水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的耐久性及可靠度設計的理論與方法.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)的耐久性問題日益成為土木工程界的研究熱點.隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,各類地下工程的建設量正日趨增多.而目前中國的地下結(jié)構(gòu)耐久性研究尚處于起步階段,因此對其耐久性能展開研究是十分重要和迫切的.由于水底隧道所處的環(huán)境復雜且使用壽命要求較高,故對其展開專項研究是十分必要與迫切的,該課題的工作,不僅對水底隧道工程建設具有相當?shù)膮⒖純r值,而且具有重要的理論意義.該文從靜力時變可靠度理論的觀點出發(fā),通過對影響水底隧道耐久性能主要影響因素的分析,建

2、立了系統(tǒng)的水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的耐久性可靠度理論.在此基礎上提出了一系列實用設計方法及風險評估理論.由此為公路隧道設計規(guī)范的修訂提供了依據(jù).該文完成的研究工作及取得的成果主要包括:1.全面地分析了水底土壤環(huán)境下盾構(gòu)隧道混凝土結(jié)構(gòu)常見的耐久性影響因素,首次提出按結(jié)構(gòu)性及環(huán)境性對所有因素進行分類,建立了水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)耐久性影響因素圖.分析了各類使用環(huán)境因素并提出了防治對策,同時對侵蝕性環(huán)境影響因素的作用機理進行了探討.2.選取主要的耐久性能影

3、響因素(鋼筋保護層砼碳化及Cl<'->侵蝕),在分析了所有隨機影響因素的基礎上,基于理論公式及回歸分析,建立了砼碳化深度隨機數(shù)學模型;基于Fick第二定律及Cl<'->臨界濃度公式,建立了Cl<'->侵蝕深度隨機預測模型.最后提出了建立在電化學基礎上鋼筋銹蝕量的隨機預測公式.3.根據(jù)可靠度理論的觀點,通過分析荷載及抗力統(tǒng)計特征,提出了以分項系數(shù)表達的管片構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的實用設計公式;同時計入砼碳化及Cl<'->侵蝕二因素作用下的結(jié)

4、構(gòu)抗力衰減規(guī)律,采用Monte-Carlo法分析了隧道典型斷面的承載能力極限狀態(tài)的可靠指標β下降規(guī)律,據(jù)此建立了耐久性實用設計方法-η系數(shù)法;最后對以碳化深度、Cl<'->擴散濃度、鋼筋銹蝕量、銹脹開裂為準則的正常使用極限狀態(tài)可靠指標下降規(guī)律進行了探討.由此建立了鋼筋混凝土管片構(gòu)件耐久性可靠度設計理論框架.4.首次建立了管片接頭密封防水材料及接頭螺栓的使用壽命函數(shù),采用了故障樹(FTA)分析法建立了管片結(jié)構(gòu)體系可靠度的定性及定量分析方法