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长安大学20 08 －20 09 学年第 1学期 桥梁结构分析与设计 试题（B）答案及评分标准 桥梁工程21020501-03
一、名词解释（每题3分，共15分）
1、二次矩：超静定结构因各种原因产生变形，在多余约束处将产生次反力（或称二次力)，由二次力在结构内引起的力矩称为二次矩。
2、剪力滞系数：表征剪力滞效应的系数，
??考虑剪力滞效应所求得的翼板正应力?。
按简单梁理论所求得的翼板正应力?3、合理拱轴线：拱轴线与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合，使拱圈截面只受压力，而无弯矩及剪力的作用，截面应力均匀，这样的拱轴线称为合理拱轴线。
4、连拱作用：多孔拱桥在荷载作用下，各拱墩结点会产生水平位移和转角，这种现象称为连拱作用。
5、桁架拱：由桁架拱片、横向联结系和桥面三部分组成的拱形桁架桥，是一种具有水平推力的桁架结构，具有桁架和拱式结构的特点。 二、填空题（每空1分，共20分）
1、超静定预应力混凝土梁桥引起二次力的因素包括 预应力 、 徐变与收缩、墩台基础沉降 、 温度变形 等。
2、影响弯桥受力的主要因素有 圆心角 、 桥梁宽度与曲率半径之比 、 弯扭刚度比 和 扇性惯矩。
3、按照拱上建筑的不同，拱桥可分为 实腹式拱 、 空腹式拱 两种。 4、不等跨连拱的处理方法有 采用不同的矢跨比 、 采用不同的拱脚标高、调整拱上建筑的恒载重量 、和 采用不同类型的拱跨结构 四种。
5、拱圈或拱肋的稳定性分为 纵向稳定 和 横向稳定。
6、组合体系拱按受力特点的不同分为 无推力拱、有推力拱 两类。 7、桁架拱片一般由上弦杆、腹杆、下弦杆 和 拱顶实腹段 组成。 8、钢管混凝土拱桥的主拱横截面形式有单肋、双肢哑铃型、四肢格构型、三角形格构型、集束型5种。
9、斜拉桥拉索的布置型式主要有 辐射式 、竖琴式 和 扇式三种。
10、斜拉桥的几何非线性主要有 拉索垂度效应、P－?效应和 大变形效应三种。
三、选择题（每题2分，共20分）
1、A 2、C 3、A 4、B 5、C 6、A 7、B 8、C 9、A 10、D 四、判断题（每题1分，共5分） 1、√ 2、× 3、× 4、× 5、√ 五、简答题（每题6分，共30分）
1、简述薄壁箱梁截面受力特性。
答：箱梁在偏心荷载作用下的变形与位移，可分成四种基本状态：纵向弯曲、横向弯曲、扭转、畸变。
挠曲变形——正应力?m，剪应力?m （1分） 横向弯曲——横向正应力?c （1分）
扭转变形——自由扭转剪应力?k，约束扭转剪应力?w，正应力?w （1分） 畸变变形——正应力?dw，剪应力?dw，横向正应力?dt （1分） 箱梁应力汇总：（2分）
纵向正应力σ(Z)=σm+σw+σ
剪应力τ=τ
m+τk+
dt
dw w +τdw
τ
横向正应力σ(S)=?c + σ
2、简述整体式斜板桥的受力特点。 答：整体式斜板桥的受力特点为：
此外，对于宽翼缘的箱梁，对称挠曲还引起顶、底板中的剪力滞效应。
（1）纵向主弯矩比跨径为斜跨长、宽度为b的矩形板小，并随斜交角的增大而减小；（1分）
（2）荷载有向支承边的最短距离传递分配的趋势；（1分）
（3）纵向最大弯矩的位置，随斜角的增大从跨中向钝角部位移动；（1分） （4）除了斜跨径方向的主弯矩外，在钝角部位的角平分线垂直方向上，将产生接近于跨中弯矩值的相当大的负弯矩；（1分）
（5）横向弯矩比正板大得多；（1分）
（6）支承边上的反力很不均匀，钝角角隅处的反力可能比正板大数倍，而
锐角处的反力却有所减小，甚至出现负反力；（0.5分）
（7）斜板的受力行为可以用Z字形连续梁来比拟。（0.5分） 3、简述钢管混凝土结构的独特优点。 答：
（1）钢管本身就是耐侧压模板，可省去支模、拆模等工序；（1.5分） （2）钢管本身就是钢筋，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用；（1.5分） （3）钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段取劲性钢骨架作用；（1.5分）
（4）可大幅节省材料，节约钢材或混凝土约50%。（1.5分）
4、试绘出拱桥主拱弹性中心计算的两种基本结构图式，并正确标明各基本结构的坐标系及其三个内力的正值方向。
答：（每图3分）
5、简述不同结构体系斜拉桥的受力特点。
答：根据梁、索、塔、墩的不同结合可构成四种不同的结构体系。 （1）漂浮体系——塔墩固结、塔梁分离（1.5分）
主梁为纵向可稍作浮动的一根具有多点弹性支承的单跨梁。
优点：塔柱处主梁不出现负弯矩峰值，温度及混凝土收缩、徐变内力小，抗震性能好。
缺点：悬臂施工时塔柱处梁段需临时固结，须施加横向约束。
（2）半漂浮体系——塔墩固结，塔梁分离，塔墩处主梁下设置竖向支承 （1.5
分）
主梁为跨内具有多点弹性支承的连续梁或悬臂梁。
优点：在墩顶设置可调节高度的支座或弹性支承来代替0号索，可消除大部分收缩、徐变等不利影响，经济和美观上优于漂浮体系。
缺点：主梁在塔处出现负弯矩峰值。
（3）塔梁固结体系——塔梁固结、塔墩分离 （1.5分） 主梁相当于顶面用拉索加强的一根连续梁或悬臂梁。
优点：取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分，使塔柱和主梁的温度内力极小，并可显著减小主梁中央段承受的轴向拉力。
缺点：主梁的跨中挠度和边跨的负弯矩显著增大，需要大吨位的支座。 （4）刚构体系——主梁、索塔、桥墩三者互为固结 （1.5分） 主梁为跨内有多点弹性支承的刚构。
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，适合用悬臂法施工。
缺点：动力性能差，于抗风抗震不利，固结处主梁负弯矩峰值极大。
五、叙述题（共10分）
叙述空腹式拱桥拱轴系数m的确定方法。
答：对于空腹式拱桥，一般采用“五点重合法”确定悬链线的m值，即要求拱轴线在全拱（拱顶、两1/4l点和两拱脚）与其三铰拱的压力线重合。具体过程如下：（2分）
（1）先假设mi；（2分）
（2）计算自拱顶至拱跨1/4点的恒载对l/4截面的力矩?M1/4、对拱脚截面的力矩?Mj；（2分）
y（3）计算1/4?f?M?M1/4j；（2分）
1f?2)2?1中，可算得mi+1值；（2分） 再代入m?(2y1/4（4）比较mi和mi+1，如两者相符，即假定的mi为真实值；如两者相差较大，