硫酸盐侵蚀后地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学模型

发布时间：2024-02-18 05:54

　　基于地铁盾构隧道混凝土被硫酸盐侵蚀实际工况,建立了能够考虑接缝细部构造、表面混凝土及螺栓等且接缝截面可离散为不同类型受压区的纵缝接头正弯矩力学模型。采用全积分形式进行混凝土本构关系运算,适用分析混凝土被硫酸盐侵蚀后接缝面混凝土压碎、螺栓屈服以及接头极限状态。结合数值计算进行对比分析,两者结果基本一致,验证了力学模型合理性。研究结果表明:正弯矩作用下,混凝土被硫酸盐侵蚀对纵缝接头力学性能的影响主要表现在外表面边缘混凝土接触之后。随着硫酸盐侵蚀时间的增长,纵缝接头极限弯矩不断减少,但减幅较为平均。同时,各变形量最大值也随着侵蚀时间的增长而减小,但减幅各自不同。随着硫酸盐侵蚀厚度的增大,纵缝接头极限弯矩及各变形量最大值均不断减少,且减幅不断增大。

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【部分图文】：

图1纵缝接头部件构造

螺栓预紧是在轴力加载前完成，因此，需考虑轴力加载对螺栓预紧状态的松弛效应。对纵缝接头施加螺栓预紧力nT0后，再施加轴力N，此时螺栓预紧力降为nT01，与受压区混凝土的合力Fc取得力学平衡，方程如下：图2管片混凝土被硫酸盐侵蚀分布

图2管片混凝土被硫酸盐侵蚀分布

图1纵缝接头部件构造螺栓预紧力等效为沿接缝截面均匀分布的压应力，轴力为非偏心加载，因此，受压区混凝土压应力为均布形式，可得

图3Tb-Fc模式的应变分布

式中：εc为受压区混凝土边缘压应变；εb为螺栓拉应变；hb为螺栓中心到外表面边缘距离；y为受压区混凝土高度。图4所示的受压区和脱离区各功能部件的变形沿截面高度是线性变化的。Δb、Δc、θ、Δcb、Δct等依据下式（6）～式（10）进行计算，即

图4Tb-Fc模式的几何变形

式中：Δct以张开为正，压缩为负；Δb为接缝面在螺栓处张开量；Δc为受压区混凝土边缘C点变形量；θ为接缝面转角；Δcb为内表面边缘混凝土空隙量；ts为外表面边缘混凝土初始张开量。此时，螺栓是否开始受拉还需另外判断，εb为螺栓的拉应变，如果εb<ε"b，则螺栓还未受拉，受压区混凝土....

本文编号：3902018