芳纶纤维布加固地铁盾构隧道承载性能数值研究

发布时间：2017-11-06 20:35

  本文关键词：芳纶纤维布加固地铁盾构隧道承载性能数值研究

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【摘要】：芳纶纤维布加固和钢板加固是修复地铁盾构隧道的常用方法,前者因施工方便、造价低、加固效果良好而得到广泛地应用。根据隧道不同的病害情形,芳纶纤维布加固主要体现在三个方面:(1)隧道横向变形较小时,芳纶纤维布用于加固整环盾构隧道;(2)隧道顶部纵缝张开量过大时,芳纶纤维布用于加固顶部纵缝;(3)隧道管片出现裂缝时,芳纶纤维布用于加固管片。目前芳纶纤维布加固多依据施工经验,为给该加固方法提供理论依据,本文分别针对芳纶纤维布加固的三个应用问题进行系统研究,具体所做的工作及研究成果如下:(1)依托某地铁盾构隧道芳纶纤维布加固工程,在充分考虑橡胶密封垫、传力衬垫、嵌缝等细部构造的基础上,建立了相应的三维数值仿真模型,研究了加固与未加固整环盾构隧道的承载性能。结果表明,芳纶纤维布的加固效率最大值为11.43%;当隧道横向变形率处于1.10%~1.64%之间时,芳纶纤维布的加固效果较好,而横向变形率超过1.64%时,加固效果不明显;合理加固时机为隧道横向变形率达到0.71%时;合理加固层数为2层。(2)基于上述模型,对加固和未加固隧道纵缝接头的承载性能开展研究。结果表明,芳纶纤维布的加固效率最大值为73.04%,比对整环盾构隧道的加固效率更高;从限制接头总变形量及最大发挥芳纶纤维布的加固效率两个角度出发,越早加固越有利。(3)依托某地铁盾构隧道管片芳纶纤维布加固工程,建立了可考虑裂缝深度的三维有限元管片模型,研究了多种工况下加固与未加固管片的受力、变形、裂缝特征。研究结果显示,在轴力和弯矩的作用下管片变形可分为反向变形、小变形、大变形三个阶段;轴力可以有效地提高管片的抗弯刚度和抗裂能力;芳纶纤维布的加固效率最大值为11.6%;合理加固时机为700kN轴力作用下管片弯矩达到210kN?m时;合理加固层数为2层。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43;U231.3

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本文编号：1149318