地下钢筋混凝土与锚喷结构碳化断裂损伤及其耐久性研究

摘要

针对地下采矿环境下重大钢筋混凝土结构或锚喷结构的碳化腐蚀损伤、裂纹扩展、可靠性评估、剩余寿命预测及其优化维修决策等方面作为一个完整的体系，进行了系统的研究与探讨。主要研究有如下几方面： （１）依据现场检测结果，给出了适合于地下采矿环境下，钢筋混凝土结构或锚喷结构的两种碳化腐蚀评判的标准。同时，给出了碳化深度的统计特征即平均值、标准差、变异系数统计量和碳化深度正态分布的概率模型及其密度函数。 （２）根据电化学原理，建立了计算锚杆（钢筋）锈蚀量的数学模型，并分别导出两类环境条件下即混凝土保护层开裂前或开裂后锚杆（钢筋）锈蚀量的计算公式。然后依据现场实际检测锈蚀层的形状和锈蚀量计算公式，运用相似理论分别给出平面和三维锈蚀层厚度的数学模型和相关的计算公式，其中包括锈蚀量计算公式和实测计算公式。最后通过典型实例对公式进行了验证。 （３）基于钢筋锈蚀层的形状和三个基本假设条件，给出平面虚拟边界离散化模型，并导出了虚拟边界位移的数值解。然后，将虚拟边界位移数值解与数值流形方法相结合，实现了用数值流形来模拟锈胀引起裂纹扩展轨迹的有效方法。最后用算例证明了本方法的可行性和有效性。 （４）在平面问题的基础上，建立了三维锈蚀层面虚拟?