钢纤维混凝土性能试验研究及在地铁盾构管片中的应用

发布时间：2025-06-09 23:42

　　钢筋混凝土管片作为盾构法施工的主要装配构件和永久衬砌,其质量直接关系到隧道的整体质量和安全,影响隧道的防水性能及耐久性能。但是在生产和施工过程中预制钢筋混凝土管片不可避免地会出现管片裂纹、缺棱、少角、钢筋外漏等质量缺陷,不仅给地铁施工过程带来困难,同时对地铁的使用寿命也带来一定的影响。鉴于钢筋混凝土管片存在上述缺陷,本研究依托武汉地铁8号线、11号线的地铁盾构施工工程,开展钢纤维混凝土性能试验研究,旨在提高混凝土的抗压、抗拉和抗折强度,并与地铁管片进行结合,通过MIDAS有限元软件进行数值模拟,探究钢纤维混凝土管片在地铁盾构隧道应用的可行性,其完成的主要工作及得出的主要结论如下:(1)通过采用二次合成法、等体积替代粗骨料法、组成掺入法等三种方法对钢纤维混凝土进行配合比设计,并进行混凝土试件抗压强度与劈裂抗拉强度的试验研究,得出,在选用合理的钢纤维品种和体积掺量的前提下,采用等体积替代粗骨料法和二次合成法两种设计方法配制的钢纤维混凝土,混凝土试件抗压强度在基体混凝土C50基础上提升了一个强度等级,达到CF60的强度指标;在同一配合比情况下,对原材料用量进行比对,等体积替代粗骨料法比二次合成...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 钢纤维混凝土的发展及应用
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法与技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
2 钢纤维混凝土试验原材料及试验方法
    2.1 试验原材料
        2.1.1 水泥
        2.1.2 矿物掺合料
        2.1.3 骨料
        2.1.4 减水剂
        2.1.5 钢纤维
        2.1.6 水
    2.2 试验用主要仪器简介
    2.3 试验方案与试验方法
        2.3.1 试验方案
        2.3.2 试验方法
    2.4 本章小结
3 混凝土配合比设计
    3.1 基体混凝土配合比设计
        3.1.1 配合比设计指标
        3.1.2 基体混凝土配合比设计
        3.1.3 确定粉煤灰最佳掺量
    3.2 钢纤维混凝土配合比设计
        3.2.1 采用二次合成法进行配合比设计
        3.2.2 采用等体积替代粗骨料法进行配合比设计
        3.2.3 采用组成掺入法进行配合比设计
        3.2.4 钢纤维混凝土试验结果与分析
        3.2.5 钢纤维混凝土配合比设计方法优选
    3.3 钢纤维类型对混凝土性能影响试验研究
        3.3.1 不同类型钢纤维的混凝土配合比设计
        3.3.2 不同类型钢纤维混凝土试件的抗压强度
        3.3.3 不同类型钢纤维混凝土试件的劈裂抗拉强度
        3.3.4 不同类型钢纤维混凝土试件的抗折强度
    3.4 本章小结
4 钢纤维混凝土在地铁盾构管片中的应用
    4.1 工程概况及衬砌管片介绍
        4.1.1 项目工程概况
        4.1.2 衬砌管片介绍
    4.2 管片计算模型介绍及参数设置
        4.2.1 管片计算模型介绍
        4.2.2 管片计算参数设置
    4.3 管片内力模拟结果分析及配筋设计
        4.3.1 内力模拟结果分析
        4.3.2 按最大负弯矩进行配筋计算
        4.3.3 按最大正弯矩进行配筋计算
    4.4 钢纤维混凝土管片抗弯性能数值模拟分析
        4.4.1 裂缝模型介绍
        4.4.2 混凝土本构关系
        4.4.3 钢纤维混凝土管片模型及参数设置
        4.4.4 数值模拟结果分析
    4.5 钢纤维混凝土管片经济性分析
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：4049987