地鐵車站纖維混凝土結構抗?jié)B試驗及阻裂防水機理的研究.pdf

1、工程實踐中，地鐵車站往往會產生滲漏現(xiàn)象。滲漏水會危及地鐵的運營及設備安全，縮短混凝土結構的使用壽命。地鐵車站混凝土結構抗?jié)B防水效果的優(yōu)劣直接影響總體工程的質量，成為評價地鐵工程質量的一個重要指標，故如何防治地鐵車站混凝土結構的滲漏具有重要的理論研究價值和工程應用價值。目前，摻加纖維已成為解決地鐵車站混凝土滲漏問題的主要技術之一。工程應用時，設計部門依據(jù)試驗結果，或者依靠經驗來確定不同類型的纖維摻量，纖維混凝土抗?jié)B防水機理研究不足，缺少定

2、量設計依據(jù)，也無法評估此項技術的經濟性與安全性。鑒于以上背景和問題，本文對地鐵車站纖維混凝土結構的抗?jié)B防水技術作了以下幾方面的研究工作： ⑴以上海地鐵七號線一復合式地鐵車站為對象，對其誘導縫間長為32米的標準節(jié)段進行有限元計算。通過對有限元計算結果的分析，得出以下結論：引起地鐵車站混凝土結構開裂滲漏的主要荷載類型為等代溫降荷載，且地鐵車站混凝土的開裂屬于Ⅰ型開裂?；谝陨辖Y論得出復合式地鐵車站混凝土滲漏的原因：混凝土結構在受到溫

3、降荷載時產生收縮變形，受到誘導縫處連接筋及側向墻的約束而產生小偏拉應力場，當局部區(qū)域的第一主拉應力峰值達到混凝土抗拉強度時，即出現(xiàn)Ⅰ型開裂，裂縫擴展成貫通裂縫，且裂縫寬度達到一定值時即出現(xiàn)地鐵車站滲漏現(xiàn)象。 ⑵利用Monte-carlo隨機有限元法，采用M-R本構關系，分析了溫降荷載作用下素混凝土和聚丙烯纖維混凝土板結構的開裂過程?；陔S機有限元結果的統(tǒng)計分析，本文對聚丙烯纖維抗溫阻裂機理作如下闡述：由于增加了混凝土斷裂能的大小

4、而推遲了混凝土最弱或最大拉應力處裂縫的失穩(wěn)擴展，降低了局部單元發(fā)生脆斷的概率，并通過補償變形緩和了整個結構的受拉狀態(tài)，從而提高了其整體抗溫縮開裂的能力。本文還通過對不同端部約束條件聚丙烯纖維混凝土板的溫縮微裂過程的對比，得出混凝土板并不是就一定會在溫降作用下開裂滲漏，其收縮變形的約束條件也是極其重要的影響因素。 ⑶分別對聚丙烯纖維和鋼纖維進行了抗?jié)B標號法試驗和滲透高度法試驗。通過兩種常規(guī)抗?jié)B試驗發(fā)現(xiàn)：無論是聚丙烯纖維混凝土，還是

5、鋼纖維混凝土，所得抗?jié)B標號和滲透高度指標都無法合理反映工程實踐中的纖維對混凝土抗?jié)B性能的改善作用，因此，常規(guī)的室內抗?jié)B試驗不適合評價纖維混凝土工程中的防水性能。鑒于此，本文提出一套開裂損傷狀態(tài)纖維混凝土滲透性能測試方法，即劈拉-持載滲透試驗。為配合試驗思路，本文研制設計了一套持載裝置和一套微裂損傷狀態(tài)混凝土滲透測試儀。通過劈拉試驗，本文發(fā)現(xiàn)聚丙烯增強作用不明顯，鋼纖維則具有較為明顯的增強作用，二者都提高了混凝土的斷裂能，并且進一步給出纖

6、維特征物理參數(shù)與劈拉強度和斷裂能間的關系式。通過持載滲透試驗，得出不同開裂損傷程度試件對應的防水級別。 ⑷利用應變等效假設，本文由Moelands-Reinhardt本構方程推導出拉應變空間下纖維混凝土的損傷演化方程。基于纖維混凝土劈拉全程試驗，本文進一步推導出含有抗拉強度及斷裂能參數(shù)的修正的纖維混凝土損傷演化方程。利用修正后的纖維混凝土損傷演化方程，采用損傷有限元計算方法，得出不同防水級別要求下，不同類型、不同含量的纖維混凝土