隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.     

隧道火灾后衬砌混凝土受损分析

大火会引起混凝土强度的严重损失,导致混凝土的爆裂,造成隧道衬砌的破坏,严重时甚至导致隧道的坍塌,因而必须重视隧道的防火能力。结合混凝土高温受损的特性,隧道火灾后衬砌混凝土受损情况进行分析,并提出了增加公路隧道抗火灾能力的措施。     

火灾工况下两车道公路隧道承载力计算方法

常规下衬砌结构承载力的计算主要采用荷载结构法与地层结构法。但在火灾工况下,衬砌截面上每一点的温度分布不均,随厚度增大而降低,同时,材料的物理力学参数以及衬砌厚度也随着温度的变化而变化,而在常规计算方法中,计算参数的定义很难反映火灾工况下材料物理力学参数的实际变化。因此,本文提出一种能够反映火灾下材料物理力学参数实际变化的计算方法,同时将衬砌单元由常用的梁单元换成平面应变单元,然后根据实际情况对模型分层赋予属性并进行结构承载力计算,为以后火灾工况下公路隧道承载力计算提供借鉴。     

隧道混凝土衬砌结构的耐久性与保护层厚度研究

针对公路隧道混凝土衬砌结构耐久性损坏问题,在介绍隧道环境条件与衬砌耐久性损伤成因、分类的基础上,提出衬砌保护层厚度确定方法,为延长隧道使用寿命提供有效手段。     

隧道衬砌混凝土的热力耦合室内试验研究

为研究受火时间和粗骨料含量与隧道衬砌混凝土宏观损伤的关系，根据隧道衬砌实际受火特点，自主改良设计一套衬砌混凝土热力耦合试验装置，研究粗骨料含量为20%、30%和40%的混凝土试块在载荷比恒为28%且不同受火时间下的损伤规律.研究结果表明：无火灾发生时，衬砌混凝土受较小荷载作用下，表面无劣化现象，质量无明显变化，残余抗压强度增加；热力耦合作用下，随着火灾时间增加，受火0.5 h后，试块表面有少许微裂纹形成，1.0 h后表面出现较宽的裂缝，细小裂缝分布较多且部分裂缝相互交叉，受火达到2.0 h，试块底面损伤严重，可以看出火灾的发展时间和程度对衬砌结构的损伤至关重要；随着混凝土粗骨料含量的降低，混凝土内部温度传导速度减慢，相同位置处的温度值变小，其表观损伤显著增加，20%粗骨料含量下质量损失率可达8.14%，而40%粗骨料含量混凝土质量损失率仅为4.10%，强度相同时，高含量粗骨料混凝土的抗火性能更优.     

装配式钢管混凝土绿色隧道探讨

文章针对目前我国公路隧道复合式衬砌厚度大、施工速度慢、施工质量难以保证、后期病害频发等问题。提出一种新型的装配式钢管混凝土公路隧道衬砌结构。该结构结合钢管和混凝土两种材料的受力优点,形成一种承载力强,塑性和韧性高的隧道衬砌;通过工厂预制,规模化生产,现场装配的施工方法,具有施工速度快,施工功效高等优点。计算分析表明:该结构受力性能好,能有效的减小现有复合式衬砌的厚度,可在新建隧道的支护和既有隧道加固和维修等方面推广使用,具有良好的经济和社会效益。     

浅谈公路隧道火灾后病害处治技术

2014年国道二广高速公路山西境内岩后隧道发生了严重火灾事故,隧道遭受到很严重的破坏,隧道衬砌、机电及其他设施损坏严重。介绍了火灾后隧道损坏情况、火灾后隧道土建结构处治方法、处治施工中发现和处理的问题,提出几点火灾后隧道处治中需考虑的问题,供大家参考和交流。     

公路隧道衬砌病害力学模拟研究

基于荷载-结构法隧道计算理论,建立了公路隧道衬砌的裂缝、材料劣化、空洞、附加荷载等病害的力学评价模型,研制了公路隧道衬砌病害力学模拟分析软件,以便量化评价衬砌病害对结构承载力的影响。工程算例分析表明:衬砌裂缝和空洞的存在均会降低结构的安全系数,且空洞区域内的结构安全系数影响比较平稳,随着与病害位置距离的增加,其影响能力亦逐渐减弱。     

公路隧道衬砌渗漏水病害处治技术探讨

随着公路隧道的多年运营,会产生多种病害,其中隧道衬砌渗漏水病害较为常见。衬砌渗漏水病害会造成钢筋锈蚀、混凝土开裂、衬砌保护层厚度不足等问题,形成重大隐患,严重威胁公路隧道的使用功能以及安全性。以伊犁G217线K730+577玉希莫勒盖隧道提质升级改造项目为例,通过现场调查,结合现场检测结果,分析了公路隧道衬砌渗漏水病害的成因,介绍了隧道衬砌注浆技术在实际工程中的应用,为今后的公路隧道衬砌渗漏水病害处治提供参考。     

公路隧道二次衬砌厚度的优化

应用工程类比法对榆树沟隧道二次衬砌厚度进行了优化设计,选取了Ⅱ类围岩浅埋、Ⅲ类围岩及Ⅳ类围岩三种不同的复合式衬砌结构类型,对隧道开挖后围岩和初期支护的力学状态采用FLAC软件进行了模拟计算,对二次衬砌的力学状态采用ANSYS软件进行了分析。结果表明三种衬砌结构类型的二次衬砌内力都较小,最大轴力为165 kN,最大弯矩为-15.97 kN.m,且都发生在Ⅱ类浅埋断面,二次衬砌的安全系数较大;衬砌周边位移最大的是Ⅱ类围岩浅埋,其洞周位移最大值(18 mm)发生在拱脚处,边墙围岩收敛较小,且围岩越好,周边位移越小;现场监控量测的净空收敛数值均远小于允许收敛值,二次衬砌接触压力的量测值均远小于规范计算值。可见,二次衬砌工作状态良好,安全储备较大,减薄二次衬砌厚度的隧道结构是安全的。     

连续T梁桥面混凝土铺装层力学行为数值分析研究

通过对连续T梁混凝土铺装层进行三维有限元分析,研究了在车辆荷载下铺装层力学响应的最不利荷载位置,随后分别考虑了水平荷载、超载、铺装层厚度以及弹性模量对铺装层力学响应的影响,得出了一些有益的结论,对铺装层设计和施工有一定的指导作用。     

钢管混凝土脱粘及灌浆补救效果试验研究

对钢管与混凝土脱粘后钢管混凝土的力学性能(弹性模量和承载能力等)以及灌浆的效果进行了试验研究．结果表明，随脱粘宽度增大，钢管混凝土的弹性模量和承载能力大幅度下降，纵向和侧向变形加剧．原因在于，脱粘后钢管与混凝土不能共同承载．进行灌浆处理后，钢管混凝土原有的力学性能基本恢复．     

不同粒径再生骨料混凝土性能试验分析

废弃混凝土块经过分拣、破碎、清洗、分级后,可以分成再生粗骨料和再生细骨料,将再生粗骨料作为混凝土骨料,其力学性能与天然骨料相比有所差异。针对不同粒径再生骨料混凝土的性能进行试验分析,对分析不同粒径再生骨料混凝土的抗压强度和弹性模量进行比较。试验表明：随着再生骨料粒径的变化,再生混凝土抗压强度与弹性模量都有明显变化,但变化规律与粒径变化不一致,据此,对优选骨料粒径提出建议。     

多雨地区双块式无砟轨道湿态混凝土力学性能

长期处于水环境中的双块式无砟轨道内部存在不均匀的湿度场，而湿度会对轨道结构的力学性能产生一定的影响. 为研究水环境中双块式无砟轨道内部不同湿度状态下混凝土宏观力学性能，结合水环境中双块式无砟轨道的湿度分布情况，建立了混凝土基质纳观组分（C-S-H）分子动力学模型，对混凝土基质展开多尺度计算，并进行两级均匀化分析. 结果表明:水环境中的双块式无砟轨道结构表层湿度的梯级分化明显，轨道内部的湿度差最高可达38.41%；混凝土的弹性模量和泊松比随饱和度的增加而增大；混凝土饱和度由0增加到100.00%时，支承层、道床板及轨枕混凝土弹性模量的增幅分别可达35.0%、19.5%、16.2%.      

钢桥面铺装与混凝土桥面铺装力学控制指标值对比研究

通过研究某钢桥面铺装体系与某混凝土桥面铺装体系的受力变形,分析2种铺装层的应力应变特性的异同。运用有限元方法建立正交异性钢桥面复合铺装体系模型与混凝土桥面复合铺装体系模型,对比分析了铺装层力学控制指标的变化规律以及铺装层厚度、材料模量对铺装体系力学特性的影响。研究成果可为大跨径钢桥面铺装和混凝土桥面铺装设计提供参考。     

自密实再生混凝土的基本力学性能试验研究

为了研究自密实再生混凝土的基本力学性能,通过立方体抗压强度试验、轴心抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和弹性模量试验,观察了自密实再生混凝土的受压和受拉破坏过程和破坏形态,分析了再生粗骨料替代率对自密实再生混凝土基本力学性能的影响,探讨了普通混凝土和再生混凝土的各力学性能指标之间的换算关系对自密实再生混凝土的适用性. 结果表明:自密实再生混凝土受压和受拉的破坏形态与普通混凝土相似;当再生粗骨料替代率由0增加至100%时,自密实再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量分别降低了15.5%、12.7%、25.6%和11.5%,而自密实再生混凝土的峰值应变增大了19.8%;再生粗骨料替代率对自密实再生混凝土的泊松比无显著影响;普通混凝土和再生混凝土的各力学性能指标之间的换算关系不适用于自密实再生混凝土,提出的自密实再生混凝土的立方体抗压强度与其他力学性能指标之间的换算关系具有较高精度.      

掺硅灰对中等强度混凝土力学性能影响的试验研究

硅灰作为一种活性粉末,掺入混凝土中能有效地提高混凝土的抗压强度、弯拉强度、耐磨性和抗渗性等．因而被大量应用于高强、高性能混凝土的研制中。通过试验研究硅灰不同掺量对中等强度混凝土力学性能——抗压强度、抗折强度、劈裂强度、应力应变和弹性模量等的影响,初步得到中等强度混凝土中硅灰的合理掺量,有助于提升硅灰在路面混凝土中的应用价值和前景．     

酸雨环境下受腐蚀混凝土弹性模量灰色预测

弹性模量是混凝土的重要力学性能指标.为研究酸雨环境下混凝土的弹性模量劣化规律,应用灰色理论新陈代谢GM（1,1）模型,建立了受酸雨腐蚀混凝土静力抗压弹性模量预测模型,并对文献中模拟3种酸度的酸雨环境的试验数据进行了验证,理论模型的计算结果与试验数据吻合较好.研究表明,新陈代谢GM（1,1）模型简便易行,能够有效地预测受酸雨腐蚀混凝土的弹性模量.     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。