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佛岭隧道衬砌结构耐久性研究

李文桦  
【摘要】:摘要:目前我国正处于基础设施建设的黄金时期,地铁、高铁、高速公路、海底隧道等地下工程正如火如茶地在全国建设,同时关于这些地下结构的耐久性问题也越来越受到学术界和工程界的重视,若没有质量保障便很难发挥其功能效益。但是,目前关于地下洞室衬砌结构耐久性的研究还很不完善,没有形成统一的思路,因此关于隧道衬砌结构耐久性的研究就显得很有必要,意义重大。 针对上述问题,本文以绩黄高速公路佛岭隧道为工程背景,对其衬砌耐久性进行了研究,主要的研究内容如下: (1)进行了佛岭隧道初喷混凝土、二次模注混凝土以及围岩的单轴压缩试验和蠕变试验,得出其应力应变曲线及单轴抗压强度、弹性模量等力学参数,并用广义凯尔文(Kelvin-Viogt)模型拟合,获得了蠕变模型参数。 (2)用粘弹性解析的方法分析推演圆形隧道围岩和衬砌结构之间相互作用的一般时效规律,然后通过把佛岭隧道(三心圆隧道)等效成圆形的,最终给出佛岭隧道衬砌结构应力应变随时间变化的预测结果。 (3)通过ABAQUS数值模拟,得到了粘聚力、内摩擦角、弹性模量和衬砌厚度对轴应力的影响规律,并采用回归的方法给出衬砌轴应力的数学预测模型,对不同厚度时结构的可靠度及失效概率进行评价。 (4)对影响隧道衬砌结构耐久性的两大主要因素——混凝土碳化和钢筋锈蚀先进行简单阐述,然后分别基于裂缝限值和承载力极限准则对佛岭隧道衬砌结构服役寿命进行预测,并取两者中的小值作为佛岭隧道衬砌结构服役寿命的理论预测值。 (5)对隧道衬砌结构耐久性设计理论进行了研究,建立了一套基于近似概率的隧道衬砌结构耐久性设计方法,得到了佛岭隧道衬砌结构耐久性设计的极限状态方程,并从衬砌构造、原材料及施工质量几方面提出了提高隧道衬砌耐久性的一些具体工程措施。


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