2025年水工鋼筋試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.水工結構中HRB500鋼筋的屈服強度標準值為（）。A.400MPaB.500MPaC.435MPaD.540MPa答案：B2.根據(jù)《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191-2014），當混凝土強度等級為C35時，受拉鋼筋的基本錨固長度lab（mm）的計算公式為（）。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為鋼筋抗拉強度設計值；ft為混凝土軸心抗拉強度設計值）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），其鋼筋保護層最小厚度應為（）。A.20mmB.25mmC.30mmD.35mm答案：D（二b類環(huán)境，C40混凝土時，梁柱構件保護層厚度不小于35mm）4.水工結構中，鋼筋機械連接接頭的等級應根據(jù)受力要求選擇，一級接頭的極限抗拉強度應（）。A.不小于鋼筋抗拉強度標準值的1.10倍B.不小于鋼筋抗拉強度設計值的1.25倍C.不小于鋼筋抗拉強度標準值的1.25倍D.等于鋼筋抗拉強度設計值答案：C（一級機械連接接頭要求極限抗拉強度≥1.25倍鋼筋抗拉強度標準值）5.大體積水工混凝土結構中，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.細直徑鋼筋（φ8~φ12）D.粗直徑鋼筋（φ25~φ32）答案：C（細直徑鋼筋可提高混凝土抗裂性，分散應力集中）6.某重力壩壩體混凝土設計強度等級為C25，采用HRB400鋼筋，其受拉鋼筋的錨固長度la（mm）計算時，混凝土軸心抗拉強度設計值ft應?。ǎ.1.27MPaB.1.78MPaC.1.43MPaD.2.01MPa答案：A（C25混凝土ft=1.27MPa，查表SL191-2014）7.水工結構中，當梁的跨度大于6m且承受較大動荷載時，鋼筋接頭宜采用（）。A.綁扎搭接B.閃光對焊C.直螺紋連接D.電弧焊答案：C（機械連接（如直螺紋）可靠性高，適用于動荷載和大跨度結構）8.某水閘底板配筋設計中，若計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%，則實際配筋應取（）。A.0.20%B.0.25%C.兩者平均值D.0.30%答案：B（取計算值與規(guī)范值的較大者）9.水工結構中，鋼筋的疲勞驗算主要針對（）。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（壓力鋼管受反復內水壓力，需驗算疲勞）10.關于鋼筋代換的原則，下列說法錯誤的是（）。A.等強度代換時，代換鋼筋的總承載力應不小于原設計鋼筋B.當構件按最小配筋率控制時，可按等面積代換C.代換后鋼筋間距應滿足構造要求D.有抗震要求的結構，可隨意代換鋼筋級別答案：D（抗震結構需滿足強屈比等要求，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.混凝土保護層的作用包括______、______和______。答案：保護鋼筋不被銹蝕；保證鋼筋與混凝土的粘結；提高結構耐久性3.鋼筋綁扎搭接接頭中，受拉鋼筋的搭接長度ll=______×la，其中ζ為______。答案：ζ；搭接長度修正系數(shù)4.水工結構中，梁的箍筋最小直徑為______mm，當梁高大于800mm時，箍筋直徑不宜小于______mm。答案：6；85.大偏心受壓構件的破壞特征是______，其配筋計算時需滿足______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為相對受壓區(qū)高度，ξb為界限相對受壓區(qū)高度）6.鋼筋的冷加工方法包括______和______，但水工結構中一般不推薦使用______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、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述水工結構中鋼筋與混凝土共同工作的基本條件。答：（1）粘結力：鋼筋表面的肋紋（帶肋鋼筋）或混凝土與鋼筋的化學膠結力、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??/℃），溫度變化時變形差小；（3）混凝土包裹鋼筋形成保護層，防止鋼筋銹蝕，保證長期粘結性能。2.水工混凝土結構中，為何對鋼筋的錨固長度有嚴格要求？影響錨固長度的主要因素有哪些？答：錨固長度是保證鋼筋與混凝土粘結強度、避免鋼筋從混凝土中拔出的關鍵參數(shù)。若錨固長度不足，鋼筋受力時可能提前滑移，導致結構失效。影響因素包括：（1）鋼筋強度（fy越大，錨固長度越長）；（2）混凝土強度（ft越大，粘結力越強，錨固長度越短）；（3）鋼筋直徑（d越大，粘結面積相對減小，錨固長度越長）；（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.對比分析綁扎搭接、機械連接和焊接三種鋼筋連接方式的優(yōu)缺點及適用場景。答：（1）綁扎搭接：優(yōu)點是施工方便、成本低；缺點是占用空間大、搭接長度長（通常為錨固長度的1.2~1.6倍）、易受混凝土澆筑影響。適用于小直徑鋼筋（≤25mm）、非關鍵受力部位或施工條件受限的場景。（2）機械連接（如直螺紋）：優(yōu)點是接頭強度高（可達鋼筋母材強度）、受環(huán)境影響小、施工速度快；缺點是設備投入大、對加工精度要求高。適用于大直徑鋼筋（≥20mm）、動荷載或抗震結構。（3）焊接（如閃光對焊）：優(yōu)點是接頭剛度大、整體性好；缺點是對焊工技術要求高，高溫可能影響鋼筋延性，潮濕環(huán)境易銹蝕。適用于工廠預制構件或干燥環(huán)境下的固定結構。4.水工結構中，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件發(fā)生“少筋破壞”（鋼筋過少時，受拉區(qū)混凝土一旦開裂，鋼筋立即屈服甚至拉斷，破壞突然且無預兆）。最大配筋率是防止“超筋破壞”（鋼筋過多時，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）。水工結構因長期受水壓力、滲透壓力等作用，對延性和安全性要求更高，故需嚴格控制配筋率范圍。5.簡述水工結構中鋼筋銹蝕的主要原因及防護措施。答：主要原因：（1）混凝土碳化（CO?侵入導致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）混凝土保護層厚度不足或施工質量差（如蜂窩、孔洞），加速有害物質侵入。防護措施：（1）增大保護層厚度（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度）；（3）使用環(huán)氧涂層鋼筋（阻隔腐蝕介質）；（4）陰極保護（外加電流或犧牲陽極）；（5）嚴格控制施工質量（避免漏筋、保證混凝土振搗密實）。四、計算題（共35分）1.（12分）某水電站引水渠道渡槽簡支梁，截面尺寸b×h=250mm×600mm，計算跨度l=6m，承受均布荷載設計值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（保護層厚度c=30mm，as=40mm，h0=h-as=560mm）。試計算該梁的受拉鋼筋面積As（不考慮受壓鋼筋）。解：（1）計算跨中最大彎矩設計值：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)，計算得ξ=1-√(1-2×0.1196)=1-√0.7608≈1-0.872=0.128，ξ≤ξb=0.518（HRB400，C35時ξb=0.518），屬于適筋梁。（4）計算受拉鋼筋面積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件，截面尺寸b×h=400mm×800mm，軸向壓力設計值N=2000kN，彎矩設計值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，試驗算該構件的受壓承載力是否滿足要求。解：（1）計算偏心距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，假設受拉鋼筋As屈服（fy=fy’），且已知x=300mm≤ξb×h0=0.482×760≈366mm，符合大偏心條件。（3）計算受拉鋼筋As：由N=α1×fc×b×x+fy’×As’-fy×As，假設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）驗算受壓承載力：實際配筋As≥671mm2時，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）。已知構件受力特征系數(shù)αcr=1.9，裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)ψ=0.85，鋼筋應力σsk=250MPa。解：（1）計算平均裂縫間距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）結論：計算得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，壩體混凝土設計強度等級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）。經檢測，混凝土抗壓強度滿足設計要求，但鋼筋保護層厚度局部僅20mm（設計要求35mm），且部分鋼筋存在銹蝕現(xiàn)象。問題：1.分析裂縫產生的主要原因。2.提出針對性的處理措施。答：1.裂縫產生原因分析：（1）混凝土收縮與溫度應力：大體積混凝土