偏压荷载引起的隧道衬砌裂损机制及FRP网格快速加固方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51508584
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0806.工程建造与服役
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The Breakage caused by bias pressure which seriously affects the operation safety of the tunnel, is a common disease for lining. In order to overcome the shortcomings of the traditional strengthening methods on the inner surface and forming a rapidly strengthening method of FRP Grid, The GC (Grancrete Concrete) rapidly solidified matrix and the FRP grid will be used as binder and ribs respectively based on textile-reinforced concrete; With the similar test and cracking simulation technology of XEFM, the research on the breakage characteristic and mechanism of the tunnel lining under bias pressure will be conducted; On the basis, it is to carry out the similar experiment of lining strengthened by FRP gird, and propose the reasonable simulation method for lining reinforced by FRP grid based on the constitutive models of strengthening layer and bonding interface got by axial tensile and shear test respectively, and further the strengthening parameter optimization analysis will be conducted. According to the stress state of the cracks section, the strengthening theory of controlling the breakage by FRP grid will be established considering the effect of the secondary load. Based on the similar test, numerical simulation and theoretical analysis, it will reveal the strengthening mechanism and form the methodology of tunnel lining strengthened by FRP Grid. This work is of great social significance and engineering value to ensure long-term health service for tunnel lining.
偏压荷载造成的裂损是衬砌常见的病害,它严重威胁着隧道的运营安全。为突破衬砌内表面传统加固方法的不足,在纤维编织网增强混凝土的基础上,分别采用FRP网格和GC(Grancrete Concrete)快凝基体材料作为加强筋和粘结剂,形成FRP网格快速加固方法;采用相似试验和扩展有限元裂缝模拟技术,揭示偏压荷载引起的衬砌裂损特征及裂损机制;在此基础上,开展FRP网格加固偏压衬砌相似试验,开展加固层拉伸、粘结界面拉剪和压剪试验,建立加固层和粘结界面的本构模型,构建FRP网格加固偏压衬砌的合理数值方法并开展加固参数优化分析,进一步根据裂缝截面的受力状态,考虑二次受力,建立FRP网格加固裂损衬砌的增强理论。综合试验、数值和理论分析等手段,揭示FRP网格加固偏压衬砌各项力学性质的强化机制,形成偏压衬砌的FRP网格快速方法体系。研究成果对保证隧道衬砌的长期健康服役,具有重大的社会意义和工程应用价值。

结项摘要

裂损是运营隧道衬砌最常见的一种病害,偏压荷载是其产生的主要因素之一。项目开发了快凝早强基体材料,形成了FRP网格快速加固方法;通过相似试验和数值模拟,揭示了隧道衬砌在偏压荷载作用下的裂损机制,探明了FRP 网格快速加固方法抑制偏压衬砌裂损的作用机理,建立了FRP网格控制偏压衬砌正截面裂缝扩展的全过程计算理论。研究表明:快凝早强FRP网格快速加固方法在2小时内即可起到加固作用;偏压荷载作用下,偏压荷载作用中心处的衬砌内表面会产生一条张拉主裂缝,偏心距是控制其扩展特征的关键指标;随着偏压荷载作用范围的增大,裂缝截面偏心距降低,衬砌承载力和裂缝扩展速率降低;偏压衬砌内表面裂缝在扩展初期表现为深度上的发展,后转变为宽度上的发展,破坏后外观呈现为“Λ”型;FRP网格可以有效地抑制偏压衬砌裂缝的扩展;对于拱腰作用偏压荷载的衬砌加固,合理加固范围建议为偏压荷载作用中心的内表面45°范围内;采用FRP网格加固,偏压荷载作用范围越大,衬砌承载力提高越大、裂缝扩展速率及裂缝宽度降低越显著;随着FRP网格用量的提高,衬砌承载力提高、裂缝扩展速率降低,但是FRP网格利用率降低;前期受力历史造成加固层存在应力损失,且前期受力历史越大应力损失越大,因此随着前期受力历史的增大,FRP网格控制偏压衬砌裂损效果降低。研究结论可以有效指导隧道衬砌裂损控制,所形成的FRP网格快速加固方法不仅可以应用于隧道衬砌的加固,还可以应用于混凝土结构的应急抢险和长期加固,具有较为广泛的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
Experimental and numerical study on short eccentric columns strengthened by textile-reinforced concrete under sustaining load
织物增强混凝土短偏心柱持续荷载试验与数值研究
  • DOI:
    10.1177/0731684417725396
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    Journal of Reinforced Plastics and Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Dejun;Huang Hongwei;Zuo Jianping;Duan kang;Xue Yadong;Li Yingjie
  • 通讯作者:
    Li Yingjie
用于纤维编织网增强混凝土的早强基体材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德军;黄宏伟;左建平;薛亚东
  • 通讯作者:
    薛亚东
盾构管片横向大变形TRC控制方法及作用机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德军;黄宏伟;左建平;薛亚东;李英杰
  • 通讯作者:
    李英杰
强降雨下破碎复理岩地层隧道洞口段失稳机理分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中南大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高阳;孙浩凯;刘德军
  • 通讯作者:
    刘德军
TRC加固水工偏心受压结构的抗裂性能初探
  • DOI:
    10.13243/j.cnki.slxb.20150382
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德军;岳清瑞;黄宏伟;薛亚东
  • 通讯作者:
    薛亚东

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其他文献

页岩气超临界等温吸附模型及储量计算优化
  • DOI:
    10.13247/j.cnki.jcumt.000917
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国矿业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李英杰;左建平;姚茂宏;刘德军;陈刚
  • 通讯作者:
    陈刚
斗式提升机输送大豆的机械损伤特征与机理
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘德军
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国铁道科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈列;何赓馀;李小珍;刘德军
  • 通讯作者:
    刘德军
带自定心耗能支撑张弦桁架在强震激励下的振动响应分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    建筑结构学报(录用待刊,EI期刊)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾滨;周臻;朱冬平;刘德军
  • 通讯作者:
    刘德军
中低速磁浮列车-轨道梁竖向耦合模型与验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    铁道工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李小珍;洪沁烨;耿杰;刘德军;单春胜
  • 通讯作者:
    单春胜

其他文献

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AI项目思路

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刘德军的其他基金

盾构隧道FRP网格加固机理及可恢复性优化方法
  • 批准号:
    51878658
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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