水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的耐久性及可靠度設(shè)計(jì)的理論與方法.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題日益成為土木工程界的研究熱點(diǎn).隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各類地下工程的建設(shè)量正日趨增多.而目前中國(guó)的地下結(jié)構(gòu)耐久性研究尚處于起步階段,因此對(duì)其耐久性能展開(kāi)研究是十分重要和迫切的.由于水底隧道所處的環(huán)境復(fù)雜且使用壽命要求較高,故對(duì)其展開(kāi)專項(xiàng)研究是十分必要與迫切的,該課題的工作,不僅對(duì)水底隧道工程建設(shè)具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值,而且具有重要的理論意義.該文從靜力時(shí)變可靠度理論的觀點(diǎn)出發(fā),通過(guò)對(duì)影響水底隧道耐久性能主要影響因素的分析,建

2、立了系統(tǒng)的水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的耐久性可靠度理論.在此基礎(chǔ)上提出了一系列實(shí)用設(shè)計(jì)方法及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論.由此為公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂提供了依據(jù).該文完成的研究工作及取得的成果主要包括:1.全面地分析了水底土壤環(huán)境下盾構(gòu)隧道混凝土結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的耐久性影響因素,首次提出按結(jié)構(gòu)性及環(huán)境性對(duì)所有因素進(jìn)行分類,建立了水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)耐久性影響因素圖.分析了各類使用環(huán)境因素并提出了防治對(duì)策,同時(shí)對(duì)侵蝕性環(huán)境影響因素的作用機(jī)理進(jìn)行了探討.2.選取主要的耐久性能影

3、響因素(鋼筋保護(hù)層砼碳化及Cl<'->侵蝕),在分析了所有隨機(jī)影響因素的基礎(chǔ)上,基于理論公式及回歸分析,建立了砼碳化深度隨機(jī)數(shù)學(xué)模型;基于Fick第二定律及Cl<'->臨界濃度公式,建立了Cl<'->侵蝕深度隨機(jī)預(yù)測(cè)模型.最后提出了建立在電化學(xué)基礎(chǔ)上鋼筋銹蝕量的隨機(jī)預(yù)測(cè)公式.3.根據(jù)可靠度理論的觀點(diǎn),通過(guò)分析荷載及抗力統(tǒng)計(jì)特征,提出了以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的管片構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的實(shí)用設(shè)計(jì)公式;同時(shí)計(jì)入砼碳化及Cl<'->侵蝕二因素作用下的結(jié)

4、構(gòu)抗力衰減規(guī)律,采用Monte-Carlo法分析了隧道典型斷面的承載能力極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)β下降規(guī)律,據(jù)此建立了耐久性實(shí)用設(shè)計(jì)方法-η系數(shù)法;最后對(duì)以碳化深度、Cl<'->擴(kuò)散濃度、鋼筋銹蝕量、銹脹開(kāi)裂為準(zhǔn)則的正常使用極限狀態(tài)可靠指標(biāo)下降規(guī)律進(jìn)行了探討.由此建立了鋼筋混凝土管片構(gòu)件耐久性可靠度設(shè)計(jì)理論框架.4.首次建立了管片接頭密封防水材料及接頭螺栓的使用壽命函數(shù),采用了故障樹(shù)(FTA)分析法建立了管片結(jié)構(gòu)體系可靠度的定性及定量分析方法