聚丙烯网状纤维混凝土在隧道衬砌中的应用试验研究

在隧道衬砌混凝土中掺入聚丙烯纤维,能显著增加混凝土的抗渗能力,对提高衬砌混凝土防水性能非常有利,并且能够增加混凝土的抗压、抗冲击、抗磨损和抗疲劳等特性.但掺入聚丙烯纤维后,混凝土工作性能和外观质量稍有降低,对自流无振捣混凝土衬砌施工有一定影响.文章介绍了在隧道衬砌中采用聚丙烯网状纤维混凝土的试验结果,并对聚丙烯纤维混凝土与钢纤维混凝土作了对比分析.     

海相地层地铁盾构隧道钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究

地铁盾构隧道管片材料的选取决定了管片性能与结构的整体安全度与可靠度,钢纤维混凝土材料在抗裂、抗震、抗疲劳、抗冲击等方面具有比普通混凝土更好的力学特性。为此,文章针对深圳地区海相地层地铁盾构隧道管片衬砌,基于可靠度理论,在混凝土材料中加入钢纤维,优化配合比设计,并通过系列试验开展了钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究。结果表明:(1)在盾构隧道不出现大变形的前提下,以少配筋加钢纤维混凝土管片为最佳选择方案;(2)在配筋率相同时,少筋加钢纤维混凝土管片比原配筋混凝土管片具有更高的可靠度,且受钢纤维的掺量、品种、形状和长径比等因素综合影响;(3)钢筋钢纤维混凝土管片能极大提高盾构隧道管片衬砌结构的可靠度指标,满足海相地层地铁隧道结构耐久性的安全标准。     

海相地层地铁盾构隧道钢纤维混凝土管片材料性能试验研究

在普通混凝土中掺入一定量的短钢纤维可改善和提高结构的整体性能。目前钢纤维混凝土已在地上结构得到了应用,但在滨海海相地层地铁盾构隧道中尚无应用案例,其相关技术指标与设计参数尚需进一步研究与完善。为此,文章依托深圳地铁西丽湖—西丽区间隧道工程,采用室内试验分析方法,针对海相地层地铁盾构隧道钢纤维混凝土管片开展研究,结果表明:(1)钢纤维对混凝土的各项强度有一定的增强与改善作用;(2)钢纤维的长度及最大粒径粗骨料的合理比率对提高混凝土管片抗折强度十分重要;(3)砂率的变动对拌和料的和易性能产生较大的影响;(4)钢纤维存在一个合理的掺入量;(5)钢纤维使纤维混凝土的微裂缝减少,孔隙结构得到改善,从而提高了管片的抗渗性能。     

聚丙稀微纤维喷混凝土在隧道施工中的应用

在喷混凝土中掺加一种新型材料--聚丙稀微纤维,是改善喷混凝土性能的一种有效方法.文章主要介绍了微纤维的性能及微纤维喷混凝土在隧道施工中的应用情况,以及微纤维喷混凝土施工技术在降低成本等方面的显著效果,值得广泛推广和应用.     

火灾下衬砌开裂形式与范围研究

隧道火灾对人员生命产生威胁的同时也会对隧道结构安全产生影响。首先,根据火灾时的实际情况建立了地铁区间隧道火灾烟气三维温度场。其次,考虑隧道壁面与高温烟气的热对流、热传导、衬砌材料传热性能的非线性以及衬砌混凝土爆裂建立了火灾时衬砌温度场求解的基本方程与求解方法,对比试验结果验证了所提方法的准确性。再次,结合求解得到的三维温度场,考虑衬砌材料热力学性能为温度的非线性函数,使用有限单元法对火灾时衬砌内部应力进行了求解。最后,按照弹性失效准测以及三轴受力情况,对衬砌破坏的形态及范围进行了分析。研究发现:衬砌破坏主要由内侧混凝土压碎引起;受火7 200 s后,沿行车方向16 m,厚度方向12 cm,拱顶向下112°范围内衬砌受压超过其抗压强度;管片主筋处,1 800 s内其受力均小于其强度;管片破坏形态主要为片状劈裂;螺栓在火灾后期会出现抗剪强度不足,主要范围分布在对拱顶向两侧37°范围内。     

纤维和膨胀剂对混凝土性能的影响

文章结合工程实例,进行了杜拉纤维和膨胀剂配合比及性能试验分析.试验结果表明,混凝土中掺入高强度、低延伸性杜拉纤维后,能够有效地提高混凝土抗裂性能和早期抗收缩性能;复合掺加杜拉纤维和膨胀剂对抑制混凝土干燥收缩的效果较优,具有良好的工程应用价值.     

纤维素纤维在某大型地下结构工程裂缝控制中的应用研究

地下结构工程由于过早开裂导致渗水、钢筋锈蚀等现象而影响正常使用,文章通过在地下结构工程混凝土中掺入纤维素纤维,研究了混凝土塑性抗裂试验及现场试验段裂缝控制,通过试验数据及调查结果证实了掺加纤维素纤维是提高大体积混凝土抗裂防渗能力的有效途径。     

高烈度地震区隧道洞口段纤维混凝土衬砌抗震效果分析北大核心CSCD

为提高隧道洞口段衬砌结构的震时安全性,以某公路隧道洞口段为研究背景,利用有限元分析软件ABAQUS,对使用钢纤维混凝土(SFRC)、钢-玄武岩混杂纤维混凝土(SBHFRC)与素混凝土作为二次衬砌结构材料时的抗震效果进行对比分析。结果表明:在同体积纤维掺量的条件下,与素混凝土二次衬砌相比,SFRC二次衬砌的最大、最小主应力峰值分别增加34.27%、23.56%,剪应力峰值增加23.54%,SBHFRC二次衬砌的最大、最小主应力峰值分别增加3.90%、3.37%,剪应力峰值增加3.32%;SFRC、SBHFRC二次衬砌结构的等效位移分别减少了8.08%、2.36%;SFRC、SBHFRC二次衬砌结构监测面各监测点平均安全系数分别提高了38.73%、50.04%。     

隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久寿命预测模型研究

文章通过对硫酸盐侵蚀机理的分析,得出了自然劣化衰减方程;并根据规范中规定的混凝土强度耐蚀系数低于75%时混凝土寿命到期的基本原则,建立了混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久寿命预测模型;同时选取主要参考点建立了硫酸根质量浓度、水胶比、矿物掺合料掺入种类和掺量,以及不同养生方式的影响系数函数。综合考虑这些因素对衬砌混凝土耐久性的影响,得出了混凝土抗硫酸盐侵蚀的寿命预测方程,并对各种胶凝材配方混凝土的耐久寿命进行了预测。预测结果表明,多元复掺胶凝材对混凝土的抗硫酸盐侵蚀具有良好的效果,考虑多因素的混凝土寿命预测模型简单实用。     

水泥稳定再生骨料的力学性能研究

为解决旧道路产生的水泥混凝土垃圾处理问题,将其使用于道路工程路面基层之中,对道路垃圾处理所成的再生骨料进行研究。对比研究了再生骨料与天然骨料的物理和力学性能,以及再生掺量与天然骨料混掺情况下,无机结合料的力学性能。研究表明,再生骨料的物理和力学性能均满足规范要求可用于道路工程中,并且混合料的无侧限抗压强度随着再生骨料的掺入先增大后减小,在掺量为25%时达到峰值,并且90d后掺入再生骨料的混合料强度均高于天然骨料;混合料的劈裂强度随着再生骨料的掺入先增大后减小,在掺量为75%时达到峰值,并且掺入再生骨料的混合料劈裂强度均优于天然骨料混合料。     

快速接头盾构隧道衬砌结构设计参数研究

管片接头受力性能是影响盾构隧道衬砌结构设计参数的关键因素,而采用快速连接件的接头受力性能尚不明确。文章参考国外盾构隧道衬砌快速连接件的研究和应用情况,结合上海市天然气管线过江隧道工程,通过管片接头荷载试验,对快速接头的纵缝转角刚度、纵缝抗剪刚度、环缝抗剪刚度进行研究。结合试验结果建立了基于梁弹簧法的三环错缝分析模型,给出了该模型关键参数的具体取值范围。最后通过计算对比提出了该种快速接头盾构隧道衬砌结构的修正惯用模型设计参数——刚度折减系数、弯矩传递系数。     

新型聚合物改性水泥混凝土影响因素分析及配合比设计

新型聚合物改性水泥混凝土路面材料中增加了聚合物乳液和纤维,与普通水泥混凝土相比其内部材料结构发生了改变、配合比设计也相对复杂。本文针对新型聚合物改性水泥混凝土的配合比设计提出了原材料要求,并通过室内试验分析了水灰比、聚灰比(聚合物用量)、乳液种类、纤维掺量对聚合物改性水泥混凝土工作性、力学强度及弯曲韧性的影响。试验表明:聚合物改性水泥混凝土路面材料兼有沥青混凝土与水泥混凝土的双重优点,聚合物改性水泥混凝土具有优良的抗折强度与压折比,突出的弯曲韧性,并最终确定了新型聚合物改性水泥混凝土配合比,其中聚合物乳液SD623用量为80～90kg/m~3,聚酯纤维1. 632～1. 904 kg/m~3。     

掺硅粉路面混凝土性能与工艺研究

从抗折强度和经济性两方面研究了路面混凝土的硅粉最优掺量,并对强度、疲劳特性、脆性、耐磨性抗冻性等路用性能进行了研究.结果表明,与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15～20kg/m3掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价,如抗折强度提高10%、极限拉伸应变提高22%以上、压折比降低7%、耐磨性提高42%和抗冻性能提高近10倍、材料费用可节约11%左右.最后对掺硅粉路面混凝土施工工艺和技术经济性进行了分析,表明掺硅粉混凝土在路面工程中应用是可行的.     

几种纤维混凝土用于桥梁伸缩缝区性能初探

桥梁伸缩缝由于设置在梁端构造薄弱部位,所受荷载与所处环境非常恶劣。其中,伸缩缝区混凝土的性能对于保证伸缩缝的可靠性与耐久性起着关键的作用。经研究发现,纤维的掺入对改善混凝土的初始缺陷有较好效果,尤其是抗干缩和抗渗性等,但单一纤维的掺入对抗压、抗折等力学性能的改善未见明显效果。     

铁路隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术北大核心CSCD

铁路隧道衬砌质量问题导致的衬砌背后空洞、开裂、掉块等病害会对铁路正常运营造成极大威胁,混凝土的浇筑和振捣是保证隧道衬砌质量的关键。为此,研发了一种隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术,以提升隧道衬砌质量。研究表明,自动旋转布料机逐窗浇筑技术每次换管时间仅为3~4 min,具有结构简单、操作方便、效果优良、安全可靠的特点,既加快了隧道衬砌进度,又保证了隧道衬砌质量;新型插入式振捣技术采用边墙自动提升插入式振捣技术和拱顶自动气动式插入振捣技术,可以有效地提高混凝土振捣效果;拱顶衬砌采用60°斜孔带压反向浇筑,与传统的拱顶浇筑方法相比,堵管次数、浇筑口模板变形次数都明显减少,混凝土浇筑质量得到了显著提升。     

非粉体纳米材料复合细颗粒掺合料对隧道衬砌混凝土性能影响的试验研究

隧道衬砌混凝土强度及耐久性能直接关系到工程的经济性和安全性.文章以安全、环保、经济及施工人性化为出发点,重点研究了以Ⅰ级粉煤灰配合辅助细颗粒材料微珠作为掺合料,单一或复合掺入不同种类、不同物理性态的纳米材料对胶砂试件强度的影响,对比分析非粉体纳米材料、粉体纳米材料、微硅粉应用于混凝土胶凝材料其物理力学性能,并对以非粉体纳米材料配合细颗粒复合掺合料作为胶凝材料的混凝土强度、耐久性能进行了试验研究.结果表明,非粉体纳米材料与复合掺合料复合应用于隧道衬砌混凝土具有经济、环保、耐久性好的优点,有推广应用前景.     

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下的结构荷载位移曲线,并分析了加固结构的关键性能点。试验结果表明,半环加固法能有效提高隧道的结构刚度及极限承载能力;钢板与混凝土衬砌的粘结面破坏导致结构整体破坏,是加固结构的关键控制因素。     

断层错动下节段式隧道设计参数及安全性分析

鉴于山岭隧道穿越地震活动带的逆断层时易受断层滑动的影响,文章采用数值分析方法,对断层错动下的减震型节段衬砌隧道设计参数进行安全性分析。结果表明:隧道施工过程中应进行径向注浆加固,采取?42 mm小导管进行径向注浆,加固圈为开挖轮廓线外3.7 m;逆断层错动下,位于上盘的衬砌节段易发生拉破坏,位于下盘的衬砌节段易发生压剪破坏;最易发生破坏的节段为与断层面相交的3#衬砌节段;随着错距增大,逆断层型式下节段式衬砌结构的抗压、抗裂及抗剪安全系数呈现逐渐降低的趋势,最易发生破坏的位置为与断层面相交的3~#衬砌节段,破坏型式为压剪破坏,破坏的部位常出现在仰拱与拱顶位置;逆断层错动下,处于下盘(固定盘)的衬砌节段抗裂安全性大于上盘衬砌节段,处于上盘(移动盘)的衬砌节段抗压、抗剪安全性大于下盘衬砌节段;去除端部效应,距离断层面越近,衬砌节段安全性越小,需采取加强措施。所得结论对今后类似工程具有重要的参考和借鉴价值。     

龙溪隧道出口段在地震荷载下变形破裂特征及其数值模拟分析

龙溪隧道出口段主要有表层覆盖层和下伏基岩组成.文章根据边坡地形地貌以及地质结构分析了隧道在地震作用下的变形破裂特征.在此基础上,运用ansys有限元软件对龙溪隧道在Ⅺ度地震烈度荷载作用下的动力响应进行分析,并结合5·12地震后的现场调查,将数值模拟结果与现场的破坏现象进行了对比,得出地震作用下隧道洞口横向边坡的动力反应从坡内向坡外、坡底向坡顶整体上呈逐步放大的趋势;从洞口至基岩与崩坡积分界面处,变形主要在隧道管段之间的接缝处发牛相对错动,并且有逐渐减弱的趋势;在隧道基岩与覆盖层分界面上,隧道衬砌变形量发生突变,衬砌开裂方向与基覆界面产状基本一致,从分界面向内,衬砌变形变得不明显.研究这一变形破坏现象,对认识隧道洞口段在地震作用下的变形破坏规律及极震区隧道洞口段的抗震结构设计具有重要意义.     

矿物掺合料对塑钢纤维增强水泥混凝土力学性能的影响

采用聚丙烯塑钢纤维制备纤维混凝土,通过抗压强度、抗弯拉强度和纤维拔出试验分析了矿物掺合料对塑钢纤维混凝土力学性能的影响。结果表明,塑钢纤维的加入可明显提高混凝土的抗压和抗弯拉强度,并且混凝土的韧性得以改善;单掺粉煤灰或硅灰对塑钢纤维混凝土的强度改善有限,但可大幅提高塑钢纤维混凝土的力学性能和韧性;粉煤灰和硅灰的超叠加效应使得混凝土结构内部更加致密和均匀,水化更充分,所以塑钢纤维与基体的粘结性能大幅提高,并导致塑钢纤维混凝土各项性能的改善。