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探究关于耐久性的地铁结构设计要点.docx

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  • 卖家[上传人]:ji****81
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    •     探究关于耐久性的地铁结构设计要点    摘要:随着我国社会主义市场经济建设的不断发展以及城市现代化进程的不断推进,国内大部分城市尤其是一线城市的交通压力逐渐增加,从而给人们的日常出行带来了一定的影响故此为了能有效地缓解当前的交通压力,部分城市区域加紧了对地铁的建设,而为了保障地铁运行的安全性和使用的持久性,在地铁结构设计中将耐久性的设计考虑在内显得尤为重要鉴于此,本文主要阐述了对地铁结构耐久性影响的几个因素,并针对上述几项因素展开了增强地铁结构耐久性的设计方法,以期确保地铁的正常运行得到充分的保障关键词:地铁结构;耐久性;影响因素;设计要点一、地铁结构耐久性的主要影响因素一般来说,地铁的使用年限通常为一百年左右,但是在实际的使用过程中,由于地铁主体结构与周边环境中的有害气体和地下水等物质相接触,再加上一些突发性灾害因素的影响,就会导致各种耐久性问题的发生,进而对地铁的使用寿命造成一定的影响通常,主体结构变形、结构构件生锈、漏水或者坍塌是地铁在使用过程中常遇到的几项耐久性问题,当这些问题发生时,不仅影响了地铁运行的安全性和舒适性,同时还需耗费大量的资金去进行返修,从而对社会的发展造成一定的经济压力。

      从大量调查数据发现,下述的几项因素对地铁的耐久性具有重要的影响:其一,地下水地下水的侵蚀是影响地铁耐久性最为普遍的因素之一,简单来说就是当地下水含量较高时,其内物质容易与水泥中的水化物发生化学反应,例如和氢氧化反应生成石膏、和水化铝酸反应生成硫酸钙,这两种物质由于具有较强的内应力,因此当其形成之后在一定程度上都会对原有的地铁轨道表面造成一定程度的损害,使其出现较大范围和一定深度的裂缝,长此以往,使得包裹在水泥里面的钢筋裸露出来,金属的表面钝化膜也会变薄;其二,化学因素钢筋混凝土是地铁主体的主要结构,由上述可知,地铁在运行过程中,隧道中的水分子以及土壤当中的各种离子会发生一定的化学反应,从而使得水泥出现不同深度的裂缝,包裹在其内的钢筋就会裸露到外面,长此以往各类化学反应后生成的化学物质就会对地铁主体中的钢筋造成不同程度的腐蚀,而通常这种腐蚀现象对地铁耐久性的破化程度是最为明显也是规模最大的,在严重的情况下化学因素造成的腐蚀甚至会导致地铁中的钢筋出现一定的碳化现象,进而引起大面积的腐蚀和裂缝出现,对地铁的运行安全造成一定的影响;其三,杂散电流地铁的行驶主要是通过直流电流来进行牵引的,而在这个过程当中,会存在一定的泄漏电流,当大量的泄露电流积聚到一起时,就会对地铁的产生一定程度的电化学腐蚀,从而对其耐久性造成一定的影响。

      一般来说,地铁发生电化学腐蚀的部分主要是地铁周围的金属管道和通讯电缆等,当这些部位因为杂散电流出现腐蚀现象时,其金属管线的使用寿命和钢筋混凝土结构的整体强度就会受到影响,在严重的情况下更会对地铁的安全行驶造成较大的影响;其四,差异沉降与上述三项影响因素不同,差异沉降对地铁耐久性的影响主要是物理因素的影响,而上述三项因素的影响大多为化学因素的影响众所周知,地铁的建设和运行通常是在地质环境中,而经过长时间的使用,地质的整体结构就会受到一定的影响,从而表现出一定的不均匀性,这种不均匀性通常表现在当地铁隧道投入使用后,隧道的外部部分土层还存在着一定程度的下沉和变形情况,从而导致结构的层面差异明显,使得地铁的结构就会造成破坏,由此地铁主体的耐久性就会受到影响二、混凝土结构耐久性的设计方法和内容传统经验法和定量计算法是地铁结构耐久性设计过程中最为常用的两种方式,而其中定量计算法由于目前未能经过长时间、高频率的使用检验,因此不能普遍地应用于地下工程的实践当中,其主要计算模型也只能是针对钢筋发生锈蚀的时间进行定量估算故此在进行地铁结构设计过程中,为了切实提高地铁的耐久性,相关企业和机构通常会通过采取完善传统经验法的方式来对地铁的钢筋混凝土进行结构设计。

      从目前来看,根据材料的性质来对环境类型进行确定、根据温度和湿度两者的变化来对环境作用等级进行区分、对不同设计年限的结构构件的耐久性要求进行分析等是对地铁耐久性传统方法的改良体现,而其耐久性设计的主要内容也包括了主体结构材料的选择、基于地层环境的排水设计和各种环境下的防护措施、主体结构的使用年限和环境类别、钢筋混凝土保护层的厚度、减轻环境作用的结构形式和构造、钢筋混凝土的裂缝控制等几个方面三、地铁工程耐久性设计的要点探析(一)材料选择为了有效地提高地铁的耐久性,通常在进行原材料选择时,相关工作人员一方面应该选择选择含碱量少、耐腐蚀性高、抗水性好、水热化低的优质水泥,究其原因是因为混凝土的建筑面积在地铁结构中占有重要的比例,倘若选择一些容易发生水热化的水泥材料则极易会导致温度应力的产生,进而对地下侧墙、底板和顶板的防水性能造成一定的影响,而另一方面则还应该选择非活碱性骨料,避免混凝土集料因发生碱骨料反应而破环地铁结构的耐久性,从而最大程度的保障混凝土的密实度二)构造措施通过改变地铁结构特点来提高地铁的耐久性,也是当前各施工单位主要采取的方式之一一般来说,地铁的构造措施主要体现在如下几方面:其一,在进行地铁结构形式设计和布置的过程中,为了保障地铁结构各重要构建的均匀性,减少混凝土收缩应力和荷载应力的大规模集中,通常都会将地铁的结构设计成长条形,然后在此基础上对其纵向钢筋的分布进行考量,从而最大程度的控制钢筋混凝土的收缩裂缝情况;其二,在对地铁结构混凝土保护层厚度进行设计的过程中,一方面需保障保证其形状能够有效避免地下水等有害物质的粘附和聚,而另一方面也需考量当局部构件在遭到破坏后地铁的整体耐久能力,从而选取合适的保护层厚度,有效地提高地铁的耐久性。

      四、结束语综上所述,随着我国社会主义市场经济建设进程的不断加快,部分城市尤其是一线城市的交通压力愈演愈烈,地铁的建设工作显得尤其重要故此为了保障地铁的运行安全,相关机构应该提高对地铁耐久性设计的重视程度,在对全面了解地铁耐久性影响因素的基础上,采取相关科学有效的措施来提高施工的耐久性参考文献:[1]刘治鲁.地铁混凝土耐久性影响因素分析[J].城市建设理论研究(电子版),2013(12).[2]徐国良,王彩辉.结构混凝土耐久性影响因素的研究进展与探讨[J].材料导报,2013(11).  -全文完-。

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