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FRP嵌入式加固隧道二次衬砌粘结性能及抗弯性能的研究

发布时间:2018-01-23 20:23

  本文关键词: FRP复合材料 二次衬砌加固 粘结性能 抗弯性能 出处:《北京交通大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着我国隧道工程技术的不断进步与发展,中国是目前世界上隧道和地下工程数量最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家,现在所面临的一大问题即大量隧道已经进入了 "养护维修"阶段,经过长期运营,部分隧道出现了衬砌开裂、渗漏水、衬砌背后空洞等明显病害,危及行车安全。而二次衬砌作为隧道的主要结构,其技术状况对隧道运营安全至关重要,所以隧道二次衬砌的加固技术也成为隧道加固的一项核心内容。FRP-纤维增强复合材料,是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能型材料,因其优越的力学性能现正被广泛的应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中。纤维复合材料简称"FRP"由于其质量轻、高强、耐腐蚀性好等优点,使FRP材料在土木工程加固领域应用越来越广泛。FRP加固补强技术因其施工方便快捷、不增加结构自重、耐腐蚀等特点与传统加固方法相比有突出优点,尤其是嵌入式加固技术,充分的提高了 FRP的利用率和加固效率。本文对嵌入式FRP隧道二衬加固技术的研究主要集中在加固后的抗弯承载力、FRP与混凝土之间粘结滑移性能研究以及裂缝理论分析,主要研究内容及成果如下:(1)基于应力-应变软化模型,运用数值模拟的方法,研究FRP复合材料在二次衬砌中的粘结效应,描述其破坏过程及类型,分析材料参数、接触面参数等对最终破坏模式、粘结强度的影响及原理分析,同时分析接触面相关特性,对合理选择加固材料参数提供依据。(2)研究FRP嵌入式加固对二次衬砌混凝土抗弯承载力的影响,对隧道二次衬砌结构在向心均布荷载下进行受力分析,分析衬砌结构破坏过程、变形特性及FRP材料的变形特性、应力状态,并对比FRP嵌入式加固之后结构整体的抗弯承载力的变化。(3)研究FRP复合材料加固的加固范围、加固方式及开槽尺寸对最终加固效果的影响,包括破坏模式、变形特性及承载力的变化。
[Abstract]:With the continuous progress and development of tunnel engineering technology in China, China is currently the largest number of tunnels and underground projects in the world, the fastest development rate, geological and structural forms of the most complex countries. At present, a large number of tunnels have entered the stage of "maintenance and repair". After long-term operation, some tunnels appear obvious diseases such as lining cracking, leakage water, cavity behind lining and so on. As the main structure of tunnel, the technical condition of secondary lining is very important to the safety of tunnel operation. Therefore, the reinforcement technology of tunnel secondary lining has become a core content of tunnel reinforcement. FRP- fiber reinforced composite materials. It is a kind of high performance material which is formed by mixing fiber material and matrix material in a certain proportion. Because of its superior mechanical properties, it is widely used in bridge engineering, all kinds of civil buildings, ocean engineering. In underground engineering, fiber composite material is referred to as "FRP" because of its light weight, high strength, good corrosion resistance and other advantages. The application of FRP in the field of civil engineering reinforcement is more and more extensive because of its convenient construction, no increase of structure weight, corrosion resistance and so on, it has outstanding advantages compared with the traditional reinforcement method. Especially the embedded reinforcement technology, fully improve the utilization rate and reinforcement efficiency of FRP. In this paper, the research on the second lining reinforcement technology of embedded FRP tunnel is mainly focused on the flexural bearing capacity after strengthening. The main research contents and results are as follows: 1) based on the stress-strain softening model, the numerical simulation method is used. The bond effect of FRP composite in secondary lining is studied, the failure process and type are described, and the influence of material parameters and contact surface parameters on the ultimate failure mode and bond strength are analyzed. At the same time, the related characteristics of contact surface are analyzed, and the influence of FRP embedded reinforcement on the flexural bearing capacity of secondary lining concrete is studied. The stress analysis of tunnel secondary lining structure under concentric uniform load is carried out, and the failure process, deformation characteristics, deformation characteristics and stress state of FRP material are analyzed. And compared with the change of the flexural bearing capacity of the whole structure after the FRP embedded reinforcement.) the influence of the reinforcement range, the reinforcement method and the slot size of the FRP composite material on the ultimate reinforcement effect is studied. Including failure mode, deformation characteristics and change of bearing capacity.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U451.4;U457.3

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本文编号:1458155

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