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跨海沉管隧道混凝土结构耐久性与抗裂性研究

作　者: 易宁
导　师: 欧阳东
学　校: 暨南大学
专　业: 结构工程
关键词: 港珠澳跨海大桥沉管隧道耐久性裂缝控制有限元参数化分析高温高湿海洋环境大体积复杂截面混凝土
分类号: U455
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了促进华南地区经济的进一步快速发展,港珠澳跨海大桥的建设正火热进行。跨海沉管隧道处于高温高湿的海洋环境中,受氯离子侵蚀严重、服役寿命要求高、可维修性差且维修成本高；沉管管节属于复杂截面大体积混凝土构件,早期裂缝控制要求极高。如何保证混凝土结构的耐久性与抗裂性、确保沉管隧道在设计基准期间不维修和少维修非常重要。因此,针对跨海沉管隧道耐久性与抗裂性开展专题研究十分必要与迫切。本文在全面论述华南地区跨海沉管隧道耐久性影响因素的基础上,针对华南地区高温高湿的海洋环境氯离子对混凝土侵蚀导致钢筋锈胀开裂引起结构耐久性损伤的原理、适用于沉管隧道的高耐久性高抗裂混凝土的制备与试验、大体积复杂截面混凝土构件水化热温度应力的参数化分析及其裂缝控制技术等问题进行了研究,建立了跨海沉管隧道重要结构耐久性与抗裂性的研究方法和理论框架体系。论文进行的工作及其创新点主要有：1)根据华南地区海洋环境,通过结构耐久性的影响因素、损伤机理以及结构耐久性寿命预测模型进行定性分析,提出混凝土耐久性主要影响因素为高温高湿高氯离子浓度的海洋环境；并综述了高温高湿环境对结构耐久性的影响研究。2)系统地总结了高耐久高抗裂混凝土的设计原则与方法,确定了采用粉煤灰和矿渣双掺,降低水化热,降低氯离子渗透系数的设计思想。并据此配制了沉管隧道用高耐久性高抗裂混凝土,通过普通力学试验、氯离子渗透试验、水化热试验优选混凝土最优配合比。3)建立复杂截面大体积混凝土早期应力有限元分析模型,系统分析预制沉管管节早期应力问题。在MIDAS平台开展水化热温度应力参数化分析,通过调整材料、施工及养护的参数寻找最优的总体方案,深入探究了各关键参数对混凝土水化热温度裂缝的影响,并确定满足裂缝控制要求的材料、施工、养护等关键技术指标。4)对早期裂缝的影响因素以及预防措施进行了系统的分析,提出了采用高耐久高抗裂混凝土,降低入模温度,室内恒温保湿保温养护等综合裂缝控制措施；结合早期应力参数化分析结果提出了危险期和危险区重点防护的裂缝控制思想和措施。论文还对大体积混凝土温度应力有限元分析软件的编程思路,前后处理中的各种分析模拟技术以及仿真分析所涉及的混凝土各种时变特性参数的模拟方法进行了探讨。

跨海沉管隧道混凝土结构耐久性与抗裂性研究

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