钢拱架锈蚀对海底隧道支护体系力学行为影响分析

为探明初期支护中包裹钢拱架锈蚀对隧道支护体系承载力的影响,考虑锈蚀条件下工字钢与混凝土之间黏结滑移退化关系,将其本构引入ANSYS模拟钢拱架锈蚀状态下隧道支护体系受力变化规律。分析表明:1)钢拱架锈蚀率小于5%的时候,钢拱架自身、喷射混凝土、初期支护与二次衬砌之间接触压力以及二次衬砌混凝土内力变化较小,受锈蚀率的作用不大。2)钢拱架锈蚀率为5%~55%,支护体系的受力行为及安全性变化很大;当锈蚀率达到55%,工字钢与初期支护混凝土之间的黏结完全失效,钢拱架与初期支护混凝土之间的整体受力功能完全丧失。3)随着钢拱架锈蚀率增加,围岩荷载逐渐向二次衬砌转移,二次衬砌逐渐取代初期支护而成为围岩荷载的主要承担者。