基于环境腐蚀作用影响下的煤矿立井稳定性研究

针对煤矿立井非采动性失稳破坏等问题,从混凝土井壁受环境腐蚀作用入手,通过对现场井壁混凝土进行取样分析同时利用回弹法对混凝土井壁进行强度检测,结合数值计算分析给出受环境腐蚀作用下煤矿井壁破裂过程分析.结果表明:位于含水层与隔水层交界面附近的井壁受环境腐蚀作用影响较大,井壁强度低于其他水平,通过井壁在腐蚀与未腐蚀状态下的数值计算分析可以得出,随着腐蚀程度的加深,该水平处混凝土最先进入塑性状态,并在井壁混凝土强度降低至C20强度时先于其他水平发生破坏,因此在检修过程中应对该处井壁进行重点监测治理.     

深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁力学特性研究

 通过实验和理论计算,对在均匀荷载作用下高强钢筋混凝土井壁的力学特性进行分析。实验结果表明：高强钢筋混凝土井壁具有很高的承载力,影响其承载力的主要因素依次为混凝土的强度等级、厚径比和配筋率;在均匀外荷载作用下,混凝土强度提高10 MPa,井壁的极限承载力提高4 MPa左右,配筋率对井壁的极限承载力影响很小;高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,混凝土破坏面与最大主应力方向的夹角为25°～30°,属压剪破坏。理论分析时,采用线性软化本构模型以及符合混凝土强度特性的Mohr-Coulomb强度准则,推导出高强钢筋混凝土井壁极限承载力的理论计算公式,并且其计算结果得到实验验证。     

复杂动荷载作用下全级配混凝土损伤机理细观数值试验

提出了一种适用于复杂应力状态下的双折线弹性损伤模型,对混凝土试件进行了轴向拉压细观数值模拟试验,同时探讨了复杂应力状态下混凝土损伤破坏机理。然后基于实际工程采用的混凝土细观动态参数试验实测值,利用细观数值模型对循环荷载作用下全级配大坝混凝土试件进行了弯折损伤破坏模拟。其数值计算结果与材料试验测的数据吻合较好,进一步验证了在循环动荷载作用下预静载对动弯拉强度也存在强化现象。本文轴向拉压细观数值模拟试验表明,细观界面黏结强度是控制混凝土宏观抗压强度和宏观抗拉强度的关键参数,而黏结面泊松比的大小对混凝土宏观抗压强度影响很大。这个研究结果表明,混凝土材料受拉破坏机制与剪切破坏机制在本质上可统一为受拉破坏机制。     

混凝土砌块墙体抗压性能数值模拟研究

对混凝土小型空心砌块砌体墙的抗剪性能进行了研究,建立了不同高宽比的混凝土小型空心砌块砌体墙有限元分析模型。对不同的高宽比的砌块砌体墙在不同的竖向荷载作用下的水平抗剪性能进行了数值分析,计算了墙体的水平开裂荷载和破坏荷载,模拟了墙体从开裂到破坏的全过程,分析了不同的竖向荷载和不同的高宽比对墙体水平抗剪性能的影响。墙体受竖向荷载和水平荷载共同作用是工程中常遇到的一种受力状态。研究砌块砌体墙在这种受力状态下的开裂过程和破坏以及高宽比对墙体的开裂与破坏的影响,对于丰富砌体结构的基本理论和工程设计具有较大意义。     

混凝土小型空心砌块墙体抗剪性能数值模拟研究

对混凝土小型空心砌块砌体墙的抗剪性能进行了研究,建立了不同高宽比的混凝土小型空心砌块砌体墙有限元分析模型。对不同的高宽比的砌块砌体墙在不同的竖向荷载作用下的水平抗剪性能进行了数值分析,计算了墙体的水平开裂荷载和破坏荷载,模拟了墙体从开裂到破坏的全过程,分析了不同的竖向荷载和不同的高宽比对墙体水平抗剪性能的影响。墙体受竖向荷载和水平荷载共同作用是工程中常遇到的一种受力状态,研究砌块砌体墙在这种受力状态下的开裂过程和破坏以及高宽比对墙体的开裂与破坏的影响,对于丰富砌体结构的基本理论和工程设计具有较大意义。     

腐蚀疲劳钢筋混凝土梁正截面应变分析

通过钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳试验和对比试验,根据实测的试验梁在循环荷载作用下正截面上钢筋和混凝土的动态应变,分析了正截面钢筋和混凝土的应变发展过程。结果表明,在腐蚀环境中,钢筋的拉应变由于腐蚀介质的作用增长率加大,而且是一种不间断的连续增长。不同腐蚀环境中的应变发展过程相似,但应变增长率不同,随着腐蚀环境的不同而变化。在腐蚀环境相同的情况下,受疲劳荷载水平控制;在疲劳荷载水平相同的情况下,受不同的腐蚀环境作用控制。正截面上的应变发展过程同样有三个不同的阶段,即初始阶段、发展阶段和破坏阶段。其结果可以为腐蚀疲劳钢筋混凝土构件的耐久性设计提供参考。     

氯盐腐蚀混凝土桥墩抗侧向冲击性能研究

以船舶撞击桥墩的工程事故为背景,在腐蚀的钢筋混凝土墩柱受落锤式冲击试验的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。通过钢筋力学性能的退化模拟钢筋腐蚀作用,以此研究受腐蚀的钢筋混凝土墩柱抗侧向冲击性能。研究结果表明:由冲击主拉应力的分布得到试件在冲击部位两侧各1/3处为试件冲击剪切破坏的薄弱部位;由冲击主压应力的分布得到试件的跨中冲击部位和两端墩帽的内侧角部位置为试件受压破坏薄弱部位;通过改变混凝土的强度,选取Holqmuist的混凝土模型参数进行对比分析,当冲击工况由GK1~GK5,在相同腐蚀率的条件下,高强度混凝土比低强度混凝土的峰值冲击力增长了49.03%,涨幅增加了1.746倍。     

轴压混凝土柱受火试验研究

通过对3根轴压混凝土柱进行受火试验研究,分析了混凝土柱的受火反应和破坏状态,测试了截面温度场的分布和柱的轴向变形。试验结果表明：高温作用下,混凝土柱承载能力迅速降低,主要体现在混凝土截面承载力衰减、变形增大和工作性能的衰减和破坏等。应用ANSYS有限元程序,对柱截面内部温度场的分布进行了模拟计算,数值模拟计算结果与试验结果吻合较好。提出了适用于工程实际应用的混凝土柱受火承载力简化计算模型,通过试验和理论分析比较表明,建议的受火承载力计算式正确可靠。     

短期化学腐蚀作用下混凝土表面物理性能的变化

混凝土是一种极易受环境介质影响的材料。为了探索可敏锐检测短期内环境腐蚀介质对混凝土表层物理性能破坏的测试方法,利用冲击球压法研究了混凝土冲击荷载—压痕尺寸、冲击荷载—接触时间关系以及抗压强度比与腐蚀溶液pH值随腐蚀时间变化的特点。研究表明,混凝土冲击荷载—压痕尺寸及接触时间的曲线不会随着腐蚀的进行而变化,但是卸载结束后球头的受力状态和低荷载阶段的球头冲击状态却会随着腐蚀的进行而敏感变化。此外,结合上述结论得到的相同荷载水平下混凝土的动态硬度和恢复系数表明：在腐蚀前期,硫酸铵和酸溶液的混合腐蚀对混凝土表层物理性能的劣化起到重要作用。     

碳纤维加固混凝土的粘结性能研究

将加固后的混凝土放置在自然环境、水环境、酸环境、碱环境、碳化环境中14,56 d。通过测量混凝土与碳纤维布之间的正拉强度及观察破坏形式,研究不同侵蚀环境对碳纤维布加固混凝土粘结性能的影响。研究表明:外界环境作用14 d后,酸环境对混凝土正拉强度的不利影响最大,其次为碳化环境、碱环境、水环境。环境作用56 d后,同样酸环境对混凝土正拉强度的不利影响最大,其次为碱环境、水环境,而碳化环境使得正拉粘结强度有所提高。环境作用14 d后,只有在酸环境下碳纤维布加固混凝土的破坏形式为粘结破坏,其他环境下均为混凝土受拉破坏,说明酸环境对碳纤维布与混凝土之间的粘结性能影响较大。环境作用56 d后,在水环境、酸环境、碱环境作用下的试件为碳纤维布与混凝土之间的粘结破坏;自然环境、碳化环境作用下的试件为混凝土拉断破坏。随着时间的增加,外界侵蚀环境对碳纤维布与混凝土之间粘结强度产生越来越不利的影响。