[发明专利]用于隧道裂损衬砌修复效果评价及修复方案选取的方法

说明书

本发明公开了一种用于裂损衬砌修复效果评价，包括如下：步骤S1、计算修复后的裂损衬砌和修复材料上的弯矩：裂损衬砌修复后，将修复材料和裂损衬砌作为一个整体，为两层叠合梁，所述叠合梁的弯矩为M：Msubgt;1/subgt;+Msubgt;2/subgt;＝M；其中，Msubgt;1/subgt;为修复材料上的弯矩，Msubgt;2/subgt;为裂损衬砌上的弯矩；步骤S2、评价裂损衬砌修复效果：修复后的衬砌的安全系数Ksubgt;hy/subgt;满足如下：其中，Msubgt;u/subgt;′为衬砌的破坏弯矩；Asubgt;s/subgt;为截面上钢筋的总面积；hsubgt;0/subgt;为截面有效高度；ρ为配筋率；fsubgt;c/subgt;为混凝土的弯曲抗压强度。该评价方法可用于计算裂损衬砌和修复材料共同受力时的受力特征，并在此基础上根据衬砌及修复材料的受力特征。

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及用于隧道裂损衬砌修复效果评价及修复方案选取的方法。

背景技术

衬砌开裂是隧道工程中常见的病害，各种衬砌修复技术应用的条件不尽相同，方案选择时需综合考虑衬砌结构裂损程度、技术方案工艺复杂性、造价、施工周期、营运压力、是否必须中断交通、修复方案是否可有效增强结构承载力等。目前，当衬砌裂隙较严重，对裂缝进行修补和填充已无法满足要求必须采取加固措施时，钢板(或钢带)加固和套拱加固是最常用的方法。在实际加固时，修复材料的厚度以及性能参数的选择是一个关键问题。如果厚度和性能参数选择太小，则达不到修复要求；如果选择太大又会造成浪费，增大施工成本。目前并没有很好的方法对衬砌的修复效果进行计算以得到修复材料厚度和性能参数的下限。

发明内容

本发明的目的是提供用于裂损衬砌修复效果评价及修复方案选取的方法，可用于计算裂损衬砌和修复材料共同受力时的受力特征，并在此基础上根据衬砌及修复材料的受力特征，对衬砌及修复材料的强度进行验算，以得到修复材料力学性能以及修复层厚度的下限。

本发明采用以下技术方案：用于隧道裂损衬砌修复效果评价的方法该方法包括如下：

步骤S1、计算修复后的裂损衬砌和修复材料上的弯矩：

裂损衬砌修复后，将修复材料和裂损衬砌作为一个整体，为两层叠合梁，所述叠合梁的弯矩为M：M₁+M₂＝M；其中，M₁为修复材料上的弯矩，M₂为裂损衬砌上的弯矩；

假定叠合梁中各层梁在交界处为密实叠合，在弯曲时，两梁界面产生了相同的曲率；两层间交界层的曲率半径为ρ₀，修复材料中性层的曲率半径为ρ₁，裂损衬砌中性层的曲率半径为ρ₂，则：

其中：E为叠合梁的等效弹性模量，E₁和E₂分别为修复材料和裂损衬砌的弹性模量；h₁和h₂分别为修复材料和裂损衬砌的惯性矩；I₁和I₂分别为修复材料和裂损衬砌的截面高度；

其中：

b为裂损衬砌截面的宽度；

修复材料和裂损衬砌上的弯矩分别为：

步骤S2、评价裂损衬砌修复效果：

修复后的衬砌的安全系数K_hy满足如下：