研究生混凝土试题

1、混凝土的材料组成和构造特点说明混凝土材料的基本受力特点。1．复杂的微观内应力、变形和裂缝状态2.变形的多元组成⑴骨料的弹性变形：即变形与应力成正比，卸载后变形可全部恢复，不留残余变形。⑵水泥凝胶体的粘性流动：水泥经水化作用后生成的凝胶体，在应力作用下除了即时产生的变形外，还将随时间的延续而发生缓慢的粘性流（移）动，混凝土的变形不断地增长，形成塑性变形。当卸载后，这部分变形一般不能恢复，出现残余变形。⑶裂缝的形成和扩展：在应力的下降过程中，变形仍继续增长，卸载后大部分变形不能恢复。3.应力状态和途径对力学性能的影响混凝土在基本受力状态下力学性能的巨大差别使得：①混凝土在不同应力状态下的多轴强度、变形和破坏形态等有很大的变化范围；②存在横向和纵向应力（变）梯度的情况下，混凝土的强度和变形值又将变化；③荷载（应力）的重复加卸和反复作用下，混凝土将产生程度不等的变形滞后、刚度退化和残余变形等现象；④多轴应力的不同作用途径，改变了微裂缝的发展状况和相互约束条件，混凝土出现不同力学性能反应。4.时间和环境条件的巨大影响2、混凝土受压破坏一般机理？从对混凝土受压过程的微观现象的分析，其破坏机理可以概括为：⑴首先是水泥砂浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微裂缝；⑵应力增大后这些微裂缝逐渐地延伸和扩展，并连通成为宏观裂缝；⑶砂浆的损伤不断积累，切断了和骨料的联系，混凝土的整体性遭受破坏而逐渐地丧失承载力。3．1要获得混凝土稳定的应力应变全曲线，目前常用的试验方法有哪些？全曲线方程几何特征的数学描述如何？要获得稳定的应力-应变全曲线，主要是曲线的下降段，必须控制混凝土试件缓慢地变形和破坏。有两类试验方法：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，使试验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。数学描述3．2混凝土多轴本构关系通常包括哪几类？请说出两种以上线弹性类本构模型，并加以说明。1、线弹性类本构模型2、非线性弹性类本构模型3、塑形理论本构模型4、其他类本构模型;0,0.1yx单调减小，无拐点；即曲线斜率)/(,0,10.222dxdydxydx即单峰值；时,0/,1,1.3dxdyyxD);(,10.422即下降段有一拐点时，当Dxdxyd(E);,10.533点即下降段上的最大曲率时，当Exdxyd,0,0,6.dxdyyx时当.01,0.7yx全部曲线4、钢筋混凝土的粘结力由哪几部分组成？比较光圆钢筋和螺纹钢筋的粘结锚固性能及拔出试验破坏形态的异同，并说明其粘结机理。钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由3部分组成。①混凝土中的水泥凝胶体在感觉表面产生的化学粘着力或吸附力。②周围混凝土对钢筋的摩阻力，当混凝土的粘着力破坏后发挥作用。③钢筋表面粗糙不平，或变形钢筋凸肋和混凝土之间的机械咬合作用，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力。答：光圆钢筋开始受力后，加载段的粘着力很快被破坏，钢筋只有靠近加载端的一部分受力，粘结应力分布也限于这一区段。从粘结应力的峰点至加载端之间的钢筋段都发生相对滑移，其余部分仍为无滑移的粘结区，随荷载增大，受力段和滑移段都在扩展，直到8.0/0，自由端才开始滑移。最终破坏时，钢筋从混凝土中被徐徐拔出，表面上带有少量磨碎的混凝土粉碴。变形钢筋受拉时，肋的凸缘挤压周围混凝土，大大地提高了机械咬合力，和光圆钢筋相比，自由端滑移时的应力值接近，但0/值大大减小，刚进的受力段和滑移段的长度也较早地遍及钢筋的全埋长。变形钢筋的应力沿埋长的变化曲率也比较小，粘结应力分布比较均匀。最终破坏时，试件被劈裂成2块或3块。混凝土劈裂面上留有钢筋的肋印，而钢筋的表面在肋前区附着混凝土的破碎粉末。机理1、两者之间存在良好的粘结力，在荷载作用下可以协调变形，共同受力；2、相似的温度线膨胀系数，因此当温度变化时不会因产生过大的变形差而致使粘结力破坏5、混凝土结构中裂缝可能对结构使用性能和耐久性能产生哪些不利的影响？答：1、钢筋锈蚀，降低结构的耐久性。钢筋的受力面积因锈蚀而减小，纵向裂缝破坏了钢筋和混凝土的粘结力，使构件的承载力减小。2、降低结构的抗渗性，造成渗漏，严重损害一些水工结构和容器结构的阻水性能。3、降低结构的刚度，增大变形量，影响非结构性建筑部件的的使用性能和美观。4、裂缝的显现和发展，以及室内非结构材料的局部损伤，都使人们心理上产生不安全感，优势成为要求进行裂缝处理或加固的主要因素。6、当混凝土构件的性能和设计由剪力控制时，其受力状态与压弯构件相比有哪些特点？说明无腹筋混凝土梁弯剪破坏形态的主要特征及控制因素？特点：1、没有单纯受剪构件。虽然在构件上可找到一个纯剪的截面，但是构件不会沿此垂直截面发生破坏。在剪力为常值的区段内，弯矩呈线性变化，构件主要因为剪力发生斜裂缝破坏时，必然受弯矩作用的影响。所以构件的抗剪承载力实质上是剪力和弯矩共同作用下的承载力，可称为弯剪承载力。2、剪力作用下产生成对剪应力，构建内形成二维应力场；3、即使是完全弹性材料，平截面假定也不再适用；4、构件在破坏过程中发生显著的应力重分布，不再符合梁的应力分布规律；5、构件破坏的过程短促，延性小，一般属脆性破坏。答：三种形态的特征：（1）斜压破坏--剪跨比很小的梁，主压应力方向大致平行于荷载和反力的连线。破坏前梁腹部出现一系列大体上平行的腹剪斜裂缝，将梁腹分割成若干倾斜的受压杆件，最后由于混凝土斜向压酥而破坏。极限剪力高而变形很小，破坏突然。（2）剪压破坏--中等剪跨比的梁，极限剪力降低，破坏时变形稍大。梁的跨中纯弯段有受拉裂缝，剪跨段内弯剪裂缝，随荷载增大向斜上方延伸，向上延伸时倾斜角逐渐减小，腹剪裂缝出现在梁截面中间位置，同时向两个方向延伸。破坏形态的受力作用如一组复合的变截面拉杆拱。（3）斜拉破坏--剪跨比大的梁，斜裂缝一出现便很快发展，形成临界斜裂缝，并迅速向加载点延伸使混凝土截面裂通，梁被斜向拉断成两部分而破坏。极限剪力低，虽然因为弯曲段长而有较大的跨中挠度，但破坏完全由混凝土的抗拉强度控制，破坏过程急促，无预警。控制因素：剪跨比λ=a/h0，混凝土强度，纵筋配筋率，截面高度，荷载作用位置、截面形状、轴力作用等7、与普通混凝土相比，说明下列混凝土的基本力学性能特征。任选其一即可答：高强混凝土力学特征：随着抗压强度的提高，混凝土的脆性增加，表现为：内部裂缝在很高应力水平下突然出现和发展，破坏过程急促，残余强度跌落快；应力-应变全曲线的峰部尖锐，曲线下面积小，即吸能能力差，极限应变小；抗拉强度增加幅度小。8、推导偏心受压构件的承载力和截面中和轴位置的弹性计算公式。解：①推导式2-3：根据要求，弹性状态下，根据：ceefhbheNbhN2112130，得：)6(10hebhfNce②推导式2-4：弹性状态下，根据：eeeeeexhxhbheNbhNhbheNbhN21121211213030，得：0125.0ehhxe9、讨论普通混凝土在二轴受压状态下强度和变形的一般规律。答：以双轴为例，（1）当混凝土处于二轴受压时，其抗压强度均超过其单轴抗压强度，混凝土二轴受压的应力-应变曲线为抛物线形，有峰点和下降段，与单轴受压的应力-应变全曲线相似。试件破坏时，最大主压应力方向的强度f3和峰值应变ε3p都大于单轴受压的相应值。两个受力方向的峰值应变ε3p最大应变值发生在，ε2p由单轴受压时的拉伸逐渐转为压缩变形，至二轴等压时达最大压应变ε3p=ε2p。二轴受压的体积应变εv在应力较低时，混凝土泊松比νs0.5，体积应变为压缩。当应力达到二轴强度的85%～90%后，试件内部裂缝发展，其体积应变转为膨胀。10、讨论混凝土局部受压的可能破坏形态类型及其控制方法。破坏形态有以下三种：①局部受压面积较大（1/9bAA）：试件加载后，首先在一个侧面的中间出现竖向裂缝，位置靠近上端，约在Ⅲ区的拉应力最大部位。开裂荷载与极限荷载的比值为0.6—1.0，且面积比越大，相对开裂越晚。荷载增大后，此裂缝增宽，并向上、下，但主要向下延伸，最后裂缝贯通，将试件劈裂破坏。而加载板下存在摩擦约束，劈裂缝不会穿越加载面积，其下通常形成一个倒角锥，与混凝土立方体抗压破坏的角锥相似，但高度更大些。②局部受压面积较小（19/30bAA）：试件加载后，难见先兆裂缝，一旦裂缝出现，即时将试件劈成数块，突然破坏。开裂荷载和极限荷载值接近或相等。裂缝首先出现在加载端面，从试件顶面迅速往下开展。可见这类破坏由加载板周围混凝土的沿周边水平拉应力控制，是板下混凝土往外膨胀挤压的结果。加载板下湿混凝土也不会被劈坏，而形成一个倒角锥。③局部受压面积较小（1/30bAA）：试件加载板外围的混凝土体积庞大，局部压力作用下的拉应力值很小，不会发生劈裂。加载板混凝土承受很大的三向压应力，使加载板下陷，沿加载板周边的混凝土被剪坏，骨料受挤压碾碎。有时发现端面上加载板周围混凝土破碎涌起，犹如半无限土壤上基础的失稳。当面积比更大，混凝土的局部抗压强度渐趋收敛。控制方法为：在试件的局部受压区内配设各种横向箍筋。