混凝土設(shè)計(jì)原理第2章答案

1、精選文檔思 考 題答案2.1 混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k、軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk是如何確定的？答：混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的確定：以標(biāo)準(zhǔn)方法制作的邊長150mm的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度20±2，相對濕度不低于95）養(yǎng)護(hù)28d，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加載至破壞，測得的具有95以上保證率的抗壓強(qiáng)度作為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值，用fcu,k表示，單位為N/mm2。軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck的確定：是依據(jù)150mm×150mm×300mm的棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件，在與立方體標(biāo)準(zhǔn)試件相同的養(yǎng)護(hù)條件下，依據(jù)棱柱體試件試驗(yàn)測得的具

2、有95保證率的抗壓強(qiáng)度確定的。具體按下式計(jì)算： 式中 c1棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級£C50時(shí)取c10.76， C80取c10.82，其間按線性內(nèi)插法確定。c2混凝土的脆性折減系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級£C40時(shí)取c21.0， C80取c20.87，其間按線性內(nèi)插法確定。軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk的確定：可接受軸心抗拉試驗(yàn)（試件尺寸100mm×100mm×500mm）直接測試或通過圓柱體（或立方體）的劈裂試驗(yàn)間接測試，測得的具有95保證率的軸心抗拉強(qiáng)度確定的。具體按下式計(jì)算：2.2 混凝土的強(qiáng)度等級是如何劃分的？我國規(guī)范GB50010規(guī)定的

3、混凝土強(qiáng)度等級有哪些？對于同一強(qiáng)度等級的混凝土，試比較立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度的大小并說明理由。答：混凝土的強(qiáng)度等級是依據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k確定的。我國規(guī)范GB50010規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級有：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14個(gè)等級。對于同一強(qiáng)度等級的混凝土，立方體抗壓強(qiáng)度>軸心抗壓強(qiáng)度>軸心抗拉強(qiáng)度。這是由于由于棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件比立方體標(biāo)準(zhǔn)試件的高度大，試驗(yàn)機(jī)壓板與試件之間的摩擦力對棱柱體試件高度中部的橫向變形的約束影響比對立方體試件的小，所以測得的棱柱體試件的抗壓強(qiáng)

4、度（即軸心抗壓強(qiáng)度）比立方體試件的抗壓強(qiáng)度值?。煌瑫r(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度又遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度。因此，fcu>fc>ft。2.3 試述一次短期加載下混凝土受壓時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線的特征。答：一次短期加載下混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線見下圖：由圖可見，混凝土受壓的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€包括上升段和下降段兩個(gè)部分。上升段（OC）又可分為三段（OA、AB、BC）。第1階段（OA段）：從加載至應(yīng)力約為（0.30.4）fc的A點(diǎn)，該階段應(yīng)力較小，混凝土的變形主要是骨料和水泥晶體受力后產(chǎn)生的彈性變形，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系接近直線，A點(diǎn)稱為比例極限；第2階段（AB段）：超過A點(diǎn)，進(jìn)入裂縫穩(wěn)定進(jìn)展的第2階段，至臨界點(diǎn)B，此點(diǎn)應(yīng)力

5、可以作為混凝土長期抗壓強(qiáng)度的依據(jù)；第3階段（BC段）：超過B點(diǎn)，進(jìn)入裂縫不穩(wěn)定進(jìn)展的第3階段，至峰點(diǎn)C，此點(diǎn)應(yīng)力為混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度fc，相應(yīng)的應(yīng)變稱為峰值應(yīng)變0，其值在0.00150.0025之間波動(dòng)，對于C50的混凝土，通常取00.002。下降段（CE）又可分為兩段（CD、DE）。第4階段（CD段）：超過峰點(diǎn)C之后，裂縫快速進(jìn)展，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體性受到愈來愈嚴(yán)峻的破壞，賴以傳遞荷載的路線不斷削減，試件的平均應(yīng)力強(qiáng)度下降，此階段曲線凹向應(yīng)變軸，直到曲線消滅拐點(diǎn)D。第5階段（DE段）：超過拐點(diǎn)D之后，曲線開頭變?yōu)橥瓜驊?yīng)變軸，此階段只靠骨料間的咬合力、摩擦力以及殘余的承壓面來承受荷載，直

6、至曲線中曲率最大的收斂點(diǎn)E。從收斂點(diǎn)E以后的曲線稱為收斂段，這時(shí)貫穿的主裂縫已很寬，內(nèi)聚力已幾乎耗盡，對于無側(cè)向約束的混凝土，收斂段已沒有結(jié)構(gòu)意義?；炷翍?yīng)力應(yīng)變曲線的外形和特征是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的力學(xué)標(biāo)志。2.4 什么是混凝土的疲憊破壞？答：混凝土的疲憊是在荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的?；炷猎诤奢d重復(fù)作用下引起的破壞稱為疲憊破壞。下圖是混凝土棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件在多次重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。從圖可以看出，當(dāng)一次加載應(yīng)力1小于混凝土的疲憊強(qiáng)度f fc時(shí)，其加載卸載應(yīng)力-應(yīng)變曲線OAB形成了一個(gè)環(huán)狀。而在多次加卸載作用下，應(yīng)力-應(yīng)變環(huán)會(huì)越來越密合，最終密合成一條直線。當(dāng)一次加載應(yīng)力3大于混凝土的

7、疲憊強(qiáng)度f fc時(shí)，在經(jīng)過多次重復(fù)加卸載后，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線由凸向應(yīng)力軸而漸漸變成凸向應(yīng)變軸，加卸載不能形成封閉環(huán)，這標(biāo)志著混凝土內(nèi)部微裂縫的進(jìn)展加劇，試件趨近破壞。隨著重復(fù)荷載次數(shù)的增加，應(yīng)力-應(yīng)變曲線傾角不斷減小，當(dāng)荷載重復(fù)到每一特定的次數(shù)時(shí)，混凝土試件由于內(nèi)部嚴(yán)峻開裂或變形過大而導(dǎo)致破壞。2.5 什么是混凝土的徐變？什么是混凝土的收縮？影響徐變和收縮的主要因素有哪些？答：混凝土在荷載的長期作用下，其應(yīng)變或變形隨時(shí)間增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變?；炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時(shí)其體積會(huì)縮小，這種體積縮小的現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。影響徐變的主要因素有：應(yīng)力大小、材料組成和外部環(huán)境三個(gè)方面。長期作用的壓應(yīng)力大

8、小是影響混凝土徐變的主要因素之一。當(dāng)時(shí)始應(yīng)力ci0.5fc時(shí)，徐變與應(yīng)力成正比，稱為線性徐變；當(dāng)時(shí)始應(yīng)力0.5fc<ci0.8fc時(shí)，徐變與應(yīng)力不成正比，稱為非線性徐變；當(dāng)時(shí)始應(yīng)力ci>0.8fc時(shí)，徐變的進(jìn)展最終將導(dǎo)致混凝土破壞，所以取0.8fc作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度?；炷恋牟牧辖M成是影響徐變的內(nèi)在因素。水泥用量越大、水灰比越大，徐變就越大；骨料的彈性模量越大以及骨料所占的體積比越大，徐變就越小。外部環(huán)境包括養(yǎng)護(hù)和使用的條件。養(yǎng)護(hù)時(shí)的濕度越大、溫度越高，徐變就越?。皇褂脮r(shí)的濕度越大、溫度越低，徐變就越小。另外，加載的齡期越早，徐變就越大；構(gòu)件的體積與面積之比值越大，徐變就越小

9、。影響混凝土收縮的主要因素有：1）水泥的品種和用量：早強(qiáng)水泥的收縮量比一般水泥的大10左右；水泥用量越多，水灰比越大，水泥強(qiáng)度等級越高，收縮越大；2）骨料的性質(zhì)、粒徑和含量：骨料含量越大、彈性模量越高，收縮量越??；骨料粒徑大，對水泥漿體收縮的約束大，且達(dá)到相同稠度所需的用水量少，收縮量也??；3）養(yǎng)護(hù)條件：完善準(zhǔn)時(shí)的養(yǎng)護(hù)、高溫高濕養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝加速水泥的水化作用，削減收縮量；4）使用期的環(huán)境條件：構(gòu)件四周所處的溫度高，濕度低，都增大水分的蒸發(fā)，收縮量大；5）構(gòu)件的外形和尺寸：混凝土中水分的蒸發(fā)必需由結(jié)構(gòu)的表面。因此結(jié)構(gòu)的體積與表面積之比，或線形構(gòu)件的截面面積和截面周界長度之比增大，水分增發(fā)

10、量減小，表面碳化面積也小，收縮量減?。?）其它因素：配制混凝土的各種添加劑、構(gòu)件的配筋率、混凝土的受力狀態(tài)等在不同程度上影響收縮量。2.6 有明顯流幅鋼筋和無明顯流幅鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系有什么不同？答：有明顯流幅鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，而無明顯流幅鋼筋則沒有。2.7 鋼筋的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)有哪些？在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋強(qiáng)度如何取值？對鋼筋的性能有哪些要求？ 答：鋼筋的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度；鋼筋的塑性指標(biāo)有伸長率和冷彎性能。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于有明顯流幅鋼筋，取屈服下限作為鋼筋的屈服強(qiáng)度；對于無明顯流幅鋼筋，取極限抗拉強(qiáng)度b的85作為條件屈服點(diǎn)，取條件屈服點(diǎn)作為鋼

11、筋的屈服強(qiáng)度。混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求主要體現(xiàn)在鋼筋的強(qiáng)度、塑性、可焊性、耐火性和與混凝土的粘結(jié)性能五個(gè)方面。2.8影響鋼筋和混凝土之間粘結(jié)的因素有哪些？又如何從構(gòu)造上保證鋼筋和混凝土之間的牢靠粘結(jié)？答：鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度受很多因素的影響，主要有混凝土強(qiáng)度、鋼筋外形、混凝土愛護(hù)層厚度和鋼筋凈距、橫向配筋、受力狀況和澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置等。（1）混凝土強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越大。試驗(yàn)表明，粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土抗拉強(qiáng)度ft成正比例。（2）鋼筋外形。鋼筋外形對粘結(jié)強(qiáng)度的影響很大，帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于光圓鋼筋。（3）混凝土愛護(hù)層厚度和鋼筋凈距。試驗(yàn)表明，混凝土愛護(hù)層厚度對光圓鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度影響很小，而對帶肋鋼筋的影響格外顯著。適當(dāng)增大混凝土愛護(hù)層厚度和鋼筋凈距，可以提高粘結(jié)強(qiáng)度。（4）橫向配筋?；炷翗?gòu)件中配有的橫向鋼筋可以有效地抑制混凝土內(nèi)部裂縫的進(jìn)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。（5）受力狀況。支座處的反力等側(cè)向壓力可增大鋼筋與混凝土接觸面的摩擦力，提高粘結(jié)強(qiáng)度。剪力產(chǎn)生的斜裂縫將使錨固鋼筋受到銷栓作用而降低粘結(jié)強(qiáng)度。在重復(fù)荷載或反復(fù)荷載作用下，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度將退化。（6）澆筑混凝土?xí)r鋼筋所處的位置。對于大厚度混凝土結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)混凝土澆筑深度超過300mm時(shí)，鋼筋底面的混凝土由于離析泌水、沉淀收縮和氣泡溢出等