2015级硕士高等混凝土试题及答案

考试科目：高等混凝土结构、混凝土结构理论与应用

姓名： 学号： 专业： 1. 简述混凝土受压应力-应变全曲线的测试方法、特征，并给出其常见的本构模型（3种）。要求绘制相关曲线、标注特征点、叙述规律，并评价各本构模型的特点和适用范围。 答：(18-21)试验方法分为两类：

①应用电液伺服阀控制的刚性试验机直接进行试件等应变速度加载；

②在普通液压试验机上附加刚性元件，使装置的总体刚度超过试件下降段的最大线刚度，就可防止混凝土的急速破坏。 本构模型：

①Hognestad 本构模型(见图1-14)

表达式：

)1(,1115.01)

10(,22≥⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛---=≤≤-=x x x y x x x y u 特点：能较好的反映混凝土受压时的基本特征，其曲线方程形式被多国混凝土设计

规范所采用；

②Kent-Park 本构模型(见图1-14)

表达式：()[]＞0.002K

;002.01002.0;002.0002.02'2

'c c m c c c c

c c c K Z Kf f K

K K Kf f εεεεε--=≤⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣

⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-= (其中K 为考虑箍筋约束所引起的混凝土强度增强系数，m Z 为应变软化阶段

斜率)

特点：可以很好的描述箍筋对核心混凝土的约束作用； ③Rusch 本构模型(见图1-14) 表达式：

1

;110;22≥=≤≤-=x y x x x y

特点：由抛物线上升段和水平段组成，比较接近于理想弹塑性模型。

2. 简述混凝土重复加载下的主要现象和规律，包括：包络线，裂缝和破坏过程，卸载曲线，再加载曲线，共同点轨迹线，稳定点轨迹线。并绘制、标注相关曲线、特征点。 答：P37-39

（1）包络线

沿着重复荷载下混凝土应力—应变曲线的外轮廓描绘所得的光滑曲线称为包络线(图中以EV表示)。各种重复荷载(B~F)下的包络线都与单调加载的全曲线(A)十分接近。

.（2）裂缝和破坏过程

在超过峰值应力后、总应变达（1.5~3.0）×10-3时出现第一条可见裂缝。裂缝细而短，平行于压应力方向。继续加卸载，相继出现多条纵向短裂缝。若荷载重复加卸多次，则总应变值并不增大，裂缝无明显发展。当试什的总应变达（3.0~5）×10-3时，相邻裂缝延伸并连接，形成贯通的斜向裂缝。

（3）卸载曲线

图卸载和再加载曲线一般形状

从混凝土的受压应力—应变全曲线或包络线上的任一点卸裁至应力为零，得完全卸载曲线。每次卸载刚开始时，试件应力下降降很快，顺应变恢复很少。随着应力值的减小，变形的恢复才逐渐加快。当应力降至卸载时应力的约20％—30％以下，变形恢复最快。这是恢复变形滞后现象，主要原因是试件中存在的纵向裂缝在高压应力下不可能恢复。故卸载时应变越大，裂缝开展越充分，恢复变形滞后现象超严重。

（4）再加载曲线

从应力为零的任一应变值(开始再加载，直至与包络续相切或重合(，为再加载曲线(图2—2)。再加载曲线有两种不同的形状：当再加载起点的应变很小

(/)时，其上端应变/，即与包络线的上升段相切，曲线上无拐点，斜率单调减小，至切点处斜率仍大于零；若再加载起点的应变较大，其上端应变/，即与包络续的下降段相切。

（5）横向应变

在重复荷载(B)(图左)作用下，试件横向应变的变化如图右开始加载阶段．试件的横向应变很小。当应力接近混凝土的棱柱体强度时，横向应变才加快增长。卸载时，纵向应变能恢复一部分，而横向应变几乎没有恢复，保持常值。再加载时，纵向应变即时增大，而横向应变仍保持常值。只有当曲线超过共同点(CM，共同点轨迹线)后，纵向应变加速增长时，横向应变才开始增大。这些现象显然也是纵向裂缝的发展和滞后恢复所致。

（6）共同点轨迹线

在重复荷载试验中，从包络线—卜任一点卸载后再加载，其交点称共同点。将多次加卸载所得的共同点，用光滑曲线依次相连，即为共同点轨迹线。图中CM表示

分析各种重复荷载下的共同点轨迹线，显然与相应的包络线或单调加载全曲线的形状相似，经计算对比给出前者与后两者的相似比值为 Kc=0.86~0.93 平均为0.89（7）稳定点轨迹线

重复荷载试验(E，F)中，在预定应变值下经过多次加卸载．混凝土的应力(承载力)不再下降，残余应变不再加大，卸载—再加载曲线成为一稳定的闭合环，环的上端称稳定点。

将各次循环所得的稳定点连以光滑曲线，即为稳定点轨迹线，图中以ST表示。这也就是混凝土低周疲劳的极限包线。

3. 分别绘制高强混凝土、轻质混凝土、纤维混凝土的受压应力-应变曲线，并与普通混凝

土的进行对比分析，重点比较力学性能的异同。

答：曲线见课本。

(1)高强混凝土：其力学主要特征是随着强度的提高，混凝土的脆性增加，表现为：

内部裂缝在高应力下出现和发展，破坏过程急促，应力应变曲线峰部尖锐，吸能能力差，极限应变小抗拉强度增加幅度小。其基本性质和普通混凝土一致，其与普通混凝土使用同类原材料，材性本质相同，力学性能指标互相衔接；

(2)轻质混凝土：力学性能总体上与普通混凝土相似，但是质更脆，性能指标有差别。

轻骨料混凝土与普通混凝土的基本区别在于粗骨料，普通混凝土是水泥砂浆包围粘结粗骨料，其粘结部位为构造薄弱部位，而轻骨料混凝土是水泥砂浆包围粘结轻骨料，薄弱部位为轻骨料，破坏发生的部位不同。其次，轻骨料的裂缝发展缓慢；

(3)纤维混凝土：与普通混凝土相比，抗拉和抗折强度增加，抗裂性能大大提高，抗

压强度虽然提高不多，但延性大大提高，疲劳强度显著提高，动力强度增大，耐磨和冲刷性能增强等，其开裂前与普通混凝土无异，最终破坏为纤维的滑移和拔出。

4. 简述变形钢筋的粘结力组成和粘结机理，分析影响粘结力的主要因素。

答：(1)粘结力组成：a 混凝土中水泥凝胶在钢筋表面产生化学粘着力；b 周围混凝土的摩阻力；c 钢筋表面凹凸不平或变形产生的机械咬合力。

(2)粘结机理：变形钢筋受拉时，其肋的凸缘挤压混凝土形成机械咬合力，抑制了混