纤维布补强地铁隧道结构的数值分析

作     者：李宇杰 王梦恕 徐会杰 张元 Li Yujie;Wang Mengshu;Xu Huijie;Zhang Yuan

作者机构：北京交通大学北京100044 北京市地铁运营有限公司地铁运营技术研发中心北京102208 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2014年第47卷第8期

页      面：138-144页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：北京市地铁运营有限公司博士后项目基金(2013000510000017) 

主　　题：地铁隧道 纤维布材料 结构补强 破坏试验 有限元 

摘      要：隧道衬砌结构病害是铁路及地铁隧道的常见现象,对衬砌病害进行及时的补强工作是保证隧道结构长期安全使用的关键。以北京某地铁线路的衬砌结构病害为研究对象,介绍采用纤维布材料补强隧道衬砌结构的原始尺寸模型承载力破坏试验的设计工作。采用数值仿真方法,从钢筋受力、衬砌损伤两个方面综合讨论纤维布的补强加固效果,并确定了试验梁纤维布材料的补强形式。研究表明:试验梁下部粘帖3层3m长纤维布的补强效果最佳。补强加固后,格栅中拱顶处最大受力筋的应力减小3%;试验梁中超过300MPa的钢筋个数在各级加载应力下减少50%以上;分析混凝土中损伤因子超过0.7的单元数,初衬的损伤混凝土个数减小65%以上,二衬的损伤混凝土个数在100kN荷载作用下减小33%、在150kN荷载作用下增加11%;在高应力状态下二衬混凝土的损伤更加分散,有利于结构整体受力。试验梁内侧粘帖纤维布增加了试验梁的抗拉能力。该研究思路可以为纤维布补强施工的设计工作提供参考。