(完整)《高等混凝土结构理论》A卷及参考答案及评分标准

《高等混凝土结构理论》A卷参考答案及评分标准

一. 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.Hogenestad模型：采用分段表达式反映混凝土单轴受压应力—应变关系。这一

模型在美国及北美洲地区广泛应用

σ-全过程曲线的几何特征分析基础上，3.过镇海模型：在试验研究和对受压ε

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。

⑴选择合理的损伤变量

⑵有效地进行损伤实测

⑶不同应力条件下损伤演化的条件和规律

⑷损伤破坏判据

⑸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

1

2 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=I/So ，式中I 为惯性矩，So 为截面面积。（12分）

【答】?=h M bdy y σ I c dA y c dA y c M A A ??=+=1200211200σσσ

Z S c Z dA c y M ?=?=?00

000σσ Z S c I c 000

00σσ=

所以：0

S I Z =（12分） 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）

3 【答】 主要抗剪机理：

dx d T dx dT jd Tjd dx d dx dM V )()(+=== （3分） 梁作用 如果jd 为常数，qjd dx dT jd

V ==，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

0≠dx dT ，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0=dx

dT ，粘结力遭破坏，外剪力只能由内部斜剪力来承担。 dx

jd d C dx jd d T V )()(==，jd 沿梁轴变化，压力线倾斜，形成斜压力，压力线尤如一个拱，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，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。（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梁作用 拱作用

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弯强度理论的基本假定。（12分）【答】1.平截面假定；（3分）

2.钢筋的应力应变曲线是已知的；（3分）

3.混凝土抗拉强度忽略不计；（3分）

4.确定混凝土压应力大小及分布的应力应变曲线是已知的。（3分）

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