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 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）

2

y 2x x , （0 x 1）

表达式：

x 1

y 1 0.15 ------------ ,（x 1）

X u 1

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；

本构模型（见图1-14）

K 为考虑箍筋约束所引起的混凝土强度增强系数， Z m 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; ③ Rusch 本构模型（见图1-14） 2

y 2x x ;0 x 1 y 1; x 1

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

表达式: 0.002K

c

0.002K

Kf c 1 Z m c

0.002K ; c > 0.002K

姓名:

学号： ______________________ 专业： ________________________

② Ken t-Park （其中 表达式:

3

8

3

试甘皿

£

餉

MX

K2A2第种亜复加締戟卜的应力•內变全词线:亠庇

U )

空/ ii 件 DI -2

T K10

:20*0 E 日

-LQ. 0

（1）包络线

沿着重复荷载下混凝土应力一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 ）X 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 ）X 10-3时，相邻裂缝延

图卸载和再加载曲线一般形状

从混凝土的受压应力一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（务輩■即。I：开始再加载，直至与包络续相切或重合心' 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

（-I：；二乂）时，其上端应变FU「一，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,「，一；/冷冷"川，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，试件横向应变二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

o 2 4 fi 8

“2

在重复荷载试验中，从包络线一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，卸载一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。