钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构力学性能劣化研究

考虑锈蚀引起的钢筋力学性能劣化、混凝土有效截面减少、两者黏结性能退化等因素,建立围岩压力作用下钢筋锈蚀隧道衬砌模型,对不同锈蚀率下衬砌结构变形、损伤、内力重分布和裂缝宽度变化进行分析。研究结果表明,锈蚀对衬砌结构各部位损伤严重程度表现为拱顶>拱肩>拱脚>拱腰>仰拱;锈蚀引起结构内力重分布,当锈蚀率由0%发展到20%时,衬砌结构临空侧受拉处弯矩逐渐减小,围岩侧受拉处的弯矩逐渐增大,衬砌轴力整体变化不大,最大变化量仅为7.53%;拱顶裂缝宽度发展最快,拱肩和拱脚次之,当锈蚀率发展到2.7%时,拱顶最大裂缝宽度已不满足耐久性要求;开裂区钢筋锈蚀对衬砌力学性能劣化起主导作用,仅开裂区钢筋发生锈蚀时,衬砌结构力学性能劣化规律与钢筋全长锈蚀情况类似,但锈蚀导致的内力变化幅度和裂缝宽度减小。

基于热-应力耦合分析的钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构性能劣化规律研究

为探究钢筋锈蚀对衬砌结构性能的影响,基于应力场与温度场的耦合分析建立拉拔试验数值模型,并通过试验与计算结果对比验证了模型的可靠性,最终构建锈蚀作用下的衬砌结构性能劣化模型,分析不同锈蚀率下衬砌结构的性能退化规律。研究结果表明:(1)随着衬砌内部钢筋锈蚀率的增大,衬砌各部位的变形量与第一主应力均有不同程度的增加;(2)随着钢筋锈蚀的发展,拱脚、拱顶处的安全系数先后低于规范要求,表明拱脚及拱顶对钢筋锈蚀敏感程度较高;(3)存在一个锈蚀率临界值(10%),当锈蚀率小于该值时,钢筋锈蚀对衬砌结构的影响相对有限,高于该值时,钢筋锈蚀对衬砌结构影响明显。

钢筋锈胀对混凝土构件保护层开裂影响的分析

研究目的:钢筋锈蚀产生的体积膨胀迫使混凝土保护层开裂,“加速”钢筋锈蚀锈胀,裂缝逐渐扩展、贯通直至结构失效的问题是土木工程长期关注的热点。现有混凝土细观研究鲜有考虑骨料级配、粒径等骨料参数因素和不同锈蚀方式下的多因素对比分析。基于此,本文通过设置不同钢筋锈胀过盈量表征均匀锈蚀和非均匀锈蚀,并结合CDP模型提取保护层表面产生裂缝时钢筋锈蚀率,研究骨料参数、保护层厚度、界面层强度对混凝土均匀和非均匀锈胀开裂时锈蚀率的影响。研究结论:(1)随骨料级配、粒径增大或骨料含量降低,结构的耐久性也相应提高;(2)保护层厚度增大、界面层强度提高可减小试件中微裂缝数量和主裂缝长度,同时延缓保护层表面的开裂;(3)本研究结果可为钢筋混凝土结构设计提供有益参考。

强震作用下运营隧道裂损衬砌动力响应分析

运营隧道由于地质因素、施工因素与地下水因素造成衬砌结构带裂缝工作。在地震力作用下,带裂缝的衬砌的安全性难以保证。基于隧道衬砌结构裂损的不同位置和裂缝不同深度的考虑,建立了三维数值有限元模型,采用时程分析的方法研究了衬砌的动力响应。研究表明:①在地震力作用下,隧道衬砌受往复拉压作用;在剪切波作用下,最大弯矩、轴力发生在隧道横截面"X"位置;②带裂缝衬砌在地震力作用下,纵向裂缝处混凝土应力集中,主筋拉应力增大,其他位置内力与完好衬砌响应相同;③随着裂缝的位置不同,对隧道安全性的影响不同,影响顺序由大到小依次为225°、315°、270°;④衬砌初始裂缝深度越深,在地震作用下应力集中情况越严重。

南京地铁小净距隧道施工力学及工序优化研究

以在建"南京地铁"非对称小净距隧道为背景,深入研究施工全过程力学行为及工序优化,总结变形特性、力学响应及塑性区分布规律。得出主要结论:①先行洞(断面小)变形主要受自身施工控制,后行洞(断面大)关键控制步为右Ⅲ区开挖和临时支撑的拆除,CRD法能有效减少洞身变形,控制塑性区增长。②随着后行洞施工,先行洞支护内力不断演化,轴力和弯矩峰值逐渐向中岩墙侧移动,成为支护稳定关键控制部位。由于先行洞开挖,相当于中岩墙围岩部分约束解除,后行洞竖向临时支撑承受较大轴力。临时支护拆除,其轴力向环向支护转移,后行洞中岩墙侧支护轴力明显小于外侧支护轴力。③右洞(断面大)先行时,支护结构受力与左洞先行正好相反,并且安全系数最小值更小,支护最大压应力会增大。综合考虑轴力、弯矩、安全系数、压应力及塑性区,宜先施工左洞(断面小),利用施工偏压消除或减弱非对称小净距结构偏压作用。④隧道宜采用非对称设计,加强左洞中岩墙侧支护参数,而后行洞背离中岩墙侧支护需加强参数,与先行洞规律相反。

福州地铁强承压裂隙水碎裂岩层盾构防喷涌技术

针对福州地铁强承压性裂隙水碎裂状岩层,研究有效的盾构防喷涌技术,提高掘进效率,保证施工安全。首先,通过涌水量预测计算,找到了渗透系数过大、水量充足、极易发生喷涌的区段;然后,通过实践探索提出了采取地面降水井工程措施降低水压、对盾构螺旋输送机进行改造控制出渣和排水的防喷涌技术。通过该项技术的应用,盾构在通过易发生喷涌地段时,减少了喷涌的发生次数和喷涌量,保证了工期,降低了施工成本,地表沉降也满足了沉降控制标准的要求。

浅谈结构物混凝土外观质量控制

在实践的基础上,总结出结构物混凝土外观质量的控制方法。

干打8孔水泥管块工艺

简要介绍了干打8孔电缆管块预制的生产过程及工艺,提出了生产过程中应注意的几个问题,分析了该工艺的经济效益和社会效益。

隧道锚喷基本工法

主要介绍了隧道锚喷的基本操作方法和具体工艺步骤。

钢筋锈蚀劣化对隧道衬砌结构性能的影响

为了研究钢筋锈蚀劣化对隧道衬砌耐久性的影响,通过大量不同锈蚀程度钢筋混凝土试件单轴拉拔以及压弯试验,获得了不同锈蚀率下,钢筋混凝土试件的粘结强度、开裂荷载的退化规律。通过ANSYS有限元数值模拟,建立粘结力退化模型,并基于试验所获粘结力退化曲线,模拟隧道钢筋混凝土衬砌在不同腐蚀程度下结构承载力的变化,进一步研究了不同程度锈蚀量对衬砌结构内部钢筋与混凝土相对滑移量的影响。研究结果表明:混凝土保护层厚度对衬砌结构强度损失有显著影响;钢筋锈蚀率与结构残余强度呈线性相关关系;重度锈蚀条件下衬砌结构最危险的受力截面为衬砌墙角处;钢筋腐蚀与开裂荷载并非简单的线性关系。研究结论可用于评估隧道混凝土衬砌结构腐蚀程度,并为新建隧道混凝土衬砌结构的耐久性设计提供参考。

节理岩体隧道稳定性影响因素正交试验及锚杆作用要点研究

采用正交试验法研究裂隙岩体节理、岩块力学参数对隧道稳定性影响,提出了锚杆支护在不同裂隙岩体隧道中施作要点和内涵。结果表明:相对于塌方区、张开区,剪切滑移区更能反映节理面间剪切错动,可作为节理岩体隧道失稳的一个判断标准。层状岩体隧道稳定性主要影响因素是节理面"法向刚度和剪切刚度",而碎裂状岩体控制剪切滑移区主要因素是"节理面内摩擦角和粘聚力"。对于层状岩体,锚固效果受制于锚杆在节理面法向和切向刚度;对于碎裂状岩体,应强调注浆性质的锚固效果来提高其节理摩擦角和粘聚力,锚杆支护在提高"刚度"的同时,更应着重于提高岩体抗剪切能力,以有效提高碎裂岩体隧道稳定性。

铁路隧道二衬顶部脱空受力分析及整治措施

本文应用数值模拟方法对某铁路隧道二衬顶部小范围脱空情况进行了受力分析,并提出了顶部开天窗凿除补强的整治措施,同时对补强后的二次衬砌进行了受力分析。分析结果表明:隧道二衬顶部小范围脱空情况下,二衬在应力方面能够满足强度要求,但存在掉块等风险;开天窗凿除补强措施可有效利用既有衬砌结构,同时对既有线的安全和行车影响较小,具有较强的安全性和可操作性;采取补强措施后隧道二衬受力比补强前有一定程度的减小,强度满足要求。该隧道顶部脱空补强措施可为同类隧道工程整治提供参考。