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长江隧道管片衬砌结构关键技术研究
| 论文题名： | 长江隧道管片衬砌结构关键技术研究 |
| 关键词： | 长江隧道;隧道围岩;衬砌结构;结构力学 |
| 摘要： | 本研究以上海长江隧道工程为背景，考虑隧道衬砌结构所处的工作环境、受力特点以及结构构造特征等，针对隧道衬砌结构的耐久性问题展开研究。主要研究问题包括两个方面：㈠氯离子侵蚀环境下隧道衬砌结构耐久性试验研究。根据电化学方法加快钢筋锈蚀的基本原理，在室内进行盾构隧道管片结构钢筋加速锈蚀试验，得到了一组不同锈蚀程度的试验构件；对锈蚀后构件的承载力、变形、延性及破坏特征等进行试验测试，得出了氯离子侵蚀下隧道衬砌结构性能的退化规律。另外，通过自然扩散法，对上海长江隧道管片结构混凝土的氯离子扩散规律和特征进行了测定。试验表明，通过短期加速试验条件研究混凝土结构耐久性是目前较为可行、有效的一种方法。试验结果对隧道衬砌结构服务寿命预测和耐久性设计具有重要参考价值。㈡上海长江隧道衬砌结构服役寿命预测。根据侵蚀环境下隧道衬砌结构耐久性试验，对上海长江隧道衬砌结构服役寿命进行了理论预测。从预测结果来看，隧道管片衬砌结构服役寿命理论预测值大于结构设计使用期限（100年），理论上能够满足隧道衬砌结构耐久性的要求。计算表明，基于本文所采用的结构服役寿命预测理论计算方法，并结合耐久性试验结果进行参数修正，对上海长江隧道衬砌结构服役寿命进行预测，具有可行性和合理性。 本文以上海长江隧道工程为背景，通过分析当前软土盾构隧道工程设计中所存在问题，并结合上海软土盾构隧道的特殊性，对长江隧道衬砌结构沿纵向沉降缝的设置及其纵向受力与变形进行数值分析研究。主要计算内容包括两个方面：⑴基于双面弹性地基梁模型的隧道结构纵向计算。根据双面弹性地基梁解析模型基本原理，针对过江盾构隧道工作井和区间隧道的连接处，隧道底部下卧土层特性及分层突变处，覆土厚度急剧改变处等引起隧道结构纵向不均匀沉降问题，借助有限元方法建立双面弹性地基梁平面数值计算模型，主要对隧道纵向沉降缝的设置及其隧道管片衬砌结构内力及纵向变形性能分析。⑵基于结构与土相互作用的隧道结构纵向计算。根据结构与土相互作用基本原理，采用Abaqus有限元软件，在考虑不同的沉降缝设置情况及计算工况下，建立了长江隧道衬砌结构纵向三维计算模型，对隧道管片结构纵向的受力及变形进行了数值计算与分析。通过计算表明，本文建立的数值计算模型能合理考虑沉降缝设置对隧道结构纵向的影响，数值计算结果中体现的隧道衬砌结构的受力及变形特性基本符合实际，计算结果对隧道管片结构纵向设计及施工具有重要参考价值。 |
| 作者： | 李忠 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 孙钧 |
| 授予学位： | 博士后 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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