2010级试卷整理

高等混凝土试卷整理版201206121近似概率法的近似性表现在？我国现行极限状态表达式中如何考虑结构构件的可靠度？答：1 近似概率方法--以概率为基础的极限状态设计方法，采用安全指标β系数来表达结构的安全度。

其近似性主要表现在：对所有变量，仅用其平均值、标准差描述统计特性；且当功能函数非线性时，也按线性处理。

2 ？极限状态方程为荷载效应和结构抗力两个随机变量的函数，将作为衡量结构安全度的指标与结构的失效概率联系起来，实际应用时，用一次二阶矩的的近似概率方法来估计一个结构或构件的可接受失效概率的数值，选择分项安全系数时，根据基本变量的统一特性，以可靠度及概率分析为基础，经优选确定。

根据《荷载规范》的要求，结构构件承载力设计应根据荷载效应的基本组合或偶然组合进行，其一般表达式为：γ0 · S≤R,式中：γ0——结构重要性系数；S——结构效应组合的设计值；R——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。

其中γ0、S、R都体现了可靠度。

S——结构效应组合的设计值相对于荷载标准作了一定的放大（设计值=分项系数x标准值）而R——结构构件抗力的设计值国家规范在确定其数值时也考虑了构件可靠度使得规范的构件抗力比实际构件的抗力要小一些。

目标可靠指标β，失效概率，分项系数，结构重要性系数。

2钢筋混凝土构件延性的影响因素及提高构件延性的措施答：1影响因素：1．材料性能：（1）混凝土材料品质和力学性质；（2）受拉受压钢筋的品种和力学；（3）横向钢筋或钢箍的力学性能（4）钢筋与混凝土的粘结作用2．几何特征：（1）截面形状和尺寸；（2）受拉钢筋和受压钢筋的配筋率；（3）横向钢筋或钢箍的配筋率；（4）保护层厚度3．荷载或受力因素：（1）荷载持续时间；（2）有无轴向力；（3）单调、重复或交变荷载以及加载历史；（4）有无预应力其余因素如：（1）荷载分布性质：分布或集中荷载；（2）弯矩的大小和分布；（3）剪力的大小和分布；（4）荷载支座和临界截面的相对位置2提高构件延性措施：1）提高混凝土强度、适当降低钢筋屈服强度；2）控制竖向构件的轴压比；3）合理选择截面形式，如T型截面的受压翼缘可提高截面的延性； 4）限制受拉钢筋配筋率，规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例，在弯矩较大区段适当加密箍筋。

3分析长期荷载对裂缝宽度及变形的影响。

答：1 长期荷载对裂缝宽度的影响：在长期荷载作用下，钢筋混凝土构件的裂缝宽度随时间而增长。

前6个月增长速度较快，以后增长较缓，2年以后增长很少且趋于稳定。

影响长期荷载下裂缝宽度增长的因素很多，如混凝土的组成、养护、环境的温湿度、加荷的应力水平、构件尺寸以及梁中受压钢筋的配置等。

长期荷载下构件表面裂缝宽度的增长有两个方面的因素：受拉钢筋平均应变的增长以及裂缝间混凝土压缩应变的增长。

长期荷载下受拉钢筋平均应变的增长是几种因素的综合结果：（1）由于压区混凝土的徐变和收缩，使中和轴下降，力臂减小，钢筋应力增大（2）长期荷载作用下，粘结徐变的发展，对于光圆钢筋主要为相对滑动的增大，对于变形钢筋则是肋处斜裂缝的持续开展。

(3)裂缝稳定后，混凝土中最大拉应变位于钢筋处。

构件表面裂缝间混凝土压缩应变增长的原因是：（1）在荷载长期作用下，新的内裂缝的出现和开展，使裂缝间混凝土截面的歪曲增大，即出平面的应变梯度增大，表面混凝土产生压缩应变，使裂缝宽度增大，（2）裂缝间表面混凝土的收缩与近钢筋处混凝土的收缩不同，也使截面歪曲增大，使构件表面的混凝土的压缩应变增大。

环境温湿度的变化对长期荷载下裂缝宽度的增大也有影响，湿度增大使长期荷载的裂缝宽度增长减小。

1长期荷载下对受弯构件变形的影响:在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变，受弯构件的变形随时间而逐渐增大。

当只考虑压区混凝土的徐变而忽略拉区应变时随性质时的因素解析法叫时随系数法；当同时考虑压区和拉区长期变形的影响的因素解析法称为长期变形刚度参数修正法。

4 什么是受弯构件的剪切强度控制区？箍筋和剪跨比对剪切强度控制区的有何影响？答：1 根据剪切破坏总是集中地出现在一个特定区域的特点，采用剪切破坏区的下包络线作为剪切强度的下限值，以弯曲强度线作为上限值，来保证在各种剪跨比条件下不会发生剪切破坏，上下限所包围的区域即剪切强度控制区。

2 影响：（1）配置箍筋提高了梁的抗剪强度，随配箍筋量的加大剪切强度的下限值在提高;（2）剪跨比不同，剪切强度控制也不同；大剪跨时，它被包围在m=3的剪切强度控制范围内，m<3时，随剪跨比的减小，剪切强度下限值在提高。

5试述受弯构件斜截面剪切破坏类型和机理；绘出各破坏类型的荷载变形曲线，箍筋对梁抗剪的作用。

答：1 A．剪切破坏——纵筋未屈服：斜拉破坏：斜向的主拉应力值达到和超过混凝土的抗拉强度时混凝土开裂而发展成为弯剪裂缝，荷载加大后其中一条裂缝急剧发展成临界斜裂缝把梁劈成两半。

m≥3 剪压破坏：临界斜裂缝延伸到荷载作用截面时，受荷载垫板下面垂直压应力的约束而被限制发展到梁顶。

梁内的主要内力是通过临界斜裂缝上方的混凝土拱体I传递，还有部分内力是通过临界斜裂缝下方的混凝土拱体II传递。

小拱体II承受的内力通过销栓作用和骨料咬合作用传递给基本拱体I。

在基本拱体I的剪压面的混凝土承受正应力、垂直压应力和剪应力的共同作用下达到混凝土的极限强度而破坏。

1<m<3斜压破坏：正应力不大而剪应力很高，梁腹中部出现斜裂缝。

随着荷载加大裂缝向下延伸到支座，向上开展到荷载垫板而形成临界斜裂缝。

随变形的加大裂缝间骨料咬合作用不断地破坏，抗力逐渐下降，最后短柱范围内的混凝土全被压碎。

m≤1 。

当m≈1时，为纯剪破坏。

B弯剪破坏和斜弯破坏：宏观破坏形态同剪切破坏，但实际承载力由纵筋屈服强度决定，不属于真正的剪切破坏。

斜弯破坏——与斜裂缝相交处的纵筋达到屈服强度，纵筋屈服强后斜裂缝开展造成斜裂缝顶端压区混凝土在正应力和剪应力共同作用而发生的斜截面弯曲破坏。

弯剪破坏，是跨中弯矩最大截面的纵筋屈服后，由于裂缝的开展压区混凝土的面积逐渐减少，在荷载不再增加的情况下，压区混凝土所受的正应力和剪应力还在不断加大，当应力值达到混凝土的强度极限时发生剪切破坏。

属于弯曲破坏和剪切破坏共存的情况。

特点是纵筋屈服决定了梁的承载能力而压区混凝土剪断决定了梁的最大变形能力。

2箍筋对梁抗剪的作用：直接承受剪力，有效地抑制斜裂缝的开展和延伸，提高了裂缝两侧骨料的咬合作用、剪压区混凝土的抗剪能力：发挥纵筋的销栓力。

6 钢筋混凝土构件裂缝的种类、成因与裂缝控制。

答：1.塑性混凝土裂缝（1）塑性沉降裂缝成因：固体颗粒下沉、水上移过程中，由于钢筋阻碍下沉而产生的裂缝，沿钢筋分布，深度至钢筋表面；控制措施：改善混凝土组成配比，减少泌水，加强养护，增加保护层厚度，减少坍落度和钢筋直径。

（2）塑性收缩裂缝成因：混凝土在养护过程中，表面干燥速度大于泌水速度时发生,分布形状无规则；控制措施：加强养护，减少蒸发2.温度、收缩裂缝成因：1）温度裂缝：从浇筑至使用阶段都可能出现。

共时温差、历时温差。

7 试以混凝土中裂纹的形成和发展，说明混凝土单轴受压应力-应变曲线的特点。

答： 1 （1）原始微裂缝阶段：加载前，由于水泥浆硬化干缩、水分蒸发等原因，在混凝土内部形成主要分布于较大粗骨料与砂浆界面上的原始微裂缝（粘结裂缝）。

（图1）（2）稳定裂缝产生阶段：单轴压应力不超过30%-50%极限抗压强度，原始裂缝扩展并产生新的粘结裂缝，但裂缝处于相对独立的发展阶段，应力—应变关系基本为弹性。

（图2）（3）稳定裂缝扩展阶段：继续加载，但不超过临界应力（70%-90%极限抗压强度），粘结裂缝向砂浆内延伸，并在砂浆内产生新裂缝，应力—应变关系明显非线性；若停止加载，裂缝扩展停止。

（图3）（4）非稳定裂缝扩展阶段：荷载超过临界应力，出现大量砂浆裂缝、并急剧发展，与向砂浆内延伸的粘结裂缝连接贯通，出现不稳定裂缝，荷载不变，裂缝自行扩展。

（图4）2混凝土在荷载作用下的应力-应变关系，开始为直线变化，然后逐渐偏离直线，转变成为曲线形变化，至应力达到最大值的极限强度而破坏。

应力-应变关系曲线有上升段和下降段。

上升段(如图OABC段曲线)：①除有明显收缩史的混凝土试件外，在荷载开始作用下，应力—应变曲线会呈现上凹段外，尽管荷载前混凝土内存在局部微裂缝，只要混凝土处于“稳定断裂传播的开始”值以下时，混凝土仍基本处于弹性工作阶段，应力-应变关系为直线，如上图内OA线所示。

A点约为峰值应力的30~50%。

②当混凝土应力进入“稳定裂缝传播”阶段后，裂缝不断传播发展，应力-应变关系逐渐偏离直线，如图AB曲线所示。

③进入“非稳定裂缝传播”阶段以后，由于砂浆裂缝大量出现，粘结裂缝向砂浆内传播延伸，成为可自行传播开裂的不稳定状态，有些砂浆裂缝和粘结裂缝彼此连通，至最大应力C点时，混凝土内会形成若干通缝如图所示，能量消失增大。

下降段（如图CDE段曲线）：在到达峰值应力以后，裂缝继续迅速传播发展，而且由于坚硬骨料颗粒的存在，沿裂缝面上产生剪摩滑移，同时并出现新裂缝、试件仍能支撑一定的荷载。

8钢筋经冷拉和冷拔后物理力学性能有何改变？试用金相学来解释钢筋单向拉伸应力—应变曲线。

答：1 冷拉：在常温下将钢筋拉过屈服强度、至强化阶段的某一应力水平。

冷拉后，钢材产生形变强化，抗拉屈服强度提高，延伸率下降。

从金相学来分析冷拉钢筋应力状态，当热轧钢筋接近正火状态，所有晶粒方向宏观来看认为是各向同性，钢筋经冷拉后，产生形变强化，调高了屈服强度，这是由于位错密度增加，互相阻凝，阻塞滑移，提高了屈服强度，但延伸率下降了。

冷拔：将钢筋拉过比其直径小的硬质合金模，受侧压力，使截面积减小，长度增加。

随冷拔拉力和横向挤压力的增加，钢筋强度提高，延伸率急剧下降。

冷拔到一定程度，截面压缩率超过50%后，逐渐发出“择优取向”，即各种晶粒中不但发生滑移，且花一面转动，拉伸时滑移面转向拉力轴方向，因此产生各向异性，此时强度提高主要由于位错密度增加外，也考虑了各向异性的影响。

2 （1）弹性变形：金属内部原子间距离改变。

取决于晶体阵上原子间的相互作用力。

（2）塑性变形：沿某些结晶面，施加的剪应力超过晶体临界切应力，金属晶体沿结晶面发生滑移。

实际，晶体临界切应力远小于理论值，原因：晶体中缺陷——位错：金属晶体中原子排列并非十分整齐，塑性变形时，滑移面不是整排原子一起移动，而是位错移动造成晶面间相对滑动。

（3）屈服上限：钢中杂质原子或离子处于位错中心，起钉扎作用，增加位错运动阻力，宏观形成“上限”。

（4）屈服下限：位错运动后，杂质原子滞后，位错脱锚，发生低应力下滑动。

（5）强化阶段：晶面滑移时，晶粒变形、位错繁殖。

位错密度大量增加，发生交割，加大运动阻力，出现强化现象。