摘要
目前中国已成为世界上公路隧道建设发展速度最快的国家，但是在建设过程中存在现场施工复杂、劳动力不足、混凝土耐久性等问题。采用预制装配式隧道可以较好的解决劳动力不足和现场施工复杂等问题，但混凝土的耐久性问题得不到解决。超高性能混凝土(UHPC)是具有超高强度、韧性、抗渗性与耐久性的混凝土，可以有效的解决混凝土的耐久性等问题，机制砂相对于标准砂可以有效的节约成本。因此对机制砂UHPC的力学性能以及在公路隧道预制衬砌结构中应用开展研究，对UHPC在隧道中的应用具有一定的指导意义，研究内容具体如下: (1)选择机制砂作为骨料，进行UHPC胶凝材料、胶骨比与钢纤维掺量等试验，确定用于衬砌的UHPC配合比。 (2)通过机制砂UHPC力学性能试验，分析四种养护条件(标准养护、50℃蒸汽养护、70℃蒸汽养护、90℃蒸汽养护)对机制砂UHPC的早期、后期力学性能影响，确定不同养护条件达到装配强度所需时间。测定不同养护条件下的力学性能参数，轴心抗拉强度与弹性模量随温度升高不断增大、泊松比随温度升高不断减小等变化规律，为工厂预制养护条件的选择提供参考。 (3)利用试验得到的机制砂UHPC材料参数,对公路隧道人行通道进行了整体装配，确定机制砂UHPC减小厚度替换使用的可能性,然后进行两分块(KA+B)、三分块(K+A+B)有限元分析，得出养护条件对结构的受力变形的影响规律，确定较为安全的分块方案为三分块(K+A+B),并利用灰色关联分析法分析各养护条件下结构的安全性，Ⅲ、Ⅳ级围岩下结构较为安全的养护条件为50℃蒸汽养护，结构模拟安全性最好;对于Ⅴ级围岩，70℃养护条件下得到的参数，有限元衬砌结构模拟安全性最好。可以根据现场围岩条件与施工进度选择相对应养护条件。 研究不同养护条件下机制砂UHPC的力学性能的发展，以及将机制砂UHPC用与隧道预制衬砌的有限元，确定了不同养护条件机制砂UHPC强度增长规律，对不同养护条件下达到装配强度所需要的时间以及机制砂UHPC装配式衬砌结构安全性较好的养护条件，对机制砂UHPC在预制装配式衬砌结构的应用具有一定的指导意义。
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