大跨公路隧道结构耐久性分析

对广州龙头山大跨公路隧道进行衬砌结构耐久性研究,根据隧道的环境特点及地下水质情况得出衬砌结构处于I类环境,环境作用等级属I-B,其主要的耐久性劣化机理是表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀.由于隧道跨度大,拱部拉应力区大,容易产生裂缝,裂缝的存在加剧了混凝土的劣化速度.在分析影响衬砌耐久性因素的基础上,研究了混凝土优化的配合比.通过大量试验提出了提高混凝土抗渗性与抗裂性作为提高混凝土结构耐久性的主要技术途径,可采用降低水胶比方法提高抗渗性,采用添加纤维方法提高抗裂性,并指出隧道施工过程的质量控制和运营期的维修养护对提高隧道结构耐久性的重要性.根据龙头山隧道现场条件,预测了衬砌结构的寿命,结果表明能满足100年的设计要求.     

钱塘江下沙海塘混凝土结构耐久性检测与分析

为了对已建钱塘江海塘混凝土结构的耐久性作一分析和评价,针对影响水工混凝土结构耐久性破坏（失效）的主要因素,根据钱塘江海塘下沙段所处的环境条件及混凝土结构形式等情况,制定出对裂缝、混凝土强度、碳化深度、氯离子含量以及抗渗性等的检测方案．对检测结果的分析表明,钱塘江海塘混凝土结构的耐久性良好,影响其耐久性的主要因素是表面裂缝和混凝土的抗渗性．     

水工TBM隧洞衬砌管片的裂缝分析及处理

采用TBM开挖水工隧洞时,其围岩常采用钢筋混凝土预制管片衬砌支护．由于材料、结构及复杂的受力条件影响,混凝土裂缝甚为常见．现以某TBM隧洞工程为例,统计、分析了裂缝情况及产生原因,并据此认为化学灌浆是裂缝处理较为有效的方法,通过对隧洞管片裂缝处理,可提高隧洞整体结构的稳定性、整体性、耐久性和抗渗性．并对裂缝处理方案进行了说明,供类似工程参考．     

公路隧道钢筋混凝土衬砌碳化耐久性区划

为了构建公路隧道衬砌碳化耐久性的定量设计方法,对比各碳化深度计算模型与实测数据,选定衬砌碳化的最优模型;根据实测数据分析隧道环境温湿度与洞外大气关系,基于全国气象监测站的温湿度数据,建立公路隧道运营环境温湿度区划;考虑公路隧道CO₂的释放源项并参照实测数据,构建隧道运营环境CO₂体积分数的计算方法;以碳化劣化速率梯度相等为原则,对我国隧道碳化环境进行分区,结合分区推荐我国公路隧道衬砌碳化耐久性定量设计的具体方法. 研究发现：隧道环境湿度与大气湿度相当,隧道环境温度变化趋势与大气环境一致,两者均值接近. 公路隧道内部CO₂体积分数与CO体积分数呈线性关系. 云南、贵州区修建的隧道工程衬砌受环境影响较大,西藏、青海、内蒙古、黑龙江、吉林等地区的待建隧道在进行衬砌耐久性设计时可以忽略碳化影响,其余全国大面积区域隧道衬砌的碳化耐久性设计可以对应《混凝土结构耐久性设计标准》中环境作用等级中的“轻度”进行设计.     

崇明长江隧道盾构管片衬砌结构的耐久性设计

为了研究盾构法隧道管片衬砌结构强度的历时老化和衰减及其服务寿命的预测问题,提出了对其进行耐久性设计的一种基本方法。主要讨论的内容有：钢筋混凝土管片结构的腐蚀机理;影响隧道混凝土结构耐久性的主要因素;管片接头螺栓和防水材料的耐久性;钢筋混凝土管片结构耐久性设计方法;隧道结构服务寿命预测,以及提高隧道管片衬砌耐久性的工程措施——综合防治。该研究成果已在崇明长江隧道工程中得到了初步应用。     

自密实防水混凝土衬砌隧道抗渗特性的数值分析

采用数值分析的方法,运用RFPA2D[1]建立相应的数值模型,分别对自密实防水混凝土及普通混凝土衬砌隧道的力学特性(包括最大主应力、最小主应力及剪应力分布规律)及渗流特征(包括水头压力、流量、孔隙水压力的经时变化规律)进行了分析与对比.数值分析结果表明,采用衬砌的隧道的抗渗特性要明显优于采用普通混凝土衬砌的隧道,说明具有良好的抗渗特性.     

柳刚构梁梁体施工裂缝预防与防治方法

大体积混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝,而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。按照产生原因,混凝土裂缝主要分为塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和温度裂缝。三种裂缝产生原因各不相同。小跨度连续刚构桥梁体采用非预应力现浇梁,没有了预应力,构件抗裂性大大降低,裂缝在施工过程中的控制与预防也更为重要。本文针对这三种裂缝产生的原因,采用梁体支架预压变形观测、设置降温管、梁体表面蓄水等措施有效对裂缝进行了预防与控制,在工程实际应用中效果显著。     

动态疲劳荷载对路面砼不同部位抗渗性影响

针对路面水泥混凝土在动态疲劳荷载作用下不同部位的抗渗性能劣化规律展开研究。选取高(80%)、中(50%)、低(30%)3个应力水平,1h、2h、3h、4h4个作用时间,利用RCM法测定氯离子扩散系数,深入分析了动态疲劳荷载作用下路面混凝土抗渗耐久性劣化机理。研究发现在疲劳荷载作用下,受压部位路面混凝土的抗渗性劣化存在三阶段劣化的机制,即压密阶段、发展阶段和过压阶段;受拉部位路面混凝土的抗渗性劣化存在三阶段变化的过程,即初期发展阶段和稳定阶段及快速增长阶段;在不同应力水平的动态疲劳荷载作用下,受压部位路面混凝土在最佳密实状态下,其抗渗性能较初始提高值为30%~40%。     

混凝土裂缝的形态分析及结构恢复

论述了混凝土裂缝的形态和危害性,并提出了为恢复结构的整体性、抗渗性、耐久性和美观所运用的方法,以达到减小危害、恢复结构原有功能的目的。     

纤维在面板堆石坝面板混凝土中应用的试验研究

面板堆石坝的混凝土面板层属于大面积敞开式薄壁结构,在基础及钢筋的约束下,易产生塑性裂缝和早期干缩裂缝,研究了纤维素纤维和聚丙烯纤维对面板混凝土塑性裂缝及早期干缩裂缝的作用以及对混凝土抗渗性和抗冻性的影响.研究结果表明:纤维素纤维在混凝土塑性阶段具有显著的减裂效果,减裂率达到86.2%,而聚丙烯纤维的减裂率为52.0%;纤维素纤维和聚丙烯纤维对早期干燥收缩裂缝具有抑制作用,减裂率分别为66.7%和52.2%;纤维素纤维和聚丙烯纤维提高了混凝土抗渗性和抗冻性,其中纤维素纤维混凝土的抗渗等级提高了2个等级,聚丙烯纤维混凝土提高1个等级,两种纤维混凝土的抗冻性提高了50个标号.     

山岭隧道二次衬砌环向裂缝的震害机理

目的 为深入研究山岭隧道二次衬砌在地震中的受力特征和破坏机制,解释衬砌结构环向裂缝的产生原因.方法 基于应答变位法理论,以汶川地震中受到破坏的龙溪隧道作为研究对象,采用有限元方法研究了山岭隧道二次衬砌沿其轴线方向的地震响应规律.结果 在隧道内离洞口1000m的区域,衬砌结构的轴向拉应变最大值达到了150×10-6,远高于C25级混凝土的极限拉应变,该区域首先发生环向断裂.结论 隧道结构的地震响应受其所在岩体受震时发生的相对变位所支配.强烈的地震发生过程中,沿隧道轴线方向的衬砌结构可能承受强烈的拉压作用.当衬砌混凝土的实际应变超过其极限应变时,会发生衬砌结构的环向开裂和混凝土剥落.     

低掺量纤维素纤维混凝土耐久性试验研究

为提高渠道衬砌混凝土的耐久性,提高输水效率,延长渠道寿命,通过试验对比研究了不同掺量下低掺量纤维素纤维混凝土以及聚丙烯纤维混凝土的早期抗裂性能、抗渗性能和抗冻性能.试验结果表明,低掺量纤维素纤维对混凝土的工作性和力学性能影响不大,相比普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土,可以大幅提高混凝土的抗渗、抗裂及抗冻等耐久性能,适合应用于薄板大面积的渠道混凝土衬砌工程.     

利用钢渣矿粉制备中低强度等级大体积砼的试验研究

在大体积混凝土工程中，由水泥水化热引起的温度应力导致混凝土开裂这一技术难题一直没有得到解决。采用钢渣矿粉来制备C30、C40强度等级大体积混凝土，实验结果表明，钢渣大体积巍凝土具有很好的抗渗性能和低收缩值；同时应用混凝土结构的温度收缩裂缝控制理论，对阳逻电厂三期工程混凝土进行了温度应力计算分析，证明该大体积混凝土工程具有很好的抗裂性。     

基于强度安全系数概念的隧道衬砌结构优选设计

钻爆法施工的山岭隧道因受施工等各种因素的影响,隧道衬砌厚度变异性大,造成隧道结构安全储备能力降低,影响隧道的使用安全和耐久性.基于衬砌强度安全系数的概念,以隧道衬砌混凝土材料极限强度计算衬砌偏心受压极限承载力极限,将隧道衬砌数值计算同《公路隧道设计规范》相结合,以衬砌极限承载力与衬砌数值计算内力进行对比,分析隧道衬砌不同截面上(各衬砌单元)的抗压(或抗拉)强度安全系数,绘制隧道衬砌单元安全系数图,进行衬砌结构厚度优选.长安岭隧道典型断面衬砌结构厚度优选算例验证了论文方法的可行性和有效性.     

陕甘宁盐环定扬黄工程地下水对衬砌渠道的危害与对策

盐环定扬黄工程干渠穿越了粉沙土、砂岩、盐渍地、膨胀土地带．由于地下水位高，造成地下水对渠道混凝土板的渗透破坏、冻胀破坏、硫酸盐侵蚀破坏和膨胀土膨胀破坏．文章分析了地下水对混凝土板衬砌渠道破坏的原因及形式。提出防止地下水对混凝土板衬砌渠道破坏的对策．在衬砌材料方面选用石料和有抗冻、抗渗、抗腐蚀性能的混凝土板；在衬砌结构中，采用抗冻胀和抗膨胀的排水工程措施，增大渠道衬砌混凝土板下最大静摩擦系数，根据渠道断面采用不同的衬砌方法，保障了渠道工程的安全运行．     

掺加引气剂提高混凝土耐久性的试验研究

引气剂是常用的混凝土外加剂之一,许多文献表明掺加引气剂不仅能够改善混凝土的工作性,而且还能够提高混凝土的耐久性,增加混凝土的使用寿命,特别是在易侵蚀、冻融的环境中。本文对掺加引气剂混凝土的氯离子抗渗性指标和混凝土抗冻性指标进行了试验研究,研究结果表明:掺加引气剂可有效提高混凝土的耐久性。     

高性能混凝土冻融耐久性与孔结构变化的关系

为了揭示高性能混凝土在非力学破坏因素作用下宏观性能劣化与细观结构变化之间的关系,以冻融作用为试验条件,采用压汞法测试混凝土的孔结构,研究了高性能混凝土冻融耐久性与其孔结构变化的关系．研究证明,正是高性能混凝土良好的孔结构赋予其优异的抗冻耐久性．     

掺合料对混凝土耐久性的影响

主要分析了混凝土耐久性和几种掺合料对混凝土耐久性的影响，并进行了一系列的试验研究，其中包括混凝土抗氯离子渗透能力、抗渗性能、抗冻融性能、抗碳化性能、抗碱一集料反应能力等．试验结果表明，掺合料的加入能使混凝土结构变得更为密实，从而明显改善混凝土的耐久性．     

不同混凝土隧道二次衬砌模型试验

为了研究掺加减缩剂和内养护剂的自制混凝土的抗裂性能,进行了湿热条件下隧道二次衬砌模型的荷载试验.研究结果表明:掺抗裂外加剂的混凝土强度较低,但抗裂性能得到了提高;各混凝土模型受力规律一致,且商混模型所受内力大于掺内养护剂的,掺减缩剂的最小;在混凝土出现裂缝的前提下,湿热循环会导致混凝土裂缝增大,耐久性降低的作用效果显著加剧.     

硫酸盐-干湿循环侵蚀环境下纤维沥青混合料低温抗裂性研究

基于国内外对硫酸盐腐蚀环境下纤维沥青混合料的低温抗裂性鲜有研究的现状,采用干湿循环作用下不同浓度(5%、10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了水镁石纤维沥青混合料在Na2SO4腐蚀介质中的低温抗裂性变化规律,并与聚酯纤维和玄武岩纤维沥青混合料进行对比;探索了沥青混合料硫酸盐腐蚀损伤机理及纤维在混合料中的阻裂作用。研究结果表明:与纯净水环境相比,沥青混合料在盐蚀环境下的低温抗裂性能劣化程度更为严重;Na2SO4溶液渗入沥青混合料空隙和裂缝中发生的结晶型侵蚀是导致沥青混合料低温抗裂性劣化的主要诱因;水镁石纤维具有优良的增强增韧效应,可以有效提高沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的低温抗裂性。研究成果可为硫酸盐富集地区沥青混合料材料组成设计提供参考。