公路隧道作為高速公路運營線路上的重要基礎設施,其技術狀態(tài)直接影響著公路行車安全。新奧法施工的隧道中常常出現(xiàn)諸如二襯厚度不足、鋼筋缺失等質量缺陷。按照現(xiàn)有行業(yè)評定標準,缺陷段一般都需要重新返工。但事實上按照荷載結構法的設計理論,設計圍巖壓力是可能承受的最大松動壓力;而實際工程中由于超前支護及錨桿作用,圍巖未必會松動,故二襯實際承受的壓力會比較小。本文擬采用應力釋放法測試二襯混凝土應力,反算二襯結構承受的荷載,再與實際二襯結構的承載能力相比較,作為質量缺陷段二襯結構的評價依據(jù)。最后結合工程實際對質量缺陷段進行加固補強處治。論文所做的主要工作及獲得的成果如下:(1)采用ANSYS有限元軟件對偏心受壓混凝土構件進行應力釋放模擬,當所開方形槽的深度達到44mm時,測點混凝土應力能完全釋放;采用切割兩條橫槽與分邊切割方形環(huán)槽的方式所需的應力完全釋放深度相同;開橫槽間距越大,應力完全釋放的深度越大,槽間距100mm為合理間距;應力完全釋放深度與其上部作用荷載大小無關。(2)開展了5個混凝土構件的試驗研究,與有限元分析結果進行對比,重點關注應力完全釋放深度的應變。試驗研究開槽順序、開槽方式、各級荷載和不加載情況下的開槽應力釋放情況;總結出擾動引起的殘余應變?yōu)橐粋�絕對值,殘余應變平均值在-40με左右;扣除擾動后的試驗誤差在±10με左右,滿足試驗精度要求,可以將45mm作為開槽法應力完全釋放深度。(3)采用MIDAS有限元軟件對標準兩、三車道和Ⅳ、Ⅴ級圍巖組合下的四種工況在不同荷載作用下的二襯表面應變規(guī)律進行分析,選取了拱頂、左右拱腰、左右邊墻、拱底6個關鍵應變測試點�；贏NSYS軟件平臺開發(fā)反分析程序,通過建立表面應變與荷載之間的反演關系對標準兩、三車道隧道二襯結構荷載進行反分析,文中設計算例證實了反演的可行性,該反分析程序具有一定的推廣性。結合壓彎構件應力釋放研究,給出了對二襯結構安全性評價更為有效的方法。(4)對某隧道二襯結構進行現(xiàn)場檢測,主要檢測結論為二襯厚度最薄處與原設計厚度相差9.8cm;采用圍巖注漿、粘貼鋼板兩種加固方式對缺陷隧道進行處治;建議圍巖注漿預加固厚度取4m,粘貼鋼板加固厚度取2cm。
【學位單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U451.4
【部分圖文】：

在殘余應力場內(nèi)任一處鉆孔（其中環(huán)孔直徑為ｄ，環(huán)孔深度為ｈ），測點應力得??到釋放并導致構件發(fā)生應力重分布，通過應變釋放量Ａｓ計算出該點殘余應力。??由圖２＿２所示的應變計粘貼方式，通過量測的應變釋放量計算應力為：??＝?￣Ｌ４＾?＿?４０＾１?－＾）２?＋（２ｅ２－ｅ］－ｅ３）２??？?＜＾２?＝?＼?；?３?＿￡－３）２?＋（＾ｅ２－ｓ１?－ｅ３）２?（２－１０）??４＾４?４ｘ＞??ｔａｎ?＝??ｓ，＋ｓ３??式中Ａ、＆、Ａ為殘余應變釋放量；Ａ、Ｂ為待求參數(shù)；ＣＴｉ、〇＞２表示主應??力。??參數(shù)Ａ、Ｂ可由Ｋｉｒｓｃｈ理論解得到：??＾?１?＋?ｖ?ｄ１??２Ｅ?４ｒ，／－，??＼?斤丨２」?（２－１１）??Ｂ＿?ｄｌ?ｘ?，?＼?＋?ｖ?ｄ＼ｔ，２＋ｒ，ｒ２＋ｒ２２）??２Ｅｒ＇ｒ２?４?４?ａ；?Ｖ２２??式中構件材料的彈性模量和泊松比分別表示為五、Ｖ，?ｑ、￣分別表示??鉆孔中心到應變計近端和遠端的距離。??這里需要說明的是，參數(shù)Ａ、Ｂ需要由試驗測定。盲孔法測試殘余應力過程??比較繁瑣，并且參數(shù)Ａ、Ｂ需要由試驗測定，難免會給測試工作帶來誤差。??２．?２．?３鉆孔法??鉆孔法是一種常見測試殘余應力的方法，其工作原理是通過量測孔邊應變釋??放量來計算殘余應力

在殘余應力場內(nèi)任一處鉆孔（其中環(huán)孔直徑為ｄ，環(huán)孔深度為ｈ），測點應力得??到釋放并導致構件發(fā)生應力重分布，通過應變釋放量Ａｓ計算出該點殘余應力。??由圖２＿２所示的應變計粘貼方式，通過量測的應變釋放量計算應力為：??＝?￣Ｌ４＾?＿?４０＾１?－＾）２?＋（２ｅ２－ｅ］－ｅ３）２??？?＜＾２?＝?＼?；?３?＿￡－３）２?＋（＾ｅ２－ｓ１?－ｅ３）２?（２－１０）??４＾４?４ｘ＞??ｔａｎ?＝??ｓ，＋ｓ３??式中Ａ、＆、Ａ為殘余應變釋放量；Ａ、Ｂ為待求參數(shù)；ＣＴｉ、〇＞２表示主應??力。??參數(shù)Ａ、Ｂ可由Ｋｉｒｓｃｈ理論解得到：??＾?１?＋?ｖ?ｄ１??２Ｅ?４ｒ，／－，??＼?斤丨２」?（２－１１）??Ｂ＿?ｄｌ?ｘ?，?＼?＋?ｖ?ｄ＼ｔ，２＋ｒ，ｒ２＋ｒ２２）??２Ｅｒ＇ｒ２?４?４?ａ；?Ｖ２２??式中構件材料的彈性模量和泊松比分別表示為五、Ｖ，?ｑ、￣分別表示??鉆孔中心到應變計近端和遠端的距離。??這里需要說明的是，參數(shù)Ａ、Ｂ需要由試驗測定。盲孔法測試殘余應力過程??比較繁瑣，并且參數(shù)Ａ、Ｂ需要由試驗測定，難免會給測試工作帶來誤差。??２．?２．?３鉆孔法??鉆孔法是一種常見測試殘余應力的方法，其工作原理是通過量測孔邊應變釋??放量來計算殘余應力

ＳＹＳ有限元軟件。???３方形環(huán)孔應力釋放有限元分析??ＡＮＳＹＳ軟件是一款大型通用有限元分析程序，對求解各類結構的靜力、動??、線性和非線性等問題具有很好的效果。本文采用ＡＮＳＹＳ軟件對壓彎構件進??應力釋放模擬研究，現(xiàn)對模擬過程中的關鍵單元作簡要介紹。???３．１單元簡介??３．１．１?混凝土單元－ＳＯＬＩ?Ｄ６５??混凝土工程數(shù)值分析中一般采用ＳＯＬＩＤ６５單元來對三維實體模型進行結構??析。圖２－５所示，該單元為八節(jié)點各向同性材料，且每個節(jié)點都含有Ｘ、Ｙ、Ｚ??個方向線位移的３個自由度。該單元可以用來模擬混凝土材料的徐變、塑性變??、開裂和壓碎；也可以用來模擬具有單向剛度的鋼筋材料。本文建模過程中采??該單元來模擬混凝土。??
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本文編號：2873954