摘要
通过建立RC衬砌有限元模型(FEM)并验证其准确性,分析了采用BFRP筋/网格增强衬砌和BFRP筋替代衬砌内部钢筋等不同方案对衬砌抗弯性能的影响.结果表明,BFRP材料增强衬砌方案提升了衬砌的开裂后刚度和极限承载能力,但该方案导致衬砌的承载能力冗余较高,造成材料浪费;BFRP筋替代衬砌内部钢筋方案能够在提升隧道耐久性的同时节约成本;采用BFRP筋等强度替代衬砌内环钢筋,开裂后刚度降低27％,影响了正常使用阶段的荷载设计值;而采用BFRP筋等刚度替代衬砌内环钢筋,承载能力提升135％,增加了结构强度冗余和工程成本.因此提出一种采用近似截面的BFRP筋替代衬砌外环钢筋的设计方案.采用此方案,衬砌开裂后刚度降低不超过10％,满足隧道正常使用要求,保持极限承载能力与现有衬砌相当;在有限的成本增加下,提高了衬砌的耐久性能,延长了隧道的使用寿命.
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