混凝土耐久性破坏经时模型在HILS服役寿命预测中的应用

采用混凝土耐久性破坏经时模型(CDFTModel)对不同体系设计下的武汉长江隧道管片进行服役寿命预测。结论表明:考虑各种潜在影响因素,按实际应用过程的最保守估计,高抗渗长寿命大直径盾构管片(HILS)功能梯度层体系的使用寿命可达到150年以上。采用有限元法分别对各体系进行Cl-离子渗透浓度分布模拟,结果显示,功能梯度体系管片的抗Cl-离子渗透性能远远优于复合胶凝材料体系。     

功能梯度混凝土管片的设计及材性研究

引入功能梯度材料设计原理,对盾构隧道衬砌管片进行分层设计,制备出功能梯度混凝土管片。并针对影响混凝土管片性能的关键性指标如抗渗性能、体积稳定性以及力学性能等进行了试验研究。结果表明,混凝土管片保护层材料抗渗性优良,氯离子扩散系数相比普通混凝土管片降低1个数量级;保护层材料与结构层材料体积稳定性良好,且具有较好的体积变形匹配性能;同时保护层及结构层混凝土力学性能均完全满足工程需要,有效保证了混凝土管片的高耐久、长寿命。     

盾构隧道功能梯度混凝土管片生产技术及性能

管片性能优劣直接关系到隧道工程的服役寿命.针对武汉长江盾构隧道复杂的工程环境,引入功能梯度材料原理,设计并成功制备出功能梯度混凝土管片,探讨了其生产关键技术,并对其综合性能进行了跟踪检测.     

免蒸养高抗渗耐久性盾构隧道管片混凝土配合比研究

利用自主研发的混凝土安全性专家系统对武汉地铁隧道管片混凝土的耐久性进行设计,确定了配制免蒸养高抗渗耐久性盾构隧道管片混凝土的配合比设计原则;采用密实堆积设计法来设计管片混凝土,配制出了强度达到C50、抗渗等级达到P18,氯离子扩散系数为6.9×10-13 m2/s,28 d干缩值1.9×10-4,90 d干缩值2.2×10-4,制备的免蒸养高抗渗耐久性盾构隧道管片混凝土,满足管片设计要求。     

高性能混凝土在福州轨道交通1号线盾构管片中的应用

论述了福州轨道交通工程盾构管片混凝土原材料技术要求、耐久性设计原则以及配合比设计思路。针对轨道交通工程盾构管片混凝土的性能特征,通过原材料质量控制、配合比设计优化,设计出符合耐久性设计要求的管片混凝土,结合管片生产、养护等特点,提出了盾构管片混凝土质量控制措施建议。     

高钛重矿渣轻骨料对盾构隧道管片混凝土性能的影响

为了解决现有盾构隧道管片混凝土材料存在的易开裂、渗漏等耐久性问题,基于密实骨架堆积设计原理和高钛重矿渣轻骨料的轻质和内养护特性,设计制备了一种C50轻质隧道管片混凝土,并研究了该混凝土的耐久性能。试验结果表明：利用高钛重矿渣轻骨料可以制备出性能优异的盾构隧道用C50轻质管片混凝土,该轻质隧道管片混凝土工作性能良好,表观密度仅为1 980 kg/m3,28 d抗压强度可达61.0 MPa以上,180 d收缩率仅为265με,抗渗等级达P12,氯离子渗透系数仅为1.3×10-12m2/s,抗碳化性能、抗硫酸盐侵蚀性能和抗冻性能优异;高钛重矿渣轻骨料的强度、表观密度、颗粒级配和掺量等是影响该轻质管片混凝土性能的关键因素;高钛重矿渣轻骨料的内养护效应是提升该轻质隧道管片混凝土耐久性的关键。     

软土盾构隧道纵向设计综述

通过对软土盾构隧道结构设计理论的现状和已建软土盾构隧道结构存在问题的分析,指出克服软土盾构隧道结构发生过量纵向沉降或不均匀沉降而引起隧道渗水、漏泥、结构局部破坏等影响隧道正常使用及其耐久性问题的关键是展开纵向设计理论研究。在纵向设计理论指导下,通过软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面的创新改造,使软土盾构隧道的设计方法更加科学合理。     

浅析盾构管片因安装导致裂缝的原因及对策

混凝土管片作为盾构法施工的隧道主体结构。在抗压、抗渗、耐久性等方面都有很高的要求，一旦管片本身出现裂缝的缺陷，将造成地铁隧道的严重质量问题，进而影响地铁隧道的设计使用寿命。本文中通过对盾构法施工混凝土管片在隧道内安装时产生裂缝的原因进行分析，提出了相应的对策。     

纤维混凝土在盾构隧道衬砌管片中的应用研究

由于传统盾构隧道混凝土管片存在的问题,新型管片的研究成为盾构隧道技术研究的一个重要方向.纤维混凝土管片的研究和应用在国内实例较少,尚处于起步阶段.文章通过材料试验,研究了纤维混凝土的抗压性能和高温下的抗爆裂性能,为纤维混凝土管片的应用提供试验依据;通过对纤维混凝土盾构隧道管片的承载力和裂缝宽度的结构分析,得出一些结构设计方面的建议.文章探讨了纤维混凝土管片的应用可能及相关问题,对推动我国新型隧道管片研究和应用具有实际的意义.     

大直径混凝土管片气泡的防治研究

混凝土管片是盾构隧道的主要结构构件,也是隧道防水、防火和耐久等综合性能的保证,因此,对管片整体性能有着极高要求。但大直径混凝土管片在生产中易出现较多气泡,从而易形成渗漏通道,影响管片的耐久性。本文从混凝土原材料、配合比设计、模具、脱模剂、振捣工艺等方面入手,试验摸索出减少管片气泡的一套方法,在生产实践中收到了较好的效果。     

盾构隧道的结构病害及其成因探析和治理措施

随着大量盾构隧道投入运营,隧道结构的病害问题逐渐显现。本文从影响和引起隧道结构病害的原因出发,对盾构隧道服役寿命期内其结构病害的情况进行了总结,阐述了盾构隧道结构病害、劣化的主要类型及其内在和外在的表征形式。事实显示,引起盾构隧道结构病害的主要成因包括:运营期特殊荷载导致的隧道结构突发损伤、隧道结构耐久性不足和隧道结构变形等长期行为产生的损伤。盾构隧道结构的病害和损伤主要包括管片和路面结构混凝土开裂、破损剥落;钢筋锈蚀且与混凝土粘结力降低;管片连接螺栓锈蚀或长期受应力腐蚀作用产生扭曲变形甚至断裂;隧道衬砌环纵缝的错台变形、接缝张开等;另外还包括隧道管片、衬砌接头、螺栓孔等位置的渗漏。     

Manufacturing technique and performance of functionally graded concrete segment in shield tunnel

The quality of segment is very important to the service life of shield tunnel. Concerning the complex engineering environment of the Wuhan Yangtze River Shield Tunnel, the principle of functionally graded materials was introduced to design and produce the functionally graded concrete segment (FGCS). Its key manufacturing technique was proposed and its performance was tested. __________ Translated from Construction Technology, 2008, 37(1): 106–108 [译自:施工技术]     

盾构隧道结构耐久性研究

盾构隧道处于复杂的侵蚀性环境中且耐久性影响因素错综复杂,已建工程中,由于耐久性失效每年造成巨大的经济损失。本文作者分析了盾构隧道结构耐久性影响因素,重点阐述了荷载与环境的长期作用对钢筋的锈蚀和混凝土的腐蚀影响,探讨了盾构隧道结构耐久性设计方法。     

Durability problems of lining structures for Xiamen Xiang’an subsea tunnel in China

Durability problem of reinforced concrete for underground structures is a hot issue in the field of structural engineering.For underground structures,the prediction of structural service life and methodology for durability design are needed to estimate structural durability.Taking the case of Xiamen Xiang’an subsea tunnel as background,which is designed to meet the requirement of 100-year service life,the influential factors on tunnel lining durability are analyzed.Under the criteria of crack controlling and bearing capacity of lining structures,the theoretical service life of Xiamen Xiang’an subsea tunnel lining is studied.The regulations,which are needed for the diffusion capability of chloride ions in concrete by the relevant diffusion tests,are proposed.After a quick corrosion test,the bearing capacity test on eccentric short columns is implemented to investigate the variation rules in the bearing capacity of models with time.Influence of the corrosion degree of steel bars on the bearing capacity of models is also investigated.Based on the results of model tests,the acceleration ratio between the quick corrosion in laboratory test and the natural corrosion environments is established.Thus,the natural service life of subsea tunnel lining structures can be obtained by means of laboratory tests.Then,the proposed method using this modified model is employed to predict the service life of tunnel lining structures.Finally,the design and construction measures for improving the durability of lining structures of subsea tunnel are introduced.The proposed method in the present study based on a real engineering project is superior to those with only theoretical assumptions,and would be more suitable for similar projects.     

早强降黏型复合掺合料对盾构管片混凝土性能的影响

研究了早强降黏型复合掺合料对盾构管片混凝土的工作性、养护时间、脱模强度、力学性能和长期耐久性能的影响。结果表明,掺加早强降黏型复合掺合料能够在一定程度上降低混凝土拌合物的黏度,提高混凝土的脱模强度及早期强度,从而改善盾构管片混凝土的外观,提高盾构管片模板周转率,对混凝土的耐久性能也有一定的提升。     

C55地铁盾构管片高性能混凝土耐久性能试验研究

以C55地铁盾构管片高性能混凝土为例,介绍了C55地铁盾构管片高性能混凝土的技术要求、原材料选择、配合比设计原则、耐久性能要求,并进行了相关试验研究。     

受荷状态下盾构隧道管片锈蚀劣化破坏过程研究

为研究服役期盾构隧道衬砌结构性能衰退演变规律,从隧道结构长期处于水土荷载和周围离子侵蚀环境耦合作用下的特点出发,根据服役盾构管片压弯荷载受荷特征,采用弯矩、轴力导入的方式,等效地模拟盾构隧道管片的实际受力状态,结合围堰式的电化学加速锈蚀方式,研发了可实现压弯受荷状态下进行盾构管片加速锈蚀劣化的试验系统,重点分析不同工况下盾构隧道管片锈蚀劣化发生发展规律。主要结论有：未锈蚀管片裂缝形态主要以受拉横向裂纹为主;未加载锈蚀管片在锈蚀阶段仅产生顺筋锈胀裂纹,裂纹宽度体现出先增大后趋于稳定的特点,加载破坏阶段锈蚀区混凝土在锈胀裂纹和受拉裂纹共同作用下将出现混凝土局部剥离与错动现象;压弯受荷状态下,管片裂缝的扩展是钢筋锈蚀与外加荷载共同作用的效果,管片受拉裂纹与锈蚀裂纹体现出相伴发生发展的规律,管片承载能力存在较大降低。研究成果可为设计基准期内盾构隧道管片衬砌结构长期安全性能评价提供重要参考。     

基于气候环境作用的混凝土材料与结构使用寿命预测方法

为了提升自然气候环境下钢筋混凝土结构使用寿命的预测精度,以混凝土受氯盐侵蚀为背景,分析了钢筋混凝土结构使用寿命的全过程,并给出各关键阶段使用寿命的计算模型;基于气候环境作用谱、混凝土微环境响应谱以及钢筋锈蚀速率时变模型的相关研究成果,提出新建混凝土结构耐久性设计的使用寿命预测方法,并给出算例说明;基于混凝土内钢筋锈蚀量的等效,提出混凝土材料与结构耐久性试验中的加速老化因子概念,并提出了基于人工气候环境耐久性试验的使用寿命预测方法。结果表明:该方法可以提高新建混凝土结构使用寿命的预测精度,并且使人工气候环境耐久性试验的设计更具有针对性。