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原文传递越江隧道衬砌结构耐久性设计若干关键技术研究

论文题名：	越江隧道衬砌结构耐久性设计若干关键技术研究
关键词：	越江隧道;隧道衬砌;耐久性设计;结构性能退化试验;氯离子扩散试验;服役寿命;近似概率
摘要：	随着国家经济建设的迅速发展和城市化进程的不断深入，对交通基础设施的要求不断提高，大量越江隧道、海底隧道、地下铁道和高速铁路隧道等隧道工程正如火如荼地蓬勃兴建。近年来，混凝土结构的耐久性问题已越来越引起学术界和工程界的关注和重视，越江隧道衬砌结构作为一种水下地下结构，其耐久性的影响因素和腐蚀机理错综复杂，而目前国内外学者针对越江隧道衬砌结构耐久性的研究是不完善的，还不能提升到工程应用的程度。因此，为在越江隧道设计过程中能够考虑其耐久性的要求，提高其满足设计使用年限的概率，针对越江隧道衬砌结构耐久性设计若干关键技术进行专项研究是非常必要和有意义的。　　论文以上海长江隧道工程为工程背景，对越江隧道衬砌结构耐久性设计的若干关键技术进行了比较充分的研究，建立了一套越江隧道衬砌结构服役寿命预测和耐久性设计的理论体系和适用程序。本文主要的研究内容和取得的成果如下：　　 (1)在分析上海长江隧道管片衬砌结构耐久性损伤机理和影响因素的基础上，运用灰色关联度理论和均匀设计相结合的方法对隧道管片内外衬砌结构耐久性的影响因素分别进行了敏感性分析，分析结果表明混凝土保护层厚度对越江隧道内外侧衬砌结构耐久性的影响最大，较次的影响因素则分别依次为：对内侧衬砌为：混凝土抗压强度、粉煤灰取代量、温度、相对湿度和CO2浓度；对外侧衬砌为：矿物掺量、相对湿度、水胶比和混凝土内部初始氯离子浓度。　　 (2)为了更准确地得到越江隧道衬砌结构耐久性能的退化规律，以及氯离子扩散系数的变化情况，作者与合作者一起对越江隧道衬砌结构耐久性进行了试验研究，主要进行的试验工作有：Cl-侵蚀环境下隧道衬砌结构性能退化试验和氯离子扩散试验。通过试验研究得到了越江隧道衬砌结构性能退化的一般性规律以及不同龄期试件的氯离子有效扩散系数。　　 (3)对越江隧道衬砌结构服役寿命预测方法进行了较系统的研究，分别建立了基于裂缝限值和承载力极限准则的隧道衬砌结构服役寿命预测的方法体系，并取两种准则下以服役寿命预测值较小者作为衬砌结构服役寿命的理论预测值；进而，利用所建立的越江隧道衬砌结构服役寿命预测方法对上海长江隧道管片衬砌结构的服役寿命进行了理论预测，预测结果表明该隧道可以满足100年的设计使用年限。　　 (4)对越江隧道衬砌结构耐久性设计理论进行了较充分的研究，建立了一套基于近似概率的越江隧道衬砌结构耐久性设计方法，并根据理论方法编制了相应的适用程序，可供今后类似越江隧道工程衬砌结构耐久性设计使用。以上海长江隧道为例还介绍了程序的应用价值和合理性，得到了隧道衬砌结构耐久性设计的极限状态方程。　　 (5)上海长江隧道结构所处大气和水环境属于汽车尾气对混凝土碳化和海洋氯离子入渗的侵蚀环境，作者在总结前人研究成果的基础上，提出了可以通过以下几个方面提高越江隧道衬砌结构的耐久性：在设计阶段要正确选择水泥品种、骨料规格及其配合比，保证有足够的混凝土保护层厚度；在施工阶段，要严格控制水灰比、用水量和水泥用量，合理地选用掺加剂和引气剂，充分振捣和养护，加强施工管理，减少人为错误；此外，还可以采用一些特殊的防护措施。　　最后，得到了本文研究工作的主要结论，对进一步研究工作的方向进行了简要的讨论。　　本文的研究成果已在上海长江隧道工程中得到了初步应用。
作者：	陈海明
专业：	结构工程
导师：	孙钧
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文