桥梁工程试题及答案

2004 —2005 学年第 2 学期 A 卷

课程名称:桥梁工程 专业:土木工程 年级:02 级 出题教师:季文玉,徐艳秋,韩冰,卢文良

题号 一 二 三 四 总分 得分 阅卷人

我用人格担保在本次考试中，诚实守信，严格遵守考场纪律。

学号 一、填空题(每空 1 分，共 18 分)

1 重力式桥墩按墩身截面形式可分为 桥墩、 桥墩和 桥墩等。 2 桥梁的主要组成部分包括 、 及 等。 3 桥梁设计一般遵循的原则包括 、 、 、先进性和美观等。 4 荷载横向分布影响线的计算方法主要有： 、 、

、 、 。

5 铁路下承式钢桁梁由 、 、 、 、制动撑架 及支座组成。

姓名 二、名词解释(每个 3 分，共 12 分)

1 重力式桥台； 2 建筑高度； 3 净跨径； 4 钢桁梁桥中的大节点 三、简答题(每题 5 分，共 35 分)

1 ．简述“全预应力混凝土梁”和“部分预应力混凝土梁”各自的优缺点。

2．先张法预应力混凝土梁中一些预应力钢筋为何在梁端附近要与混凝土绝缘？如何实

现其与混凝土绝缘？

3．在钢桁梁中要设置联结系，它们的作用是什么？桥门架位于何处？

班级 4．支座布置原则是什么？固定支座的布置有何要求？

5．铁路标准设计系列梁型中，跨度 20m 的钢筋混凝土低高度梁比同样跨度的普通高 度梁的混凝土用量明显多，试分析其原因。 6．铁路有碴桥面中的碎石道床有哪些作用？

7．试举属于永久荷载、可变荷载的具体桥梁设计荷载各 3 例。 四、计算题(共 35 分)

1 (10 分) 计算图 1 所示矩形截面重力式桥墩墩身在偏心压力作用下的最大压应力 (若 出现拉应力， 需进行应力重分布计算， 不考虑偏心增大系数的影响) 。(尺寸单位： cm) 2 (8 分) 某桥墩基础为扩大基础，基底截面如图 2 所示，其中纵向 d=300cm，横向 b=600cm， 竖向力 N=2500kN， 纵向水平力 P=940kN，纵向弯矩 ηM=1815kN-m。基础 与土壤的摩擦系数 f=0.35。检算基底的滑动稳定性(滑动稳定性系数 Kc >1.3 )和倾

0 1.5) 覆稳定性(倾覆稳定性系数 K >

所在学院

M

图 1 图 2

3 (17 分)一座钢筋混凝土简支梁桥，计算跨径为 l = 5m， 由两片 T 梁现浇而成，主梁横向间距 2.0m， 桥面宽 3.0m。试计算：

⑴ 用杠杆原理法绘出 1 号主梁荷载横向分布影响线， 并求出 1 号主梁在图 3a 所示荷载情

况下的荷载横向分布系数(注： 集中力距桥面板边缘至少应有 0.5m 的距离；两集中力的横向距 离 1.8m 不能改变)；

⑵ 绘出 1 号主梁的跨中弯矩及支点剪力的影响线；

⑶ 求出 1 号主梁在图 3b 所示汽车荷载下的最大跨中弯矩 M0.5l 和最大支点剪力 Q0， 冲

击系数(1+

) = 1.3 。(提示： 需移动荷载，找最不利位置，但是两集中力的距离不能变) 。

P/2

1.8m

3m

P/2

1#

2m

2#

图 3a 主梁横断面图及汽车荷载横向图示

30kN

4m

70kN

5m

图 3b 简支梁纵向计算简图及荷载图示

2004 —2005 学年第 2 学期 A 卷

课程名称:桥梁工程 专业:土木工程 年级:02 级 出题教师:季文玉,徐艳秋,韩冰,卢文良 一、填空题(每空 1 分，共 18 分)

1 重力式桥墩按墩身截面形式可分为 矩形 桥墩、 圆形 桥墩和 圆端形 桥墩等。 2 桥梁的主要组成部分包括 桥跨(上部)结构 、 桥墩台(下部) 及 桥头锥体 等。

3 桥梁设计一般遵循的原则包括 安全性(及舒适) 、 适用性 、 经济性 、 先进性和美观等。

4 荷载横向分布影响线的计算方法主要有： 杠杆原理法 、 偏心受压法(刚性横 梁法) 、 修正的偏心受压法(刚性横梁法)

5 铁路下承式钢桁梁由 桥面 、桥面系 、 主桁 、联结系 、 制动撑架及支座组成。

二、名词解释(每个 3 分，共 12 分)

1 重力式桥台；是就地建造的整体式重型结构，主要靠自重来平衡台后的土压力。 2 建筑高度；桥上行车路面(或轨底)至桥跨结构最下缘之间的距离。 3 净跨径；设计洪水位上相邻两个桥墩(桥台)之间的净距。 4 钢桁梁桥中的大节点：有斜杆交汇的节点称为大节点。 三、简答题(每题 5 分，共 35 分)

以下为答题的要点，只要能答出主要知识点即可。另外，对于包含知识点较多的题目，只 要学生答对几个主要的知识点也可给满分。

比拟板法 (G-M) 、 横向铰结板 (梁) 法和刚结板 (梁) 法 。

1 ．简述“全预应力混凝土梁”和“部分预应力混凝土梁”各自的优缺点。

全预应力混凝土梁的优点： 采用混凝土和高强钢筋；提高抗裂性，增强耐久性和刚度；尺寸、自 重减小；增大跨度；预剪力可以提高抗剪能力；力筋应力变幅小，疲劳性能好。

全预应力混凝土梁的缺点： 徐变上拱度大；易产生沿力筋的纵向裂缝和锚下裂缝；造价高

部分预应力混凝土梁的优点：徐变上拱小；较少 产生沿力筋的纵向裂缝和锚下裂缝；造价低； 部分预应力混凝土梁的缺点： 刚度较小

2．先张法预应力混凝土梁中一些预应力钢筋为何在梁端附近要与混凝土绝缘？如何实现其与混 凝土绝缘？

(1)预应力筋产生的偏心弯矩用来抵抗外荷载产生的弯矩； (2 )简支梁外荷载产生的弯矩沿 梁长的分布为跨中大，两端小(基本为零) (3)力筋端部若不绝缘，则力筋产生的负弯矩会导 致 上缘混凝土开裂。绝缘的方法：在力筋上套塑料管等实现力筋与混凝土免粘结

3．在钢桁梁中要设置联结系，它们的作用是什么？桥门架位于何处？

作用： (1)将两片主桁连成几何稳定的空间整体(2)承受各种横向荷载(3)横联还可提高桥

跨抗扭(4)纵联还可缩小受压弦杆面外的自由长度，提高其承载力 桥门架位于桥跨端部

4．支座布置原则是什么？固定支座的布置有何要求？ 布置原则为：

(1)对桥跨：使梁下缘在制动力作用下受压，可抵消一些拉应力； (2)对桥墩：让制动力作用方向指向墩中心，使墩受压而不受拉；

(3)对桥台：让制动力作用方向指向堤岸，使墩台顶部受压，并能平衡一部分台后土压力。

铁路桥规固定支座布置要求： (1)坡道上，设在较低的一端； (2)车站附近，设在靠车站一端； (3)区间平道上，设在重车方向的前端。

5．铁路标准设计系列梁型中，跨度 20m 的钢筋混凝土低高度梁比同样跨度的普通高度梁的混凝 土用量明显多，试分析其原因。

(1)若想得到同样的承载能力，低高度梁钢筋用量多些，为使力筋的重心尽量靠下，需加大下 翼缘尺寸，截面变为工字形，下缘混凝土用量多 (2)从抗剪角度看，需提高腹板厚度

(3)从满足抗弯刚度角度看，上翼缘的尺寸也需加大 综上所述，混凝土用量增多

6．铁路有碴桥面中的碎石道床有哪些作用？

减弱对桥的冲击； 缓和列车的振动； 防止枕木移位； 将车轮荷载分布到梁顶； 调整轨面标高；

7．试举属于永久荷载、可变荷载的具体桥梁设计荷载各 3 例。

永久荷载包括： 结构自重、桥上附加恒载(桥面、人行道及附属设备) 、作用于结构上的土重及 土侧压力、基础变位影响力、水浮力、混凝土收缩和徐变的影响力等。 基本可变荷载

包括：列车活载、汽车或平板挂车或履带车、

由列车活载和汽车活载引起的冲击力、 曲线上的离心力、 由活载引起的土侧压力。 公路桥中的人群荷载。

铁路桥梁的列车横向摇摆力等。

其他可变荷载

包括：制动力或牵引力、风力、温度力、流水压力、水压力和施工荷载等。

四 计算题

1 (10 分)在偏心荷载作用下墩身截面的最大和最小应力分别为

N M 3000103 3000103 1.1

= 0.42MPa (1 分)= + = + max 1 A W 6 2.5 2.5 62

6 N M 1800103 1800103 0.9

一0.02MPa (3 分)= 一 = 一 = min 1 A W 4 1.5 2

1.5 46

故需进行截面的应力重分布计算

1 122入 = ( ) = = 2.105 (3 分)

1 e 1 1.1 3 3

2 d 2 6

一 一

2 (8 分)

N 3000103

= 0.421MPa (3 分) = 入 = 2.105 max

A 6 2.5

所以，图示偏心荷载作用下墩身最大应力为 0.421MPa。

解： 1)抗滑动稳定验算：

故不满足要求。

Nf 2500 0.35 Kc = = = 0.931 1.3 (5 分)

P 940

2)抗倾覆稳定性验算

满足要求 3 (17 分)

答：⑴

Ny 25001.5 K0 = = = 2.066 > 1.5 (5 分)

nM 1815

P/2 P/2

1.8m

1 0.1

1 号主梁荷载横向分布影响线

11 号主梁荷载横向分布系数为： mq =

2⑵

1ni = (1 + 0.1) = 0.55 2

1.25m ＋

1＃梁跨中弯矩影响线

1 ＋

1＃梁支点剪力影响线

⑶ 跨中最大弯矩： M0.5l = 1.25(1+ )mP = 1.251.30.5570 = 6.26 kN.m

支点最大剪力： Q0 = (1+ )m(701+ 300.2) = 1.30.5576 = .3kN