近海隧道钢架锈蚀力学模型及支护体系安全性研究

摘要

本文以珠海机场高速公路项目工程为依托，建立型钢拱架与混凝土间的粘结滑移模型，对近海隧道初期支护钢拱架锈蚀以及腐蚀环境下混凝土材料的腐蚀劣化影响进行数值模拟，分析对支护体系安全性与耐久性的影响。结合眼浪山隧道现场工作，本文的具体研究内容如下：
　　 1)结合已有研究成果的基础上与眼浪山2号隧道现场资料等，建立适合隧道工程应用的型钢拱架与混凝土结构的三维有限元计算模型；分析该模型条件下不同工况中，初期支护结构中钢拱架锈蚀、初期支护混凝土腐蚀劣化等行为对支护体系粘结滑移的影响，研究拱架等锈蚀条件下对隧道支护体系的安全性影响规律。
　　 2)研究初期支护体系混凝土腐蚀行为条件下荷载变化对支护体系安全性影响及变化规律，对锈蚀行为条件下近海隧道支护体系安全性做出正确评价，得出一些有意义的结论。
　　 3)建立相应的二维平面弯矩曲率梁模型，分析长期处于腐蚀环境中的初期支护整体全部失效后，荷载全部转移至二次衬砌后，分析二次衬砌结构的受力状态、是否开裂、开裂位置，并得到二次衬砌结构的累积塑性曲率变化结果，判断钢筋混凝土二次衬砌的稳定与长期耐久性，并且对整个体系的安全性做出正确评价。
　　 4)考虑减小或消除纵向约束对模型内部的影响，建立纵向多米模型进行计算分析，与单米模型形成对比，分析钢架锈蚀对支护体系安全性的影响，总结经验结论，对支护体系安全性做出评价。