针对冻融循环作用下高纬度寒区隧道出现性能劣化和结构失效的问题，开展混凝土冻融循环试验，研究冻融循环作用下混凝土强度劣化规律。建立变温条件下寒区隧道衬砌力学热力耦合数值分析模型，分析隧址区温度、保温层厚度和保温层铺设方式对隧道冻融圈、结构内力和损伤演化的影响。研究结果表明：(1) 随冻融循环次数增加，混凝土弹性模量和峰值应力减小，峰值应变增加，进一步提出了考虑冻融循环次数的混凝土全过程压缩应力-应变本构关系；(2) 隧址区温度振幅越小、保温层越厚，围岩温度变化率和冻融分布范围越小，贴壁式保温层铺设方式的冻融范围更小，保温效果最好；(3) 围岩整体冻胀使衬砌结构产生附加应力，围岩整体冻胀后衬砌结构最大拉、压应力位置不变，分别位于仰拱临空侧和拱脚临空侧；(4) 寒区隧道损伤主要集中于仰拱区域，早期损伤程度较低，随运营年限增长，损伤区域不断扩大形成贯通裂缝造成仰拱破坏；(5) 隧址区温度振幅减小和保温层厚度增加使衬砌结构损伤起始时间延后、服役年限增长，贴壁式保温层能充分发挥保温效果，当保温层厚度达到4cm时，隧道不会产生冻胀损伤。
针对冻融循环作用下高纬度寒区隧道出现性能劣化和结构失效的问题，开展混凝土冻融循环试验，研究冻融循环作用下混凝土强度劣化规律。建立变温条件下寒区隧道衬砌力学热力耦合数值分析模型，分析隧址区温度、保温层厚度和保温层铺设方式对隧道冻融圈、结构内力和损伤演化的影响。研究结果表明：(1) 随冻融循环次数增加，混凝土弹性模量和峰值应力减小，峰值应变增加，进一步提出了考虑冻融循环次数的混凝土全过程压缩应力-应变本构关系；(2) 隧址区温度振幅越小、保温层越厚，围岩温度变化率和冻融分布范围越小，贴壁式保温层铺设方式的冻融范围更小，保温效果最好；(3) 围岩整体冻胀使衬砌结构产生附加应力，围岩整体冻胀后衬砌结构最大拉、压应力位置不变，分别位于仰拱临空侧和拱脚临空侧；(4) 寒区隧道损伤主要集中于仰拱区域，早期损伤程度较低，随运营年限增长，损伤区域不断扩大形成贯通裂缝造成仰拱破坏；(5) 隧址区温度振幅减小和保温层厚度增加使衬砌结构损伤起始时间延后、服役年限增长，贴壁式保温层能充分发挥保温效果，当保温层厚度达到4cm时，隧道不会产生冻胀损伤。
针对冻融循环作用下高纬度寒区隧道出现性能劣化和结构失效的问题，开展混凝土冻融循环试验，研究冻融循环作用下混凝土强度劣化规律。建立变温条件下寒区隧道衬砌力学热力耦合数值分析模型，分析隧址区温度、保温层厚度和保温层铺设方式对隧道冻融圈、结构内力和损伤演化的影响。研究结果表明：(1) 随冻融循环次数增加，混凝土弹性模量和峰值应力减小，峰值应变增加，进一步提出了考虑冻融循环次数的混凝土全过程压缩应力-应变本构关系；(2) 隧址区温度振幅越小、保温层越厚，围岩温度变化率和冻融分布范围越小，贴壁式保温层铺设方式的冻融范围更小，保温效果最好；(3) 围岩整体冻胀使衬砌结构产生附加应力，围岩整体冻胀后衬砌结构最大拉、压应力位置不变，分别位于仰拱临空侧和拱脚临空侧；(4) 寒区隧道损伤主要集中于仰拱区域，早期损伤程度较低，随运营年限增长，损伤区域不断扩大形成贯通裂缝造成仰拱破坏；(5) 隧址区温度振幅减小和保温层厚度增加使衬砌结构损伤起始时间延后、服役年限增长，贴壁式保温层能充分发挥保温效果，当保温层厚度达到4cm时，隧道不会产生冻胀损伤。
为探究寒区混凝土性能劣化对重力坝抗震性能的影响，通过混凝土材料冻融循环试验和数值模拟开展了重力坝动力响应分析，得到了大坝在地震激励时的应力、位移和破坏等情况，并通过损伤因子及其对应损伤区域面积提出了重力坝整体损伤累积面积公式。研究结果表明：强震作用时，坝体损伤最明显的部位为下游折坡处和坝踵，冻融循环对大坝整体损伤程度有显著影响，在下游折坡处的冻融区域内配置抗冻混凝土能提升大坝整体抗震性能。研究成果可供寒区混凝土重力坝的抗震设计参考。
为探究寒区混凝土性能劣化对重力坝抗震性能的影响，通过混凝土材料冻融循环试验和数值模拟开展了重力坝动力响应分析，得到了大坝在地震激励时的应力、位移和破坏等情况，并通过损伤因子及其对应损伤区域面积提出了重力坝整体损伤累积面积公式。研究结果表明：强震作用时，坝体损伤最明显的部位为下游折坡处和坝踵，冻融循环对大坝整体损伤程度有显著影响，在下游折坡处的冻融区域内配置抗冻混凝土能提升大坝整体抗震性能。研究成果可供寒区混凝土重力坝的抗震设计参考。
为探究寒区混凝土性能劣化对重力坝抗震性能的影响，通过混凝土材料冻融循环试验和数值模拟开展了重力坝动力响应分析，得到了大坝在地震激励时的应力、位移和破坏等情况，并通过损伤因子及其对应损伤区域面积提出了重力坝整体损伤累积面积公式。研究结果表明：强震作用时，坝体损伤最明显的部位为下游折坡处和坝踵，冻融循环对大坝整体损伤程度有显著影响，在下游折坡处的冻融区域内配置抗冻混凝土能提升大坝整体抗震性能。研究成果可供寒区混凝土重力坝的抗震设计参考。
为研究聚酚醛、聚氨酯、聚苯乙烯3种寒区隧道有机保温材料的劣化特性,通过室内试验分析自然浸水-冻融条件下材料物理力学性能和微观结构的变化,并基于参数变化对比劣化速率。研究结果表明:1)各保温材料吸水时均经历快速—平缓—稳定3个阶段。聚酚醛吸水时间最长,为192 h; 50次冻融循环后,聚苯乙烯质量吸水率最高,为67.50%。2)各材料导热系数与冻融循环次数、质量吸水/含冰率的关系采用二元线性模型预测,冻结状态的聚苯乙烯及融化状态的聚氨酯受冻融循环影响最大。3)未冻融时,聚苯乙烯导热系数最低,为0.029 1 W/(m·K);但在50次冻融循环之后,融化状态的聚苯乙烯和冻结状态的聚酚醛导热系数最低,分别为0.034 4、0.047 3 W/(m·K)。4)聚氨酯压缩强度远大于其他材料,最高为0.476 MPa。材料隔热性能的劣化主要受微观气泡形态、孔径大小、气孔开裂等因素的影响。
为研究聚酚醛、聚氨酯、聚苯乙烯3种寒区隧道有机保温材料的劣化特性,通过室内试验分析自然浸水-冻融条件下材料物理力学性能和微观结构的变化,并基于参数变化对比劣化速率。研究结果表明:1)各保温材料吸水时均经历快速—平缓—稳定3个阶段。聚酚醛吸水时间最长,为192 h; 50次冻融循环后,聚苯乙烯质量吸水率最高,为67.50%。2)各材料导热系数与冻融循环次数、质量吸水/含冰率的关系采用二元线性模型预测,冻结状态的聚苯乙烯及融化状态的聚氨酯受冻融循环影响最大。3)未冻融时,聚苯乙烯导热系数最低,为0.029 1 W/(m·K);但在50次冻融循环之后,融化状态的聚苯乙烯和冻结状态的聚酚醛导热系数最低,分别为0.034 4、0.047 3 W/(m·K)。4)聚氨酯压缩强度远大于其他材料,最高为0.476 MPa。材料隔热性能的劣化主要受微观气泡形态、孔径大小、气孔开裂等因素的影响。
为研究聚酚醛、聚氨酯、聚苯乙烯3种寒区隧道有机保温材料的劣化特性,通过室内试验分析自然浸水-冻融条件下材料物理力学性能和微观结构的变化,并基于参数变化对比劣化速率。研究结果表明:1)各保温材料吸水时均经历快速—平缓—稳定3个阶段。聚酚醛吸水时间最长,为192 h; 50次冻融循环后,聚苯乙烯质量吸水率最高,为67.50%。2)各材料导热系数与冻融循环次数、质量吸水/含冰率的关系采用二元线性模型预测,冻结状态的聚苯乙烯及融化状态的聚氨酯受冻融循环影响最大。3)未冻融时,聚苯乙烯导热系数最低,为0.029 1 W/(m·K);但在50次冻融循环之后,融化状态的聚苯乙烯和冻结状态的聚酚醛导热系数最低,分别为0.034 4、0.047 3 W/(m·K)。4)聚氨酯压缩强度远大于其他材料,最高为0.476 MPa。材料隔热性能的劣化主要受微观气泡形态、孔径大小、气孔开裂等因素的影响。