新型隧道結(jié)構(gòu)縱向連接筋對(duì)支護(hù)性能影響研究

劉 軍,楊志男,王利民,高辛財(cái),韓 旭

(1.北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院,北京 100044； 2.北京建工土木工程有限公司,北京 100015；3.北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司,北京 100082)

引言

隧道施工時(shí)，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)可充分調(diào)動(dòng)圍巖的自穩(wěn)能力，承受早期圍巖壓力、抑制圍巖變形，為施工安全提供保障[1-2]。初支主要由錨桿、噴混凝土、格柵鋼架或型鋼、縱向連接筋等組成[3]。國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家針對(duì)如何提升初期支護(hù)質(zhì)量做了大量的研究：崔柔柔等[4]通過(guò)數(shù)值模擬研究隧道中采用玻璃纖維錨桿的應(yīng)用效果，結(jié)果顯示其可優(yōu)化加固范圍，有效控制隧道變形。關(guān)寶樹(shù)[5]提出在隧道中應(yīng)用流動(dòng)性襯砌混凝土，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得出其可提升襯砌性能、消除傳統(tǒng)混凝土中存在的缺陷。Vojkan 等[6]提出在初期支護(hù)采用鋼纖維噴射混凝土，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)方式，研究其與圍巖共同作用的力學(xué)性能，結(jié)果顯示其可使初期支護(hù)強(qiáng)度提升，支護(hù)結(jié)構(gòu)更加安全可靠。李術(shù)才等[7-9]基于理論分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出鋼格柵混凝土核心筒支護(hù)體系，該體系可提升初期支護(hù)質(zhì)量，預(yù)防隧道工程中大變形問(wèn)題。李磊[10-11]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究不同圍巖變形下的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼架選型，解決隧道工程中初期支護(hù)強(qiáng)度不足問(wèn)題。于富才等[12-15]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究支護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置高強(qiáng)鋼筋格柵的作用，結(jié)果顯示高強(qiáng)鋼筋格柵可顯著改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，提升支護(hù)質(zhì)量。人們對(duì)隧道工程初期支護(hù)的探索越來(lái)越多，涌現(xiàn)出越來(lái)越多優(yōu)秀成果，但遺憾的是，目前關(guān)于初期支護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置縱向連接筋對(duì)隧道結(jié)構(gòu)影響研究少之又少。

隧道工程中，縱向連接筋對(duì)提高初支的整體性、隧道縱向剛度及對(duì)控制初支變形起到很重要作用，鐵路及公路隧道規(guī)范認(rèn)為縱向連接筋起到穩(wěn)定鋼拱架的作用[16]，而地鐵規(guī)范更偏重于認(rèn)為參與初支受力[17]，縱向連接筋作用仍不清晰。

縱向連接筋多為焊接式連接，安裝時(shí)與鋼架主體焊實(shí)；另外一種方式為插入式連接，將套管焊接在鋼架上，待鋼架定位后，縱向連接筋插入套筒，起到連接效果，多應(yīng)用于山嶺隧道采用型鋼支護(hù)體系中。插入式連接筋有很多優(yōu)點(diǎn)：可減少在隧道施工時(shí)的焊接工作量，加快開(kāi)挖作業(yè)效率，規(guī)范鋼架的間距，提高施工質(zhì)量，但目前其對(duì)初支結(jié)構(gòu)性能的影響沒(méi)有具體試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，縱向連接筋采用插入式連接是否適用于地鐵工程，仍存在疑問(wèn)。

新型隧道結(jié)構(gòu)初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式隧道采用鋼筋網(wǎng)+鋼拱架或型鋼+縱向連接筋+噴混凝土為主要支護(hù)手段。施工工法仍然沿用礦山法原理，即基于松弛荷載理論，充分利用圍巖在開(kāi)挖過(guò)程中的自穩(wěn)能力和開(kāi)挖面的空間約束作用。該工法相比傳統(tǒng)礦山法，具有結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換次數(shù)少，施工耗時(shí)少，耗資低等優(yōu)勢(shì)[18-20]?；谝陨峡v向連接筋存在的問(wèn)題，依據(jù)初支二襯聯(lián)拱獨(dú)立式隧道初期支護(hù)手段，設(shè)計(jì)采用不同設(shè)置形式縱向連接筋構(gòu)件，進(jìn)行室內(nèi)加載試驗(yàn)，獲得荷載、位移、應(yīng)變等相關(guān)數(shù)據(jù)，研究初期支護(hù)結(jié)構(gòu)中縱向連接筋的力學(xué)性能，得出如下結(jié)論：(1)縱向連接筋在初期支護(hù)中穩(wěn)定型鋼、參與結(jié)構(gòu)受力，加強(qiáng)隧道支護(hù)承載能力及抗變形能力，提升隧道整體性、穩(wěn)定性。(2)縱向連接筋插入式連接在提升構(gòu)件承載力及抗變形能力方面要優(yōu)于焊接連接，該影響主要體現(xiàn)在加載后期。(3)該試驗(yàn)對(duì)比了幾種不同縱向連接筋構(gòu)件受力及變形情況，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可確定縱向連接筋最優(yōu)設(shè)置形式，為實(shí)際工程提供參考。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)

縱向連接筋試驗(yàn)構(gòu)件編號(hào)為SP1-X，試驗(yàn)室制作型鋼噴混凝土構(gòu)件：尺寸2.5 m(長(zhǎng))×1.68 m(寬)，厚度300 mm，采用C30混凝土，型鋼采用I20a型Q235鋼材，型鋼布設(shè)見(jiàn)圖1，φ6 mm鋼筋網(wǎng)，150 mm×150 mm(迎土側(cè))搭接一個(gè)網(wǎng)格。

圖1 構(gòu)件型鋼平面布置示意(單位：mm)

對(duì)縱向連接筋進(jìn)行設(shè)置，采用焊接設(shè)置時(shí)，型鋼翼板內(nèi)側(cè)為土側(cè)焊接位置，翼板外側(cè)為背土側(cè)焊接位置。采用插入式連接時(shí)(圖2，圖3)，套筒長(zhǎng)10 cm，采用直徑25 mm鋼管，沿工字鋼縱向焊接于翼板與腹板之間，各構(gòu)件設(shè)置方式見(jiàn)表1。

圖2 插入式連接模型示意

圖3 插入式連接實(shí)際設(shè)置示意

表1 縱向連接筋構(gòu)件設(shè)置方式

所有試驗(yàn)構(gòu)件嚴(yán)格按照尺寸加工制作，構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)制作見(jiàn)圖4，考慮到加載的精確性，構(gòu)件表面需要抹平。試件混凝土澆筑需要支模板，保持模板內(nèi)部清潔，澆筑過(guò)程中，保護(hù)應(yīng)變傳感器，防止傳感器導(dǎo)線(xiàn)折斷，試件澆筑完成后及時(shí)做好養(yǎng)護(hù)措施。

圖4 構(gòu)件制作

1.2 試驗(yàn)加載及數(shù)據(jù)采集方案

考慮隧道襯砌在實(shí)際中主要承受土壓力荷載，即使存在受拉，也很小，采用均布荷載模擬土壓力，因考慮到均布荷載加載困難，采用四分點(diǎn)集中力模擬均布荷載，如圖5所示。

圖5 荷載模擬示意

構(gòu)件主要受力由4榀鋼拱架承擔(dān)。不考慮混凝土作用，四分點(diǎn)荷載狀態(tài)下為使構(gòu)件達(dá)到破壞狀態(tài)，僅考慮工字鋼梁的情況下，加載千斤頂至少需要提供708.96 kN推力，考慮到上述荷載未考慮鋼筋網(wǎng)片以及混凝土作用，且未減去加載梁和分配梁自重，對(duì)于試驗(yàn)最終確定選用最大荷載為1 000 kN(100 t)千斤頂。

本次室內(nèi)試驗(yàn)在北京建筑大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室采用MTS大型擬動(dòng)力加載系統(tǒng)進(jìn)行。試驗(yàn)前對(duì)構(gòu)件加載裝置進(jìn)行組裝。組裝完成后用砂紙、丙酮等對(duì)要進(jìn)行貼片(應(yīng)變片)處進(jìn)行打磨與清潔處理，然后將電纜接頭與采集儀進(jìn)行連接。并對(duì)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置與調(diào)試。加載裝置如圖6所示。

圖6 加載裝置示意

構(gòu)件主要受到彎矩作用，可能出現(xiàn)破壞的情況是：受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，混凝土不再受力，受拉區(qū)荷載全部由工字鋼承擔(dān)，工字鋼屈服直至破壞。試件的工字鋼屈服點(diǎn)在708.96 kN左右，但在這之前混凝土已經(jīng)產(chǎn)生較大裂縫。試驗(yàn)采用單調(diào)分級(jí)加載機(jī)制，在加載到荷載計(jì)算值以前，按荷載計(jì)算值的20%設(shè)置每級(jí)加載值；超過(guò)以后，按荷載計(jì)算值10%設(shè)置每級(jí)加載值；當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)明顯彎曲現(xiàn)象后，按荷載計(jì)算值5%設(shè)置每級(jí)加載值。此外，每級(jí)荷載加載完成后的持荷時(shí)間為15 min，且每級(jí)加載時(shí)間相等。

試驗(yàn)過(guò)程中，進(jìn)行實(shí)時(shí)量測(cè)，內(nèi)容主要包括：荷載值、位移值、應(yīng)變值、裂縫觀(guān)測(cè)。荷載、位移通過(guò)傳感器直接量測(cè)。應(yīng)變通過(guò)添加應(yīng)變片測(cè)得。裂縫觀(guān)測(cè)通過(guò)試驗(yàn)開(kāi)始前在試件側(cè)面涂刷白色石灰漿，并繪制100×100的網(wǎng)格以便在試驗(yàn)過(guò)程中在側(cè)面上畫(huà)出混凝土裂縫。

2 縱向連接筋設(shè)置對(duì)初支作用影響分析

2.1 構(gòu)件破壞情況

裂縫擴(kuò)展情況：加載初期，構(gòu)件表現(xiàn)出典型的鋼筋混凝土彎曲性能，構(gòu)件內(nèi)部受力較協(xié)調(diào)，隨著荷載增加，混凝土承受構(gòu)件中傳遞過(guò)來(lái)的縱向剪切力，裂縫首先在構(gòu)件的中間出現(xiàn)。然后在不同軸拉拔作用下導(dǎo)致被迫放置的墊塊引起局部應(yīng)力，致使隨著荷載的增加構(gòu)件端部和局部裂縫數(shù)量逐漸增加，當(dāng)達(dá)到屈服荷載時(shí)裂縫數(shù)量不再增加，但裂縫長(zhǎng)度與寬度逐漸變大，裂縫達(dá)到混凝土受壓區(qū)就不再擴(kuò)展，寬度達(dá)到2～3 mm。

構(gòu)件開(kāi)裂情況見(jiàn)圖7。由于在構(gòu)件側(cè)面涂抹石灰膠的原因，加載早期部分細(xì)小裂縫難以觀(guān)測(cè)到，圖中所見(jiàn)及下文描述均為裂開(kāi)程度較大明顯的裂縫。

圖7 各構(gòu)件開(kāi)裂情況

構(gòu)件SP1-A，采用焊接式縱向連接筋，加載至200 kN時(shí)，在跨中純彎段出現(xiàn)2條垂直裂縫，裂縫延伸長(zhǎng)度達(dá)到構(gòu)件寬度的1/4，加載至600 kN時(shí)，在剪彎段呈對(duì)稱(chēng)出現(xiàn)4條垂直裂縫，伴有2條斜裂縫，裂縫長(zhǎng)度延伸至構(gòu)件高度的1/3。繼續(xù)加載至1 620 kN時(shí)，裂縫數(shù)目達(dá)到最多，共計(jì)11條，裂縫長(zhǎng)度最長(zhǎng)達(dá)至構(gòu)件高度的5/6，接近受壓區(qū)。

構(gòu)件SP1-B，采用插入式縱向連接筋，受加載條件限制，荷載最多加載至2 000 kN，由于記錄人員疏忽，實(shí)際荷載應(yīng)為記錄荷載的2倍。加載至400 kN時(shí)，在跨中純彎段出現(xiàn)1條垂直裂縫，裂縫長(zhǎng)度達(dá)到構(gòu)件高度的1/6。加載至1 280 kN時(shí)，于剪彎段成對(duì)稱(chēng)出現(xiàn)4條垂直裂縫，裂縫長(zhǎng)度延伸至構(gòu)件高度5/12。繼續(xù)加載至1 920 kN時(shí)，裂縫數(shù)達(dá)到8條，裂縫長(zhǎng)度最長(zhǎng)延伸至構(gòu)件高度的2/3。

構(gòu)件SP1-C，未加入縱向連接筋，加載至100 kN時(shí)，在跨中純彎段出現(xiàn)1條垂直裂縫。加載至400 kN時(shí)，在剪彎段呈對(duì)稱(chēng)出現(xiàn)4條垂直裂縫，伴有2條斜裂縫，裂縫長(zhǎng)度延伸至構(gòu)件高度的1/3，繼續(xù)加載至1 200 kN時(shí)，裂縫數(shù)達(dá)到14條，裂縫長(zhǎng)度最長(zhǎng)延伸至構(gòu)件高度5/6。

綜上，設(shè)置縱向連接筋構(gòu)件，裂縫擴(kuò)展減緩，開(kāi)裂程度減弱，斜裂縫數(shù)目減小?？梢?jiàn)，在構(gòu)件型鋼間設(shè)置縱向連接筋，構(gòu)件承載能力得到一定提升，對(duì)構(gòu)件混凝土開(kāi)裂起到抑制作用，提高了構(gòu)件的受壓延性，得到延性較好的破壞形態(tài)，有利用構(gòu)件整體性。而從縱向連接筋設(shè)置形式上來(lái)看，插入式連接由于并非直接焊接在型鋼上，而是通過(guò)套管，連接在型鋼間，連接效果更好，承載能力提升顯著，加載過(guò)程中，裂縫數(shù)較少，未有斜裂縫出現(xiàn)，對(duì)混凝土開(kāi)裂抑制效果更好。

2.2 荷載-位移關(guān)系

圖8為在對(duì)縱向連接筋試驗(yàn)構(gòu)件SP1-X加載過(guò)程中，不同縱向連接筋設(shè)置形式下構(gòu)件荷載-位移曲線(xiàn)，橫坐標(biāo)表示壓縮變形值，縱坐標(biāo)表示構(gòu)件承受的荷載值。

圖8 構(gòu)件荷載-位移曲線(xiàn)

構(gòu)件SP1-A、SP1-B、SP1-C，加載過(guò)程中，位移隨荷載增加逐漸增加，經(jīng)歷彈性階段、彈塑性階段，SP1-C在加載至1 200 kN達(dá)至屈服，SP1-A加載至1 770 kN時(shí)，仍處在彈塑性階段，接近屈服點(diǎn)，SP1-B在加載至2 000 kN時(shí)，仍未達(dá)到屈服。構(gòu)件SP1-C未設(shè)置縱向連接筋，最早由屈服極限到達(dá)承載力極限，在所有構(gòu)件中所能承受荷載遠(yuǎn)低于其他構(gòu)件，如在位移10 mm處，其荷載值為SP1-A的64%，SP1-B的49%?？梢?jiàn)，縱向連接筋的設(shè)置能夠提升構(gòu)件承載力水平、約束構(gòu)件變形增長(zhǎng)，對(duì)保護(hù)和加強(qiáng)支護(hù)的整體性有很好的作用。而在加載早期，800 kN以前，型鋼與混凝土的協(xié)同作用較好，且構(gòu)件由混凝土承受主要荷載，此時(shí)連接方式改變，對(duì)構(gòu)件承載力及抵抗變形能力影響很小，但未設(shè)置縱向連接筋的構(gòu)件所能承受的荷載遠(yuǎn)低于設(shè)置縱向連接筋構(gòu)件?？梢?jiàn)，縱向連接筋在構(gòu)件中也起到承擔(dān)部分荷載的作用。加載至800 kN后，型鋼與混凝土間的黏結(jié)力有所下降，并且由型鋼承受主要荷載，隨荷載增加，位移加快發(fā)展，縱向連接筋插入式連接的優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)，參與結(jié)構(gòu)受力的同時(shí)，在型鋼與混凝土間促進(jìn)荷載的傳遞，保證構(gòu)件型鋼與混凝土間受力協(xié)調(diào)，提升構(gòu)件的承載能力及抵抗塑性變形能力。

2.3 混凝土、型鋼應(yīng)變-荷載關(guān)系

圖9、圖10分別為縱向連接筋構(gòu)件荷載-混凝土應(yīng)變曲線(xiàn)、型鋼應(yīng)變-荷載曲線(xiàn)，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)經(jīng)歷彈性、彈塑性階段。圖9中SP1-C混凝土應(yīng)變值明顯高于其他構(gòu)件，在荷載1 300 kN位置處，應(yīng)變達(dá)到了SP1-A的730%，SP1-B的412%。圖10中SP1-C型鋼應(yīng)變明顯高于其他構(gòu)件，在1 200 kN荷載位置處，其應(yīng)變達(dá)到了SP1-A的330%，SP1-B的642%。

圖9 構(gòu)件混凝土應(yīng)變-荷載曲線(xiàn)

圖10 型鋼應(yīng)變-荷載曲線(xiàn)

縱向連接筋設(shè)置，促進(jìn)構(gòu)件中型鋼與混凝土間荷載傳遞。加載前期，構(gòu)件承載能力主要受混凝土影響，縱向連接筋插入式連接、焊接連接構(gòu)件的混凝土應(yīng)變接近，焊接連接型鋼應(yīng)變略低于插入式連接，縱向連接筋的連接方式改變對(duì)構(gòu)件的影響較小；加載后期，荷載至800 kN后，構(gòu)件承載能力主要受型鋼影響，縱向連接筋優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)出來(lái)，構(gòu)件型鋼、混凝土應(yīng)變大大減小，該影響對(duì)型鋼應(yīng)變影響要更顯著。而從設(shè)置形式來(lái)看，插入式連接相比焊接式連接，連接筋通過(guò)套管連接在型鋼上，連接效果更好，混凝土應(yīng)變、型鋼應(yīng)變大大減小。綜上，縱向連接筋在結(jié)構(gòu)中主要起到穩(wěn)定型鋼作用，使用插入式連接時(shí)，該效果更顯著。

加載過(guò)程中，構(gòu)件SP1-C的混凝土應(yīng)變明顯高于型鋼應(yīng)變，在1 200 kN位置處最多可相差140 με，構(gòu)件SP1-A、SP1-B則在加載過(guò)程中型鋼應(yīng)變與混凝土應(yīng)變相差較小，在加載早期應(yīng)變值很接近，加載至800 kN位置后，混凝土應(yīng)變高于型鋼應(yīng)變，在1 400 kN位置處，SP1-A混凝土應(yīng)變與型鋼應(yīng)變相差最多為70 με，SP1-B混凝土應(yīng)變與型鋼應(yīng)變相差最多為25 με。型鋼混凝土構(gòu)件，會(huì)在型鋼與混凝土的接觸面上產(chǎn)生黏結(jié)應(yīng)力，使得型鋼與混凝土之間的內(nèi)力得到傳遞，然而在實(shí)際加載中，型鋼與混凝土板接觸面上有相對(duì)滑移趨勢(shì)，使得型鋼與混凝土間的內(nèi)力傳遞作用削弱。設(shè)置縱向連接筋，混凝土應(yīng)變會(huì)和型鋼應(yīng)變值接近，阻礙二者間相對(duì)滑移，提升型鋼混凝土間黏結(jié)強(qiáng)度，型鋼與混凝土間協(xié)同作用得到更好的發(fā)揮，有效約束了混凝土、型鋼的變形，構(gòu)件展現(xiàn)出更好的延性，尤其是在使用插入式連接時(shí)，更有效地抑制了型鋼與混凝土間的滑移趨勢(shì)。

2.4 縱向連接筋應(yīng)變-荷載關(guān)系

圖11為縱向連接筋試驗(yàn)構(gòu)件荷載-縱向連接筋應(yīng)變曲線(xiàn)，構(gòu)件SP1-A、SP1-B縱向連接筋應(yīng)變歷經(jīng)彈性、彈塑性階段。SP1-B在經(jīng)歷彈塑性階段后，應(yīng)變隨荷載增長(zhǎng)的斜率逐漸減小，加載至1 700 kN時(shí)應(yīng)變逐漸趨于穩(wěn)定。SP1-A縱向連接筋采用焊接式連接，存在殘余變形，初始應(yīng)變不為0，且在加載過(guò)程中應(yīng)變值高于SP1-B，在1 700 kN荷載位置處，SP1-B的應(yīng)變值達(dá)到了SP1-A的218%。

圖11 縱向連接筋應(yīng)變-荷載曲線(xiàn)

兩類(lèi)連接構(gòu)件在加載初期鋼筋變形發(fā)展較快，隨荷載繼續(xù)增加，縱向連接筋插入式連接構(gòu)件，在加載過(guò)程鋼筋應(yīng)變趨向于穩(wěn)定，而焊接式連接構(gòu)件鋼筋應(yīng)變，一直隨著荷載增加而穩(wěn)定增加，連接筋與型鋼間有脫離趨勢(shì)。插入式連接由于套筒的作用，連接性能更好，套筒與縱向連接筋一同受力，更能發(fā)揮縱向連接筋的力學(xué)性能，展現(xiàn)出更好的承載能力及抗變形能力。

3 縱向連接筋設(shè)置形式對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)影響

由圖12可知，SP1-A、SP2-A為焊接式構(gòu)件，鋼筋間距減少提升構(gòu)件承載能力明顯，在位移15 mm處SP1-A構(gòu)件荷載值達(dá)到了SP2-A的140%。SP1-B、SP2-B為插入式連接構(gòu)件，加載初期二者的荷載值相近，加載超過(guò)800 kN后，SP1-B承受荷載值開(kāi)始高于SP2-B，在位移10 mm位置處，SP1-B構(gòu)件荷載值為SP2-B的112%。以上所有構(gòu)件承載力水平均高于未設(shè)置縱向連接筋構(gòu)件SP1-C。鋼筋排數(shù)增加，提升構(gòu)件的承載能力及抗變形能力，但作用不理想。相比之下，鋼筋間距減小提升構(gòu)件的承載能力及抗變形能力效果更好。

圖12 位移-荷載曲線(xiàn)

表2為各構(gòu)件在荷載作用下的實(shí)測(cè)應(yīng)變數(shù)據(jù)，在加載800 kN以前縱向連接筋設(shè)置方式改變對(duì)構(gòu)件影響較小，在加載后期，縱向連接筋作用體現(xiàn)，應(yīng)變有很大差別，取構(gòu)件加載800，1 300 kN位置處應(yīng)變進(jìn)行分析，如表2所示。排數(shù)增加對(duì)構(gòu)件的應(yīng)變影響較小，間距減小使得應(yīng)變減小顯著。

表2 各構(gòu)件實(shí)測(cè)應(yīng)變數(shù)據(jù)

綜上，依據(jù)規(guī)范《礦山法初期支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造》要求，考慮經(jīng)濟(jì)因素及施工便利性，縱向連接筋設(shè)置最佳形式考慮為插入式連接，排數(shù)設(shè)置為單排，沿工字鋼縱向焊接于翼板與腹板之間，鋼筋間距取1 000 mm。

4 結(jié)論

縱向連接筋在支護(hù)體系中的作用尚不明確，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)縱向連接型鋼支護(hù)構(gòu)件的力學(xué)特性進(jìn)行了研究，得到如下結(jié)論。

(1)縱向連接筋應(yīng)用顯著提高了型鋼混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和抗變形能力，支護(hù)結(jié)構(gòu)在加載過(guò)程中，應(yīng)變都有明顯的減小，所能承受的荷載有顯著提升，裂縫擴(kuò)展得到削弱，在隧道工程中應(yīng)用時(shí)，縱向連接筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。

(2)在支護(hù)結(jié)構(gòu)中，縱向連接筋不僅能穩(wěn)定型鋼，提升混凝土與型鋼間的黏結(jié)作用，還在結(jié)構(gòu)中起到共同承擔(dān)荷載作用。

(3)在縱向連接筋連接形式上，加載早期連接方式改變對(duì)構(gòu)件影響較小，加載超過(guò)800 kN后，插入式連接的優(yōu)勢(shì)明顯，更能提升初期支護(hù)抗承載能力以及抗變形能力，加強(qiáng)隧道支護(hù)的整體性、穩(wěn)定性，適合隧道工程應(yīng)用。

(4)縱向連接筋最優(yōu)設(shè)置形式為單排插入式連接，套管沿工字鋼縱向焊接于翼板與腹板之間，間距宜為1 000 mm，實(shí)際工程可以此為借鑒。