集中荷载作用下PVA-ECC衬砌力学行为研究

发布时间：2023-02-15 20:33

　　近年来,随着我国交通建设的快速发展,运营隧道数量急剧增加,受限于传统混凝土材料的固有缺陷,运营隧道衬砌开裂和渗漏水问题日益突出。为从根本上解决衬砌裂缝问题,亟需研发具有较优抗裂性和抗渗性的新材料来替代传统混凝土材料。高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered Fiber Reinforced Cementitious Composites,简称ECC)以超高的韧性、优异的抗裂性、显著的应变硬化特征和良好的耐久性使其得到广泛关注,但在隧道衬砌中的应用相对滞后。为初步评价ECC衬砌在山岭隧道中的适应性,本文采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,开展ECC衬砌受力特性的研究。主要内容及结论如下:(1)开发了一种衬砌卧式加载装置,设计了NC衬砌、RC衬砌、ECC衬砌和钢筋增强R/ECC衬砌四种1/5比例尺衬砌模型,开展了竖向荷载作用下衬砌承载和变形性能的模型试验。试验结果表明:相对于传统NC衬砌、RC衬砌,PVA-ECC的使用延缓了衬砌裂缝的产生,能有效控制裂缝的发展,明显改善了衬砌的抗裂性和裂缝控制能力。PVA-ECC衬砌表现出与传统RC衬砌基本相当的承载力,显著提高了衬砌的延性和...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 纤维混凝土在隧道工程中应用现状
        1.2.2 ECC力学性能研究现状
        1.2.3 ECC工程应用现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
第二章 隧道衬砌模型试验设计
    2.1 模型试验方案
        2.1.1 试验装置
        2.1.2 模型试验内容及相似设计
        2.1.3 试验材料及模型制作
        2.1.4 地层的模拟
        2.1.5 测试项目及试验过程
    2.2 本章小结
第三章 竖向荷载作用下ECC衬砌受力特性的试验研究
    3.1 承载性能分析
        3.1.1 荷载-位移响应
        3.1.2 割线刚度
    3.2 破坏形态及裂缝分析
    3.3 变形性能分析
        3.3.1 延性
        3.3.2 变形分布特征
    3.4 衬砌应变及弯矩分析
        3.4.1 衬砌应变分析
        3.4.2 衬砌弯矩分析
    3.5 本章小结
第四章 ECC衬砌受力特性影响因素的数值模拟研究
    4.1 计算模型及参数
        4.1.1 混凝土材料模型
        4.1.2 ECC材料模型
        4.1.3 钢筋本构模型
        4.1.4 结构计算模型
        4.1.5 计算工况
    4.2 试验与计算结果对比分析
        4.2.1 衬砌承载性能对比分析
        4.2.2 衬砌变形分布特征对比分析
        4.2.3 结构受力及破坏对比分析
    4.3 加载方向的影响
        4.3.1 荷载-位移响应分析
        4.3.2 延性响应分析
        4.3.3 刚度响应分析
        4.3.4 破坏模式分析
    4.4 拉应变硬化特征的影响
        4.4.1 荷载-位移响应分析
        4.4.2 延性响应分析
        4.4.3 刚度响应分析
    4.5 地层刚度的影响
        4.5.1 荷载-位移响应分析
        4.5.2 延性响应分析
        4.5.3 刚度响应分析
    4.6 尺寸效应的影响
        4.6.1 荷载-位移响应分析
        4.6.2 全尺寸衬砌延性响应分析
        4.6.3 刚度响应分析
    4.7 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3743797