刘学增，王煦霖，何本国



隧道不同损伤衬砌套拱加固对比试验研究

刘学增1，王煦霖2，何本国3

(1. 同济大学 测绘与地理信息学院，上海，200092；2. 中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安，710043；3. 同济大学 土木信息技术教育部工程研究中心，上海，200092)

研制马蹄形隧道套拱加固模型试验加载装置，对衬砌任意位置加载，在损伤衬砌受力同时进行套拱加固，实现了衬砌“二次受力”试验过程。采用破坏性模型试验，研究松动荷载作用下，不同损伤状态衬砌套拱加固构件变形特性、力学响应、加固效果和破坏模式。研究结果表明：衬砌结构刚度随荷载增加逐渐退化，衬砌承受极限承载力时，套拱加固后承载力提高86%；衬砌在剩余承载力13.8%时套拱加固后，极限承载力提高110%。起拱线以上30°位置可作为地层抗力分界线，加固时机越早，最终破坏荷载越高。套拱加固构件呈延性破坏，关键控制截面是拱顶和拱脚；拱顶易发生大偏心压弯破坏，建议增加套拱拱顶内侧纵向配筋，提高抗拉承载力；拱脚出现压剪破坏，应增设套拱拱脚箍筋，以提高抗剪切能力。

套拱加固；损伤衬砌；二次受力；刚度退化

在隧道加固方法中，套拱是广泛采用的加固方法。随着运营时间推移，衬砌结构使用功能呈非线性下降，外力作用导致隧道衬砌结构开裂、渗漏水、剥落剥离等[1]。其中，衬砌裂损最为常见，据不完全统计，因外力作用诱发的衬砌损伤比例高达40%。衬砌裂缝的出现直接影响了结构安全性能，特别是外力作用引起的开裂，不仅削减了截面有效高度，而且因截面存在较高的应力、应变水平，致使结构承载力降低，给隧道正常运营带来潜在的风险[2]。……