《動載與氯鹽耦合作用下盾構隧道結構性能演化機制研究》是依託中南大學，由雷明鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：動載與氯鹽耦合作用下盾構隧道結構性能演化機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：雷明鋒
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國城市軌道交通盾構隧道面臨的健康服役問題日益突出，如何準確評價和預測其結構性能是當前亟需研究的基礎科學問題之一。本項目擬採用理論推導和模擬試驗等手段，綜合考慮氯鹽環境和列車荷載的耦合作用，研究動力荷載對氯離子遷移擴散的影響規律和作用機理，建立動載和氯鹽耦合作用下的離子遷移擴散模型、混凝土鋼筋蝕變累積模型以及能考慮盾構隧道結構受力特徵的混凝土銹脹開裂模型，進而，提出動載和氯鹽耦合作用下盾構隧道結構性能演化分析模型和方法，為我國盾構隧道結構性能評估和壽命預計提供理論支持。研究成果可廣泛套用於我國城市捷運盾構區間隧道建設中，對我國捷運建設的長期健康發展具有重要的現實意義。
結題摘要
本項目針對我國城市軌道交通盾構隧道結構的長期健康服役問題，通過深入系統研究，綜合考慮氯鹽環境和列車荷載的耦合作用，研究了動力荷載對氯離子遷移擴散的影響規律和作用機理。主要研究成果如下： 1）推導了基於混凝土名義抗壓強度的損傷狀態下孔隙率計算公式，建立了動載損傷作用下混凝土氯離子擴散係數計算方法，引入既有的動載作用下混凝土損傷疲勞研究成果，建立了基於孔隙率演化的動載損傷下氯離子擴散係數計算方法。 2）開展了混凝土試塊衝擊損傷構造試驗、動態彈性模量測試和氯鹽人工環境模擬試驗，探明了不同侵蝕時間、氯鹽濃度及損傷程度下氯離子在混凝土內的侵蝕擴散規律，揭示了損傷下混凝土中氯離子侵蝕機制，建立了多因素共同作用下混凝土中氯離子擴散計算模型。 3）從孔隙彈性變形的角度，建立了均布荷載作用對氯離子擴散的影響分析模型，構建了考慮結構荷載效應及損傷等因素影響下的混凝土氯鹽侵蝕耐久性分析方法，同時藉助COMSOL軟體平台，開發了數值計算程式，並結合實際工程進行了案例套用。 4）建立了考慮外部實際荷載與內部鋼筋銹脹力的盾構管片三維計算模型，推導了可用於計算鋼筋銹脹彈性體內力及位移的複變函數表達式，構建了盾構隧道結構混凝土銹脹開裂時變理論模型以及基於混凝土銹脹開裂的盾構隧道結構正常使用性能評價方法。 項目研究過程中已發表論文10篇，其中國際SCI期刊論文5篇，EI期刊論文2篇，CSCD論文3篇；獲授權發明實用新型專利3項；軟體著作權2項；培養博士後1人，碩士研究生2人，在讀博士生1人。先後參加學術會議15人次，其中國際會議3人次，國內會議12人次，作大會會議報告或提交會議論文/成果簡介5人（篇）次；承擔主辦學術會議或邀請學術講座3次。研究部分成果已在廣州捷運、長沙捷運中實現套用。
