隧道缺陷衬砌内层补强结构稳定性研究

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1、隧道缺陷衬砌内层补强结构稳定性研究袁正国郭庆富中铁二十三局集团第二工程有限公司摘要:二次衬砌缺陷条件下内层补强结构稳定性一直是深埋交通隧道工程中的关键科学问题。建立有限元结构-荷载ANSYS数值力学模型,研宄某深埋隧道缺陷衬砌内层补强加固效果、变形特性,以及力学响应。研究表明:在深埋V级围岩条件下,隧道素混凝土二衬结构拱顶属于抗拉控制,承载力、安全系数、结构拉应力均不满足耍求,结构不安全,需采取加固措施;内层采用C35厚度30cm钢筋混凝土补强后,衬砌结构承载力满足要求。采取内层补强措施,即在原缺陷衬砌内侧套打钢筋混凝

2、土衬砌补强,补强后衬砌断面满足规范要求,并不需要拆除原缺陷段衬砌,该方法可大幅度节约成本和提高进度。关键词:隧道;::次衬砌;缺陷;补强;稳定性;作者简介:袁正国(1975-),男,傅士,高级工程师,主要从事公路隧道工程施工与管理相关工作。收稿日期:2016-07-20基金:W家自然科学基金资助项目(51178399)StudyonStabilityofInteriorReinforcedLiningwithInitialDefectsofTunnelYUANZhengguoGUOQingfuThe2ndEnginee

3、ringCo.,Ltd.,the23rdBureauGroupofChinaRailway:Abstract:Thusfarstabilityofinteriorreinforcedliningwithinitialdefectshasbeenascientificissuefordeeptransportationtunnel.FiniteelementmethodUDECassociatedwithstructure-loadingwasperformedtoinvestigateinteriorreinforce

4、menteffect,deformationcharacteristicaswellasmechanicsresponse.InspectionofnumericalresultsrevealsthatfordeeptunnelincorporatedinrockmassclassificationofVtheroofoftheplainconcreteliningcannotbecapableofwithstandingloadingposedfromsoundingrock,renderingtensile,bea

5、ringcapabilityandsafetyfactorslessthanrequirements,thatis,thestructureisnotsafeandnecessitatesmeasures.ConstructinginteriorC35steelreinforcedconcretewiththicknessof30cmimprovessignificantlythecapacitymeetingtherelevantrequirement.Namely,castingthesteelreinforced

6、concreteinsideofexistinglining,ratherthandemolish,upgradesthestructurewithinitialdefects,whichcoulddecreasesubstantiallythecostandimproveprogress.Keyword:tunnel;secondarylining;defect;reinforcement;stability;Received:2016-07-200前言隧道衬砌缺陷条件下结构稳定性一直是工程界和学术界关注的焦点,影响

7、整体结构的使用寿命和行车安全。近年来,特別是两部大开发建设快速发展,大量交通隧道工程建设不断涌现,各种缺陷结构问题相继呈现,给交通工程建设和运营维护带来前所未有的挑战。拆除既有缺陷衬砌重新修建必然加大成本和延长施工进度,不利于既有交通运营。如果能够在既有缺陷衬砌基础上进行内层补强,一定是最好的选择方案ui。对此,国内外学者开展了和关研究工作m,并且取得了一定的研宄成果。张顶立等m采用地质雷达无损检测技术,对wo余座铁路运营隧道衬砌缺陷统计分析,研究丫结构缺陷的病害演化及致灾机制,以及主要影响因素。汪波等U1利用模型试验

8、,研宂笔架山隧道不同围岩级别衬砌缺陷导致的结构变形、病害和承载力影响程度,提出了内表面补强首选方案。刘敦文等位1采用ANSYS/LS-DYNA软件,建立三维有限元模型,以振动速度和主应力为参考,研宄了在拱顶背后有脱空缺陷的情况下受邻近隧道爆破施工振动的影响。徐国庆M以排楼隧道V级围岩洞门段为依托,采用荷载结构法对衬砌结构进行计算,

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