既有盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能評價研究.pdf

1、隨服役年限的增加，我國大量已投入運營的既有城市盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)面臨不同程度的損傷和老化，面對由全面建設(shè)階段向維護階段的過渡，如何保證既有城市盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，如何提高既有隧道結(jié)構(gòu)的適用性和可維護性，如何有效的延長既有隧道結(jié)構(gòu)的服役壽命已成為當(dāng)前的研究熱點。因此，急需對既有盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能的評價方法進行研究，做到早發(fā)現(xiàn)，勤維護，防患于未然。 論文以國家自然科學(xué)基金“地下混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性與使用壽命”(批準(zhǔn)號5067813

2、5/2007)、國家科技支撐計劃“城市地下空間建造技術(shù)研究”(項目編號2006BAJ27B02-02)、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)“超大特長越江盾構(gòu)隧道建設(shè)核心技術(shù)研究”子課題“隧道結(jié)構(gòu)的耐久性、可靠性研究”(項目編號2006AA11Z118)為依托。首先提出了既有盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能評價的指標(biāo)體系及其獲取方法，而后分別給出了盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的橫向和縱向狀態(tài)的解析表述方式，并以此為基礎(chǔ)提出了基于優(yōu)化反演分析的既有盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)損傷參數(shù)的

3、識別方法，同時對我國第一條越江盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的縱向變形特性進行了分析，最后提出了考慮毛細(xì)作用、滲透作用、擴散作用、蒸發(fā)作用和管片螺栓電化學(xué)腐蝕的隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性退化模型，同時提出了基于Bayesian條件概率和檢測數(shù)據(jù)的耐久性模型修正方法，并采用可靠度理論和Markov鏈方法著重對由碳化和氯離子侵蝕導(dǎo)致退化的既有隧道結(jié)構(gòu)的剩余壽命和服役性能進行了評價。論文主要研究內(nèi)容及成果如下： 1、論文討論了既有城市盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)評價體系的構(gòu)成

4、及相應(yīng)的工作流程。既有盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的服役性能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的耐久性兩個方面，評價指標(biāo)體系包括整體性能的評價指標(biāo)、安全性能評價指標(biāo)和耐久性能評價指標(biāo)。 2、提出了結(jié)合初步調(diào)查，相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及計算分析制定了較為合理的從關(guān)鍵斷面到斷面內(nèi)具體檢測部位的檢測方案。將隧道結(jié)構(gòu)的檢測分為常規(guī)檢測和附加檢測，在每個檢測周期中，整個隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)完全被檢測到，包括檢測方案規(guī)定的全部檢測項目和測點，同時根據(jù)結(jié)構(gòu)重分析結(jié)果選擇附加測點。檢測的頻率

5、可根據(jù)結(jié)構(gòu)失效概率控制。 3、利用考慮隧道結(jié)構(gòu)抗彎剛度、縱向接頭和土體彈性抗力的解析模型，分別從隧道結(jié)構(gòu)斷面變形觀測和隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力觀測出發(fā)，通過優(yōu)化反演分析識別隧道襯砌混凝土的彈性模量和縱向接頭的轉(zhuǎn)動剛度。 4、給出考慮錯縫拼裝的隧道襯砌環(huán)縱橫向相互作用及彈性土體抗力作用的隧道結(jié)構(gòu)縱向性能表述方法，并對我國第一條越江隧道結(jié)構(gòu)的長期縱向變形行為進行系統(tǒng)分析。 5、探討了考慮有害物質(zhì)在混凝土襯砌中遷移的毛細(xì)作用、滲透

6、作用、擴散作用、蒸發(fā)作用和管片螺栓電化學(xué)腐蝕的隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性退化模型。并基于Bayesian條件概率方法，將隧道結(jié)構(gòu)檢測獲得的額外信息作為一個條件約束對隧道結(jié)構(gòu)的耐久性理論模型進行修正。 6、按初始階段和擴展階段分別給出了既有隧道結(jié)構(gòu)耐久性能的限定狀態(tài)方程，初始階段的碳化作用是以碳化深度達到混凝土保護層厚度為限定狀態(tài)，氯離子侵蝕是以保護層厚度處氯離子濃度達到引起鋼筋脫鈍的臨界氯離子濃度為限定狀態(tài)，螺栓銹蝕以銹蝕引起的螺栓截面