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钢筋锈蚀行为对隧道衬砌结构安全及耐久性影响的研究
| 论文题名： | 钢筋锈蚀行为对隧道衬砌结构安全及耐久性影响的研究 |
| 关键词： | 混凝土保护层;锈蚀率;锈胀应力;隧道衬砌结构 |
| 摘要： | 在钢筋混凝土结构中，钢筋发生锈蚀以后，锈蚀产物的体积会变为原来的2-4倍，因此钢筋周围的混凝土就会受到由于锈蚀产物体积膨胀带来的挤压力，这种挤压力称为锈胀力，在锈胀力的作用下，钢筋周围的混凝土就会产生锈胀应力。随着钢筋锈蚀率的增加，混凝土受到的锈胀力就会越来越大，最终导致混凝土保护层受拉开裂。保护层一旦开裂，就会加速钢筋的锈蚀，也就进一步加剧了裂缝的扩大，最终导致结构破坏，严重的影响了混凝土结构的耐久性。因此对钢筋混凝土结构中由于钢筋锈蚀导致的保护层开裂过程进行研究有重要的意义。 本文以近海隧道珠海眼浪山隧道为研究背景，通过在数值模拟中给钢筋施加温度膨胀来模拟钢筋的锈蚀膨胀，研究了钢筋混凝土构件及隧道二次衬砌结构在锈胀力作用下的力学行为，主要得出以下结论： 1、由计算可知，混凝土的抗拉强度、保护层的厚度以及钢筋的直径都影响着保护层锈胀应力的大小和钢筋的开裂锈蚀率。混凝土抗拉强度越大，保护层厚度越大，钢筋直径越小保护层开裂时的钢筋锈蚀率也就越大。 2、在钢筋锈蚀率相同的情况下，衬砌的各个部位受到锈胀力的影响不同。墙角处产生的锈胀拉应力最大，其次是仰拱与拱顶，最小的是拱腰和拱脚。因此在锈胀力的作用下隧道的墙角最先产生锈胀裂缝的地方，然后是仰拱和拱顶。 3、钢筋锈蚀以后，随着锈蚀率的增加，拱顶沉降量也在增加。但钢筋的锈蚀对拱顶沉降值的影响不大，只考虑钢筋锈蚀而不锈胀时，锈蚀率从0％增加到30％过程中，拱顶沉降量共增加了1％；考虑钢筋在锈蚀的同时发生锈胀的情况下，钢筋锈蚀率从0％增加到30％的过程中，拱顶沉降量共增加了1.4％。 4、在锈蚀率在1％-30％之间变化时，只考虑钢筋锈蚀而不考虑钢筋锈胀时，衬砌中混凝土的内力变化不明显，说明只考虑钢筋的锈蚀对衬砌结构内力的影响不大；在考虑钢筋锈胀力作用以后，衬砌的内力有了明显的增大，特别是衬砌的拉应力明显的增加了，并产生了大量的锈胀裂缝。说明钢筋的锈胀对衬砌结构带来的破坏是巨大的。 |
| 作者： | 范宏伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张志强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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