彎曲荷載下噴射混凝土襯砌碳化耐久性研究

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針對(duì)公路隧道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)耐久性損壞問(wèn)題，在介紹隧道環(huán)境條件與襯砌耐久性損傷成因、分類的基礎(chǔ)上，提出襯砌保護(hù)層厚度確定方法，為延長(zhǎng)隧道使用壽命提供有效手段。

針對(duì)公路隧道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)耐久性損壞問(wèn)題,在介紹隧道環(huán)境條件與襯砌耐久性損傷成因、分類的基礎(chǔ)上,提出襯砌保護(hù)層厚度確定方法,為延長(zhǎng)隧道使用壽命提供有效手段。

根據(jù)混凝土損傷的基本理論,把混凝土分段曲線損傷模型應(yīng)用到噴射混凝土襯砌的有限元分析中。利用ap-dl語(yǔ)言編程對(duì)ansys進(jìn)行二次開發(fā),模擬了地下工程構(gòu)建過(guò)程中,掘進(jìn)爆破沖擊波對(duì)噴射混凝土襯砌的損傷影響程度。實(shí)例計(jì)算考慮了不同條件下混凝土襯砌的最大損傷值及損傷積累發(fā)展趨勢(shì)。按照5%的允許損傷準(zhǔn)則,求出了不同條件下的最大炸藥用量,為地下工程掘進(jìn)施工提供了理論依據(jù)。

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通過(guò)對(duì)海底隧道耐久性影響的環(huán)境因素分析,進(jìn)而闡述海底隧道的初級(jí)混凝土支護(hù)、二次混凝土支護(hù)抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽腐蝕性機(jī)理,提出海底隧道初級(jí)支護(hù)、二次支護(hù)的混凝土在設(shè)計(jì)、施工方面著重注意的問(wèn)題,以保證隧道運(yùn)營(yíng)安全、壽命長(zhǎng)久。

對(duì)地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行研究,同時(shí)建立地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)工作壽命概率可靠度模型,通過(guò)該模型對(duì)近海區(qū)域隧道段二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行分析.另外,通過(guò)曲線擬合,驗(yàn)證了工程服役期越長(zhǎng),結(jié)構(gòu)可靠性越低,而結(jié)構(gòu)的耐久性也隨之退化.

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海底隧道不同于陸地隧道,由于它處在更加惡劣的環(huán)境中,耐久性問(wèn)題尤為重要。耐腐蝕高性能海工混凝土材料的優(yōu)化配制是增強(qiáng)海底隧道襯砌混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵。針對(duì)海底隧道襯砌混凝土的服役環(huán)境特點(diǎn),提出了襯砌混凝土的強(qiáng)度及耐久性指標(biāo)要求,并通過(guò)試配對(duì)不同水膠比、不同粉煤灰和礦粉摻量的混凝土開展了耐久性能試驗(yàn),在結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,提出了耐腐蝕高性能襯砌混凝土的初步配合比設(shè)計(jì)原則。并對(duì)需要深入開展的海底隧道襯砌混凝土耐久性研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了展望。

對(duì)路面用鋼纖維混凝土材料的彎曲疲勞進(jìn)行了試驗(yàn)研究.應(yīng)用疲勞壽命統(tǒng)計(jì)學(xué)理論確定了路面用鋼纖維混凝土材料彎曲疲勞壽命符合兩參數(shù)威布爾分布,建立了考慮存活率的plgslgn雙對(duì)數(shù)疲勞方程及pslgn單對(duì)數(shù)疲勞方程.對(duì)路面用鋼纖維混凝土材料在循環(huán)荷載作用下的彎曲疲勞變形和抗折彈性模量衰減規(guī)律進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,路面用鋼纖維混凝土材料的抗彎性能和彎曲疲勞壽命明顯高于普通混凝土材料.

噴射混凝土作為新奧法施工的三大必須手段之一,對(duì)洞室圍巖起到支護(hù)的作用,其中噴射混凝土襯砌的厚度對(duì)圍巖支護(hù)效果影響較大.本文針對(duì)公路隧道ⅴ級(jí)圍巖進(jìn)行udec數(shù)值模擬,分析不同噴層厚度對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響.結(jié)果表明,對(duì)于ⅴ級(jí)隧道圍巖,要采用鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿和噴射混凝土聯(lián)合支護(hù),且噴射混凝土厚度為25cm時(shí),支護(hù)效果最好.研究結(jié)果為隧道初期支護(hù)施工設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)和參考.

公路隧道襯砌混凝土耐久性分析

隨著我國(guó)當(dāng)前公路交通的施工建設(shè),公路隧道工程的數(shù)量也在不斷增多,公路隧道的施工質(zhì)量越來(lái)越受到人們的重視.本文主要對(duì)當(dāng)前公路隧道襯砌混凝土的耐久性問(wèn)題展開探討和研究,希望能夠有效的提升公路隧道襯砌混凝土施工的使用壽命,提升公路隧道工程的整體質(zhì)量.

由于地鐵工程投資大、使用年限長(zhǎng),導(dǎo)致地鐵襯砌混凝土的耐久性問(wèn)題尤為重要.針對(duì)陸域地段和海域地段所使用的襯砌混凝土,在滿足施工泵送性能和力學(xué)性能的前提下,重點(diǎn)研究了不同膠凝材料體系對(duì)地鐵襯砌混凝土的抗氯離子滲透、收縮和碳化等耐久性能的影響.結(jié)果表明,在相同強(qiáng)度等級(jí)時(shí),隨著膠凝材料中礦物摻和料摻量的增加,地鐵襯砌混凝土的氯離子遷移系數(shù)和碳化深度均逐漸增大,但收縮率顯著降低；綜合考慮地鐵工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,陸域地段地鐵襯砌混凝土的礦物摻和料摻量可選用50%,海域地段地鐵襯砌混凝土的礦物摻和料摻量宜控制在40%以內(nèi).

鑒于當(dāng)前混凝土橋梁耐久性存在的問(wèn)題,以碳化作用下混凝土橋梁的性能退化規(guī)律為基礎(chǔ),采用可靠度分析探討了混凝土橋梁進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的量化方法,并以實(shí)例對(duì)橋梁耐久性定量設(shè)計(jì)的全過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明。

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依托秦嶺終南山18km特長(zhǎng)公路隧道,選取隧道中部長(zhǎng)度600多米的施工區(qū)段,設(shè)計(jì)風(fēng)阻現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方案,布設(shè)2個(gè)測(cè)試斷面,每個(gè)斷面不同位置布設(shè)16個(gè)測(cè)點(diǎn),采用高精度壓差法對(duì)噴射混凝土作為隧道永久襯砌的通風(fēng)阻力系數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,測(cè)試風(fēng)速范圍為1.2~6.5m／s;通過(guò)數(shù)據(jù)整理分析,得出了通風(fēng)阻力系數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)。試驗(yàn)表明:2車道公路隧道(凈空面積70m2)噴射混凝土襯砌通風(fēng)阻力系數(shù)在試驗(yàn)工況條件下為0.051,該參數(shù)值偏于保守,可直接用于指導(dǎo)通風(fēng)設(shè)計(jì)。

針對(duì)廣州地鐵隧道內(nèi)空氣中存在較高濃度co2對(duì)混凝土的侵蝕,采用實(shí)際工程混凝土試件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)碳化試驗(yàn),并應(yīng)用相似理論對(duì)混凝土抗碳化耐久壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明:8家攪拌站供給廣州地鐵工程使用的c30p8混凝土的28d碳化深度從10mm到25mm不等,離散性較大;廣州地鐵混凝土保護(hù)層為35mm,co2濃度為0.05%時(shí),混凝土的抗碳化耐久壽命基本上都超過(guò)了100a的設(shè)計(jì)使用年限,但也存在低于100a的個(gè)例。

　當(dāng)隧道工程施工遇到含黃鐵礦的地層時(shí),黃鐵礦氧化形成的酸性環(huán)境以及其引發(fā)的一系列化學(xué)反應(yīng)會(huì)對(duì)隧道混凝土襯砌的耐久性帶來(lái)不利的影響。利用黃鐵礦氧化形成酸性環(huán)境水的一系列化學(xué)反應(yīng)和機(jī)理,并對(duì)隧道混凝土襯砌在酸性環(huán)境水條件下的侵蝕過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室浸泡試驗(yàn)和理論分析,運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)對(duì)酸性環(huán)境下混凝土中不同硅酸鹽礦物和鋁酸鹽礦物侵蝕反應(yīng)的吉布斯自由能的變化δgt0和反應(yīng)的平衡常數(shù)lgkt。計(jì)算結(jié)果表明鋁酸鹽抗h+離子侵蝕的能力比硅酸鹽差;在酸性水中,高鈣硅比、高堿性的是水化礦物一般比低鈣硅比、低堿性的水化礦物穩(wěn)定性差。研究結(jié)果結(jié)合具體的隧道工點(diǎn)調(diào)查,可以為穿越含黃鐵礦地層的隧道混凝土病害整治和預(yù)防提出了針對(duì)性很強(qiáng)的工程措施。

近年來(lái),單層襯砌作為新的隧道結(jié)構(gòu)形式,由于其具有經(jīng)濟(jì)、低碳、環(huán)保特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于隧道及地下工程中。但對(duì)于組成單層襯砌結(jié)構(gòu)主要材料的噴射混凝土的力學(xué)和耐久性能要求比以往噴射混凝土要求更高。該文圍繞提高噴射混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究,研究證實(shí)采用聚羧酸高性能減水劑、無(wú)堿速凝劑和低水膠比以及單摻或雙摻礦物摻合料可有效提高混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性。

8.4.13混凝土襯砌 襯砌作為隧道的永久支護(hù)，對(duì)其施工質(zhì)量必須嚴(yán)格按規(guī)范要求控制。襯砌砼表面作為隧道施工后唯一外露部分，其表面的質(zhì)量情況，直接體現(xiàn)隧道的美觀程度，因此對(duì)襯砌砼表面要求必須有高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)。 1、施工方法 本標(biāo)段隧道襯砌，采用液壓模板襯砌臺(tái)車，大跨度地段采用專用襯砌臺(tái)車進(jìn)行全斷面襯砌。砼采用拌合站拌合，砼輸送車運(yùn)輸，砼輸送泵灌注。 2、材料選擇 （1）砂：采用硬質(zhì)潔凈的中粗砂，細(xì)度模度大于2.5，含泥量小于3％。 （2）碎石：采用堅(jiān)硬耐久的碎石或卵石，粒徑為20~40mm，級(jí)配良好，壓碎指標(biāo)大于18。 （3）水泥：采用425#普通硅酸鹽水泥。有抗腐要求時(shí)，按設(shè)計(jì)要求使用附加劑。 （4）水：采用不含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)；不使用污水，ph值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按so42-計(jì)算超過(guò)水重1%的水。 3、施工作業(yè)程序如圖8-9

對(duì)碳纖維布加固混凝土梁的耐久性研究分別從材料本身、粘合面及加固后混凝土梁的耐久性三個(gè)方面進(jìn)行了論述。