高等桥梁结构理论考试试题及答案.doc

合肥工业大学土木工程学院研究生考试试题
考试科目:高等桥梁结构理论

回答以下问题（任选五题，每题10分）

1．何谓剪力滞效应？

2．曲线梁按结构力学方法作为单纯扭转理论分析的基本假定有哪些？

3．论述混凝土徐变和收缩对桥梁变形、内力分布、应力分布的影响。

4．阐述斜梁桥的受力特点。

5．就悬索桥、斜拉桥，论述国内外大跨径桥梁建设现状。

6．论述桥梁建筑的发展趋势。

7．换算一跨七片梯形断面梁为一块正交各各异性板梁。
1．何谓剪力滞效应？
剪力滞效应的研究是对宽翼缘的T梁或箱梁探讨翼缘有效分布宽度问题。梁受弯曲时，在翼缘的纵向边缘上(在梁肋切开处)存在着板平面内的横向力和剪力流；翼缘在横向力与偏心的边缘剪力流作用下，将产生剪切扭转变形，再也不可能与梁肋一样服从平面理论的假定。剪切扭转变形随翼缘在平面内的形状与沿纵向边缘剪力流的分布有关。一般情况，狭窄翼缘的剪切扭转变形不大，其受力性能接近于简单梁理论的假定，而宽翼缘因这部分变形的存在，而使远离梁肋的翼缘不参予承弯工作，也即受压翼缘上的压应力随着离梁肋的距离增加而减小，这个现象就称为“剪力滞后”，简称剪力滞效应。由于剪力滞效应，梁横截面上的拉压应力不再是沿宽度平均分布，而是梁肋附近增大，远离梁肋的翼缘逐渐减小。

2．曲线梁按结构力学方法作为单纯扭转理论分析的基本假定有哪些？
曲线梁按结构力学方法作为单纯扭转理论分析的基本假定有以下四点：
1）横截面各项尺寸与跨长相比很小，将实际结构作为集中在梁轴线上的曲线形弹性杆件来处理。通常只要跨长达到横截面尺寸的3～4倍以上时，就能满足。
2）曲线梁的横截面在变形后仍保持为平面。
3）曲线梁变形后横截面的周边形状保持不变，即无畸变。
4）截面的剪切中心轴线与曲线梁截面形心轴线相重合。

3．论述混凝土徐变和收缩对桥梁变形、内力分布、应力分布的影响。
混凝土徐变和收缩对桥梁结构的变形、内力分布和应力分布会产生影响，概括可归纳为：
1．桥梁结构在受压区的徐变和收缩会增大挠度。
2．徐变会增大偏压柱的弯曲，由此增大初始偏心，降低柱的承载能力。
3．预应力混凝土构件中，徐变和收缩会导致预应力的损失。桥梁结构构件截面，如为组合截面（不同材料组合的截面如钢筋混凝土组合截面），徐变会使截面上应力重分布。
4．对于超静定结构，混凝土徐变将导致结构内力重分布，亦即徐变将引起结构的次内力。
5．混凝土收缩会使较厚构件（或在结构构件截面形状突变处）的表面开裂。这种表面裂缝因为收缩总在构件表面开始，但受到内部的阻碍引起收缩拉应力而产生的。

4．阐述斜梁桥的受力特点。
斜交角约60°的斜梁桥，可以精确地进行计算和配筋。在钝角点处，其支座反力应用来计算。车道板的配筋在端部成扇形散开，在钝角区上部应加密，钢筋应盖过端横梁。
在斜交角α较大的斜梁桥中，主梁的挠度变化情况不同于正交梁。这是由车道板和主梁腹板固结之后在腹板中产生的扭矩引起的。主梁的抗扭刚度和抗弯刚度的比值越大，则挠度变化的差别就越大。据Bechert研究，假定扭矩值已达到容许剪应力的极限，对于边主梁，在很斜的端横梁中，这种约束所产生的扭矩还要提高。这种扭矩是一种有害的约束力矩，当过渡到承载力的极限状态时，会因产生裂缝而有所减少。在使用阶段，首先在附加力矩较大的车道板处产生裂缝。因此，要通过合理地选择承载构件的刚度以避免约束扭转力矩和不必要的材料和预应力消耗。

5．就悬索桥、斜拉桥，论述国内外大跨径桥梁建设现状。
悬索桥在目前所有桥型中跨越能力最大，随着预应力混凝土技术的发展，预应力混凝土悬索桥随之出现。世界悬索桥技术水平代表是美国、英国、日本和我国。如美国在30年代就建造了跨径1280m的金门桥，现在跨径500m以上的悬索桥有15座，1000m以上的有4座。我国悬索桥技术自90年代发展起来，如主跨452m的预应力混凝土加劲梁的汕头海湾大桥，跨径888m虎门大桥；跨径900m的西陵长江大桥；跨径1385m的江阴长江大桥；跨径1377m的香港青马大桥。我国提出采用跨径为768m自锚体系的多跨公、铁两用桥，可能是21世纪悬索桥发展的开端；国外悬索桥技术向更大跨度发展，如日本正在计划三座跨径在2500—3000m之间的纪淡、丰予、津轻海峡桥等。
斜拉桥的跨越能力仅次于悬索桥，当跨径小于800m时，因用钢量少，刚度大、造价低，所以比悬索桥更有竞争优势，其极限跨径可以达到3700m。世界斜拉桥技术水平代表是德国、法国、日本和我国。斜拉桥的发展经历了三个阶段：第一阶段是50年代，为稀索体系；第二阶段是60至70年代，为密索体系，并出现独塔、单索面；第三阶段从80年代代表20世纪斜拉桥世界水平的是日本的多多罗大桥，主跨径为890m。我国近年来建造了许多预应力混凝土公路斜拉桥，总数居世界第一，如主跨径432