《高等混凝土结构理论》A卷及参考答案及评分标准

1、高等混凝土结构理论 A 卷参考答案及评分标准 简单介绍目前国内外在混凝土本构关系的研究状态，（1）主要有成就的人 , （2）研究的成就 , （3）研究的方法 , （4）目前进展和未来主要研究方向。 （20 分） 【答】【主要模型】（6分）1.Sargin 模型：用一个有理分式拟合单轴受压应力 应变曲线。2. Hoge nestad模型：采用分段表达式反映混凝土单轴受压应力 一应变关系。这一 模型在美国及北美洲地区广泛应用3. 过镇海模型：在试验研究和对受压全过程曲线的几何特征分析基础上，过镇海等给出了混凝土单轴受压应力 应变关系表达式。【研究进展】（6分）基于断裂力学的本构关系、 基于损伤力学

2、的本构关系、 基于内时理论的本构关系 高温下混凝土本构关系、 中高应变率下混凝土本构关系， 特殊应力弹粘塑性本构 模型【未来研究方向】（8分） 1基于数值建模技术的材料本构模型区别于传统的数学模型， 它是在大量可靠的 试验数据基础上形成的， 能够比较客观、 真实地反映混凝土的力学行为。 例如基 于神经网络的混凝土模型。2. 现有的混凝土强度理论各具有优点，但都存在一定缺陷。因此，发展混凝土 建立适用于不同环境、不同应力状态、不同应力路径的强度理论显得尤为重要。3. 损伤力学作为一门学科尚不够系统和完善。 选择合理的损伤变量 有效地进行损伤实测 不同应力条件下损伤演化的条件和规律 损伤破坏判据

3、动态和蠕变情况下的损伤力学模型 【此题为主观题，没有标准答案，考生可以自由发挥，答案合理均给分】 二 说明 4 种混凝土本构模型，并说明其在混凝土结构分析中的应用，以及适用范围。（20分）【答】线弹性模型这种模型能较好地描述混凝土受拉和低应力受压时的性能，也适于描述混凝土其 它受力情况下的初始阶段。（5分）非线弹性模型在计算一次性单调加载时会得到比较准确的结果。由于它以材料的弹性为基础， 不能反映混凝土加载和卸载的区别、 存在滞回环、卸载后存在残余变形等；不能 应用于卸载、加载循环和非比例加载等复杂的受力过程。（5分）塑性力学模型将经典塑性理论移植于混凝土材料，可以部分地描述混凝土的非线性变形

4、过程中的界面滑移与流动，但并不适于描述微裂缝开展、混凝土非线性行为中所特有的强度软化、刚度退化等重要特征。（5分）其它力学理论模型其他力学理论类模型包括塑性断裂模型、基于不可逆热力学模型以及人工神经网络的本构模型。（5分）三. 在受剪构件的力学性能分析中，推导内力臂Z为Z=l/So ,式中I为惯性矩，So为截面面积。（12分）【答】hy bdyMM -0y2dA1A y2dAoCo A1C1A2CoMy_odA Zo So ZCoco00CoGOCo 丿斗dSoZCo所以：Z 士 （12分）G1四. 在梁结构分析中，试说明梁作用和拱作用对梁抗剪机理的影响。（16分）4【答】梁作用主要抗剪机理：

5、 -拱作用dMdxdd-(Tjd) jd 乎dxdxTd(jd) dx(3 分)梁作用如果jd为常数，Vjdqjd，必须保证剪力流或粘结力能在钢筋和混凝土间有效地传递，即匹dx0,此时相当于简支梁在均布荷载下所受的剪力(3 分)拱作用如果匹 0,粘结力遭破坏，外剪力只能由内部斜剪力来承担。dxV T didl C d（jd），jd沿梁轴变化，压力线倾斜，形成斜压力，压力线尤如dxdx一个拱，因此，名为拱作用。并且，拱作用只能在出现滑移的情况下产生（粘结 不传力）。（3分）通常，由梁作用和拱作用共同形成抵抗剪力。（1分） 梁作用的破坏 裂缝发展使悬臂嵌固端很快变小，导致悬臂转动，销栓承载力耗尽，

6、靠近钢筋出 现次生裂缝抗剪能力降低，裂缝扩展。同时，悬臂一侧咬合作用急剧减小（裂缝 扩展）。为维持这种平衡，悬臂嵌固端侧面产生一个相应的拉应力，这种拉应力 又导致裂缝开展，最后发生斜拉破坏（无延性，很突然）。（3分）拱作用的破坏1锚固能力丧失。2. 梁作用破坏后，剪力有拱作用提供，斜裂缝使受压混凝土面积大大减少，只要 有一条斜裂缝延伸到荷载作用点附近，使混凝土可用面积小到不能承受该压力 时，混凝土被挤碎压剪破坏”3. 压力线偏心太大，受压区混凝土弯曲受拉破坏。4. 压力线很陡，混凝土斜向压碎或劈裂。（3分）五. 简要说明什么是混凝土结构的延性，说明混凝土结构的延性对结构抗震的影响，以及表达方式

7、。（20 分）【答】：延性是指结构、构件或截面的变形能力。主要是指从屈服开始至达到最 大承载能力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力。 用（极限变形/开始屈服时的变形）衡量。 （6 分）延性大，说明塑性变形能力大， 强度或承载力的降低缓慢， 从而有足够大的能力 吸收和耗散地震能量， 避免结构倒塌； 延性小， 说明达到最大承载能力后承载力 迅速降低，变形能力和承载力迅速降低，变形能力小，呈现脆性破坏，引起结构 倒塌。（8分）在抗震设计中， 通常用延性系数来表示。 根据对变形的不同定义， 又可以将延性 系数分为曲率延性系数、位移延性系数和转角延性系数。 （6 分） 六简要说明混凝土结构抗