地下隧道钢纤维混凝土衬砌抗爆性能研究

发布时间：2023-08-17 19:08

　　随着我国交通网逐步完善,隧道数量迅速增加,隧道内交通事故引起化学爆炸时有发生,对隧道衬砌层造成严重破坏,甚至引起隧道坍塌,而我国隧道大多采用普通混凝土材料,在设计之初主要考虑其抗地震载荷的作用,很少考虑内部抗爆性能。因此研究衬砌层抗爆性能对于隧道防护设计来说具有重要的意义。本文在综合考虑隧道衬砌层材料需要具备高强度、高抗裂性的基础上,提出了钢纤维混凝土作为衬砌层来抵抗隧道内部爆炸的思路。本文研究内容和结论主要包括:(1)利用MTS万能试验机分别对钢纤维混凝土和普通混凝土进行静态力学实验。实验结果表明:钢纤维体积含量为2%的钢纤维混凝土可以承受最大载荷是普通混凝土可以承受最大载荷的2.256倍;且钢纤维混凝土破坏形态表现为撕裂状、普通混凝土破坏形态为碎裂状。同时通过该实验得出两种混凝土的最大应力、峰值应变、弹性模量、泊松比等材料参数,为数值模拟材料的建立奠定了基础。(2)通过SHPB对钢纤维混凝土和普通混凝土进行了不同应变率下的动态力学实验,得到了应力-应变曲线和破坏形态。实验表明:钢纤维混凝土214.86 s^-1应变率时宏观上开始出现裂纹、483.12 s

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隧道抗爆国内外研究现状
        1.2.2 钢纤维混凝土(SFRC)国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容与方法
    1.4 技术路线
2 混凝土静态力学实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验系统简介
    2.3 实验原理
    2.4 试件制作及养护方法
        2.4.1 钢纤维混凝土原材料
        2.4.2 钢纤维混凝土制作方法
        2.4.3 普通混凝土制作方法
    2.5 实验结果及分析
        2.5.1 试件破坏形态
        2.5.2 应力-应变曲线分析
    2.6 本章小结
3 混凝土动态力学实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验系统简介
        3.2.1 实验技术背景介绍
        3.2.2 实验技术简介
        3.2.3 实验步骤
        3.2.4 实验基本原理
        3.2.5 实验试件尺寸设计原则
        3.2.6 实验数据处理
    3.3 实验结果及分析
        3.3.1 现场实验波形及波形整形技术
        3.3.2 不同应变率下的破坏形态
        3.3.3 不同应变率下应力-应变曲线
        3.3.4 动态应力增长因子(DIF)
    3.4 本章小结
4 钢纤维混凝土动态本构关系研究
    4.1 引言
    4.2 朱-王-唐本构模型
    4.3 钢纤维混凝土动态本构模型的建立
    4.4 钢纤维混凝土动态本构模型在实验中的应用
    4.5 本章小结
5 地下隧道衬砌层抗爆性能数值模拟研究
    5.1 引言
    5.2 模拟软件简介
    5.3 隧道衬砌层模型建立
    5.4 损伤塑性模型(CDP)的建立
        5.4.1 损伤因子的确定
        5.4.2 数据转换关系和输入方法
    5.5 混凝土材料参数设置
        5.5.1 混凝土基本材料的选取
        5.5.2 动态实验数据的选取
        5.5.3 动态数据的导入
    5.6 爆炸状态方程的比较
    5.7 数值模拟结果及分析
        5.7.1 钢纤维混凝土衬砌层抗爆数值模拟结果
        5.7.2 普通混凝土衬砌层抗爆数值模拟结果
        5.7.3 模拟结果分析
    5.8 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果



本文编号：3842410