公路隧道喷射混凝土套拱加固结构力学特性

发布时间：2021-03-31 03:24

　　为研究喷射混凝土套拱加固前后二次衬砌与混凝土套拱的受力状况,依托陕西汉中至留坝段八里关隧道,运用有限元软件建立隧道混凝土结构套拱加固分析模型,并通过现场监测获取二次衬砌与套拱间的接触压力、套拱格栅拱架钢筋应力、套拱混凝土应力,将数值模拟结果与现场测试结果相结合,得出套拱结构的一般受力变化规律。结果表明:套拱加固前衬砌结构的最不利荷载位置位于施工缝附近的拱顶、拱肩与拱脚处;由于衬砌局部变形与温度应力的影响,套拱混凝土应力变化呈现反复"上升—下降—上升"最后趋于稳定的特点;套拱的作用是控制二次衬砌的进一步变形,套拱施作后所承受荷载较小,套拱反作用力远小于围岩作用于衬砌的应力,在应力计算中不应将衬砌与套拱作为整体计算;套拱结构数值模拟所得的结果与现场测试套拱结构内力（轴力、弯矩）的大小及分布相似度高,但在衬砌裂损严重部位,数值模拟所得结果误差较大,应以现场测试结果为准。 

【文章来源】：建筑科学与工程学报. 2020,37(05)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

模型网格

截取长40 cm的?16钢筋当做锚固钢筋,以环向100 cm、纵向90 cm的间距,向衬砌内打入锚固钢筋(打入长度为32 cm),留出8 cm,图2为锚固钢筋细部图。套拱结构计算参数如表2所示。表2 套拱结构基本参数Tab.2 Basic Parameters of Arch Structure 结构 弹性模量/GPa 泊松比/μ 重度/(kN·m-3) 锚固筋 210 0.26 78.5 套拱 34 0.20 25.0

图3为套拱加固前二次衬砌的最大剪应力云图。计算结果表明:由于地下水及岩性的影响,衬砌最大剪应力出现在洞口段的仰拱处,最大剪应力为6.75 MPa;除仰拱外二次衬砌的最大剪应力出现在施工缝附近的拱脚处和施工缝附近的拱顶处,最大值分别为6.18,6.21 MPa,可见施工缝处的拱脚、拱顶处是长期以来衬砌受力的薄弱部位,也是最容易出现病害的部位;K2 235+460～K2 235+487段围岩自稳能力强,衬砌所受剪应力最大为0.68 MPa,剪应力相对分布均匀且未出现局部应力集中现象。图4为套拱加固后二次衬砌的最大剪应力云图。计算结果表明:加固维修后二次衬砌施工缝附近的拱脚、拱肩处的剪应力最大值分别为6.41,6.19 MPa。加固后除仰拱外衬砌的剪应力局部变化不大。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]赚宝隧道病害处治措施的研究[D]. 周念.重庆交通大学 2013
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本文编号：3110688