沉管隧道节段预制的裂缝控制研究

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1、硕士学位论文(专业学位)沉管隧道节段预制的裂缝控制研究（承国家科技支撑计划资助研究编号：2011BAG07B04国家自然科学项目编号：50838004&50908167）姓名：罗垚学号：1052020031所在院系：土木工程学院学科门类：工程硕士专业学位学科专业：建筑与土木工程指导教师：袁勇教授副指导教师：王胜年教高二〇一三年三月万方数据AdissertationsubmittedtoTongjiUniversityinconformitywiththerequirementsforthedegreeofMasterofEngineering（SupportedbyNational

2、KeyTechnologyR&DProgram,GrantNo.2011BAG07B04andNationalNaturalScienceFoundationofChina,GrantNo.50908167&50838004）StudyonConcreteCrackingControlofImmersedTunnelSegmentduringPrecastingCandidate:YaoLuoStudentNumber:1052020031School/Department:CollegeofCivilEngineeringDiscipline:EngineeringMajor:A

3、rchitecture&CivilEngineeringSupervisor:Prof.YongYuanCo-supervisor:ShengnianWangMar,2013万方数据沉管隧道节段预制的裂缝控制研究罗垚同济大学万方数据学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；

4、在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：年月日万方数据同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：年月万方数据同济大学硕士学位论文摘要摘要混凝土沉管隧道已在世界很多越江和跨海工程中得到了较广的应用，过去70年来，预制方法从传统的

5、干坞法预制发展为工厂法预制。管段的预制是沉管隧道施工的难点之一，在预制过程中，由于沉管管段体积大、结构形式复杂、施工工艺复杂，沉管结构容易因温度、收缩以及约束等原因在预制阶段就出现危害性裂缝。由于沉管隧道所处环境条件恶劣，裂缝的出现不利于结构的耐久性。目前国内外对于沉管隧道的裂缝控制技术研究主要集中在干坞法制作的沉管隧道，因此作者认为有必要对工厂化预制的沉管结构开展裂缝控制方面的研究。本文主要采用数值仿真和试验研究相结合的方法，研究了工厂法预制沉管节段在预制过程中的裂缝控制技术，主要完成的工作包括：（1）基于水化度方法建立了混凝土材料模型。模型同时考虑了混凝土温度变形、自收缩和徐变

6、；（2）建立了沉管节段预制阶段的数值仿真模型。模型首先将沉管工厂化预制细分为七个阶段，每个阶段都有相应控制开裂的影响因素，然后考虑了复杂的计算参数和边界条件，建立了沉管结构温度场和应力场分析的有限元模型；（3）采用有限元软件Abaqus对典型工况进行数值分析，得到沉管结构温度场和应力场的发展规律。开展多工况的数值分析，对混凝土配合比、入模温度、养护环境温度、模板类型、拆模时间、养护时间以及保温养护措施等因素进行了对比分析，得到了沉管在预制过程中裂缝控制的关键影响因素；（4）开展了局部块体和四分之一足尺节段浇筑试验，验证混凝土配合比、施工工艺及裂缝控制技术。通过试验中暴露的问题，指导

7、实际管节的施工；（5）提出了沉管节段预制阶段的控裂评价体系。作者首先调研了国内外规范和类似工程的控裂指标，然后在数值分析和实验研究工作基础上，提出沉管节段预制的控裂评价体系。本文的研究服务于港珠澳大桥的沉管隧道工程，其设计使用年限为120年，预制管节不允许出现危害性裂缝。沉管节段的预制有浇筑量大、一次性浇筑和设计要求高等特点，混凝土控裂难度高。此外，沉管节段采用工厂法预制，在国内属首例，无成熟的施工工艺经验可供借鉴。本文的研究成果将为港珠澳大桥沉管隧道的施工提供有效的