钢纤维砼盾构管片在地铁隧道工程的应用研究

普通钢筋混凝土管片在运输、施工安装过程中易破损，这使隧道衬砌结构的整体性被破坏，对盾构法施工隧道的结构安全性和耐久性产生不利影响；为解决这一问题．本文探讨在地铁隧道工程中采用新型盾构管片——钢纤维混凝土管片的技术经济可行性及研究情况。     

地铁盾构管片用钢纤维混凝土性能特征研究

盾构施工使我国隧道建设得到迅猛发展,目前盾构隧道支护主要采用的是钢筋混凝土管片,其在运输及施工等过程中易发生破损或开裂。改善混凝土的性能是控制管片质量的关键措施之一,纤维是一类有望对混凝土进行有效增强、增韧的材料。基于此,该研究将钢纤维引入到混凝土体系中,重点分析了拟用于预制地铁盾构管片的钢纤维混凝土性能特征,主要包括流动性、抗压强度和抗拉强度。结果表明,钢纤维对混凝土的流动性影响明显,为使混凝土具有较好的流动性,混凝土中钢纤维的体积掺量定为2%。在2%钢纤维掺量下,相比普通混凝土,钢纤维混凝土的28 d抗压强度和抗拉强度分别提高了27%和38%。因此,钢纤维混凝土可有效弥补传统钢筋混凝土管片存在的不足。     

钢纤维混凝土在隧道管片中的应用与研究

一般钢筋混凝土隧道管片在力学性能、抗渗阻裂等方面表现不足,而钢纤维混凝土隧道管片具有良好的力学性能、优异的耐久性能等特性,弥补了钢筋混凝土管片的缺陷。通过对比分析钢筋混凝土管片的缺陷性和钢纤维混凝土管片的优越性,分析结果表明:钢纤维混凝土管片在在抗剪、抗拉、抗弯、抗变形等力学方面表现良好;同时在耐久性方面具有较好的耐火性、耐腐蚀性、抗渗性等。最后,针对现在钢纤维混凝土在隧道管片中研究的不足提出了建议,为以后相关钢纤维隧道管片的试验和研究提供相关参考和依据。     

盾构隧道钢纤维混凝土预制管片的服役性能研究

介绍了预制钢纤维混凝土隧道管片性能设计的基本要求及模拟预制隧道管片在局部外力作用下的试验研究。试验结果说明,不同材料(素混凝土,钢纤维混凝土,钢筋混凝土)在临界荷载作用下的真实性能,通过比较揭示了钢纤维混凝土对管片服役性能的提高和维修成本的减少。     

盾构隧道管片及纵向接头力学性能数值模拟研究

管片接头作为盾构隧道衬砌结构的薄弱部位,其力学行为直接反映隧道结构整体受力性能。考虑到接头由相邻管片连接而成,本文首先选用非线性有限元法对单个管片的静力响应开展研究,并与文献试验结果对比以验证数值模型。借此模型分析了混凝土剪胀角、拉压损伤行为等对管片结构力学行为影响。在此基础上,依托文献中管片纵向接头静载试验,详细地考虑了接头构造及接头处的相互作用,建立相应模型模拟试验加载过程,同时将数值分析结果与实测试验结果的破坏模式对比分析。基于提出的有限元模型,进一步研究了管片纵向接头力学特性随各关键因素变化规律,包括接头外侧间隙、螺栓倾斜角度及伸入管片长度、接缝两侧密封垫弹性模量和厚度,以及螺帽与手孔混凝土间初始接触状态。获得不同工况下接头挠度、接缝变形及接头转角等变化规律。     

地铁隧道复合纤维混凝土管片新技术

本文介绍了国际上轨道交通工程新技术-地铁隧道复合纤维混凝土管片技术与经济优势，以及国际上复合纤维混凝土管片的应用工程实例和笔者在英国地铁隧道工程实地考察情况。本文还报道了上海地铁建设公司与同济大学携手合作开展地铁隧道复合纤维混凝土管片技术研究，将开创国内地铁隧道复合纤维混凝土管片技术之先河。     

盾构管片钢纤维混凝土配合比的设计优化

盾构隧道施工在中国已进入一个快速发展阶段。当前,钢筋混凝土盾构管片仍是盾构隧道支护的主要形式,普通钢筋混凝土管片厚重,生产、搬运、施工中易损易裂。在管片中掺入钢纤维是提高管片抗裂性能、降低损坏率的有效手段。通过钢纤维混凝土配合比设计优化试验,得出二次合成法和等体积替代粗集料法所配制的钢纤维混凝土试件相较于普通混凝土试件抗压强度分别提高了17.7%和13.1%,劈裂抗拉强度分别提高了54.2%和51.1%;从材料用量上,等体积替代粗集料法相比二次合成法节约胶凝材料25.9%,对成本控制有利。钢纤维混凝土配合比设计采用等体积替代粗集料法更为经济合理。     

钢纤维管片接头局部应力的数值模拟试验

为评价少筋钢纤维混凝土管片接头的力学性能以便于工程中推广应用,对管片接头及手孔在施工及使用阶段的局部应力进行了三维非线性有限元数值模拟试验。内容包括:①施工阶段,千斤顶作用下管片的局部抗压性能;②施工阶段,盾构均匀推进及纠偏工况时管片变形及环缝上的应力、应变分布;③使用阶段,使用荷载作用下管片体、纵缝的变形及应力分布。结果表明:不论在施工阶段还是使用阶段,管片体、接头的主压应力均在允许范围内,但接头榫头局部主拉应力偏大,超出了钢纤维混凝土的抗拉强度,设计时需要加强;而手孔部位的局部主拉应力较小,均在控制应力范围之内。     

钢纤维自密实混凝土管片力学性能的试验研究

针对传统混凝土管片中存在的问题,为推动新型隧道管片的发展以及为慕尼黑维罗纳铁路隧道采用钢纤维混凝土管片提供设计依据,参照德国新近提出的对称倾角梁试验模型,研究了不同钢纤维掺量、钢筋配筋率对自密实混凝土管片力学性能的影响.结果表明:钢纤维可明显提高混凝土构件的承载力和韧性,将钢纤维自密实混凝土应用于地下工程,并用钢纤维部...     

钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

试验研究和工程实践表明,钢纤维混凝土具有良好弯曲韧性,《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38∶2004)在隧洞支护与补砌、工业建筑地面设计中引入弯曲韧度指数和弯曲韧度比,这与以往基于ASTMC1018弯曲韧性指数不同。通过四点弯曲梁弯曲韧性试验,利用不同方法计算弯曲韧性指标,对钢纤维体积率和混凝土强度对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响进行分析。     

钢纤维形状对超高性能纤维混凝土力学性能的影响

钢纤维通常加工成端部扁平(简称"端平")或端部弯起(简称"端弯")形状以增强纤维与混凝土的粘结锚固,不同纤维形状对超高性能纤维混凝土力学性能影响差异有待试验验证。对纤维体积率分别为1%、2%、2.5%和3%,端平或端弯两种钢纤维制成的超高性能纤维混凝土的性能差异进行了试验研究。试验结果表明:纤维体积率为2%时,端平纤维超高性能混凝土的工作和力学性能最佳;体积率在2%～2.5%时,端平钢纤维混凝土的抗弯强度和断裂能都优于端弯纤维混凝土;由于端弯纤维的端部锚固效果好,端弯纤维混凝土梁在超过峰值荷载后的延性好于端平纤维梁。     

钢纤维矿渣混凝土性能试验研究

研究了掺入钢纤维和磨细矿渣对混凝土性能的影响,综合分析了钢纤维体积率、矿渣掺量和水胶比等因素与混凝土强度的关系。正交试验结果表明,钢纤维掺量对混凝土劈裂抗拉强度影响显著,矿渣也是明显影响因素,在合适的水胶比条件下,掺入矿渣的钢纤维混凝土和易性良好,力学性能比素混凝土有较大提高,满足支护要求。     

异形钢纤维改善混凝土性能研究

采用6种异形钢纤维在体积掺量分别为0.5%、1.0%的情况下,配制CF30、CF50异形钢纤维混凝土,试验结果表明,异形钢纤维混凝土抗折、抗剪和劈拉强度以及弯曲韧性,较基准混凝土有明显提高;干缩值降低,早期塑性开裂也明显减少;不同特征的异形钢纤维改性效果也存在差异。研究发现,《钢纤维混凝土试验方法》(CECS 13∶89)计算纤维混凝土承载能力变化系数的方法有偏差。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面承载力试验和计算方法

根据２５根预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和 ２５根预应力钢纤维混凝土配箍筋梁的试验结果,分析 了预应力、剪跨比、钢纤维含量特征值及配箍特征值等变化对预应力钢纤维混凝土梁斜截面破坏形态和斜截面 承载力的影响规律,提出了预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和预应力钢纤维混凝土配箍筋梁的斜截面承载力计算 方法。该成果可作为《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》增订相应条款的研究基础,并可供实际工程设计应 用参考。     

钢纤维混凝土隧道的耐久性能研究

大型土木工程结构中,材料的腐蚀对其结构耐久性具有很大的影响,因而正确分析和认识材料腐蚀的原因至关重要。尤其对于地铁隧道这种特殊地下工程的耐久性能更为重要,针对地铁隧道的杂散电流腐蚀问题,对钢纤维混凝土结构进行了杂散电流腐蚀试验,根据钢筋混凝土腐蚀破坏和钢纤维混凝土腐蚀破坏的等效原理,建立了钢纤维混凝土结构在杂散电流腐蚀作用下结构破坏的预测模型。     

离心成型钢纤维混凝土抗冻性试验研究

通过对离心成型钢纤维混凝土试件的抗冻试验,研究了基体混凝土强度和钢纤维体积率对离心成型混凝土抗冻性能的影响规律,探讨了试件尺寸对抗冻试验结果的影响。研究结果表明:单纯提高基体混凝土强度不能明显改善离心成型混凝土的抗冻能力,掺入钢纤维则显著提高了离心成型混凝土的抗冻能力,并且钢纤维掺量的增大使离心成型混凝土的抗冻能力增强。结合离心成型钢纤维混凝土构件的纤维分布规律,对上述试验结果进行了分析讨论。     

钢纤维混凝土疲劳断裂与损伤特性的试验研究

用三点弯曲梁试件测定了钢纤维混凝土的等效断裂韧度KeIC和裂纹口张开位移的临界值CTODc,研究了预疲劳加载幅值对钢纤维混凝土断裂特性的影响规律。试验证明 :当预疲劳加载幅值超过某一阈值后 ,钢纤维混凝土的断裂参数有所降低 ,它们是与预疲劳加载幅值有关的物理量。另外 ,对钢纤维混凝土作了等幅疲劳断裂试验 ,研究了钢纤维混凝土在弯曲疲劳荷载下的不可逆变形发展、疲劳寿命、吸收能量规律及损伤特性 ,研究表明 :疲劳过程中能量吸收相对值可以较为真实地反映疲劳损伤演化规律     

钢筋混凝土框架节点抗震性能研究综述

国内外多次地震灾害表明,钢筋混凝土框架结构的倒塌,多数是由梁柱节点破坏引起。然而目前,我国规范(GB50011-2010)中对节点抗剪承载力的计算仍采用的是半经验半理论公式,缺乏理论依据。本文通过各国钢筋混凝土梁柱节点试验研究、理论研究及数值模拟研究,归纳了节点抗震性能研究发展状况,并指出了目前研究存在的主要问题和研究方向。     

钢纤维混凝土复合式地面的施工

钢纤维混凝土是一种有广阔应用前景的新材料,结合工程实例阐述了钢纤维混凝土地面的材料要求和施工技术。