复合材料在公路工程中的应用试题及答案

复合材料在公路工程中的应用试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在公路工程中，玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋替代普通钢筋的核心技术原因是（）。A.弹性模量高  B.耐腐蚀  C.密度大  D.导热快答案：B2.采用碳纤维布对钢筋混凝土梁进行抗弯加固时，设计控制指标为（）。A.碳纤维布层间剪切  B.混凝土保护层厚度  C.剥离应变  D.碳纤维布弹性模量答案：C3.下列关于玄武岩纤维（BFRP）格栅在沥青面层内加筋的说法，正确的是（）。A.可提高低温抗裂性  B.会降低抗车辙能力  C.与沥青黏结差需打底油  D.只能用于下面层答案：A4.公路隧道喷射混凝土中掺入3%质量分数的钢纤维，其28d抗折强度提高幅度一般为（）。A.5%～10%  B.15%～25%  C.30%～40%  D.50%以上答案：B5.在“白改黑”工程中，旧水泥混凝土板接缝处铺设自粘式聚酯玻纤布的主要功能是（）。A.提高摩擦系数  B.防止反射裂缝  C.降低面层厚度  D.提高排水能力答案：B6.用于高寒地区桥梁伸缩缝的聚氨酯/环氧树脂复合材料，其玻璃化转变温度Tg设计值应（）。A.≥40℃  B.20℃～30℃  C.≤30℃  D.与地区气温无关答案：C7.公路护栏采用GFRP立柱时，其抗冲击性能评价试验标准为（）。A.GB/T23827—2009  B.JT/T281—2007  C.GB/T24721—2009  D.AASHTOM181答案：C8.对桥面铺装用环氧沥青混凝土，其环氧体系与集料黏附等级应达到（）。A.≥3级  B.4级  C.5级  D.不控制答案：C9.在FRP筋混凝土桥面板设计中，我国现行规范对FRP筋最小保护层厚度的要求比普通钢筋（）。A.减小5mm  B.相同  C.增大5mm  D.增大10mm答案：D10.用于软基处理的轻质EPS颗粒/水泥复合材料，其湿密度一般控制在（）。A.300～500kg/m³  B.500～800kg/m³  C.800～1200kg/m³  D.1200～1500kg/m³答案：B11.公路声屏障采用复合材料夹芯板，其面板为铝蒙皮，芯材为PVC泡沫，当要求隔声量≥25dB时，面板厚度应不小于（）。A.0.5mm  B.0.8mm  C.1.0mm  D.1.5mm答案：C12.采用真空辅助树脂灌注（VARI）工艺生产GFRP桥面板，其纤维体积率通常可达（）。A.25%  B.35%  C.45%  D.55%答案：D13.对碳纤维索股替代钢索的斜拉桥，其极限状态设计时材料分项系数γf应取（）。A.1.0  B.1.2  C.1.4  D.1.5答案：C14.公路标志立柱采用缠绕工艺GFRP管，其环向拉伸强度标准值应≥（）。A.100MPa  B.150MPa  C.200MPa  D.300MPa答案：C15.在沥青混合料中添加0.3%质量分数的石墨烯微片，其动稳定度（60℃，0.7MPa）可提高约（）。A.5%  B.15%  C.30%  D.50%答案：C16.用于钢桥面铺装的环氧沥青混凝土，其固化后断裂伸长率应≥（）。A.10%  B.20%  C.30%  D.80%答案：B17.采用BFRP筋加固石砌拱桥圈时，最适宜的黏结树脂为（）。A.不饱和聚酯  B.乙烯基酯  C.环氧砂浆  D.普通水泥浆答案：C18.对GFRP筋进行长期荷载蠕变试验，试验温度应控制在（）。A.10±2℃  B.20±2℃  C.30±2℃  D.40±2℃答案：B19.公路隧道防火涂料中掺入可膨胀石墨，其膨胀倍率应≥（）。A.5倍  B.10倍  C.20倍  D.50倍答案：C20.在复合材料护栏冲击试验中，评价“乘员风险指数”时，需测量假人（）。A.头部伤害指数HIC  B.胸部加速度峰值  C.腿部受力  D.以上全部答案：D二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列属于公路工程用复合材料优势的有（）。A.轻质高强  B.可设计性强  C.耐腐蚀  D.价格低廉  E.电磁绝缘答案：A、B、C、E22.用于钢桥面铺装的环氧沥青混合料，其性能要求包括（）。A.60℃动稳定度≥6000次/mm  B.10℃弯曲应变≥2000με  C.疲劳寿命（15℃，10Hz，700με）≥100万次  D.水稳性残留稳定度≥85%  E.施工和易性良好答案：A、B、C、D、E23.关于GFRP筋混凝土梁受弯破坏模式，下列说法正确的有（）。A.可能为FRP筋拉断  B.可能为混凝土压碎  C.可能为剥离破坏  D.延性优于普通钢筋混凝土  E.裂缝分布更密集答案：A、B、C、E24.公路隧道防火板采用玻镁平板复合聚氨酯泡沫，其性能应满足（）。A.耐火极限≥2h  B.烟密度等级≤15  C.抗折强度≥10MPa  D.吸水率≤8%  E.抗冻融25次无剥落答案：A、B、C、D、E25.采用真空导入工艺制备GFRP护栏立柱时，影响纤维浸润质量的主要因素有（）。A.树脂黏度  B.导入真空度  C.纤维表面处理剂  D.环境温度  E.固化剂用量答案：A、B、C、D、E26.下列试验可用于评价复合材料与沥青界面黏结性能的有（）。A.直剪试验  B.拉拔试验  C.斜剪试验  D.四点弯曲梁试验  E.冻融劈裂试验答案：A、B、C、E27.采用碳纤维板加固T梁时，需验算的极限状态包括（）。A.碳纤维板拉断  B.端部剥离  C.混凝土剪切压溃  D.碳纤维板压曲  E.原钢筋屈服答案：A、B、C28.关于EPS颗粒/水泥轻质填料路堤设计，正确的有（）。A.容重轻可减少地基沉降  B.强度随水泥掺量增加而提高  C.需验算抗浮稳定  D.可不做防渗处理  E.施工时应分层碾压答案：A、B、C、E29.公路声屏障复合材料屏体需进行的耐久性试验包括（）。A.紫外老化1000h  B.盐雾循环30次  C.冻融循环50次  D.湿热老化56d  E.抗风压疲劳答案：A、B、C、D、E30.采用BFRP绞线体外预应力加固空心板梁时，需设置（）。A.转向块  B.锚固块  C.减振器  D.防腐罩  E.体外束限位装置答案：A、B、D、E三、填空题（每空1分，共20分）31.我国现行《公路工程FRP筋混凝土桥梁技术规程》编号为__________。答案：JTG/T3310—202132.用于钢桥面铺装的环氧沥青混合料，其最佳油石比通常通过__________试验确定。答案：旋转压实（SGC）+马歇尔稳定度综合33.在GFRP筋拉伸性能测试中，试验机加载速率应控制在__________mm/min。答案：234.公路护栏GFRP立柱的巴氏硬度要求值应≥__________。答案：4035.采用碳纤维布加固混凝土构件时，混凝土表面平整度偏差应≤__________mm/2m。答案：536.用于隧道防火的玻镁板密度一般控制在__________kg/m³。答案：900～110037.对环氧沥青混凝土进行低温弯曲试验，试件尺寸为__________mm×__________mm×__________mm。答案：250×30×3538.采用VARI工艺时，典型导入真空度应保持在__________kPa以上。答案：9539.公路标志底板采用铝合金聚乙烯复合板，其剥离强度应≥__________N·mm/mm。答案：640.在EPS轻质路堤顶部设置__________cm厚的防渗黏土层，可防止雨水渗入。答案：3041.采用BFRP筋时，其长期设计强度取短期强度的__________%。答案：6042.对GFRP筋进行黏结锚固试验，试件混凝土强度等级应≥__________。答案：C3043.公路声屏障复合材料屏体使用年限应≥__________年。答案：2044.采用碳纤维索的斜拉桥，其索体防护HDPE套管厚度应≥__________mm。答案：645.用于钢桥面铺装的环氧沥青混凝土，其固化温度一般控制在__________℃。答案：120～15046.在旧桥加固中，碳纤维板端部应设置不小于__________mm的锚固长度。答案：30047.对GFRP护栏进行冲击试验，碰撞速度为__________km/h。答案：10048.采用玄武岩纤维格栅加筋沥青面层，其搭接宽度应≥__________mm。答案：10049.公路隧道防火涂料耐火极限试验炉升温曲线按__________标准执行。答案：ISO83450.用于软基处理的轻质填料，其抗压强度（28d）应≥__________MPa。答案：0.8四、简答题（每题8分，共40分）51.简述GFRP筋在氯盐环境下耐腐蚀机理，并给出工程应用时两项关键构造措施。答案：GFRP筋由树脂基体与玻璃纤维组成，树脂基体隔绝氯离子渗透，玻璃纤维表面经硅烷偶联剂处理，阻止Cl侵蚀；同时树脂本身呈化学惰性，不产生电化学腐蚀。构造措施：1.增大混凝土保护层厚度至≥50mm；2.采用环氧涂层GFRP筋并在端部设置不锈钢锚固套筒，防止微裂缝处筋材暴露。52.说明采用碳纤维布加固钢筋混凝土T梁时，保证端部剥离抗力的三种方法。答案：1.端部设置钢板压条锚固，用锚栓穿透梁翼缘形成机械锚固；2.将碳纤维板宽度由跨中向端部逐渐加宽，降低端部剪力流；3.在端部200mm范围内涂刷底胶并加设一层玻璃纤维箍，形成U型包裹，提高界面抗剪。53.写出环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工温度控制流程，并指出关键检测项目。答案：流程：1.钢桥面板喷砂除锈至Sa2.5级；2.涂刷环氧富锌底漆（25℃，湿度<85%）；3.摊铺环氧沥青粘结层，温度110～130℃；4.立即布撒预拌环氧沥青混合料，温度160～170℃；5.钢轮初压（温度>140℃），终压（温度>80℃）；6.自然冷却至<50℃开放交通。关键检测：粘结层拉拔强度≥2.5MPa，混合料动稳定度≥6000次/mm，平整度≤3mm/3m，渗水系数≤50ml/min。54.简述EPS颗粒/水泥轻质填料路堤抗浮稳定的计算要点。答案：1.计算浮力：按最高地下水位以下填料体积×水重度；2.计算抗浮力：包括填料自重、上部路面结构重、填土侧摩阻力；3.抗浮安全系数K≥1.05；4.若不足，采取顶部压载、设置排水盲沟降低水位或采用防水土工膜隔断侧向水压力。55.说明采用真空导入工艺制作GFRP桥面板时，防止“干斑”缺陷的三项技术措施。答案：1.合理布置导流网，保证树脂流动路径长度<400mm；2.控制树脂黏度在25℃下200～300mPa·s，添加5%活性稀释剂降低黏度；3.阶梯抽真空，先40kPa预抽10min，再升至95kPa，使树脂逐步浸润，避免局部快速固化。五、综合应用题（共50分）56.（计算题，20分）某二级公路钢筋混凝土板桥，计算跨径L=8m，原设计为C30混凝土+HRB400钢筋，承受公路Ⅱ级荷载。现拟采用两层高强度碳纤维布（每层厚度0.167mm，抗拉强度f_ck=3400MPa，弹性模量E_cf=2.3×10⁵MPa）进行抗弯加固，加固后仍按公路Ⅱ级荷载使用。已知原梁矩形截面b=200mm，h=500mm，受拉钢筋4Φ16（A_s=804mm²），a_s=40mm，混凝土保护层30mm。试验算加固后正截面抗弯承载力是否满足M_d=220kN·m（已含分项系数）。答案：1.计算原梁承载力：ξ_b=0.518，f_cd=13.4MPa，f_sd=330MPax=(f_sdA_s)/(f_cdb)=(330×804)/(13.4×200)=99.1mmh_0=50040=460mmM_u1=f_cdbx(h_00.5x)=13.4×200×99.1×(4600.5×99.1)=108.9kN·m<220kN·m，需加固。2.碳纤维布有效应变限制：按规范取剥离应变ε_cf_u=0.8×(f_ck/E_cf)=0.8×3400/2.3×10⁵=0.01183.加固后承载力计算：设加固后中性轴x′，力平衡：f_cdbx′=f_sdA_s+E_cfε_cfA_cf其中A_cf=2×0.167×200=66.8mm²迭代得x′=132mmε_cf=0.0033×(460132)/132=0.0082<0.0118，未剥离M_u2=f_cdbx′(h_00.5x′)+E_cfε_cfA_cf(h_00.5x′)=13.4×200×132×(46066)+2.3×10⁵×0.0082×66.8×(46066)=232.4kN·m>220kN·m结论：承载力满足。57.（分析题，15分）某高原盐湖地区二级公路拟采用GFRP筋混凝土护栏，设计防撞等级为A级。试从材料选择、结构构造、耐久性试验三方面给出技术方案，并说明依据。答案：1.材料：选用乙烯基酯树脂GFRP筋，玻璃纤维为无碱E玻纤，筋材表面喷砂+缠绕纤维束，保证与混凝土黏结；树脂耐盐雾性能按ASTMB1171000h无开裂、无气泡。2.构造：立柱采用150mm×150mm方形C40混凝土，内置4Φ16GFRP筋，箍筋Φ10@100；立柱埋深450mm，基础为C30钢筋混凝土底板500mm×500mm×400mm；在迎撞面增设6mm厚聚氨酯防撞垫，降低冲击峰值。3.耐久性：按JT/T2812007进行A级碰