【博士】公路隧道健康診斷計(jì)算模型研究【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)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(píng)估病害對(duì)隧道健康狀態(tài)的影響程度并采取合理有效的養(yǎng)護(hù)和維修措施的前提和基礎(chǔ)。本文將隧道病害的影響分為對(duì)隧道使用性能和承載功能兩個(gè)方面，鑒于襯砌結(jié)構(gòu)承載性能是隧道使用性能的前提和基礎(chǔ)，本文重點(diǎn)研究帶病害襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，并在此基礎(chǔ)上分析病害對(duì)結(jié)構(gòu)承載特征、承載能力及結(jié)構(gòu)安全性能的影響?！　〗Y(jié)合目前隧道病害檢測(cè)技術(shù)、病害分類與分級(jí)方法、病害成因分析等相關(guān)研究現(xiàn)狀，本文提出了隧道病害研究的一般性思路。并結(jié)合隧道病害力學(xué)模型和健康診斷技術(shù)的要求，提出了基于隧道計(jì)算模型和健康診斷的病害分類和參數(shù)量化方法，然后結(jié)合荷載一結(jié)構(gòu)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(xué)模型，編制了計(jì)算程序，以山王廟隧道為工程實(shí)例進(jìn)行了結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和安全性評(píng)價(jià)。并在計(jì)算模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了病害參數(shù)靈敏性分析。隧道病害不僅與襯砌結(jié)構(gòu)自身的力學(xué)性態(tài)有關(guān)，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(yīng)的地層一結(jié)構(gòu)法病害計(jì)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(jì)算模型及襯砌材料劣化的等效簡(jiǎn)化方法。在此基礎(chǔ)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(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響規(guī)律，并結(jié)合計(jì)算結(jié)果分析了基于荷載一結(jié)構(gòu)法和地層結(jié)構(gòu)法健康診斷計(jì)算模型的優(yōu)缺點(diǎn)?！　∫r砌裂縫是最常見(jiàn)的隧道病害，是襯砌結(jié)構(gòu)破壞或失穩(wěn)坍塌的重要原因，鑒于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法無(wú)法分析帶裂縫的結(jié)構(gòu)安全性，本文展開(kāi)了帶裂縫結(jié)構(gòu)安全性判定方法的研究。首先針對(duì)混凝土和巖石等脆性材料的Ⅱ型斷裂模式和機(jī)理提出了三種裂紋尖端破壞模式，結(jié)合宏觀強(qiáng)度理論對(duì)三種破壞模式對(duì)Ⅱ型裂紋進(jìn)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(jié)論；然后結(jié)合現(xiàn)有的斷裂判據(jù)，提出了帶裂縫結(jié)構(gòu)安全性判定方法，建立了帶裂縫隧道結(jié)構(gòu)模型和帶裂縫襯砌結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)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(duì)帶裂縫結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的影響?！　?

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