预制空心块地温调控技术影响因素试验研究

利用块石层调控路基地温是冻土工程主动冷却路基的一种重要措施,有关块石层的降温性能和对流换热过程是冻土工程应用研究的重要内容之一。试验基于块石层的对流换热机理以及影响块石降温性能和对流过程的因素,提出一种新型的空心块石路基结构,通过室内模型试验对空心块石层的对流过程、温度特性及降温影响因素进行研究,并通过高精度微风速探测,首次获得封闭条件下空心块石层的对流特征和温度特性的关系,实测证实对流换热过程的存在。研究发现,换热过程和换热强度的差异导致温度曲线的非对称性,对流换热是空心块石层降温的根本原因;空心块石层上下表面温差和对流速度大小存在一定的联系,对流速度和对流时间的长短直接影响降温效果;空心块石层降温效果相当显著,并且垂直堆放方式和大尺寸空心块因具有较畅通的对流通道,降温速度更快且效率高,对流放热时间明显延长。该试验研究成果将对该种新型工程措施机理的进一步认识和改进,以及在冻土区高速公路等重大工程建设中的应用都具有指导意义。     

基于对流效应的寒区路堤块石层临界高度研究

为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系,基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数,利用热传导温度分布函数获得了路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式。分析表明:自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度,而其最大值对应于路堤块石层的最大高度。另外介绍了一种利用自然对流指数近似公式估算路堤块石层临界高度的方法,并具体给出了算例,最后进行了数值验算。结果表明:通过自然对流指数确定的临界高度可为寒区工程的路堤设计提供参考。     

路堤块石自然对流机理的室内模拟试验研究

为研究路堤块石在边界温度周期波动条件下的自然对流发生机理及降温效应的表征参数,采用室内模拟方法对50×50×65cm3尺寸的不同块石试样进行了试验和理论分析,结果表明:平均RAYLEIGH数能描述块石层自然对流的发生情况,不同厚度的块石层将产生不同的对流模式,厚度大的块石层所产生的自然对流降温效应也较大,上层砂砾加下层块石的结构自然对流效应最弱。块石层降温效果取决于块石粒径、层厚及铺筑在路堤中的位置,这一结论对多年冻土地区路堤设计、施工,合理确定块石铺筑层厚、铺筑层位具有现实指导意义。     

本期导读

基于块石路基降温机理、影响因素和适应性,提出了一种更大孔隙的空心块石路基,通过室内模型试验对空心块石的对流过程、降温影响因素和降温性能进行研究,对优化空心块石路基结构和工程设计具有重要现实意义……预制空心块地温调控技术影响因素试验研究(钱进等,P1)通过有限差分软件FLAC3D建立高速公路软基段数值模型,分别改变CFG桩的间距及褥垫层厚度,分析桩土应力比变化规律,为     

高墩大跨连续刚构桥梁混凝土水化热效应的温控防裂分析

对结构影响较大的是混凝土结构内的最高温度、内外温差及降温速率。通过对高墩大跨连续刚构桥梁混凝土浇筑养护期间的温度实测及应力分析得知,结构内的最高温度是由初始浇筑温度与水化热温升共同决定的,而初始浇筑温度又是水化热反应的起始温度;内外温差包括结构中心与表面的温差及结构与外界环境的温差;降温包括结构自身因放热量小于散热量出现的内部自然降温或人工冷却降温和因拆模或养护不当遭受外界寒潮引起的表面温度骤降。     

多冻土地区块石气冷拓宽路基差异融沉处治效果分析

为了减少多年冻土拓宽路基差异融沉,提出块石气冷拓宽路基处治方案,在路基下伏多年冻土横向差异退化的背景下,以多孔介质自然对流换热理论为基础,建立了块石拓宽气冷路基数值计算模型,对利用旧路拓宽,以及翻挖旧路并原位新建块石气冷拓宽路基两种不同建设模式进行了数值模拟,分析了块石层内空气对流特征、多年冻土层长期热稳定性变化过程以及新旧地基冻土层差异融沉控制效果。结果表明:块石拓宽路基在提高阳坡路肩下多年冻土层热稳定性方面起到了积极作用,拓宽路肩下多年冻土层在新建黑色沥青路面强吸热作用下未出现明显退化,块石拓宽路基在消除阴阳坡冻土差异退化方面效果明显。在既有旧路病害严重路段,需要对旧路地基和拓宽地基起到双重调控作用,适宜采用翻挖旧路并原位新建块石气冷拓宽路基,对新旧路基差异融沉可以起到更好的控制效果。     

开放表面透壁通风管路堤碎石的降温机理分析

为揭示青藏高原冻土区采用的透壁通风管增强开放边界路堤碎石的降温机理,对埋设水平透壁通风管的100cm×60cm×100cm碎石试样进行了室内试验。结果表明:透壁通风管开放路堤碎石存在4种传热过程,即通风管的管壁与管内流动空气的对流换热,外界大气通过路堤碎石开放边界与其内部孔隙空气循环引起的强迫对流换热,管内流动空气通过管壁的透气小孔与附近碎石层内的孔隙空气循环引起的强迫对流换热及路堤表面的热传导换热;当通风期间进入透壁通风管内的空气温度低于通风管周围碎石区域的温度时,路堤碎石通过开放边界及管壁透气小孔使外界冷空气与路堤碎石层内孔隙空气形成的循环运动能增强路堤碎石冬季冷空气引起的降温效果。     

热扰动对冻土区片块石路基热状态变化特性的影响研究

随着我国现阶段的公路建设里程不断增长,相较于常规平原地区,高寒冻土区公路建设过程要克服冻土路基带来的各类不良影响。针对热扰动对冻土区片块石路基带来的影响进行深入研究,在分析该区域高等级公路路基状态的过程中,采集片块石路基的温度状态、吸放热状态和冻融循环状态等方面数据,探讨了其热状态变化的整体规律。研究结果显示:片块石路基在冻土区有着很好的热稳定性作用,可实现主动冷却作用;片块石路基能通过加快温差空气间的流通速度,避免热扰动对路基温度产生过于明显的影响,从而减少热扰动所带来的各类路基病害;片块石路基正下方的最大融化深度正逐步提高;片块石路基的阴阳面存在吸放热不平衡的情况,阳面路肩吸放热量达到阴面路肩吸放热量的2.7倍,阳面坡脚吸放热量达到阴面坡脚吸放热量的2.3倍;随着片块石路基阴阳面吸放热不平衡的发展,其对应的阴面冻土升温速度小于阳面冻土,阴面冻土上限发展程度同样小于阳面冻土。     

青藏高原高温多年冻土区片块石通风路基应用研究

基于青藏公路五道梁段片块石路基与普通路基2年来路基地温现场实测数据资料,对比分析了两种结构路基地温随时间和深度的变化过程。结果表明:传统路基不利于多年冻土的保护,将会引起其下部多年冻土的严重退化,导致路基失稳和路基病害的发生;片块石路基可以有效地降低路基阴阳坡效应造成的路基体内部的温度差异,还可以起到推迟路基的融化时间和降低路基浅层地温的作用,有利于多年冻土的生存和发育,维护路基的稳定。片块石路基具有一定的降温效果,适用于在多年冻土区路基工程中应用。     

薄壁箱形高墩日照温度场及墩顶位移研究

薄壁空心墩在高墩大跨连续刚构桥中得到了广泛应用,日照作用下超高薄壁空心墩的墩顶偏位对于桥墩施工期和成桥后整体结构线形和受力产生不利影响。该文基于陕西省某特大桥180 m高薄壁空心墩,选取施工过程中8月28日至29日和10月11日至12日各24 h的温度场及墩顶位移测试数据,结合有限元分析方法对日照作用下超高薄壁空心墩温度场及墩顶位移随时间的变化规律进行研究。结果表明：南北墩壁温差受环境温度和昼夜温差影响较大,8月环境气温高,昼夜温差小,南北墩壁温差较小,墩顶偏位较小;10月环境气温低,昼夜温差大,南北墩壁温差较大,墩顶偏位大;墩顶位移与日照壁面温差变化规律一致;墩高达到180 m时,在8℃壁面温差下产生最大52.6 mm的墩顶位移。采用实体有限元法分析得到的墩顶位移和规范计算出的墩顶位移与实测值相比均吻合较好,具有较高的精度。     

戈壁地区高速铁路路基边坡防护措施研究

兰新铁路第二双线穿越新疆戈壁地区著名的四大风区,为防止路基边坡遭受戈壁风沙流吹蚀以及雨水冲蚀破坏,在线路所经戈壁地区设立三处路基边坡试验工点,选用了七种边坡防护措施,分别从防护效果、技术经济等角度对试验段各种边坡防护措施进行研究。研究结果表明:全线路堤边坡防护中,若边坡高度H3 m时,边坡坡面宜采用混凝土空心砖防护;边坡高度H≥3 m时,边坡坡面宜采用拱形骨架护坡,骨架内铺设混凝土空心砖进行防护。     

缺陷尺寸对纤维布混杂加固界面性能影响的数值分析

针对CFS-GFS混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对界面端部附近胶层存在空鼓及混凝土存在裂缝进行了界面非线性有限元数值分析,分别考虑了3种大小的空鼓及5种高度的裂缝对界面性能的影响。研究结果表明胶层空鼓及混凝土裂缝是引起界面端部处粘胶层剥离及混凝土保护层剥离破坏的主要原因。     

青藏公路多年冻土区混凝土空心块护坡路基应用效果分析

在综合遮阳板路基和碎石护坡路基工程应用经验的基础上,提出了一种混凝土空心块护坡路基的新型结构,并在青藏公路风火山多年冻土区修筑了两种空心块排列结构的试验工程,基于现场试验工程观测数据的分析,对两种结构的空心块护坡路基的降温效果进行了对比分析和研究,同时将空心块护坡路基与邻近遮阳板路基的调控效果进行了对比。结果表明:采用空心块护坡路基结构,可有效地减缓冻土上限下降的速率,维护路基下多年冻土的热稳定性,且沿边坡随意堆放空心块的应用效果要优于顺序摆放空心块的结构。     

斜交空心板正截面承载力模拟计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性数值模拟计算,得到了斜交空心板正截面的受力过程、极限承载力以及破坏时混凝土、预应力钢筋的荷载-应力曲线。预应力混凝土斜交空心板的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎破坏4个阶段。通过多种工况的计算比较发现,达到极限状态时截面的破坏形式、极限承载力随荷载形式不同有一些差别,模拟计算得出混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,以此最小的荷载工况为计算依据,提出了混凝土斜交空心板正截面强度计算公式,可供工程设计参考使用。     

连续刚构桥承台施工中的温度分析

现场测试了预应力混凝土连续刚构桥2个不同厚度的承台施工过程的温度变化，按理论方法分析了冷却水对降低混凝土水化热引起的最高温度的贡献，并且将理论分析结果与实测结果进行了比较。结果表明，对于厚度较大的承台，冷却水对降低混凝土最高温度的作用更加明显。     

水泥混凝土路面砖铺面的设计与施工

结合近几年来对水泥混凝土路面砖铺面的设计与施工经验 ,对其性能、特点进行了描述 ,具体介绍了铺面结构设计的经验与方法 ,并对该种路面的施工工艺进行简明的叙述     

基于断裂力学原理的水泥混凝土路面开裂研究

从断裂力学角度对水泥砼面层与基层接触界面的破坏过程进行分析。计算出3种典型轮载下引起断板的临界长度；通过无损检测，探测出可能产生断板部位的裂缝长度；比较二者，可知混凝土路面是否即将断裂。用此方法可及早发现可能产生断板的部位，以采取适当防护措施延长公路使用寿命。     

胶层空鼓缺陷对混杂加固RC末端界面性能的影响

针对CFS-GFS混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,使用非线性有限元方法,考虑胶层处出现空鼓缺陷对HFRP加固界面性能的影响,分别对缺陷尺寸、缺陷位置以及缺陷数量3组界面模型进行了数值模拟,得到了不同缺陷形式下胶层界面剪应力与正应力以及界面处混凝土第1主应力和纤维布轴向应力的分布规律。研究结果表明:胶层剪应力对空鼓缺陷大小的影响较敏感,随缺陷尺寸的增大,胶层端部最大剪应力呈非线性增长趋势。界面端部混凝土第1主应力随缺陷尺寸的增大,数值呈缓慢减小的趋势,且在缺陷空鼓处混凝土第1主应力出现突变。     

广西某空心板梁桥裂缝修补技术

以广西足敏桥钢筋混凝土空心板梁缺陷修补为例,介绍空心板梁的裂缝修补、板梁补强的施工准备、施工方案、施工工艺、操作过程等有关施工技术。该修补技术实用性强,效果好,且有广阔的应用前景。