煤矿环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土柱力学性能退化规律研究

发布时间：2020-02-12 17:39

【摘要】：在煤矿环境与荷载的耦合作用下,钢筋混凝土柱出现不同程度的损伤劣化,部分柱出现严重损伤劣化,而柱是竖向承重构件,柱的破坏往往比其他构件破坏的后果更严重。为掌握钢筋混凝土柱的力学性能退化规律,在本课题前期研究成果的基础上,对试验构件和模拟环境等因素进行改进,加入荷载因素,使之与模拟煤矿环境进行耦合。对劣化与损伤劣化混凝土材料、锈蚀钢筋、劣化与损伤劣化钢筋混凝土柱进行了试验研究,主要结论和成果如下:1.得到劣化混凝土试件的抗压强度和弹性模量的退化规律。在前2个劣化周期,混凝土试件的抗压强度和弹性模量逐渐增高,在3-6个劣化周期,试件的抗压强度和弹性模量逐渐降低。在微观结构方面,随着劣化周期的增加,劣化与损伤劣化柱样品中的侵蚀元素和劣化产物逐渐增多。劣化与损伤劣化柱的芯样抗压强度呈现下降趋势,损伤劣化柱的下降程度较为明显。2.得到劣化与损伤劣化柱的锈蚀钢筋力学性能退化规律。在前3个劣化周期,随着锈蚀率的增加,钢筋的屈服强度和极限强度呈下降趋势,但下降的趋势比较缓慢;随着腐蚀周期的增加,钢筋的锈蚀率逐渐增大,劣化柱的钢筋锈蚀率增长地较慢,损伤劣化柱的钢筋锈蚀率增长较快。3.得到劣化与损伤劣化柱的试验过程形态发展及破坏特征。劣化与损伤劣化柱的形态发展及破坏形态总体差异不大。差异主要表现在裂缝的发展和受压区的破坏形态。随着周期的增加,加载过程中的裂缝发展速度加快,裂缝的宽度加大,劣化与损伤劣化柱破坏时的裂缝条数有减小趋势,最终破坏时的受压区形态更加突出。损伤劣化柱表现地更为明显。4.得到劣化与损伤劣化柱的承载力退化规律。劣化柱的承载能力在第1周期略有升高,随着劣化周期的增加,劣化柱的承载能力逐渐降低。而损伤劣化柱的承载能力一直降低。得到劣化初期劣化与损伤劣化柱承载能力的理论计算公式。5.得到劣化与损伤劣化柱的变形能力的退化规律。随着劣化周期的增加,劣化与损伤劣化柱变形能力有降低趋势,损伤劣化柱的变形能力降低程度较为明显。
【图文】：

14b) 环境与荷载耦合实物图图 2-1 环境与荷载耦合图Figure 2-1 Coupling chart of environment and static load

226 周期 C30 的外观普查 6 周期 C40 的外观普查图 3-3 立方体外观普查Figure 3-3 Appearance of the cube由上图可知，，第 4 周期劣化的混凝土立方体的表面出现明显的沙粒层，个别的试件的棱角出现混凝土剥落现象。随着劣化周期的增加，混凝土试块的劣化程度逐渐加大表面劣化状态越来越明显。在相同的劣化周期，混凝土强度等级 C40 立方体试块劣化状态低于强度等级 C30 立方体试块的劣化状态。原因是强度等级 C40 的立方体试块比 C3的立方体试块相对更密实。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU375.3

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本文编号：2578895