2025年水工鋼筋試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.水工結(jié)構(gòu)中HRB500鋼筋的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為（）。A.400MPaB.500MPaC.435MPaD.540MPa答案：B2.根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2014），當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35時(shí)，受拉鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度lab（mm）的計(jì)算公式為（）。A.lab=α×（fy/ft）×dB.lab=α×（fy/ftk）×dC.lab=α×（fy/fck）×dD.lab=α×（fy/fc）×d答案：A（注：α為鋼筋外形系數(shù)，HRB500取0.14；fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）3.某水閘胸墻采用C40混凝土，環(huán)境類別為二b類（潮濕且有凍融），其鋼筋保護(hù)層最小厚度應(yīng)為（）。A.20mmB.25mmC.30mmD.35mm答案：D（二b類環(huán)境，C40混凝土?xí)r，梁柱構(gòu)件保護(hù)層厚度不小于35mm）4.水工結(jié)構(gòu)中，鋼筋機(jī)械連接接頭的等級(jí)應(yīng)根據(jù)受力要求選擇，一級(jí)接頭的極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)（）。A.不小于鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的1.10倍B.不小于鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的1.25倍C.不小于鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的1.25倍D.等于鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值答案：C（一級(jí)機(jī)械連接接頭要求極限抗拉強(qiáng)度≥1.25倍鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值）5.大體積水工混凝土結(jié)構(gòu)中，為控制溫度裂縫，通常優(yōu)先選用（）。A.光圓鋼筋（HPB300）B.帶肋鋼筋（HRB400）C.細(xì)直徑鋼筋（φ8~φ12）D.粗直徑鋼筋（φ25~φ32）答案：C（細(xì)直徑鋼筋可提高混凝土抗裂性，分散應(yīng)力集中）6.某重力壩壩體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，采用HRB400鋼筋，其受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度la（mm）計(jì)算時(shí)，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft應(yīng)取（）。A.1.27MPaB.1.78MPaC.1.43MPaD.2.01MPa答案：A（C25混凝土ft=1.27MPa，查表SL191-2014）7.水工結(jié)構(gòu)中，當(dāng)梁的跨度大于6m且承受較大動(dòng)荷載時(shí)，鋼筋接頭宜采用（）。A.綁扎搭接B.閃光對(duì)焊C.直螺紋連接D.電弧焊答案：C（機(jī)械連接（如直螺紋）可靠性高，適用于動(dòng)荷載和大跨度結(jié)構(gòu)）8.某水閘底板配筋設(shè)計(jì)中，若計(jì)算得出的最小配筋率為0.25%，而規(guī)范規(guī)定的最小配筋率為0.20%，則實(shí)際配筋應(yīng)取（）。A.0.20%B.0.25%C.兩者平均值D.0.30%答案：B（取計(jì)算值與規(guī)范值的較大者）9.水工結(jié)構(gòu)中，鋼筋的疲勞驗(yàn)算主要針對(duì)（）。A.重力壩壩體鋼筋B.水閘底板鋼筋C.水電站壓力鋼管連接鋼筋D.溢流壩面抗沖磨鋼筋答案：C（壓力鋼管受反復(fù)內(nèi)水壓力，需驗(yàn)算疲勞）10.關(guān)于鋼筋代換的原則，下列說法錯(cuò)誤的是（）。A.等強(qiáng)度代換時(shí)，代換鋼筋的總承載力應(yīng)不小于原設(shè)計(jì)鋼筋B.當(dāng)構(gòu)件按最小配筋率控制時(shí)，可按等面積代換C.代換后鋼筋間距應(yīng)滿足構(gòu)造要求D.有抗震要求的結(jié)構(gòu)，可隨意代換鋼筋級(jí)別答案：D（抗震結(jié)構(gòu)需滿足強(qiáng)屈比等要求，不可隨意代換）二、填空題（每空1分，共15分）1.水工鋼筋按力學(xué)性能分為______鋼筋和______鋼筋，其中HRB500屬于______鋼筋。答案：有明顯流幅；無明顯流幅；有明顯流幅2.混凝土保護(hù)層的作用包括______、______和______。答案：保護(hù)鋼筋不被銹蝕；保證鋼筋與混凝土的粘結(jié)；提高結(jié)構(gòu)耐久性3.鋼筋綁扎搭接接頭中，受拉鋼筋的搭接長(zhǎng)度ll=______×la，其中ζ為______。答案：ζ；搭接長(zhǎng)度修正系數(shù)4.水工結(jié)構(gòu)中，梁的箍筋最小直徑為______mm，當(dāng)梁高大于800mm時(shí)，箍筋直徑不宜小于______mm。答案：6；85.大偏心受壓構(gòu)件的破壞特征是______，其配筋計(jì)算時(shí)需滿足______的條件。答案：受拉鋼筋先屈服，隨后受壓區(qū)混凝土壓碎；ξ≤ξb（ξ為相對(duì)受壓區(qū)高度，ξb為界限相對(duì)受壓區(qū)高度）6.鋼筋的冷加工方法包括______和______，但水工結(jié)構(gòu)中一般不推薦使用______鋼筋，因其延性降低。答案：冷拉；冷拔；冷加工（或冷拔低碳鋼絲）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述水工結(jié)構(gòu)中鋼筋與混凝土共同工作的基本條件。答：（1）粘結(jié)力：鋼筋表面的肋紋（帶肋鋼筋）或混凝土與鋼筋的化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力，確保兩者協(xié)同變形；（2）線膨脹系數(shù)相近（鋼筋約1.2×10??/℃，混凝土約1.0×10??~1.5×10??/℃），溫度變化時(shí)變形差??；（3）混凝土包裹鋼筋形成保護(hù)層，防止鋼筋銹蝕，保證長(zhǎng)期粘結(jié)性能。2.水工混凝土結(jié)構(gòu)中，為何對(duì)鋼筋的錨固長(zhǎng)度有嚴(yán)格要求？影響錨固長(zhǎng)度的主要因素有哪些？答：錨固長(zhǎng)度是保證鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度、避免鋼筋從混凝土中拔出的關(guān)鍵參數(shù)。若錨固長(zhǎng)度不足，鋼筋受力時(shí)可能提前滑移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。影響因素包括：（1）鋼筋強(qiáng)度（fy越大，錨固長(zhǎng)度越長(zhǎng)）；（2）混凝土強(qiáng)度（ft越大，粘結(jié)力越強(qiáng)，錨固長(zhǎng)度越短）；（3）鋼筋直徑（d越大，粘結(jié)面積相對(duì)減小，錨固長(zhǎng)度越長(zhǎng)）；（4）鋼筋外形（帶肋鋼筋α=0.14，光圓鋼筋α=0.16，帶肋鋼筋錨固長(zhǎng)度更短）；（5）環(huán)境類別（潮濕、凍融環(huán)境需增加修正系數(shù)）。3.對(duì)比分析綁扎搭接、機(jī)械連接和焊接三種鋼筋連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。答：（1）綁扎搭接：優(yōu)點(diǎn)是施工方便、成本低；缺點(diǎn)是占用空間大、搭接長(zhǎng)度長(zhǎng)（通常為錨固長(zhǎng)度的1.2~1.6倍）、易受混凝土澆筑影響。適用于小直徑鋼筋（≤25mm）、非關(guān)鍵受力部位或施工條件受限的場(chǎng)景。（2）機(jī)械連接（如直螺紋）：優(yōu)點(diǎn)是接頭強(qiáng)度高（可達(dá)鋼筋母材強(qiáng)度）、受環(huán)境影響小、施工速度快；缺點(diǎn)是設(shè)備投入大、對(duì)加工精度要求高。適用于大直徑鋼筋（≥20mm）、動(dòng)荷載或抗震結(jié)構(gòu)。（3）焊接（如閃光對(duì)焊）：優(yōu)點(diǎn)是接頭剛度大、整體性好；缺點(diǎn)是對(duì)焊工技術(shù)要求高，高溫可能影響鋼筋延性，潮濕環(huán)境易銹蝕。適用于工廠預(yù)制構(gòu)件或干燥環(huán)境下的固定結(jié)構(gòu)。4.水工結(jié)構(gòu)中，為何需要控制鋼筋的最小配筋率和最大配筋率？答：最小配筋率是防止構(gòu)件發(fā)生“少筋破壞”（鋼筋過少時(shí)，受拉區(qū)混凝土一旦開裂，鋼筋立即屈服甚至拉斷，破壞突然且無預(yù)兆）。最大配筋率是防止“超筋破壞”（鋼筋過多時(shí)，受壓區(qū)混凝土先壓碎，而受拉鋼筋未屈服，破壞呈脆性，且材料利用率低）。水工結(jié)構(gòu)因長(zhǎng)期受水壓力、滲透壓力等作用，對(duì)延性和安全性要求更高，故需嚴(yán)格控制配筋率范圍。5.簡(jiǎn)述水工結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的主要原因及防護(hù)措施。答：主要原因：（1）混凝土碳化（CO?侵入導(dǎo)致pH值降低，破壞鋼筋鈍化膜）；（2）氯離子侵蝕（海工或鹽漬土環(huán)境中，Cl?直接破壞鈍化膜）；（3）混凝土保護(hù)層厚度不足或施工質(zhì)量差（如蜂窩、孔洞），加速有害物質(zhì)侵入。防護(hù)措施：（1）增大保護(hù)層厚度（二b類環(huán)境≥35mm）；（2）采用高性能混凝土（低水膠比、摻加礦物摻合料提高密實(shí)度）；（3）使用環(huán)氧涂層鋼筋（阻隔腐蝕介質(zhì)）；（4）陰極保護(hù)（外加電流或犧牲陽極）；（5）嚴(yán)格控制施工質(zhì)量（避免漏筋、保證混凝土振搗密實(shí)）。四、計(jì)算題（共35分）1.（12分）某水電站引水渠道渡槽簡(jiǎn)支梁，截面尺寸b×h=250mm×600mm，計(jì)算跨度l=6m，承受均布荷載設(shè)計(jì)值q=35kN/m（含自重）?；炷敛捎肅35（fc=16.7MPa，ft=1.57MPa），鋼筋采用HRB400（fy=360MPa），環(huán)境類別為二a類（保護(hù)層厚度c=30mm，as=40mm，h0=h-as=560mm）。試計(jì)算該梁的受拉鋼筋面積As（不考慮受壓鋼筋）。解：（1）計(jì)算跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值：M=q×l2/8=35×62/8=157.5kN·m（2）判斷是否為單筋矩形截面梁：αs=M/(α1×fc×b×h02)α1=1.0（C35≤C50），代入數(shù)據(jù)：αs=157.5×10?/(1.0×16.7×250×5602)=157.5×10?/(1.0×16.7×250×313600)=157.5×10?/(1.315×10?)=0.1196（3）計(jì)算γs和ξ：γs=(1+√(1-2αs))/2=(1+√(1-2×0.1196))/2=(1+√0.7608)/2=(1+0.872)/2=0.936ξ=1-√(1-2αs)=1-0.872=0.128（ξ=2γs-1=2×0.936-1=0.872？此處需修正：正確公式為ξ=1-√(1-2αs)，計(jì)算得ξ=1-√(1-2×0.1196)=1-√0.7608≈1-0.872=0.128，ξ≤ξb=0.518（HRB400，C35時(shí)ξb=0.518），屬于適筋梁。（4）計(jì)算受拉鋼筋面積As：As=M/(γs×fy×h0)=157.5×10?/(0.936×360×560)=157.5×10?/(1.897×10?)=830mm2（5）驗(yàn)算最小配筋率：ρmin=max(0.2%,0.45ft/fy)=max(0.2%,0.45×1.57/360)=max(0.2%,0.196%)=0.2%ρ=As/(b×h0)=830/(250×560)=0.00593=0.593%≥0.2%，滿足要求。結(jié)論：受拉鋼筋面積As=830mm2，可選3根φ20（As=942mm2）。2.（12分）某水閘閘墩為大偏心受壓構(gòu)件，截面尺寸b×h=400mm×800mm，軸向壓力設(shè)計(jì)值N=2000kN，彎矩設(shè)計(jì)值M=800kN·m，混凝土C40（fc=19.1MPa），鋼筋HRB500（fy=435MPa，fy’=435MPa），as=as’=40mm（h0=760mm），ξb=0.482（HRB500，C40）。已知受壓區(qū)高度x=300mm，試驗(yàn)算該構(gòu)件的受壓承載力是否滿足要求。解：（1）計(jì)算偏心距e：e0=M/N=800×103/2000=400mmea=max(20mm,h/30)=max(20mm,800/30≈26.7mm)=26.7mmei=e0+ea=400+26.7=426.7mme=ei+h/2-as=426.7+400-40=786.7mm（2）大偏心受壓構(gòu)件正截面承載力公式：N≤α1×fc×b×x+fy’×As’-fy×As因大偏心受壓，假設(shè)受拉鋼筋A(yù)s屈服（fy=fy’），且已知x=300mm≤ξb×h0=0.482×760≈366mm，符合大偏心條件。（3）計(jì)算受拉鋼筋A(yù)s：由N=α1×fc×b×x+fy’×As’-fy×As，假設(shè)As’=0（題目未給出受壓鋼筋），則：As=(α1×fc×b×x-N)/fy=(1.0×19.1×400×300-2000×103)/435=(2.292×10?-2×10?)/435=292000/435≈671mm2（4）驗(yàn)算受壓承載力：實(shí)際配筋A(yù)s≥671mm2時(shí)，N≤α1×fc×b×x=1.0×19.1×400×300=2.292×10?N=2292kN≥2000kN，滿足要求。3.（11分）某水庫溢洪道邊墻采用C30混凝土（ftk=2.01MPa，Ec=3.0×10?MPa），配置HRB400鋼筋（Es=2.0×10?MPa，d=20mm，ρ=0.8%），環(huán)境類別為二b類，要求驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)下的最大裂縫寬度是否滿足規(guī)范限值（ωlim=0.2mm）。已知構(gòu)件受力特征系數(shù)αcr=1.9，裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ=0.85，鋼筋應(yīng)力σsk=250MPa。解：（1）計(jì)算平均裂縫間距l(xiāng)cr：lcr=1.1×(1.9c+0.08×(d/ρte))ρte=As/(0.5×b×h)（假設(shè)為矩形截面，b×h=300mm×600mm，As=ρ×b×h0=0.8%×300×560=1344mm2）ρte=1344/(0.5×300×600)=1344/90000=0.0149≈0.015（≥0.01，取0.015）c=35mm（二b類環(huán)境，C30混凝土保護(hù)層厚度≥35mm）lcr=1.1×(1.9×35+0.08×(20/0.015))=1.1×(66.5+106.67)=1.1×173.17≈190.5mm（2）計(jì)算最大裂縫寬度ωmax：ωmax=αcr×ψ×(σsk/Es)×(1.9c+0.08×d/ρte)代入數(shù)據(jù)：ωmax=1.9×0.85×(250/2.0×10?)×(1.9×35+0.08×20/0.015)=1.9×0.85×0.00125×(66.5+106.67)=1.9×0.85×0.00125×173.17≈1.9×0.85×0.2165≈0.348mm（3）結(jié)論：計(jì)算得ωmax=0.348mm＞ωlim=0.2mm，不滿足要求。需增加鋼筋數(shù)量（降低σsk）或減小鋼筋直徑（增加ρte）以減小裂縫寬度。五、案例分析題（共20分）某新建水庫擋水壩為混凝土重力壩，壩高50m，壩體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C25，配置HRB400鋼筋。施工完成后，壩體上游面發(fā)現(xiàn)多條垂直裂縫，裂縫寬度0.3~0.5mm，深度約300mm，主要分布在壩體中部（高程200~250m）。經(jīng)檢測(cè)，混凝土抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，但鋼筋保護(hù)層厚度局部?jī)H20mm（設(shè)計(jì)要求35mm），且部分鋼筋存在銹蝕現(xiàn)象。問題：1.分析裂縫產(chǎn)生的主要原因。2.提出針對(duì)性的處理措施。答：1.裂縫產(chǎn)生原因分析：（1）混凝土收縮與溫度應(yīng)力：大體積混凝土