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

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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。
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