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《上海交通大学》 2007年
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地铁车站纤维混凝土结构抗渗试验及阻裂防水机理的研究

齐锋  
【摘要】: 工程实践中,地铁车站往往会产生渗漏现象。渗漏水会危及地铁的运营及设备安全,缩短混凝土结构的使用寿命。地铁车站混凝土结构抗渗防水效果的优劣直接影响总体工程的质量,成为评价地铁工程质量的一个重要指标,故如何防治地铁车站混凝土结构的渗漏具有重要的理论研究价值和工程应用价值。目前,掺加纤维已成为解决地铁车站混凝土渗漏问题的主要技术之一。工程应用时,设计部门依据试验结果,或者依靠经验来确定不同类型的纤维掺量,纤维混凝土抗渗防水机理研究不足,缺少定量设计依据,也无法评估此项技术的经济性与安全性。鉴于以上背景和问题,本文对地铁车站纤维混凝土结构的抗渗防水技术作了以下几方面的研究工作。 本文以上海地铁七号线一复合式地铁车站为对象,对其诱导缝间长为32米的标准节段进行有限元计算。通过对有限元计算结果的分析,得出以下结论:引起地铁车站混凝土结构开裂渗漏的主要荷载类型为等代温降荷载,且地铁车站混凝土的开裂属于I型开裂。基于以上结论得出复合式地铁车站混凝土渗漏的原因:混凝土结构在受到温降荷载时产生收缩变形,受到诱导缝处连接筋及侧向墙的约束而产生小偏拉应力场,当局部区域的第一主拉应力峰值达到混凝土抗拉强度时,即出现I型开裂,裂缝扩展成贯通裂缝,且裂缝宽度达到一定值时即出现地铁车站渗漏现象。 本文利用Monte-Carlo随机有限元法,采用M-R本构关系,分析了温降荷载作用下素混凝土和聚丙烯纤维混凝土板结构的开裂过程。基于随机有限元结果的统计分析,本文对聚丙烯纤维抗温阻裂机理作如下阐述:由于增加了混凝土断裂能的大小而推迟了混凝土最弱或最大拉应力处裂缝的失稳扩展,降低了局部单元发生脆断的概率,并通过补偿变形缓和了整个结构的受拉状态,从而提高了其整体抗温缩开裂的能力。本文还通过对不同端部约束条件聚丙烯纤维混凝土板的温缩微裂过程的对比,得出混凝土板并不是就一定会在温降作用下开裂渗漏,其收缩变形的约束条件也是极其重要的影响因素。 为寻求合适的纤维混凝土抗渗防水性能试验评价方法,本文分别对聚丙烯纤维和钢纤维进行了抗渗标号法试验和渗透高度法试验。通过两种常规抗渗试验发现:无论是聚丙烯纤维混凝土,还是钢纤维混凝土,所得抗渗标号和渗透高度指标都无法合理反映工程实践中的纤维对混凝土抗渗性能的改善作用,因此,常规的室内抗渗试验不适合评价纤维混凝土工程中的防水性能。鉴于此,本文提出一套开裂损伤状态纤维混凝土渗透性能测试方法,即劈拉-持载渗透试验。为配合试验思路,本文研制设计了一套持载装置和一套微裂损伤状态混凝土渗透测试仪。通过劈拉试验,本文发现聚丙烯增强作用不明显,钢纤维则具有较为明显的增强作用,二者都提高了混凝土的断裂能,并且进一步给出纤维特征物理参数与劈拉强度和断裂能间的关系式。通过持载渗透试验,得出不同开裂损伤程度试件对应的防水级别。 利用应变等效假设,本文由Moelands-Reinhardt本构方程推导出拉应变空间下纤维混凝土的损伤演化方程。基于纤维混凝土劈拉全程试验,本文进一步推导出含有抗拉强度及断裂能参数的修正的纤维混凝土损伤演化方程。利用修正后的纤维混凝土损伤演化方程,采用损伤有限元计算方法,得出不同防水级别要求下,不同类型、不同含量的纤维混凝土的极限损伤值。 为最终解决不同防水级别下,地铁车站混凝土板不同类型纤维的掺量设计问题,本文建立了混凝土板有限元模型,并提出纤维混凝土板分级防水极限温降荷载的计算方法。根据不同防水等级、不同约束条件、不同长宽比条件下聚丙烯纤维和钢纤维混凝土极限抵抗温降值的计算结果,本文给出地铁车站板纤维混凝土分级防水极限温降状态方程的具体表达式。最后以上海地铁某未建车站底板为例,利用分级防水极限温降状态方程得出两种纤维各自对应的最低掺量。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U231.4;TU375

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 吴永祥;马宏旺;刘庆华;王益群;吴群慧;徐正良;李太文;;聚丙烯纤维混凝土抗拉增韧性能的初探及其在地铁工程中的试用[J];四川建筑科学研究;2009年05期
2 齐锋;党改红;陈忠购;;钢纤维混凝土劈拉损伤演化方程的研究[J];工业建筑;2009年06期
3 马宏旺;王益群;徐正良;李太文;吴永祥;闫晓东;;地铁车站含聚丙烯纤维混凝土结构的抗裂防渗性能研究[J];上海交通大学学报;2010年01期
4 齐锋;王维;张叶田;;地铁车站施工期温度演化的试验研究[J];铁道工程学报;2010年03期
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1 庄其昌;裂缝对海工混凝土耐久性影响研究[D];青岛理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高淑玲;徐世烺;;利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性[J];东南大学学报(自然科学版);2007年02期
2 王士光,孙学策;加强地铁防水设计质量 确保地下工程防水功能[J];地铁与轻轨;1995年03期
3 张君,王林,孙明,刘骞;粗细骨料比例和水泥石强度对混凝土断裂参数的影响[J];工程力学;2004年01期
4 杨将晓;广州地铁四号线大学城站混凝土结构裂缝的分析与控制[J];广东土木与建筑;2005年01期
5 邓宗才;王现卫;李建辉;阚德新;李凯;林合飞;;基于劈拉强度的纤维混凝土损伤特性[J];公路交通科技;2006年06期
6 张涛;覃维祖;;约束程度与混凝土早期开裂敏感性评价[J];工业建筑;2006年03期
7 卢木;混凝土耐久性研究现状和研究方向[J];工业建筑;1997年05期
8 蔡四维,蔡敏;纤维混凝土的损伤理论[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2000年01期
9 邓爱民,徐道远,符晓陵,朱为玄,王向东;混凝土单轴拉伸损伤试验研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2003年01期
10 钱济成;周建方;;混凝土的两种损伤模型及其应用[J];河海大学学报;1989年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾福萍,吴耀辉,秦杰;不同卸载对一般粘钢加固梁正截面弯矩-曲率的影响[J];四川建筑科学研究;1998年02期
2 巢斯,孙海,黄鼎业,施功;体外预应力梁受力性能研究[J];四川建筑科学研究;2000年01期
3 赵海东,赵鸣,沈水明;超长钢筋混凝土结构的温度响应[J];四川建筑科学研究;2000年04期
4 金国芳,李思明,陆浩亮,陈冠尧;梁腹开洞后受力分析的荷载试验及有限元计算分析[J];四川建筑科学研究;2001年02期
5 范颖芳,周晶,黄振国;受腐蚀混凝土构件中混凝土膨胀内应力的研究[J];四川建筑科学研究;2002年04期
6 张琦彬,刘兴远;某砖混结构住宅楼墙体裂缝分析[J];四川建筑科学研究;2003年01期
7 陈万祥,郭志昆,任新见;碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度计算的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2003年02期
8 王孔藩,许清风,朱雷;结构裂缝控制与渗漏防治[J];四川建筑科学研究;2003年03期
9 王志民,刘晓娟,李华强;砖混结构施工中墙体裂缝的探讨[J];四川建筑科学研究;2003年03期
10 何爱勇,陈高瞻,江世永,孙明;某工程转换层梁裂缝检测分析[J];四川建筑科学研究;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陶俊林;刘彤;王汝恒;陈裕泽;;混凝土材料的高温静载压缩力学性能研究[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
2 冯帆;张国新;刘有志;;层间水力渗透破坏对拱坝工作性态的影响[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 韩宇栋;张君;韩珀;;粗骨料含量对混凝土断裂参数的影响研究[A];2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集[C];2011年
4 贾福杰;赵顺增;王涛;谭风国;韩团结;杭玉勇;武旭南;谭涛;;有限元预测温度场技术在博兴交通家园住宅工程的应用[A];2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集[C];2011年
5 陈伟;张燎军;卢斌;白莉萍;张洋;陈亚军;;大型泵站混凝土底板冷却水管布置方案研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 卢斌;张燎军;陈伟;白莉萍;张洋;郑孝军;;大型泵站底板冬季施工温度应力及保温措施研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 陈斌;;宁波轨道交通1号线一期工程地下结构防水技术及应用[A];中国土木工程学会隧道与地下工程分会防水排水专业委员会第十五届学术交流会论文集[C];2011年
8 王忠岭;;哈尔滨地铁浅埋暗挖隧道复合式衬砌防水技术综述[A];中国土木工程学会隧道与地下工程分会防水排水专业委员会第十五届学术交流会论文集[C];2011年
9 王培鑫;刘建国;;对盾构管片密封垫防水压力检测的探讨[A];中国土木工程学会隧道与地下工程分会防水排水专业委员会第十五届学术交流会论文集[C];2011年
10 纪洪广;刘娟红;周晓敏;;矿井混凝土井壁材料腐蚀劣化途径及服役安全问题对策研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
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1 闫培雷;考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
4 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
5 劳晓春;RC矩形截面剪力墙构件的抗震性能及其性能指标限值研究[D];华南理工大学;2010年
6 黎鹏平;胶凝材料组成与钢筋混凝土氯离子腐蚀研究[D];华南理工大学;2010年
7 郑顺潮;钢纤维聚合物高强结构混凝土的力学性能研究[D];华南理工大学;2010年
8 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
9 傅军;新型墙体抗裂抗渗性能及工程应用研究[D];浙江大学;2010年
10 郭远臣;再生骨料/水泥复合材料干缩性能研究[D];昆明理工大学;2010年
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1 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
2 周国栋;钢筋锈蚀耐久性基础研究[D];郑州大学;2010年
3 黄晓战;纤维矿渣微粉混凝土高温损伤机理与力学性能研究[D];郑州大学;2010年
4 汤俊杰;塑性混凝土基本性能研究[D];郑州大学;2010年
5 李科;地下工程结构耐久性分析与评价[D];郑州大学;2010年
6 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年
7 杨明林;塑性混凝土配合比及性能指标试验研究[D];郑州大学;2010年
8 王丽君;钢纤维混凝土剪力墙非线性有限元分析[D];郑州大学;2010年
9 郑文举;既有宽幅桥梁结构承载能力试验研究与加固分析[D];郑州大学;2010年
10 夏富友;基于结构检算的公路混凝土旧桥承载力评价方法研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 蒋德稳,李果,袁迎曙;混凝土横向裂缝对钢筋腐蚀速度影响的试验研究[J];四川建筑科学研究;2005年04期
2 齐锋;陈晓宝;;谈复合式地铁车站的有限元数值仿真[J];地下空间与工程学报;2006年S2期
3 储洪强;蒋林华;黄晓刚;;电沉积处理后带裂缝混凝土的抗碳化性能研究[J];材料导报;2006年04期
4 储洪强;王培铭;蒋林华;;电化学沉积法修复混凝土裂缝的研究进展[J];材料导报;2010年11期
5 匡亚川;欧进萍;;混凝土的渗透结晶自修复试验与研究[J];铁道科学与工程学报;2008年01期
6 许超;李克非;;水泥基材料裂缝对钢筋锈蚀过程的影响[J];东南大学学报(自然科学版);2006年S2期
7 金祖权;孙伟;蒋金洋;赵铁军;;持续荷载下混凝土的硫酸盐腐蚀研究(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2008年01期
8 匡亚川;欧进萍;;具有损伤自修复功能的智能混凝土梁[J];功能材料;2007年11期
9 欧进萍,匡亚川;内置胶囊混凝土的裂缝自愈合行为分析和试验[J];固体力学学报;2004年03期
10 钱春香;王育江;黄蓓;;水在混凝土裂缝中的渗流规律[J];硅酸盐学报;2009年12期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 金祖权;西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测[D];东南大学;2006年
2 陈凤山;海洋环境下钢筋混凝土结构CFRP加固研究[D];大连理工大学;2007年
3 赵卫国;公路钢筋混凝土梁桥的病害分析与受损后承载能力计算[D];长安大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 储洪强;电沉积方法修复混凝土裂缝技术研究[D];河海大学;2005年
2 龙建光;钢筋混凝土构件裂缝研究与工程应用[D];中南大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 马宏旺;王益群;陈晓宝;吴永祥;;预应力技术在地铁车站混凝土车站顶板抗裂防渗中的应用研究[J];建筑结构;2012年03期
2 李艳艳;李强;涂金龙;刘坤;;聚丙烯纤维混凝土梁试验研究及非线性数值分析[J];混凝土与水泥制品;2013年02期
3 徐海鹰;赵少杰;;悬索桥主缆温度场计算[J];铁道工程学报;2012年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张媛媛;聚丙烯纤维混凝土受拉损伤模型研究[D];西北农林科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁坦;建筑物可靠性鉴定与加固改造的发展[J];四川建筑科学研究;1994年03期
2 罗荣芳;混凝土损伤本构理论研究及其应用[J];长沙铁道学院学报;1998年04期
3 蔡敏,蔡四维;混凝土与纤维混凝土的疲劳裂纹扩展分析[J];东南大学学报;1998年05期
4 蔡敏,蔡四维;混凝土、纤维混凝土的Ⅰ型断裂[J];工程力学;1999年04期
5 张我华,金荑;各向异性损伤力学中的弹塑性分析[J];固体力学学报;2000年01期
6 沈荣熹;新型纤维增强水泥复合材料研究的进展[J];硅酸盐学报;1993年04期
7 惠云玲;锈蚀钢筋力学性能变化初探[J];工业建筑;1992年10期
8 林志海,覃维祖,张士海,张涛;虚拟仪器技术在检测混凝土早期开裂敏感度试验中的应用[J];工业建筑;2003年07期
9 柴振岭,王全凤,施养杭;混凝土力学的研究现状与发展[J];工业建筑;2005年S1期
10 牛荻涛,王庆霖;一般大气环境下混凝土强度经时变化模型[J];工业建筑;1995年06期
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1 逯静洲;三轴受压混凝土损伤特性理论与试验研究[D];大连理工大学;2002年
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1 桑毅红;;聚丙烯纤维混凝土的抗裂经济性[J];合作经济与科技;2009年16期
2 王明阳;李华明;;浅谈聚丙烯纤维混凝土及其在隧道中的应用[J];山西建筑;2006年11期
3 樊伟忠;;浅谈聚丙烯纤维在商品混凝土中的应用[J];科学咨询(决策管理);2008年02期
4 赵秀峰;刘开平;;水镁石纤维混凝土的低温性能研究[J];混凝土与水泥制品;2007年04期
5 林蓼;;地铁车站结构地下水的腐蚀防治[J];都市快轨交通;2006年04期
6 冷曦;;聚丙烯纤维在桥面混凝土中的应用[J];黑龙江交通科技;2008年11期
7 孙补;陈瑜;李卫东;高茂林;;聚丙烯纤维对粉煤灰混凝土的抗裂性试验研究[J];工业建筑;2007年S1期
8 赵屹峰;聚丙烯纤维对混凝土收缩裂缝的影响[J];广西城镇建设;2005年10期
9 高小建;赵福军;巴恒静;;减缩剂与聚丙烯纤维对混凝土早期收缩开裂的影响[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2006年05期
10 陈玲秋;袁建明;;浅谈聚丙烯纤维的阻裂作用[J];浙江建筑;2006年08期
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1 张玉源;朱天民;齐保生;张海涛;;聚丙烯纤维混凝土在水利工程中的应用探讨[A];山东水利科技论坛2006[C];2006年
2 忻鼎康;胡祖光;邓景纹;张安安;;中山北路地铁车站预应力有限元分析[A];第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2003年
3 白廷辉;刘国彬;刘朝明;吴玉怀;于宿海;刘涛;史世雍;姜向红;张国峰;陈昌祺;;地铁车站建设安全及风险控制技术[A];中国城市轨道交通新技术(第三集)[C];2009年
4 何雪松;;地铁车站深基坑钢支撑置换技术[A];2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集[C];2009年
5 王瑞兴;钱春香;丁庆领;刘平;何波法;;聚丙烯纤维对混凝土性能的改善作用[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会水泥基材料论文集(下册)[C];2003年
6 石刚;陈柏年;;工程用聚丙烯纤维的生产及应用[A];先进纤维混凝土 试验·理论·实践——第十届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2004年
7 刘仍光;方燕;毛新奇;;聚丙烯纤维补偿收缩混凝土试验研究[A];首届山东材料大会论文集(建筑材料篇)[C];2007年
8 李北星;成方;舒恒;陈明祥;;喷射聚丙烯纤维混凝土韧性试验研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
9 林江;陈志源;;聚丙烯纤维—钢纤维水泥基复合材料力学性能的研究[A];纤维水泥与纤维混凝土——全国第四届学术会议论文集(二)[C];1992年
10 路美丽;刘维宁;乐贵平;;结合盾构法建造地铁车站的方案设计[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 田豆豆 杨柳 郑群华;武汉金银潭地铁车站“零渗水”的秘密[N];中国建材报;2010年
2 本报记者 杜一鸣;沈阳地铁站装修最高标准1500元/㎡[N];沈阳日报;2009年
3 昱含;地铁车站细节设计应更加人性化[N];人民铁道;2011年
4 实习记者 朱祝何;混凝土结构新标准10月1日实施[N];中国质量报;2011年
5 许才旺;聚丙烯纤维抗渗防裂混凝土[N];中国建材报;2001年
6 记者 于海;地铁车站8月份惊艳呈现[N];沈阳日报;2009年
7 记者 孔祥文 通讯员 应爱武;广州东山口站打破国内无盾构拓建地铁车站历史[N];中国铁道建筑报;2010年
8 王志华;地铁车站安装绿色照明[N];北京日报;2003年
9 中石化北京化工研究院 张薇 张师军;功能性聚丙烯纤维前程似锦[N];中国化工报;2001年
10 特约记者 汪鲁迅 通讯员 冯英明;军港混凝土结构延寿技术获突破[N];解放军报;2008年
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1 齐锋;地铁车站纤维混凝土结构抗渗试验及阻裂防水机理的研究[D];上海交通大学;2007年
2 曲树盛;地铁车站在内爆炸作用下的结构响应与破坏及地面振动研究[D];天津大学;2012年
3 张波;地铁车站地震破坏机理及密贴组合结构的地震响应研究[D];北京工业大学;2012年
4 冯兴国;应力作用下碳钢在混凝土环境中的腐蚀与钝化[D];北京化工大学;2012年
5 张慧莉;矿渣聚丙烯纤维混凝土性能研究[D];西北农林科技大学;2010年
6 刘卫东;改性聚丙烯纤维混凝土的工程性能研究[D];东华大学;2010年
7 何伟;地下结构地震响应及其与地表建筑的影响研究[D];大连理工大学;2011年
8 郝贵强;聚丙烯纤维增强异形柱框架抗震性能的研究[D];天津大学;2009年
9 王晨飞;氯盐环境下聚丙烯纤维混凝土耐久性能研究[D];西安建筑科技大学;2012年
10 王春;地铁车站通风与火灾三维数值模拟研究[D];西南交通大学;2005年
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1 吴永祥;聚丙烯纤维混凝土在地铁车站抗裂防渗中的应用研究[D];上海交通大学;2008年
2 盛松涛;路用超早强混凝土试验研究[D];武汉大学;2004年
3 黎红兵;聚丙烯纤维水泥砂浆加固RC足尺梁受弯性能试验研究[D];湖南大学;2010年
4 魏晓丽;聚丙烯土工布纤维抗老化性能研究与测试[D];天津工业大学;2004年
5 何晓达;低掺量钢纤维/聚丙烯纤维高性能混凝土试验研究[D];大连理工大学;2002年
6 生墨海;聚丙烯纤维混凝土在旧桥加固中的应用研究[D];长安大学;2010年
7 王志钊;聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究[D];浙江大学;2004年
8 刘毅;聚丙烯纤维用染料的合成研究[D];大连理工大学;2004年
9 姚春梅;聚丙烯纤维对耐酸混凝土抗裂性能的影响[D];合肥工业大学;2008年
10 张建华;聚丙烯纤维混凝土配筋梁变曲性能试验研究[D];太原理工大学;2003年
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