虑偏载等其他因素)
阶段1:
平衡悬臂施工阶段,墩顶临时锚固;
阶段2:
边跨合龙阶段;
阶段3:
拆除墩顶临时锚固;
阶段4:
中跨合龙段施工;
阶段5:
拆除中跨吊架,全桥合龙。
24为什么大跨径连续梁桥多采用不等跨布置?
边跨和中跨的合理比例关系与哪些因素有关?
(08)
不等跨布置原因:
如果采用等跨布置,则边跨内力(包括边支墩出梁中的负弯矩)将控制全桥设计,这样不经济。
边跨过长,消弱了边跨的刚度,将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩的变化幅度值,增加预应力束筋数量。
边跨与中跨的合理比例关系影响因素:
A施工方法;B由受力钢筋划分类型不同的桥梁,如预应力连续梁桥宜取偏小值,钢筋混凝土连续梁桥宜取偏大值。
(同上)在多孔拱桥中,如何处理不等跨分孔问题?
其中交接墩的构造有什么特点?
(10)
A采用不同的矢跨比;B采用不同的拱脚高程;C调整拱上建筑的恒载集度;D采用不同的桥跨结构
25简述刚性横梁法的基本假定和适用范围。
(08)
基本假定:
假定横梁的刚度无限大;忽略主梁的抗扭刚度
适用范围:
A)具有可靠横向连接;
B)桥的宽跨比B/L小于或接近于0.5;
C)计算跨中荷载横向分布系数
26什么是拱轴系数?
试比较在一般情况下石拱桥、钢筋混凝土桥、混凝土拱桥的拱轴系数的大小,为什么?
(08)
拱轴系数:
是指拱脚的恒载集度和拱顶恒载集度的比值。
27斜拉桥由梁、索、塔、墩的不同结合构成哪四种结构体系,他们各有什么特点?
(08、10)
A)塔墩固结、塔梁分离——漂浮体系
优点:
满载时、塔柱处主梁不出现负弯矩峰值,温度计混凝土收缩徐变内力均较小,密索情况下,主梁各截面的变形和内力的变化较平缓,受力均匀,地震时请抗震消能作用。
B)塔墩固结、塔梁分离,在塔墩处主梁下设置竖向支撑——半漂浮体系
优点:
在墩顶设置可调节高度的支座或弹簧支承来代替塔柱中心悬吊下来的拉索,并在成桥时调整支座反力,一消除大部分收缩、徐变等不利影响,比漂浮体系更经济,美观。
C)塔梁固结、塔墩分离——塔梁固结体系
优点:
取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分,代之一般桥墩,是塔柱和主梁的温度内力极小,并可显著减小主梁中央承受的轴向力。
D)主梁、索塔、桥墩三者互为固结——钢构体系
优点:
结构刚度大,主梁和塔柱的挠度均较小,不需要大吨位支座,最适合悬臂法施工。
28单向推力墩有什么作用?
试从湖南凤凰县堤溪沱江大桥的垮塌分析在多孔拱桥中设置单向推力墩的必要性。
(08)
单向推力墩是指在多孔拱桥中,能够承受单向恒载推力的桥墩。
它的主要作用是在一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时,能承受住单侧拱的恒载水平推力,以保证其另一侧的拱桥不致遭到倾坍。
而且当施工时为了拱架的多次周转,或者当缆索吊装施工的工作跨径受到限制时为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为一个施工段进行分段施工,在此情况下也要设置能承受部分恒载单向推力的墩。
29在国内已建和在建的拱桥中,石拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥各自最大的跨径是多少?
我国拱桥建设在射界上处于什么样的地位?
!
(08)
30简述钢管混凝土拱桥常用的横截面形式及各自的适用范围。
(10)
横截面形式:
单肋型:
适用于80m以内的小跨径拱桥
双肢哑铃型:
适用于跨径在80——120m的拱桥
四肢格构型:
大跨径钢管拱桥常用的一种形式
三角形格构型:
适用于无风撑钢管混凝土拱桥上
集束型:
31简述拱桥转体施工法的基本原理和转体方式,简要说明转体施工拱桥有哪些特点?
!
(10)
基本原理:
将拱圈或整个上部结构分为两个半跨,分别在河流两岸利用地形或简单支架现浇或预制装配半拱,然后利用动力装置将其两跨拱体转动至桥轴线位置(或设计标高)合龙成拱。
转体方式:
平面转体、竖向转体和平竖结合转体。
特点:
结构合理,受力明确,节省施工用料,减少安装架设工序,变复杂的、技术性强的水上高空作业为岸边陆上作业,施工速度快,不但施工安全,质量可靠,而且不影响通航,减少施工费用和机具设备,造价低。
三、计算题
1某钢筋混凝土拱桥,计算跨径L=90m,计算矢高f=15m,拱轴系数为m=1.543,采用三段预制吊装,设计合拢温度为16度,线膨胀系数α=1.0*10-5,由于受到预制场地影响,工期被迫推迟,实际合拢温度为22度,(不计混凝土收缩徐变影响)试问:
(1)由此引起的温度变化对主拱圈受力是否有利;
(2)设拱圈横截面面积A,惯性矩I,计算由此温度变化在拱脚和拱顶处产生的附加内力值,弹性中心y1=0.347808f(结果可以用符号表示)(02、12)
2试用杠杆法计算下图1号梁在汽车——20荷载作用下跨中截面荷载横向分布系数,设横系梁为刚性。
(02)
3某钢筋混凝土拱桥,计算跨径L=100m,计算矢高f=15m,拱轴系数m=1.543,采用三段预制吊装。
据调查,桥位处年平均最高温度28度,年平均最低气温-2度,设计合拢温度为15度,线膨胀系数α,由于受到预制场地和施工场地的影响,工期被迫推迟,实际合拢温度为20度,(不计混凝土收缩徐变影响)。
施工技术人员认为,拱是一个受压为主的结构,合拢温度升高有利于改善拱桥受力。
问:
(1)施工人员观点是否正确;
(2)设拱圈横截面面积A,惯性矩I,计算由此温度变化在拱脚和拱顶处产生的附加内力值,弹性中心ys=0.30f(结果可用符号表示)(12)
4一座跨径为40m+40m的两跨等截面预应力砼连续梁桥,采用先简支后结构连续的施工方法,在中间支座各1/4跨径范围施加于直线预应力筋,具体形式如下图,预应力筋偏心距e=50cm,有效预应力Ny=1000KN,已知一期恒载(主梁自重)集度g1=16.0KN/m;二期恒载(桥面系)集度g2=5.0KN/m;试计算在恒载和预应力作用下第一跨跨中截面的弯矩。
(08)
(同上)一座3跨连续梁桥采用先简支后结构连续的施工方法,已知一期恒载(主梁自重)集度g1;二期恒载(桥面系)集度g2;画图说明主梁恒载弯矩计算过程。
(10)
(同上)一座跨径为50m+50m的两跨等截面预应力混凝土梁旭梁桥,预应力采用直线配筋形式(具体形式如下图),预应力筋偏心距e=50cm,有效预应力Ny=1000KN,试求预应力在跨中截面和中间支点截面产生的总预矩,并画出梁的总预矩图(10)
5如图所示,由4片T梁组成的一简支梁,计算跨径为20m,中梁的抗弯惯性矩为I,边梁的抗弯惯性矩为1.2I,请用刚性横梁法计算1号梁(边梁)在汽车荷载作用下的横向分布系数。
并计算公路—I级汽车荷载作用下1号梁的跨中截面最大弯矩。
6某钢筋砼拱桥计算跨径为100m,计算矢跨比1/5,弹性中心距拱顶ys=6.5m,拱轴线在拱脚的倾角为35度,主拱圈材料的线性膨胀系数α=0.000010.已知拱脚相对水平变位0.1m所产生的拱中水平推力为2500KN。
该桥设计合拢温度为15度,由于工期原因,实际拱圈合拢温度为25度,试分析:
在该种温度下合拢对拱圈是否有利?
计算由此温度差在拱脚截面产生的附加内力。
(注:
计算时不考虑轴向力对变形的影响)(10)
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