《既有交通隧道襯砌裂損快速修補組合結構受力機理研究》是依託西南交通大學，由龔倫擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：既有交通隧道襯砌裂損快速修補組合結構受力機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：龔倫
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對交通隧道大多是複合式襯砌結構的特點，在充分利用裂損襯砌殘餘能力的基礎上，採用調查研究、工程類比、系統性室內實驗、數值模擬及現場測試等方法，研究能對既有交通隧道裂損襯砌實現快速修補的組合結構，主要開展組合結構及其錨固件的受力機理和性能研究。把握組合結構的組合板、錨固件受力特性；選用滿足相應力學性能和耐久性要求的高性能材料（如高分子、FRP、特種玻璃、輕質合金、鍍鋅鋼板等）；確定組合結構的布置形式（環向條帶式、縱橫向格線式等）、組合板和高強短錨尺寸、錨固件布置和快速錨固方式等。使高性能組合板與裂損襯砌在錨固件作用下快速、長期有效連線，充分發揮組合結構各構件的性能優勢，改善裂損襯砌的受力狀態，提高修補後裂損襯砌的承載能力。通過研究形成多種能實現快速修補既有交通隧道襯砌裂損的組合結構，將研究成果在普速鐵路隧道、公路隧道的病害整治工程中大量套用，並在高速鐵路隧道的襯砌裂損修補中進行推廣。
結題摘要
項目於2014年獲得資助，研究時間為2015.1.1~2018.12.31。研究採用資料調研、室內模型及1:1原型構件試驗、數值模擬和現場測試等手段，提出了在充分利用裂損襯砌殘餘能力基礎上以實現快速修補的組合結構，針對板式短錨組合結構開展了完好襯砌、不同程度裂損襯砌及裂損襯砌修補組合結構的整體承載能力和力學機理等研究。 模型試驗和數值模擬研究得：隧道拱頂存在30%、50%、70%損傷時安全性比完好襯砌降低43.2%、51.3%、59.4%，經板式構件修補後整體安全性分別提高19.0%、22.2%、26.6%；組成組合結構的裂損襯砌和板式構件分別承擔60~80%、40~20%荷載，板式構件主要作用是改善裂損襯砌的受力狀態和約束裂損的發展，而裂損襯砌仍是受力主體；板式構件應具有良好的抗拉性能和較好的延展性以承受張拉應力和短錨處集中應力，以使其與短錨和既有裂損襯砌協同工作。 1:1原型構件試驗和精細化數值模擬研究得：精細化數值模擬與1:1原型構件試驗的極限承載力最大相差5.82%，並結合兩者的破壞形態及應力應變等對比，證明精細化數值模擬適於組合結構研究，並全過程能獲得裂縫發展及構件破壞後應力應變等構件試驗所不易獲取的數據；板式短錨組合結構對裂損30%、50%和70%構件修補後，極限承載力分別提高20.37%、24.22%和28.36%，參數合適的板式構件和短錨可使組合結構的極限承載力強於完好構件；裂損區附近短錨應具有較高抗拉拔能力、遠離裂損區短錨應具有較大有效截面積和較高抗剪強度以確保板式構件與裂損襯砌的有效連線和共同受力。 通過研究，分析了板式短錨與裂損襯砌形成組合結構的力學機理，並據受力特性及性能要求明確了組合結構各部件的材料性能和布置形式等，提出並證明了基於1:1原型構件試驗和精細化數值模擬開展該類問題研究的可行性，研究成果有望套用於日益增多的隧道病害整治。
