混凝土基本原理简答题

钢 筋和混凝土是两种物理 力学性能很不同的材料 它们为什么能结合在一起共 同工作 答 1 混凝土结硬后 能与钢筋牢固地粘结在一起 互相传递内力 粘结力是这两种 性质不同的材料能够共同工作的基础 2 钢筋的线膨胀系数 1 2 10 5 1 混凝土 的线膨胀系数为 1 0 10 5 1 5 10 5 1 二者数值相近 因此 当温度变化时 钢 筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏 1 2 钢筋冷拉和冷拔的抗拉 抗压强度都能提高吗 为什么 答 冷拉能提高抗拉强度 冷拉是在常温条件下 以超过原来钢筋屈 服点强度的拉应力 强行拉伸钢筋 使钢筋产生 塑性变形达到提高钢筋屈服点 强度和节约钢材的目的 冷拔能提高抗拉 抗压强度 冷 拔是指钢筋同时经受张拉和挤压而发 生塑性变形 截面变小而长度增加 从而同时提高抗 拉 抗压强度 1 7 简述混凝土在三向受压情况下强度和变形的特点 答 在三向受压状态中 由于侧向压应力的存在 混凝土受压后的侧 向变受到了约束 延迟和限制了沿轴线方向的内部微裂缝的发生和发展 因而 极限抗压强度和极限压缩应变 均有显著提高 并显示了较大的塑性 1 8 影响混凝土的收缩和徐变的因素有哪些 答 1 影响徐变的因素 混凝土的组成和配合比 养护及使用条件 下的温湿度 混凝 土的应力条件 2 影响收缩的因素 养护条件 使用环境的温湿度 水灰比 水泥 用 量 骨料的配级 弹性模量 构件的体积与表面积比值 1 13 伸入支座的锚固长度越长 粘结强度是否越高 为什么 答 不是 锚固长度越大 粘结力越大 粘结强度是和混凝土级配以及 钢筋面有关系 2 2 荷载按随时间的变异分为几类 荷载有哪些代表值 在结构设计 中 如何应用荷载代 表值 答 荷载按随时间的变异分为三类 永久作用 可变作用 偶然作用 永久作用 的代表值采用标准值 可变作用的代表值有标准值 准永久 值和频遇值 其中标准值为基 本代表值 偶然作用的代表值采用标准值 2 5 什么是结构的预定功能 什么是结构的可靠度 可靠度如何度量 和表达 答 预定 功能 1 在正常施工和正常使用时 能承受可能出现的各种 作用 2 在正常维护下具有足 够的耐久性能 3 在正常使用时具有良好的工作性能 4 在设计规定的偶然事件发生时及 发生后 仍能保持必须的整体稳定 性 结构的可靠度是结构可靠性 安全性 适用性和 耐久性的总称 的概 率度量 用失效概率度量结构可靠性有明确的物理意义 但目前采 用可靠指标 来度量可靠性 2 6 什么是结构的极限状态 极限状态分几类 各有什么标志和限值 答 结构的极限状 态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就 不能满足设计规定的某一功能要求 极 限状态分为两类 承载能力极限状态和 正常使用极限状态 3 3 螺旋箍筋柱应满足的条件有哪些 答 螺旋箍筋柱截面形式一般多做成圆形或多边形 仅在特殊情况下 才采用矩形或方形 1 螺旋箍筋柱的纵向受力钢筋为了能抵抗偶然出现的弯 矩 其配筋率 应不小于箍筋 圈内核心混凝土截面面积的 0 5 构件的核心截 面面积应不小于构件整个截面面积的 2 3 但 配筋率 也不宜大于 3 一般为核 心面积的 0 8 1 2 之间 2 纵向受力钢筋的直径 要求同普通箍筋柱 但为 了构成圆形截面 纵筋至少要采用 6 根 实用根数经常为 6 8 根 并沿圆周作 等距离布置 箍筋太细有可能引起混凝土承压时的局部损坏 箍筋太粗 则又会增加 钢筋弯制的困难 螺旋箍筋的常用直径为不应小于纵向钢筋直径的 1 4 且不 小于 8mm 螺旋箍筋或环形箍筋的螺距 S 或间距 应不大于混凝土核心直径 dcov 的 1 5 且不大于 80mm 为了保证混凝土的浇筑质量 其间距也不宜小于 40mm 为什么螺旋箍筋柱能提高承载力 答 混凝土三向受压强度试验表明 由于侧向压应 力的作用 将有效 地的阻止混凝土在轴向压力作用下所产生的侧向变形和内部微裂缝的发 展 从 而使混凝土的抗压强度有较大的提高 配置螺旋箍筋就能起到这种作用 所以 能 提高承载力 4 1 受弯构件中适筋梁从加载到破坏经历那几个阶段 各阶段正截面 上应力 应变分布 中和轴位置 梁的跨中最大挠度的变化规律是怎样的 各阶 段的主要特征是什么 每个阶 段是哪种极限状态的计算依据 答 1 适筋受弯构件从开始加载至构件破坏 正截面经历三个受力 阶段 第 阶段荷 载较小 梁基本上处于弹性工作阶段 随着荷载增加 弯 矩加大 拉区边缘纤维混凝土表 现出一定塑性性质 第 阶段弯矩超过开裂弯矩 梁出现裂缝 裂缝截面的混凝土退出 工 作 拉力由纵向受拉钢筋承担 随着弯矩的增加 受压区混凝土也表现出塑性 性质 当梁处于第 阶段末 a 时 受拉钢筋开始屈服 第 阶段钢筋承担屈服后 梁的刚度速 度下降 挠度急剧增大 中和 轴不断上升 受压区高度不断减小 受拉钢筋应力不再增加 经过一个塑性转 动构成 区压混凝土被压碎 构建丧失承载力 截面抗裂验算是建立在 第 a 阶段的基础之上 构件使用阶段的变形 和裂缝宽度验算是建立在第 阶段的基础之 上 而截面的承载力计算则是建立 在第 a 阶段的基础之上的 4 4 说明少筋梁 适筋梁与超筋梁的破坏特征有何区别 答 适筋筋 是在梁完全破坏以前 由于钢筋要经历圈套的塑性伸长 随之引起裂缝急 剧开展和梁挠度的激增 它将给人以明显的破坏征兆 习惯上 常把这种梁的破坏性你 延 生破坏 或 塑性破坏 超筋梁 钢筋在梁破坏之前仍处于弹性工作阶段 则破坏时梁上 裂缝 开展不宽 延伸不高 梁的挠度亦不大 它在没有明显预兆的情况下赋于受压 区混 凝土突然压碎而破坏 习惯上称 脆性破坏 少筋梁 这种梁一旦开裂 受拉钢筋立即达 到屈服强度 有时迅速进 入强化阶段 裂缝开展过宽 尽管开裂后仍有可能保留一定的承 载能力 但梁 已经发生严重的开裂下垂 少筋梁破坏也称 脆性破坏 4 5 单筋矩形截面梁正截面承载力的计算应力图形如何确定 答 1 构件变形符合平面假设 即砼和钢筋的应变沿截面高度符合线 性分布 2 在极 限状态下 受压区砼的应力达到砼抗压设计强度 fcd 并取矩 形应力图计算 3 不考虑 受拉区砼的作用 拉力全部由钢筋承担 4 钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积 但不大于其强度设计 值 受拉钢筋的极限拉应变取 0 01 极限状态时 受拉钢筋应力取其 抗拉强度 设计值 fsd 受压区取其抗压强度设计值 fsd 4 8 什么叫截面相对界限受压区高度 b 它在承载力计算中的作用是 什么 答 指在适筋构件与超筋构件相对受压区高度的界限值 等效区高度 与截面有效高度之 比 作用 防止将构件设计成超筋构件 当 b 受拉钢筋屈服 为 适筋构件 当 b 受拉钢筋不屈服 表明发生的破坏为超筋梁破坏 4 10 在什么情况下可采用双筋梁 其计算应力图形如何确定 在双筋 截面中受压钢筋起 什么作用 为什么双筋截面一定要用封闭箍筋 答 1 弯矩方向改变 2 当截面承受的弯矩较大 而截面尺寸受到使用 条件的限制 不允 许继续加大 则采用双筋截面 3 结构或构件由于某种原因 预先已经布置了一定数量的受 力钢筋 作用 防止受压区混凝土在受拉区纵向受力钢筋屈服前压碎 防止受压区纵向 受力钢筋在构件破坏时还打不倒抗压强度设计值 4 当梁内适当地布置封闭箍筋 使它 能够约束纵向受压钢筋的纵向屈 时 由于砖的塑性变形的发展 破坏时受压钢筋应力是能 够达到屈服的 但是 当箍筋的间距过大或刚度不足 受压钢筋会过早向外侧凸出 这时受 压钢筋的 应力达不到屈服 而引起砖保护层剥落 使受压区砼过早破坏 因此 规范 要求当梁中配有计算需要的受压钢筋时 箍筋应为封闭式 4 11 为什么 规范 规定 HPB235 HRB335 HRB400 钢筋的受压强度设 计值取等于受 拉强度设计值 而钢绞线 消除应力钢丝和热处理钢筋却只分别 取 390N mm2 410N mm2 和 400N mm2 因为 HPB235 HRB335 HRB400 为有明显屈服点和屈服台阶的变形 尔 钢绞线变形物 明显屈服与屈服台阶 所以取对应于残余应变味 0 8 的应力 0 2 为其条件屈服点 4 12 为什么在双筋矩形截面承载力计算中也必须满足 b 与 x 2as 的条件 答 当构 件在不同荷载的组合下 同一截面处弯矩变号 或由于构造 需要在受压区已存在的钢筋面 积较大时 考虑让其受压 而为了保证受压钢筋 充分发挥作用 要求 x 2as 在双筋截 面中为了保护纵向受拉钢筋应力达到 fy 防止出现超筋梁的 情况 同样必须符合 b 4 17 两类 T 形截面梁如何鉴别 在第二类 T 形截面梁的计算中混凝土 压应力应如何取值 答 两类 T 形截面的判别 当中和轴通过翼缘底面 即 x hf 时为两 类 T 形界面的界限 情况 由平衡条件 X 0 1fcbf hf fyAs M 0 M 1fcbf hf h0 hf 2 上式为两类 T 形截面界限情况 所承受的最大内力 若 fyAs 1fcbf hf 或 M 1fcbf hf h0 hf 2 此时 中和轴在翼缘内 即 x hf 故属于第一类 T 形截面 同理 可得 若 fyAs 1fcbf hf 或 M 1fcbf hf h0 hf 2 此时 中和轴必在肋内 即 x hf 这属于第二类 T 形截面 4 19 整浇楼盖中连续梁的跨中截面和支座截面各按何种截面形式计算 答 现浇楼盖中的连续梁 其跨中截面按 T 形截面计算支座截面按矩 形 b h 截面计算 因为跨中截面的受压区在梁的上侧而支座截面的受压区 在梁的下侧 5 5 梁斜截面破坏的主要形态有哪几种 它们分别在什么情况下发生 破坏性质如何 答 斜拉破坏 斜拉破坏发生在无腹筋梁或腹筋配得很少的有腹筋梁中 一般出现在剪跨 比 的情况 整个破坏过程急速而突然 破坏是拱体混凝 土被拉坏 属于脆性破坏 剪压破坏 当腹筋配置适当时或无腹筋梁剪跨比大致在 的情 况下 这种破坏有 一定的预兆 属于塑性破坏 但与适筋梁的正截面破坏相比 剪压破坏仍属于脆性破坏 斜压破坏 当剪跨比较小 或者腹筋配置过多 腹板很薄时 破坏时腹筋的应力尚 未达到屈服强度 破坏荷载很高 但变形很小 也属于脆 性破坏 5 7 有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式有什么限制条件 其意义如 何 答 A 上限值 最小截面尺寸 当 hw b 4 时 V 0 25 cfcbh0 当 hw b 4 时 V 0 2 cfcbh0 当 4 hw b 6 时 V 0 025 14 hw b cfcbh0 意义 保证构件截面尺寸不太小 可防止斜 压破坏的发生 B F 限值 最小配筋率和箍筋最大间距 当 V 0 7ftbh0 时 配筋率应 满足最小配筋率 sv sv min 0 24ft fyv 意义 防止斜拉破坏 5 10 什么叫受弯承载力图 或材料图 如何绘制 它与设计弯矩图 有什么关系 答 受弯承载力图是指按实际 配置的纵向钢筋绘制的梁上各正截面所 能承受的弯矩图 绘制 1 确定控制截面 最大 玩具处的截面 2 求 Mu 抵抗弯矩 3 在控制截面 各钢筋按面积大小分担弯矩 在其余 截面 当钢筋面 积减小时 抵抗弯矩可假定比例减少 关系 材料图包含了设计弯矩图 6 2 纯扭适筋 少筋 超筋构件的破坏特征是什么 答 1 少筋破坏 当配筋 垂直纵轴的箍筋和沿周边的纵向钢筋 过 少或配筋间距过大 时 在扭矩作用下 先在构件截面的长边最薄弱处产生一条 与纵轴成 左右的斜裂缝 脆 性破坏 2 适筋破坏 配筋适量时 在扭矩作用下 首条斜裂缝出现后并不立 即破坏 随着扭矩的增加 将陆续出现多条大体平行的连续的螺旋形裂缝 延 性破坏 塑性破坏 3 超筋破坏 若配筋量过大 则在纵筋和箍筋尚未达到屈服时 混 凝土就因受压而被 压碎 构件立即破坏 脆性破坏 6 5 为什么规定受扭构件的截面限制条件 若扭矩超过截面限制条件 的要求 解决的方法 是什么 答 为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不致过小 结构在破坏 时混凝土不首先被压 碎 因此规定截面限制条件 解决方法 加大构件截面尺寸 或提高混凝土强度等级 6 6 在什么情况下受扭构件应按最小配箍率和最小纵配筋率进行配筋 答 钢筋混凝土构件受纯扭或剪扭承载力时 6 7 在弯 剪 扭联合作用下构件的受弯配筋是怎样考虑的 受剪配 筋是怎样考虑的 答 分别按受弯和受扭计算的纵筋截面面积相叠加 分别按受剪和受扭计算的箍筋截面面 积叠加 7 2 试说明偏心距增大系数 的意义 答 可以将短柱 1 承载力计算公式中 ei 代 换 ei 即可用来进 行长柱的承载力计算 考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承 载力的影响 7 3 试从破坏原因 破坏性质及影响承载力的主要因素来分析偏心受 压构件的两种破坏 特征 当构件的截面 配筋及材料强度给定时 形成两种破 坏特征的条件是什么 答 1 受拉破坏 大偏心受压情况 破坏原因 由于受拉钢筋首先到达屈服 而导致的 压区混凝土压坏 其承载力主要取决于受拉钢筋 破坏性质 塑性破坏 有明显的预兆 横向裂缝显著开裂 变形急剧 增大 2 受压破坏 小偏心受压情况 破坏原因 由 于受压区混凝土达到其抗压强度 距轴力较远一侧的钢 筋 无论受拉或受压 一般未到达 屈服 其承载力主要取决于受压区混凝土及 受压钢筋 破坏性质 脆性破坏 缺乏明显 的预兆 特征条件 Nb 1fc bbh0 fy fyAs 如作用在该截面的轴向设计值 N Nb 则为大 偏心受压情况 若 N Nb 则为小偏心受压情况 7 4 大偏心受压和小偏心受压的破坏特征有什么区别 截面应力状态 有何不同 它们的 分界条件是什么 答 两类破坏的本质区别就在于破坏时受拉钢筋能否达到屈服 构件 的破坏是由于受压区 混凝土达到其抗压强度而压碎 受拉边或压应力较小边的 钢筋应力一般达不到钢筋的屈服 强度 是一个不定值 随配筋率和偏心距而变 其承载力主要取决于受压混凝土和受压钢 筋 故称受压破坏 这种破坏是一种 无明显预兆的破坏 其破坏性质属于脆性破坏 这类 构件称为小偏心受压构件 受拉钢筋应力先达到屈服强度 这时中性轴上升 受压区面积 减小 压应力增 加 最后使受压区混凝土应力达到弯曲抗压强度而破坏 此时受压区的钢 筋一 般也能达到屈服强度 这种构件的破坏性质类似于受弯构件的适筋梁 具有较 大的 塑性 破坏前有明显的预兆 弯曲变形显著 裂缝开展甚宽 这种破坏性 质称塑性破坏 这类构件称大偏心受压构件 因为这种偏心受压破坏是由于受 拉钢筋应力首先达到屈服 而导致的受压区混凝土压坏 其承载力主要取决于 受拉钢筋 故称为受拉破坏 条件 当 X bh0 时 轴向力 Nb 1fc bbh0 fy fyAs 7 11 条件 ei 0 3h0 可以用来判别是哪一种偏心受压 答 判别小偏心受压构件 8 1 为什么要对混凝土结构构件的变形和裂缝进行验算 答 通过验算 可以使变形和裂缝宽 度不超过规定的限值 同时还能 满足保证正常使用及耐久性的其他要求与规定限值 8 8 试分析减少受弯构件挠度和裂缝宽度的有效措施是什么 答 增大钢筋截面面积或提高混凝土等级强度 8 10 试分析影响混 凝土结构耐久性的主要因素 答 1 环境 针对不同环境 采取 不同的措施 2 耐久性等级 或结构寿命等 3 耐久性计算对设计寿命或既存结构的 寿命作出预计 4 保证耐久性的构造措施和施工要求等 5 混凝土的质量 8 11 减小裂缝宽度最有效的措施是什么 答 1 选择较细直径的变形钢筋 2 加大有 效配筋率 3 提高 混凝土强度等级 4 施加预应力 8 12 减少受弯构件挠度的措施是什么 答 最有效的措施是增加截面高度 当设计上构件截面尺寸不能加大 时 可考虑增加纵向 受拉钢筋截面面积或提高混凝土强度等级 对某些构件还 可以充分利用纵向受压钢筋对长 期刚度的有利影响 在构件受压区配置一定数 量的受压钢筋 此外 采用预应力混凝土构 件也是提高受弯构件刚度 减少受 弯构件挠度的有效措施 普通混凝土减小裂缝的措施是什么 答 改变截面形式和尺寸 提高混凝土强度等级 9 1 何谓预应力混凝土 与普通钢筋混凝土构件相比 预应力混凝土 构件有何优缺点 答 在混凝土构件承受外荷载之前 对其受拉区预先施加压应力 就 成为预应力混凝土结 构 优点 1 提高了构件的抗裂能力 2 增大了构件的刚度 3 充分利用高强 度材料 4 扩大了构件的应用范围 缺点 施工工序多 对施工技术要求高且需要张 拉设备 锚夹具及劳 动力费用高等 9 3 预应力混凝土分为哪几类 各有何特点 答 1 先张法和后张法 先张法是制作预应力混凝土构件时 先张法预应力钢筋后浇筑 灌混凝 土的一种方法 而后张法是先浇灌混凝土 待混凝土达到规定强度后再张拉预 应 力钢筋的一种预加应力方法 2 全预应力和部分预应力 全预应力是在使用荷载作用下 构件截面混凝土不出现拉应力 即为 全截面受压 部分预应力是在使用荷载作用下 构件 截面混凝土允许出现拉应 力或开裂 即只有部分截面受压 3 有粘结预应力与无粘结 预应力 有粘结预应力是指沿预应力筋全长其周围均与混凝土粘结 握裹在一 起的预应力 混凝土结构 无粘结预应力是指预应力筋伸缩 滑动自由 不与周 围混凝土粘结的预应力 混凝土结构 9 4 施加预应力的方法有哪几种 先张法和后张法的区别何在 试简 述它们的优缺点及应 用范围 答 先张法和后张法 区别 1 先张法构件时通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传 递预 应力的 后张法构件则不同 它是依靠其两端的锚具锚住预应力钢筋并传递预 应力 的 2 先张法构件中的预应力钢筋可布置为直线或折线形 多为直线形 后张法构件中 的预应力钢筋可以做成曲线开 使它基本上沿着构件工 件时内部的主拉应力迹线的方向布 置 从而发挥更好的效果 先张法适用于大批量生产以钢丝或 d 16mm 钢筋配筋的中 小型构件 后张法主要适用于以粗钢筋或钢绞线钢筋的大型预应力构件 9 6 预应力损失有哪几种 各种损失产生的原因是什么 计算方法 及减小措施如何 先张法 后张法各有哪几种损失 哪些属于第一批 哪些属 于第二批 答 1 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 可通过选择 变形小锚具或增加 台座长度 少用垫板等措施减小该项预应力损失 若钢筋较 短 一段张拉 2 预应力 钢筋与孔道壁之间