本文關鍵詞：盾構隧道管片縱縫接頭的加固試驗與分析

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【摘要】：管片接頭是盾構隧道襯砌環(huán)結構最薄弱的部位,對結構的綜合性能起著控制性作用,但目前有關該類接頭的加固策略還相對較少。課題組前期就正彎矩作用下采用槽鋼部件加固該類接頭的可行性進行了初步探討,在此基礎上本文進一步就負彎矩作用下以及火災后上述加固策略的有效性進行探討。主要工作如下:1、在用鋼量相同的情況下,分別采用槽鋼和鋼板作為加固部件,開展了3個加固后管片縱縫接頭在負彎矩作用下的力學性能試驗,對比了兩種加固部件的加固效果。研究表明:(1)鋼板加固試件和槽鋼加固試件相比未加固試件的有效承載力提高幅度分別達85%和121%,相同荷載水平下槽鋼加固試件的外弧面張開量明顯小于鋼板加固試件;(2)鋼板加固試件和槽鋼加固試件的豎向荷載-接頭撓度曲線呈現出較明顯的雙折線特征,二者初始剛度基本一致,但加載后期后者比前者具有更好的變形抵御能力;(3)加固部件的應變主要集中在距離接頭±250 mm范圍內,可通過加強該范圍內的錨固措施以進一步提高加固效果。2、采用有限元軟件ABAQUS,建立了管片縱縫接頭的三維計算模型,在用鋼量相同的情況下,分別考察了正、負彎矩作用下采用不同型號和不同數量槽鋼部件加固后接頭的力學行為。研究表明:為減少加固部件對隧道限界的影響,適當降低槽鋼部件的截面高度并增大其長度或增加其數量,不僅對加固后接頭的前期剛度無明顯影響,而且正彎矩作用下加固后接頭的承載能力和后期剛度還有所提高,但這種做法對提高加固后接頭的負彎矩承載能力沒有效果。3、開展了5個管片縱縫接頭的明火試驗,以及火災后未加固/加固試件在正彎矩作用下的力學性能試驗,考察了高溫后接頭的剩余力學性能以及槽鋼部件對火損接頭的加固效果。研究表明:(1)管片混凝土的高溫爆裂主要集中在內弧面的中部位置,接頭附近未發(fā)生爆裂,爆裂初始時刻集中在升溫后10 min左右,爆裂持續(xù)時間12~22 min,最大爆裂深度約為鋼筋保護層厚度;(2)受火120 min后,橡膠密封墊靠受火側的溫度約60~90℃,接頭處螺栓表面溫度約550~600℃,定位棒溫度約100~120℃;(3)采用槽鋼部件加固后,火損試件的承載能力相比未加固試件明顯提高,甚至超過常溫對比試件,且剛度亦明顯改善。
【關鍵詞】：盾構隧道 管片 縱縫接頭 加固 高溫
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內外研究現狀12-18
• 1.2.1 隧道管片縱縫接頭計算模型12-15
• 1.2.2 隧道管片縱縫接頭力學性能15-16
• 1.2.3 隧道耐火性能16-17
• 1.2.4 隧道襯砌結構修復加固17-18
• 1.3 本文主要研究內容18-20
• 第二章 負彎矩作用下隧道管片縱縫接頭的加固試驗研究20-39
• 2.1 引言20
• 2.2 試驗概況20-29
• 2.2.1 試件設計與材料特性20-23
• 2.2.2 加固處理23-24
• 2.2.3 測點布置24-26
• 2.2.4 試驗裝置26-28
• 2.2.5 加載步驟28-29
• 2.3 試驗結果與分析29-37
• 2.3.1 宏觀破壞形態(tài)29-33
• 2.3.2 承載能力33
• 2.3.3 接頭撓度33-34
• 2.3.4 接頭張開量34-35
• 2.3.5 螺栓與混凝土應變35-36
• 2.3.6 加固部件應變36-37
• 2.4 本章小結37-39
• 第三章 隧道管片縱縫接頭的加固分析39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 數值模型39-45
• 3.2.1 模型概況39-41
• 3.2.2 本構關系41-43
• 3.2.3 荷載及邊界條件43
• 3.2.4 計算工況43-45
• 3.3 模型驗證45-46
• 3.4 計算結果與分析46-49
• 3.4.1 接頭撓度46-47
• 3.4.2 張開量47-48
• 3.4.3 加固部件應變48-49
• 3.5 本章小結49-51
• 第四章 火災后隧道管片縱縫接頭的剩余力學性能與修復加固的試驗研究51-73
• 4.1 引言51
• 4.2 試驗概況51-60
• 4.2.1 試件設計與材料特性51-55
• 4.2.2 測點布置55-57
• 4.2.3 明火試驗裝置57-58
• 4.2.4 力學性能試驗裝置58-60
• 4.3 試驗結果與分析60-72
• 4.3.1 宏觀破壞現象60-62
• 4.3.2 混凝土高溫爆裂62-64
• 4.3.3 溫度分布64-67
• 4.3.4 高溫變形67
• 4.3.5 承載能力67-68
• 4.3.6 接頭撓度68-69
• 4.3.7 接頭張開量69
• 4.3.8 混凝土與鋼筋應變69-70
• 4.3.9 加固部件應變70-72
• 4.4 本章小結72-73
• 結論與展望73-75
• 參考文獻75-81
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82-83

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本文編號：535571