隧道混凝土襯砌裂縫控制及有限元分析.pdf

1、隧道襯砌作為隧道抵御各類病害的重要屏障，可以防護(hù)隧道內(nèi)車輛尾氣對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的損傷，同時(shí)抵御地下水對(duì)隧道的侵蝕，并具有一定支護(hù)和穩(wěn)定圍巖的作用，對(duì)隧道的安全和耐久性能具有重要影響。論文研究了摻鈣鎂質(zhì)膨脹劑襯砌混凝土的力學(xué)和變形性能，采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)混凝土襯砌結(jié)構(gòu)在荷載作用下的應(yīng)力分布進(jìn)行了仿真分析和數(shù)值模擬，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）論文對(duì)摻鈣鎂質(zhì)膨脹材料襯砌混凝土的力學(xué)和抗裂性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：膨脹

2、劑在0-5％范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度隨摻量增加而增加，摻量在3.94%-4.73%，混凝土的強(qiáng)度達(dá)到最大；在5%-8%范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度隨摻量增加而下降，摻量超過7.1%-7.6%，摻鈣鎂質(zhì)膨脹劑混凝土強(qiáng)度低于未摻的基準(zhǔn)混凝土；襯砌混凝土彈性模量隨鈣鎂質(zhì)膨脹劑摻量增加而增加，養(yǎng)護(hù)7天，增加的最多，約為7.8%，但增長幅度隨摻量增加逐漸下降，混凝土的抗壓強(qiáng)度與彈性模量呈線性關(guān)系。摻鈣鎂質(zhì)膨脹劑隧道襯砌混凝土的開裂時(shí)間晚于未摻的基準(zhǔn)混凝土，延遲時(shí)間最

3、多達(dá)45.1%，混凝土開裂面積減少50%以上，開裂條數(shù)約減少了43%，其抗裂性能高于基準(zhǔn)混凝土。
　?。?）論文對(duì)不同濕度和約束條件下襯砌混凝土的變形性能進(jìn)行了分析研究，研究結(jié)果表明：混凝土在不同養(yǎng)護(hù)齡期的膨脹量與其所受到的約束程度成反比，摻鈣鎂質(zhì)膨脹劑的鋼筋混凝土變形、限制變形為自由變形在干燥條件下變形量的19.6%和38.6%，對(duì)膨脹混凝土施加約束能有效抑制收縮；養(yǎng)護(hù)濕度越高，試件變形程度越大，在水中養(yǎng)護(hù)的膨脹量較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件

4、下的約增加了17.2%-20.3%；在大氣中養(yǎng)護(hù)的混凝土均呈現(xiàn)收縮變形，但摻膨脹材料的混凝土收縮變形降低，最大減少約25.5%；通過溫度-應(yīng)力試驗(yàn)研究表明摻鈣鎂質(zhì)膨脹劑混凝土的最大壓力和開裂應(yīng)力較基準(zhǔn)襯砌混凝土有明顯提高，應(yīng)力儲(chǔ)備提高至63%，開裂溫度降低約5℃。
　?。?）有限元分析模擬研究表明：在隧道襯砌邊角部位和頂部跨中部位主應(yīng)力較大，最大的軸力發(fā)生在墻的底部，最大的變形出現(xiàn)在底部和頂部的跨中部。摻入鈣鎂質(zhì)膨脹劑后開裂區(qū)域和