【博士】公路隧道健康診斷計算模型研究【2007】

內容簡介

　　學科專業(yè)：結構工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2007年　　隧道健康診斷研究作為隧道工程中新興的研究方向，是分析和評估病害對隧道健康狀態(tài)的影響程度并采取合理有效的養(yǎng)護和維修措施的前提和基礎。本文將隧道病害的影響分為對隧道使用性能和承載功能兩個方面，鑒于襯砌結構承載性能是隧道使用性能的前提和基礎，本文重點研究帶病害襯砌結構計算模型，并在此基礎上分析病害對結構承載特征、承載能力及結構安全性能的影響?！　〗Y合目前隧道病害檢測技術、病害分類與分級方法、病害成因分析等相關研究現(xiàn)狀，本文提出了隧道病害研究的一般性思路。并結合隧道病害力學模型和健康診斷技術的要求，提出了基于隧道計算模型和健康診斷的病害分類和參數(shù)量化方法，然后結合荷載一結構法提出了隧道裂縫、厚度不足、材料劣化、背后空洞、附加荷載等病害力學模型，編制了計算程序，以山王廟隧道為工程實例進行了結構結構分析和安全性評價。并在計算模型的基礎上進行了病害參數(shù)靈敏性分析。隧道病害不僅與襯砌結構自身的力學性態(tài)有關，也和施工方法以及圍巖襯砌的相互作用模式有緊密聯(lián)系。本文建立了考慮施工效應的地層一結構法病害計算模型，并建立了包含襯砌背后空洞、襯砌厚度不足等病害的計算模型及襯砌材料劣化的等效簡化方法。在此基礎上深入分析了襯砌背后空洞、襯砌厚度不足等病害參數(shù)對結構安全性的影響規(guī)律，并結合計算結果分析了基于荷載一結構法和地層結構法健康診斷計算模型的優(yōu)缺點。　　襯砌裂縫是最常見的隧道病害，是襯砌結構破壞或失穩(wěn)坍塌的重要原因，鑒于傳統(tǒng)結構計算方法無法分析帶裂縫的結構安全性，本文展開了帶裂縫結構安全性判定方法的研究。首先針對混凝土和巖石等脆性材料的Ⅱ型斷裂模式和機理提出了三種裂紋尖端破壞模式，結合宏觀強度理論對三種破壞模式對Ⅱ型裂紋進行了深入分析與比較，并得出裂紋尖端破壞只能是環(huán)向拉伸破壞，不能發(fā)生剪切型破壞或Mohr-Colunm摩擦型破壞的結論；然后結合現(xiàn)有的斷裂判據(jù)，提出了帶裂縫結構安全性判定方法，建立了帶裂縫隧道結構模型和帶裂縫襯砌結構安全性驗算方法，并分析了裂縫位置、裂縫面摩擦系數(shù)、裂縫深度、裂紋角度等參數(shù)對帶裂縫結構安全系數(shù)的影響?！　?

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