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地铁杂散电流腐蚀及其对隧道结构可靠度与耐久性的影响
| 论文题名： | 地铁杂散电流腐蚀及其对隧道结构可靠度与耐久性的影响 |
| 关键词： | 地铁杂散电流腐蚀;隧道结构;结构耐久性;结构可靠度;失效概率;数值模拟 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通运输系统的发展，以地铁与轻轨为代表的直流牵引、走行轨回流的供电方式导致的杂散电流腐蚀问题已引起普遍关注。杂散电流的存在将对钢轨以及埋地金属管线、区间隧道主体结构及其内部钢筋等产生严重腐蚀，不仅降低了金属结构物的强度，缩短了使用寿命；而且导致区间隧道主体结构混凝土开裂，降低了结构的强度和耐久性，增加了结构的失效概率，给轨道交通的安全运营带来严重威胁。 本文以北京地铁区间隧道主体结构受杂散电流腐蚀影响为工程背景，就地铁杂散电流分布、杂散电流腐蚀对主体结构耐久性影响、杂散电流腐蚀对主体结构可靠度影响以及地铁系统中杂散电流防护的必要性和措施方面做了相关的分析。首先简要介绍了地铁杂散电流的形成，分析了杂散电流分布的数学模型，通过理论分析和数值模拟获得地铁杂散电流的分布以及各因素的影响：其次概述了地铁杂散电流引起金属腐蚀的机理和金属结构物受杂散电流腐蚀的影响因素，通过杂散电流对混凝土中钢筋腐蚀及混凝土强度影响的模型试验确定了电化学当量和混凝土强度变化规律，阐述了区间隧道主体结构耐久性极限状态和结构耐久寿命预计模型，建立混凝土腐蚀开裂模型，通过理论分析完成区间隧道主体结构耐久性计算；再次介绍了杂散电流作用下地铁区间隧道可靠度分析的特点，阐述了区间隧道的作用效应和结构抗力及其随机变量的统计特征，通过随机有限元法实现了区间隧道衬砌作用效应的数值模拟并采用x。拟合检验法完成衬砌作用效应的分布拟合检验，通过理论分析建立混凝土极限强度腐蚀衰变模型和区间隧道衬砌结构极限状态方程，采用一次二阶矩验算点法利用计算机编程实现区间隧道主体结构可靠度分析与计算。最后简要介绍了地铁杂散电流腐蚀的危害，提出其防护的必要性，通过源控制法、排流法和新型法三个方面对地铁系统杂散电流防护进行分析。 通过上述研究，得出地铁区间隧道杂散电流分布的函数式及其分布图，各因素对杂散电流分布的影响；受杂散电流腐蚀下区间隧道衬砌结构的耐久年限：区间隧道衬砌结构的可靠指标和失效概率以及可靠指标B值随腐蚀时间的衰变曲线；隧道结构可靠度与耐久性受杂散电流腐蚀的影响；地铁系统杂散电流防护的具体措施。所得结论旨在为今后的地铁区间隧道设计和地铁运营中杂散电流防护提供借鉴与参考。 |
| 作者： | 赵宇辉 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 周晓军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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