【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了隧道开裂衬砌结构的评价方法领域，具体涉及了一种铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法。
技术介绍
1、随着我国铁路建设数量的快速增长，运营规模的不断增大，铁路隧道后期的安全检查和维护工作受到了越来越多的重视。
2、目前，不少铁路隧道随着运营年限的增长，由于受到复杂的地质条件及不可预见的地质灾害等的影响，衬砌结构开始出现开裂的现象，一般裂缝宽度有大有小，有的裂缝对钢筋受力没有影响，有的裂缝可能改变了钢筋的受力情况，如果对裂缝不进行及时的处理，后续裂缝可能会出现交叉贯通，开裂地方受力发生明显的改变，长时间的积累和挤压可能会引起掉块、渗漏水或者影响隧道结构受力时效，对隧道行车安全造成较大的影响。
3、在隧道日常运行中，铁路隧道的安全巡查基本能及时的发现隧道裂缝的出现，一般裂缝宽度在0.2mm内是属于设计允许范围，可不进行处理。但是超过0.2mm，无法直观的判断出隧道钢筋受力变化情况是否超出设计容许范围，现场无法做出及时的判断。巡查人员只能将数据进行上报，然后专业计算人员后续进行建模，模拟不同荷载情况下，试算裂缝宽度下，钢筋的受力变形状态，这种方法计算过程繁琐，周期长，精准度较差，且需要专业人员才能分析完成，无法及时对隧道衬砌结构的安全性做出判断。
4、因此，研究出一种铁路隧道开裂衬砌结构安全快速、准确且简单的评价方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术对于隧道衬砌结构出现的裂缝安全性存在无法进行及时准
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，包括以下步骤：
4、步骤1、计算出同期一次性建设的同一铁路线对应的预制表；所述预制表包括同期一次性建设的同一铁路线存在的多种衬砌结构类型分别对应的测试数据；
5、步骤2、实测同期一次性建设的同一铁路线中某隧道衬砌结构的裂缝宽度m；
6、步骤3、明确存在裂缝的隧道衬砌类型；根据裂缝宽度以及隧道衬砌类型查找预制表，找到实测裂缝宽度值对应的钢筋应力所属的钢筋应力状态；
7、步骤4、根据钢筋应力状态判断衬砌结构安全状态及对应措施。
8、本专利技术提供了一种铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，首先制定出同期一次性建设的同一铁路线对应的预制表，即采用假设裂缝宽度计算衬砌结构钢筋拉应力的方法，试算出不同裂缝宽度对应的衬砌类型的钢筋应力状态，制定成数据表，从而获取整条铁路的钢筋混凝土衬砌类型及假设的裂缝宽度；在铁路隧道的安全巡查时，若发现隧道衬砌出现裂缝，明确衬砌类型并实测裂缝宽度，工作人员对照预制表，即可及时判断出裂缝的开裂情况，钢筋受力影响状态，及时判断出隧道的安全性，整个过程操作简单，周期短，精准度高，对评价人员的专业要求低，便于推广应用。
9、其中，同期一次性建设的同一铁路线是指执行相同标准的铁路线，例如衬砌的厚度，衬砌的尺寸和混凝土的使用参数均是一致的铁路线路；例如郑万铁路。
10、进一步的，同期一次性建设的同一铁路线存在的多种衬砌结构类型为iva2衬砌、ivb衬砌、ivc衬砌、va衬砌、vb衬砌和vc衬砌中的至少两种；其中，iva2衬砌为适用于ⅳ级围岩深埋软质岩地段的衬砌；ivb衬砌为适用于ⅳ级围岩浅埋地段的衬砌；ivc衬砌为适用于ⅳ级围岩偏压、断层、岩溶发育地段或其它特殊地段的衬砌；va衬砌为适用于ⅴ级围岩深埋地段的衬砌；vb衬砌为适用于ⅴ级围岩浅埋地段的衬砌；vc衬砌为适用于ⅴ级围岩偏压、断层、岩溶发育地段或其它特殊地段的衬砌。
11、进一步的，所述步骤1中，所述预制表中，每种衬砌结构类型对应的测试数据包括隧道钢筋设计容许应力对应的容许裂缝宽度n1、隧道钢筋屈服强度对应的容许裂缝宽度n2和隧道钢筋抗拉极限强度对应的容许裂缝宽度n3。
12、进一步的，隧道钢筋设计容许应力为210mpa；隧道钢筋屈服强度为400mpa；隧道钢筋抗拉极限强度为540mpa。
13、进一步的，所述预制表中，每种衬砌结构类型对应的测试数据是由以下方法计算得到的：假设衬砌结构最大裂缝宽度值ω；
14、(1)根据式1～式3计算受拉区钢筋拉应力σs；
15、
16、
17、
18、式中σs—受拉区钢筋拉应力(mpa)；
19、ω—衬砌结构最大裂缝宽度值(mm)；
20、es—钢筋的弹性模量；
21、αcr—构件受力特征系数，偏心受压构件取1.9；
22、cs—最外层纵向受拉钢筋外边缘到受拉底边的距离，当cs＜20时，取cs＝20；当cs＞65时，取cs＝65；
23、d—受拉纵向钢筋等效直径；
24、ρte—按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，ρte＝as/ate，ρte＜0.01时，取ρte＝0.01；其中，as为受拉区纵向钢筋截面面积；ate为有效受拉混凝土截面面积，ate＝0.5bh(b、h分别为计算截面的宽度和高度)；
25、ftk—混凝土轴心抗拉强度标准值；
26、—纵向受拉钢筋应变不均匀系数，当时，取当时，取
27、(2)根据式4计算纵向受拉钢筋应变不均匀系数
28、
29、(3)根据步骤(2)计算的纵向受拉钢筋应变不均匀系数所属相应区间，确定式1～式3哪一个应为所求的受拉区钢筋拉应力σs；
30、当步骤(3)计算得到的受拉区钢筋拉应力σs不等于设计容许应力时，重新假设衬砌结构最大裂缝宽度值ω，再次进行步骤(1)-步骤(3)的计算，直至步骤(3)计算得到的受拉区钢筋拉应力σs等于设计容许应力，假设的衬砌结构最大裂缝宽度值即为隧道钢筋设计容许应力对应的容许裂缝宽度n1；
31、同理，当步骤(3)计算得到的受拉区钢筋拉应力σs不等于隧道钢筋屈服强度时，重新假设衬砌结构最大裂缝宽度值ω，再次进行步骤(1)-步骤(3)的计算，直至步骤(3)计算得到的受拉区钢筋拉应力σs等于隧道钢筋屈服强度，假设的衬砌结构最大裂缝宽度值即为隧道钢筋隧道钢筋屈服强度对应的容许裂缝宽度n2；
32、当步骤(3)计算得到的受拉区钢筋拉应力σs不等于隧道钢筋抗拉极限强度时，重新假设衬砌结构最大裂缝宽度值ω，再次进行步骤(1)-步骤(3)的计算，直至步骤(3)计算得到的受拉区钢筋拉应力σs等于隧道钢筋抗拉极限强度，假设的衬砌结构最大裂缝宽度值即为隧道钢筋抗拉极限强度对应的容许裂缝宽度n3。
33、进一步的，所述步骤2中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，同期一次性建设的同一铁路线存在的多种衬砌结构类型为IVa2衬砌、IVb衬砌、IVc衬砌、Va衬砌、Vb衬砌和Vc衬砌中的至少两种；其中，IVa2衬砌为适用于Ⅳ级围岩深埋软质岩地段的衬砌；IVb衬砌为适用于Ⅳ级围岩浅埋地段的衬砌；Ivc衬砌为适用于Ⅳ级围岩偏压、断层、岩溶发育地段或其它特殊地段的衬砌；Va衬砌为适用于Ⅴ级围岩深埋地段的衬砌；Vb衬砌为适用于Ⅴ级围岩浅埋地段的衬砌；Vc衬砌为适用于Ⅴ级围岩偏压、断层、岩溶发育地段或其它特殊地段的衬砌。
3.根据权利要求1所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，所述步骤1中，所述预制表中，每种衬砌结构类型对应的测试数据包括隧道钢筋设计容许应力对应的容许裂缝宽度n1、隧道钢筋屈服强度对应的容许裂缝宽度n2和隧道钢筋抗拉极限强度对应的容许裂缝宽度n3。
4.根据权利要求3所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，隧道钢筋设计容许应
5.根据权利要求3所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，所述步骤2中，实测隧道衬砌结构的裂缝宽度m＞0.2mm。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，所述步骤4中，根据钢筋应力状态判断衬砌结构安全状态的具体方法如下：
8.根据权利要求7所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，所述步骤4中，
...【技术特征摘要】
1.一种铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，同期一次性建设的同一铁路线存在的多种衬砌结构类型为iva2衬砌、ivb衬砌、ivc衬砌、va衬砌、vb衬砌和vc衬砌中的至少两种；其中，iva2衬砌为适用于ⅳ级围岩深埋软质岩地段的衬砌；ivb衬砌为适用于ⅳ级围岩浅埋地段的衬砌；ivc衬砌为适用于ⅳ级围岩偏压、断层、岩溶发育地段或其它特殊地段的衬砌；va衬砌为适用于ⅴ级围岩深埋地段的衬砌；vb衬砌为适用于ⅴ级围岩浅埋地段的衬砌；vc衬砌为适用于ⅴ级围岩偏压、断层、岩溶发育地段或其它特殊地段的衬砌。
3.根据权利要求1所述的铁路隧道开裂衬砌结构安全快速评价方法，其特征在于，所述步骤1中，所述预制表中，每种衬砌结构类型对应的测试数据包括隧道钢筋设计容许应力对应的容许...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭信荣，喻渝，胡炜，梁杨，余浩伟，高柏松，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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