地下工程混凝土结构早期性能演化机理及其工程应用研究

近十年来，大型地下工程尺度达数百米、体量增至上万平方米；建设条件和使用环 境的特殊性给这类地下工程的施做带来极大的挑战。针对地下工程结构现浇混凝土施工 的特征，项目研究从混凝土材料与构件早期性能测试、地下工程混凝土结构早期性能设 计方法、以及施工控制技术等方面展开。 项目研究内容涵括混凝土材料科学与技术、结构设计方法、施工技术与组织等方面 的技术难题。理论方面研究了混凝土材料微观结构形成的物理化学变化与内部温度场、 湿度场的复杂作用过程，并考虑结构宏观层次荷载产生的应力场，建立了多场耦合作用 下复杂结构早期物理力学性能演化机理模型；在早期性能试验测试技术研究中，首次建 立了混凝土主动约束早期变形性能试验方法和操作程序，自行研发了试验装置与自动测 试仪器；融合地下工程混凝土结构早期变形、抗裂能力等提出了地下结构早期性能设计 方法，突破了承载能力极限状态设计的思想；通过仿真分析指导工程实践，结合现场远 程监控技术，实施混凝土改性、构件抗裂设计、养护技术等控制早期性能演化的技术措 施。 研究成果已成功应用于超高层建筑、地下综合体、隧道工程等数十项重大工程，并 为日本地铁 13 号线混凝土早期变形性能分析和香港金门公司地下工程早期变形控制所 采纳，取得了良好的效果。 研究成果的应用不仅可提高地下工程质量，保障其预期服役性能；还可促进信息技 术在传统土木行业的应用；同时，混凝土结构早期性能设计方法的思想可应用于其他结 构工程，对于保障基础设施可持续发展有重要意义。