河海大学研究生《高等混凝土》课程思考题答案详解

第一章绪论1、高等钢筋混凝土结构学课程的性质、地位、主要内容①钢筋混凝土结构学的定义；专科、本科、硕士、博士的钢筋混凝土课程的区别②钢筋混凝土在结构工程（混凝土结构、钢结构、组合结构、其它结构）、土木工程中地位（混凝土的用量、知识点多，难学）、与日常生活息息相关，科普知识、反映一个人的综合素质）③主要内容（书上的13章）④钢筋混凝土文化（人、事、历史）2、钢筋混凝土结构中所用材料的最新发展方向①材料与结构的关系，研究材料的必要性和意义②混凝土的发展方向（高性能、轻质、纤维、碾压、特种）③配筋的发展方向（钢筋、纤维筋、防腐筋）④界面的研究热点（粘结力、）3、钢筋混凝土结构的最新发展方向①钢-混凝土组合结构（概念、主要问题、研究热点）②预应力混凝土结构③大体积混凝土结构④超长、超高、超厚钢筋混凝土结构4、钢筋混凝土结构设计计算理论方面的研究热点①结构的功能设计②工程结构的可靠度理论与实用设计方法③基本构件的设计计算理论④混凝土的收缩与徐变⑤混凝土的裂缝与断裂力学⑥钢筋混凝土结构的有限元分析方法5、钢筋混凝土结构的耐久性、鉴定与加固①耐久性的概念②新建结构的耐久性设计③耐久性下降的机理④既有结构的鉴定⑤建筑物的维修与加固6、钢筋混凝土结构试验技术的研究热点①试验研究的重要性②高级加载与测量设备③研究内容的趋势（构件-结构；静-动；单向-三维；荷载-变形；结构-材料；宏观-微观）④无损检测技术（CT、电镜、声发射、核磁共振）第二章钢筋混凝土结构设计理论1、钢筋混凝土结构设计理论的发展历史①早期的极限强度理论（特征）②弹性理论----允许应力法（特征、优点、缺点）③破损阶段理论④极限状态理论⑤基于功能的极限状态设计法2、可靠度理论在混凝土结构设计理论中应用的历程①材料强度如何取？荷载大小如何取？安全度有多大？②专门化的研究机构③水准Ⅰ－半概率半经验法④水准Ⅱ－近似概率法⑤水准Ⅲ－全概率法3、工程结构可靠度分析的基本概念和方法①基本概念（结构抗力、作用、作用效应、极限状态方程、失效概率、可靠指标、目标可靠指标、极限状态、设计工况、荷载组合）②荷载的取值（作用、作用代表值、作用代表值的确定）③材料强度的取值（材料强度的标准值、立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、钢筋强度标准值、材料强度的设计值）④可靠指标的计算两个正态分布的随机变量（理论解）两个对数正态分布的随机变量（变换）多个正态分布的随机变量（中心点、验算点）多个非正态分布的随机变量（当量正态化）4、工程实用设计表达式①实用设计表达式（为什么要这样？不同的规范做法不一样，此处以国标为例）②几个有关的系数（结构重要性系数、荷载分项系数、材料强度分项系数）③荷载组合（基本、偶然、标准、频遇、准永久）④设计表达式（承载能力、正常使用）⑤不同规范的做法（水工、港工、新老规范的区别）5、钢筋混凝土结构设计理论需继续研究的问题①可靠度理论的应用前景②结构安全度的大小③极限状态的种类④随机过程的引入⑤⑥第三章普通混凝土的本构关系和破坏准则1、目前阶段较常见的各类本构模型及其主要特点①线性与非线性弹性模型②塑性与粘塑性力学模型③内时理论模型④损伤理论模型⑤微平面模型⑥各理论相结合建立的模型2、两向应力状态下普通混凝土的破坏包络线和破坏形态有什么特征？①两个方向上应力的相互影响（双压、拉压以及双拉）②最大压应力的大约位置③双向等压时的受压强度④体积膨胀⑤加载路径的影响3、如何将单轴应力应变关系推广至双轴应力应变关系？①单轴应力应变关系②等效应变③双轴等效应力应变关系④剪切模量⑤正交各向异性材料的应力应变增量关系4、三向应力状态下普通混凝土的破坏面有哪些特征？①对称②光滑③外凸④钟乳形状⑤静水压力相关5、W-W三参数模型、Ottsen四参数模型和W-W五参数模型的主要特点？①偏平面上的形状②子午面上的形状③与静水压力轴的交点第4章1、简述钢筋混凝土有限元分析常用3种模型优缺点及适合分析情况。

1）钢筋混凝土有限元分析的3种模型；2）分离式模型①钢筋单元刚度矩阵（以平面杆单元为例）②混凝土单元刚度矩阵（以平面四节点等参单元为例）③双弹簧粘结单元的刚度矩阵（单刚形式及其元素）④四变形滑移单元刚度矩阵（单刚形式及其元素）3）组合式模型两种方式①分层组合式单元假定及其迭代步骤②带钢筋的四边形单元刚度矩阵形成③带钢筋膜的8节点6面体单元刚度形成4）整体式模型特点5）三种模型比较①适用分析情况②优缺点2、混凝土裂缝模型有哪几种、优缺点并简述钢筋混凝土有限元分析两种迭代流程方式特点及其优缺点？1）混凝土裂缝模拟的2种模式；2）分离裂缝模式特点①网格处理②优点③缺点④适用情况3）分布式裂缝模型特点①裂缝处理假定②优点③缺点④开裂单元D矩阵处理⑤适用情况4）钢筋混凝土结构非线性分析迭代流程①常规流程（流程Ⅰ）处理流程及其优缺点②最大拉应力单元开裂流程（流程Ⅱ）处理流程及其优缺点③实用分析中如何经济、合理且可行对混凝土受拉开裂、受压屈服以及钢筋、粘结单元选择流程Ⅰ、流程Ⅱ④混凝土裂缝宽度计算方法3、如何考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系（从粘结单元模型、刚度系数取值、联结单元破坏处理简述）？1）钢筋与混凝土之间粘结力产生的因素；2）联结单元的两个方向的刚度系数与粘结滑移滑移之间的关系①双弹簧单元的Kv与Kh②四边形联结单元切线或割线刚度系数3）联结单元破坏后处理①外部联结单元（破坏准则、应力释放、刚度系数调整）②内部联结单元（破坏准则、应力释放、刚度系数调整）4、简述钢筋混凝土与时间有关的效应因素、钢筋混凝土结构非线性有限元分析过程及其对混凝土有关规范不足的补充。

1）钢筋混凝土结构有限元分析与时间有关效应因素（温湿度、收缩、徐变、应力松弛、分层分块浇筑、动力分析）；2）混凝土温度场①混凝土温度场控制方程②非稳定温度场、稳定温度场的概念3）温度应力①初应变法概念②徐变概念4）钢筋混凝土结构非线性有限元分析过程①前处理（网格划分）②荷载计算③计算单刚及总刚组装（混凝土、钢筋、粘结单元）④求解位移⑤求解应变、应力5）现行混凝土规范不足（即采用钢筋混凝土有限元进行工程分析的必要性）5、简述ANSYS软件中钢筋混凝土有限元模型、混凝土本构关系及破坏准则、裂缝模型及开裂处理方法1）ANSYS中两种钢筋混凝土分析模型（分离式、整体式）2）ANSYS中混凝土本构（默认及用户自己设定）3） ANSYS中混凝土破坏准则及其分区判断破坏方法4）ANSYS中混凝土裂缝模型及其开裂、压碎处理方法（弹模变化及张开、闭合剪力传递处理）第五章正截面承载力计算1、正截面承载力计算基本假定及其作用？①平截面假定②忽略混凝土的受拉区③钢筋的应力应变关系④混凝土受压的应力应变关系2、正截面承载力计算基本公式的建立过程①等效应力图形②两个平衡公式③受拉破坏和受压破坏的界限④受压破坏时 s的确定⑤保证受压钢筋达到屈服的条件，以及该条件不满足时的处理办法3、长柱的二阶弯矩计算的主要方法①非线性有限元法②线性有限元法③弹性简化法④增大系数法4、美国规范和中国规范考虑长柱的区别？①是否区分有无侧移②计算长度的确定③弯矩增大和偏心距增大④是否折算刚度5、一些待有待进一步研究的问题①不规则截面构件②预应力混凝土构件③再生骨料、发泡混凝土、高强混凝土构件、纤维混凝土构件④型钢钢骨混凝土构件以及钢-混凝土组合构件⑤加固后的混凝土构件第6章斜截面受剪承载力计算1 斜截面受剪承载力的影响因素有哪些？如何影响？2 进行斜截面承载力的试验研究时，试验设计的主要内容有哪些，需要注意的关键问题是什么？3 桁架模型和拱模型的主要内容是什么？4 深受弯构件和普通弯剪构件斜截面受剪承载力的破坏形态和受力机理有何不同？5. 斜截面性能还有哪些问题需要进一步研究？第7章扭曲截面承载力计算1 实际工程中的受扭构件有哪些？分别属于什么类型？2 变角空间桁架模型和斜弯理论的主要假定和内容是什么？3 弯剪扭构件的破坏形态有几种，分别叙述其出现条件与破坏特征。

4. 我国规范关于弯剪扭构件的设计内容与计算方法是什么？5 关于受扭构件性能在哪些方面尚需要进一步研究？第8章混凝土裂缝与耐久性1.粘结——滑移理论和无滑移理论关于裂缝宽度计算的主要观点分别是什么？粘结-滑移理论的观点：(1)裂缝宽度等于裂缝间距范围内钢筋和混凝土的变形差；(2)构件表面和钢筋表面处的裂缝宽度是相同的，(3)裂缝宽度主要取决于钢筋的应力无滑移理论的观点：(1)假设钢筋表面的裂缝宽度为0；(2)假设裂缝宽度完全是由钢筋外围混凝土弹性回缩引起；(3)保护层厚度是影响裂缝宽度的主要因素。

2.除荷载作用外，引起钢筋混凝土构件开裂的原因有哪些？(1)温度；(2)收缩(温度收缩、自收缩、干燥收缩和塑性收缩)(3)基础不均匀沉降；(4)冰冻；(5)钢筋锈蚀；(6)碱集料反应3.不同裂缝控制等级的要求分别是什么？我国《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）对预应力混凝土结构构件按所处环境类别和结构类别将裂缝控制等级分为三级：(1)一级：严格要求不出现裂缝的构件，在荷载效应的标准组合下，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。

(2)二级：一般要求不出现裂缝的构件，在荷载效应的准永久组合下，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力，而在荷载效应的标准组合下，构件受拉边缘混凝土允许出现拉应力，但拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值。

(3)三级：允许出现裂缝的构件，最大裂缝宽度按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的计算值不应超过最大裂缝宽度限值。

4.什么是耐久性？耐久性设计的基本原则是什么？耐久性是指结构或构件在预定环境作用下，在预期的使用寿命内（30年、50年或100年）能够完成预定的功能，即保证结构的安全性和正常使用性能而不必花费高额费用进行维修。

耐久性设计的原则：(1)依据：根据结构或构件所处的环境及腐蚀程度(2)方法：科学地选择一道或多道防线来抵御环境腐蚀作用(3)目的：保证结构或构件达到预期的使用寿命第9章预应力混凝土1、无粘结预应力混凝土的优点和缺点分别是什么？优点：(1)不需要预留孔道、穿筋及灌浆等复杂工序操作方便，加快了施工进度，经济合理。

(2)无粘结预应力钢筋摩擦力小，结构性能好；(3)易弯成多跨曲线形状，特别适用于建造需要复杂的连续曲线配筋的大跨度楼盖和屋盖。

缺点：(1)梁的裂缝少而宽大，发展快，呈脆性破坏；(2)梁的极限抗弯强度比相应的有粘结梁一般要低10%－20%；2、欧洲混凝土委员会（CEB）和国际预应力混凝土协会（FIP）于1970年联合提出的预应力混凝土分类是什么？(1)全预应力混凝土（Fully prestressed concrete）在传力过程或全部使用荷载下都不允许混凝土出现拉应力。