彎曲荷載下噴射混凝土襯砌碳化耐久性研究

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針對公路隧道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)耐久性損壞問題，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，提出襯砌保護層厚度確定方法，為延長隧道使用壽命提供有效手段。

針對公路隧道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)耐久性損壞問題,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,提出襯砌保護層厚度確定方法,為延長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用到噴射混凝土襯砌的有限元分析中。利用ap-dl語言編程對ansys進行二次開發(fā),模擬了地下工程構(gòu)建過程中,掘進爆破沖擊波對噴射混凝土襯砌的損傷影響程度。實例計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。按照5%的允許損傷準則,求出了不同條件下的最大炸藥用量,為地下工程掘進施工提供了理論依據(jù)。

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通過對海底隧道耐久性影響的環(huán)境因素分析,進而闡述海底隧道的初級混凝土支護、二次混凝土支護抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽腐蝕性機理,提出海底隧道初級支護、二次支護的混凝土在設(shè)計、施工方面著重注意的問題,以保證隧道運營安全、壽命長久。

對地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進行研究,同時建立地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)工作壽命概率可靠度模型,通過該模型對近海區(qū)域隧道段二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護層厚度進行分析.另外,通過曲線擬合,驗證了工程服役期越長,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)化配制是增強海底隧道襯砌混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵。針對海底隧道襯砌混凝土的服役環(huán)境特點,提出了襯砌混凝土的強度及耐久性指標要求,并通過試配對不同水膠比、不同粉煤灰和礦粉摻量的混凝土開展了耐久性能試驗,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)計原則。并對需要深入開展的海底隧道襯砌混凝土耐久性研究內(nèi)容進行了展望。

對路面用鋼纖維混凝土材料的彎曲疲勞進行了試驗研究.應用疲勞壽命統(tǒng)計學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雙對數(shù)疲勞方程及pslgn單對數(shù)疲勞方程.對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,對洞室圍巖起到支護的作用,其中噴射混凝土襯砌的厚度對圍巖支護效果影響較大.本文針對公路隧道ⅴ級圍巖進行udec數(shù)值模擬,分析不同噴層厚度對圍巖穩(wěn)定性的影響.結(jié)果表明,對于ⅴ級隧道圍巖,要采用鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿和噴射混凝土聯(lián)合支護,且噴射混凝土厚度為25cm時,支護效果最好.研究結(jié)果為隧道初期支護施工設(shè)計提供了科學依據(jù)和參考.

公路隧道襯砌混凝土耐久性分析

隨著我國當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)量越來越受到人們的重視.本文主要對當前公路隧道襯砌混凝土的耐久性問題展開探討和研究,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,導致地鐵襯砌混凝土的耐久性問題尤為重要.針對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性能的前提下,重點研究了不同膠凝材料體系對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,在相同強度等級時,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效益和經(jīng)濟效益,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).

鑒于當前混凝土橋梁耐久性存在的問題,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行耐久性設(shè)計的量化方法,并以實例對橋梁耐久性定量設(shè)計的全過程進行了說明。

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依托秦嶺終南山18km特長公路隧道,選取隧道中部長度600多米的施工區(qū)段,設(shè)計風阻現(xiàn)場測試方案,布設(shè)2個測試斷面,每個斷面不同位置布設(shè)16個測點,采用高精度壓差法對噴射混凝土作為隧道永久襯砌的通風阻力系數(shù)進行現(xiàn)場測試,測試風速范圍為1.2~6.5m／s;通過數(shù)據(jù)整理分析,得出了通風阻力系數(shù)設(shè)計參數(shù)。試驗表明:2車道公路隧道(凈空面積70m2)噴射混凝土襯砌通風阻力系數(shù)在試驗工況條件下為0.051,該參數(shù)值偏于保守,可直接用于指導通風設(shè)計。

施工測量放樣報驗單 施工單位：中鐵七局集團第三工程有限公司合同號：sftj-09 監(jiān)理單位：沈陽公路工程監(jiān)理有限責任公司編號：zk-004-□□□-□□□□□□□-□□ 致（測量監(jiān)理工程師）： 根據(jù)合同要求，我們已完成（起訖樁號或工 程部位名稱）施工放樣，清單如下，請予查驗。 施工單位簽字：日期： 樁號或位置工程或部位名稱放樣內(nèi)容備注 附件：測量及放樣資料 c-007 c-008 測量監(jiān)理工程師意見： 測量監(jiān)理工程師：日期： 施工放線測量記錄表 承包單位：中鐵七局集團第三工程有限公司合同號：sftj-09 監(jiān)理單位：沈陽公路工程監(jiān)理有限責任公司編號：c-007－□□□－□□□□ 工程名稱施工時間 樁號及部位測量時間 測點樁號 設(shè)計坐標實測坐標偏差設(shè)計高程 （m） 實測高程 （m）

針對碳化耐久性概率可靠性評估需大量統(tǒng)計樣本、實施中較為困難的問題,基于區(qū)間模型建立了鋼筋混凝土碳化耐久性非概率可靠性評估模型,采用示例通過與規(guī)范中表達式結(jié)果對比,初步驗證了所建模型及方法的有效性?；谔蓟囼?發(fā)現(xiàn)概率與非概率可靠度指標臨界值分別取1.25和1.0時,二者具有相同的碳化耐久期限。在相同計算精度條件下,與概率可靠性評估相比,非概率可靠性評估不確定參數(shù)取值易于確定,實用性強。進一步通過對不確定參數(shù)的區(qū)間特性進行靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)與溫度和濕度相比,保護層厚度的區(qū)間特征對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)碳化耐久年限影響最為明顯。建議在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境人為無法干預的狀況下,施工中嚴控保護層厚度可以有效提升結(jié)構(gòu)碳化耐久年限。

針對廣州地鐵隧道內(nèi)空氣中存在較高濃度co2對混凝土的侵蝕,采用實際工程混凝土試件進行了標準碳化試驗,并應用相似理論對混凝土抗碳化耐久壽命進行預測。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層為35mm,co2濃度為0.05%時,混凝土的抗碳化耐久壽命基本上都超過了100a的設(shè)計使用年限,但也存在低于100a的個例。

　當隧道工程施工遇到含黃鐵礦的地層時,黃鐵礦氧化形成的酸性環(huán)境以及其引發(fā)的一系列化學反應會對隧道混凝土襯砌的耐久性帶來不利的影響。利用黃鐵礦氧化形成酸性環(huán)境水的一系列化學反應和機理,并對隧道混凝土襯砌在酸性環(huán)境水條件下的侵蝕過程進行了實驗室浸泡試驗和理論分析,運用化學熱力學對酸性環(huán)境下混凝土中不同硅酸鹽礦物和鋁酸鹽礦物侵蝕反應的吉布斯自由能的變化δgt0和反應的平衡常數(shù)lgkt。計算結(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防提出了針對性很強的工程措施。

近年來,單層襯砌作為新的隧道結(jié)構(gòu)形式,由于其具有經(jīng)濟、低碳、環(huán)保特點,廣泛應用于隧道及地下工程中。但對于組成單層襯砌結(jié)構(gòu)主要材料的噴射混凝土的力學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度和密實度進行了相關(guān)的試驗研究,研究證實采用聚羧酸高性能減水劑、無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度和密實性。