隧道衬砌裂缝特征对承载力的影响分析

为明确松动荷载作用下,衬砌裂缝特征对结构承载性能的影响,通过1∶10模型试验和数值分析研究了带裂缝结构的受力变形特征、破坏模式和极限承载能力。结果表明:对于预制裂缝长度不超过L/3（试件纵向长度）、深度不超过0.7H（试件厚度）的试件,裂缝发展存在阶段性特征,试件破坏由拱腰失效引起,属于延性破坏。对于预制裂缝长度不低于2L/3或深度不低于0.9H的试件,裂缝发展过程不存在阶段性特征,试件破坏由拱顶失效引起,属于脆性破坏;随裂缝长度和深度增加,结构极限承载力降低。当预制裂缝长度为L/3且深度为0.3H、0.7H、0.9H,以及长度为2L/3且深度为0.3H、0.7H时,试件极限承载力依次为完整试件的86.96%、78.26%、73.91%、69.57%、60.87%。相比于裂缝深度,纵向长度对结构承载性能影响更明显,可作为裂缝评价的重要指标;提出了基于裂缝特征的衬砌承载力预测公式,可明确带裂衬砌的极限承载力,为结构性能评估、加固时机及加固参数的选取提供依据。     

自然条件下隧道衬砌浅层钢筋锈蚀的热效应与红外检测方法

隧道随着服役年限增加，衬砌渗漏水、开裂等病害已成常态，由此造成的钢筋锈蚀逐渐显现，钢筋锈蚀一定程度后将引起衬砌剥离剥落，因此，及时发现钢筋锈蚀程度及位置尤为重要。通过室内试验和数值模拟研究了自然温差条件下钢筋锈蚀衬砌的热传导规律，分析了衬砌内外温差、钢筋锈蚀程度对衬砌内表面温度分布的影响规律，探索了红外热成像技术检测衬砌浅层钢筋锈蚀的可行性和适用条件。结果表明：(1)衬砌内外温差1.0℃～11.9℃时红外检测具有可行性，冬季时衬砌内外温差可满足条件；钢筋锈蚀率为6.51%,19.02%和23.16%时红外检测所需的最小温差为3.8℃，1.8℃和1.4℃。(2)衬砌钢筋锈蚀率(ρ)与二次衬砌内表面温差(T₁)、二次衬砌内外温差(T₂)的关系式为ρ=1.1×10⁵T₂^-3.2T₁³+503.7T₂^-0.9T₁。衬砌内外温差为3～30℃时可检测的钢筋锈蚀率为9.78%～1.1...     

不同损伤程度下公路隧道粘钢加固效果试验研究

衬砌裂损是隧道常见病害形式，直接影响到结构承载力，粘钢加固作为结构补强的方式应用较多，但公路隧道粘钢加固后结构的承载性能和不同损伤程度下的粘钢加固效果研究较少。采用1∶10模型加载试验，研究了公路隧道在不同损伤程度下加固后结构的承载性能、受力变形特征和破坏过程，分析了粘钢加固效果、加固时机。研究结果表明：(1)原结构和加固结构在松动荷载作用下的变形过程均可分为4个阶段，但破坏特征及形态存在差异。(2)剩余承载力为50%F,30%F(F为原结构极限承载力)时加固，破坏荷载相对原结构提升50%,51%。在结构失效前施作钢板可有效提升其极限承载力，且受加固点荷载影响较小。剩余承载力为50%F,30%F时加固，最终变形量比原结构增加59%,56%，可降低脆性破坏风险。(3)加固结构破坏模式为拱顶大偏心受压破坏。(4)加固过晚时，钢板会因衬砌的表面裂缝及变形速度而难以有效黏结或长时间协同变形，导致加速破坏。建议将结构剩余承载力介于62%F至50%F作为公路隧道合理加固时机。