重载铁路翻浆病害聚氨酯半刚性层整治技术现场试验研究

针对重载铁路翻浆冒泥病害这一"老大难"的问题,提出在基床表层增设聚氨酯碎石复合半刚性加强层结构,并开展材料力学特性试验、施工工艺以及现场测试三方面研究。研究表明:级配碎石掺9%聚氨酯胶水,孔隙率低、固化时间快、强度大、耐久性好,且混合料常温下初凝时间40 min,初凝强度5.4 MPa,满足天窗点施工和受力条件;半刚性结构层在包神重载铁路瓷窑湾站翻浆冒泥整治试验工点得到运用,施工工艺合理有效,能在有限的4 h封锁天窗时间内完成分段的翻浆冒泥整治工作;现场行车试验显示加强层具有较好的减振效果,减少线路维修、增加线路使用寿命,现场长期监测证明采用聚氨酯胶凝碎石结构层整治翻浆冒泥病害效果显著,聚氨酯半刚性层产生13.21 mm沉降,且后期沉降保持稳定。     

高速铁路路基冻胀特性水泥掺入的改性研究

哈大铁路沿途广泛分布的季节性冻土,引起含不同细粉料的路基级配碎石垫层产生冻胀问题,不能满足高铁对线路平顺性的要求。通过掺入一定量的水泥,可以有效减少吸水量和冻胀量。基于相似理论开展了不同细粉含量、不同含水量及不同水泥掺量工况下路基级配碎石的冻胀特性研究,进行了4种细粉含量及4种水泥掺量条件下的孔隙率、含水率及冻胀量试验。结果表明:掺加水泥可显著降低级配碎石的冻胀率,未掺加水泥级配碎石其原位冻胀率可达1%~1.65%,随着水泥掺量的增加,掺水泥5%以上级配碎石硬化后基本可消除细粉土引起的原位冻胀和水迁移冻胀,其原位冻胀率小于0.2%。掺加水泥量必须同时考虑对冻胀率及物理力学性能的影响,建议水泥掺量为5%。     

可再分散沥青粉末改性水泥砂浆性能试验研究

研究了可再分散沥青粉末掺量对水泥砂浆的强度、吸水率、收缩性能以及孔结构的影响。试验结果表明:当沥青粉末掺量不超过水泥砂浆胶凝材料总量的30%时,随着沥青粉末掺量的增加,砂浆的抗压强度、抗折强度、弹性模量均降低,砂浆的折压比增大,韧性提高,收缩率减小;沥青粉末的掺入改变了砂浆的孔结构,随着沥青粉末掺量的增加,砂浆的总孔隙率增加;由于沥青的憎水作用,掺沥青粉末砂浆的吸水率比不掺沥青粉末砂浆的吸水率低。     

橡胶粉水泥稳定碎石基层水稳定性试验研究

通过对不同掺量的橡胶粉水泥稳定碎石基层试件的力学性能、连续浸泡、浸烘循环和抗冲刷性能试验,测定和分析不同掺量的橡胶粉水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、抗雨水侵袭和抗冲刷能力变化,对橡胶粉水泥稳定碎石基层的水稳定性进行评价。试验结果表明,当橡胶粉掺量在0%～8%时,橡胶粉水泥稳定碎石基层与未掺橡胶粉的水泥稳定碎石基层相比其7 d、28 d无侧限抗压强度略有降低,其抗雨水连续浸泡和浸烘循环性能降幅甚小,能够满足设计强度要求;当掺入0%～8%橡胶粉,能够略提高水泥稳定碎石基层的抗冲刷性能。     

不同抗车辙剂对沥青混合料高温性能影响研究

为分析不同因素对掺加抗车辙剂的沥青混合料高温性能的影响及显著程度,试验选取3种成分各异的抗车辙剂,通过室内马歇尔试验、国产车辙试验及汉堡车辙试验,并采用正交试验方法,探讨抗车辙剂种类、掺量及混合料级配等因素对沥青混合料高温性能的影响规律及显著性水平。研究结果表明:不同因素对混合料高温性能的影响强弱差异明显,具体为:抗车辙剂种类抗车辙剂掺量级配类型,且试验方法影响不同因素的显著性水平;抗车辙剂PR对混合料高温性能的改善效果最佳,其次为抗车辙剂RA,抗车辙剂Duroflex的效果相对较差。随着抗车辙剂掺量的增加,混合料高温性能的改善程度逐渐减弱。其混合料高温性能影响各因素水平组合较好方案为"PR抗车辙剂+0.45%车辙剂掺量+AC-16型矿料级配"。研究成果为抗车辙剂的选择、合理掺量确定以及混合料高温性能的优化提供参考指导。     

哈大高铁路基用掺水泥级配碎石冻胀特性试验研究

哈大高铁纵贯我国季节性冻土广泛分布的东北地区,该地区冬夏季温差大,冻胀问题突出,处理不当易造成路基和轨道变形,从而影响高铁的运营安全。哈大高铁路桥、路涵过渡段采用级配碎石掺水泥进行填筑,为了解级配碎石中细粒含量和水泥掺量对其冻胀特性的影响,对掺水泥级配碎石的冻胀特性进行了试验研究。结果表明:不掺水泥级配碎石冻胀率可达1.00%~1.65%,而5%以上水泥掺量级配碎石硬化后基本消除了细粒土冻胀敏感性,冻胀率0.2%;在50次冻融循环作用下,掺水泥级配碎石有被冻坏可能,表层冻裂但并未成粉状,冻胀率也没有显著增大。     

级配和水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响

为评价级配和水泥掺量的影响,分别采用无侧限抗压强度试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验对不同类型泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性进行测试。研究结果表明:在再生料中掺加新集料可以降低2.3%~3.3%的空隙率。通过同时掺加新粗、细集料和矿粉来进行再生料级配优化可以获得最优的力学性能和高温稳定性,但是其水稳定性和低温抗裂性不如仅掺加新细集料和矿粉的情况。虽然再生料路用性能随着水泥掺量的增加而不断提高,但是考虑到潜在的收缩开裂问题,建议在控制水泥掺量的前提下通过优化级配来改善泡沫沥青冷再生混合料的路用性能。级配和水泥掺量对于不同的路用性能的影响显著性有所差异。级配对高温稳定性的影响更加显著,而水泥剂量对水稳定性的影响更加显著。     

掺矿渣/粉煤灰混凝土的低周疲劳性能

测试了水胶比为0.35,矿渣掺量为30%,50%和80%及粉煤灰掺量为30%和50%的混凝土在应力水平S≥0.80时的抗弯疲劳寿命,分别采用热分析法和压汞法测试了胶凝材料组成、水胶比与相应混凝土配合比相同的硬化浆体的非蒸发水量和孔隙率。测试结果显示:在应力水平S≥0.85时,混凝土的疲劳寿命随强度的提高而提高;在水胶比相同的情况下,非蒸发量随矿物掺合料掺量而变化,从而使基体孔隙率产生变化,影响混凝土强度和低周疲劳性能。基体孔隙率的降低,提高了基体密实性和基体抑制裂缝扩展的能力,从而提高了混凝土低周疲劳性能。     

硬质岩全风化物填筑高速铁路路基试验研究

京沪高速铁路沿线部分区段优质路基填料匮乏,为此对硬质岩全风化物进行了改良,并通过现场填筑试验对孔隙率、变形模量等质量检测指标进行了关联性分析.结果表明:采用硬质岩全风化物物理改良填料时必须采取良好的防排水措施,并尽量避免用于高速铁路基床底层;硬质岩全风化物掺25%碎石改良后,填料由砾砂变为细角砾土,属于级配不良B 组填料,填料的强度随碎石掺入比例的提高而提高;压实度各检测指标之间没有明显的相关性,E v2对压实质量检测不起控制作用.     

客运专线基床表层级配碎石冻胀影响因素的试验研究

通过室内冻胀试验,研究含水率、孔隙率和细粒含量对级配碎石冻胀的影响规律,并运用偏相关方法对影响因素与冻胀率之间进行相关性分析。研究结果表明:级配碎石的冻胀率随着含水率和细粒含量的增大而增大,而其冻胀率随着孔隙率的增大而逐渐减小;随着含水率、孔隙率和细粒含量的增大,试样的冻胀率的变化率均呈现减小的趋势;含水率为影响级配碎石冻胀的主导因素,并提出控制级配碎石的含水率<4%的指标,其冻胀量满足要求。含水率、孔隙率和细粒含量对级配碎石的冻胀影响均在0.01(双侧)水平上显著相关,在实际分析时,应综合考虑3种因素对其冻胀的影响。     

地震荷载下高含冰量冻土的动力特性试验研究

地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围压(0.3,0.5,1,2 MPa)下高含冰量冻土的动应力应变关系和动弹性模量。试验结果显示,不同条件下冻土的动应力应变关系呈Hardin-Drnevich双曲线模型,并且不同温度、不同围压和不同含水量对模型参数都有着影响。动弹性模量随温度升高而减小,温度每升高1℃,弹性模量就下降12～15 MPa。围压对动弹性模量的影响有强化作用和弱化作用,-6℃时动弹性模量随围压增大而增大,-1℃时大应变情况下动弹性模量随围压增大而减小。对于高含冰量冻土,动弹性模量随含水量的增大先减小后增大。     

不同养护温度下水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验研究

为研究不同养护温度对水泥改良风积沙的影响,开展无侧限抗压强度试验。选用的养护温度为30℃,40℃,50℃,60℃,70℃和80℃,水泥掺量为4%和5%,压实系数为0.90和0.95。研究不同养护温度对水泥改良风积沙的应力应变曲线、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结果表明:随着养护温度升高,水泥改良风积沙的应力应变曲线左偏态特征越显著,无侧限抗压强度近似线性降低,峰值应变近似反比例降低,而刚度近似线性增大。与标准养护条件相比,水泥掺量5%,压实系数0.95的水泥改良风积沙在30℃,50℃和80℃养护条件下的无侧限抗压强度分别降低了1.1%,17.4%和40.6%,峰值应变分别降低了19.7%,31.8%和40.2%,刚度分别增大了18.0%,32.6%和77.9%。新疆塔克拉玛干沙漠夏季路基施工时,考虑70℃养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足铁路路基基床底层填料设计要求。本文研究成果对风积沙铁路路基基床设计和施工有借鉴意义。     

温度作用天数对CRTSⅡ型CA砂浆抗压性能影响试验研究

CA砂浆是温度敏感性材料,温度变化及作用时间将直接影响其力学性能,从而影响到无砟轨道的耐久性和安全性。为研究温度作用天数对CRTSⅡ型CA砂浆抗压性能的影响,将CA砂浆放置于3种温度25、40、60℃中分别10、20、30 d,在常温中冷却6 h后采用GDS三轴仪对其进行单轴压缩试验,分析抗压强度、弹性模量和应力应变曲线的变化规律,并对其变化机理进行分析。结果表明:CA砂浆的单轴抗压强度随温度和放置天数的增长均呈线性增长,线性相关系数均在0.9以上;弹性模量随温度和放置天数的增长而增长;由于沥青高温中老化以及软化迁移,CA砂浆的应力应变曲线呈现脆性破坏特征,而且残余强度随放置温度的升高而降低。     

淤泥质土及其改良土体动力特性试验研究

为探究佛山淤泥质土及掺加超细水泥改良土体的动力特性,依托佛山地铁2号线一期工程,对隧址区内的淤泥质土及掺加超细水泥的改良土体进行动三轴试验。研究结果表明:相同围压条件下,随超细水泥掺量增加,土体抗剪强度增大,动剪切模量增大,最大阻尼比减小;对于同一土样,随围压增大,土体抗剪强度增大,动剪切模量不断增大;不同围压条件下的阻尼比随剪应变的变化均可分为两个阶段,当剪应变较小时,阻尼比与围压呈负相关,在剪应变较大时,阻尼比与围压呈正相关;掺加超细水泥对淤泥质土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m~3土体的动黏聚力为4.4～7.5 kPa,动内摩擦角大小为1.9°～5.16°。本文测定出淤泥质土原状土及改良土体在振动作用下的各项参数,为研究隧道长期不均匀沉降特性提供基础数据。     

施工误差对铁路桥梁高性能混凝土性能影响试验研究

通过试验研究减水剂和水泥计量误差、振捣时间及静停时间差异对高性能混凝土性能的影响。研究表明:减水剂掺量由1.15%降至0.8%时,随着减水剂掺量的减少,混凝土拌合物的坍落度和坍落度扩展度降低,抗压强度增大,而电通量呈"先升高后下降"的趋势;在水泥用量上下波动20 kg.m-3范围内,随着水泥用量的增加,坍落度降低,抗压强度增大,电通量产生一定波动,但总体呈下降趋势;振捣时间在5～20 s时,随着振动时间的增加,拌合物的含气量无明显变化,抗压强度先增大后减小,电通量先下降后升高,振动时间超过20 s后产生严重的离析现象,抗压强度显著下降,电通量大幅度升高;拌合物静停时间在0～30 min时,随着静停时间的增加,振捣前拌合物的含气量降低,但是振捣成型后的含气量无明显变化,抗压强度略有增长,电通量呈下降趋势。     

高温作用后混凝土强度与变形试验研究

对86个混凝土试块在常温～1000 ℃范围内温度作用后，进行了强度与变形试验和理论分析工作，主要包括混凝土抗压强度、抗拉强度、轴心抗压强度及弹性模量等几个方面．探讨了高温作用后混凝土强度和变形的变化规律，着重分析它们与作用温度的相互关系，并建立简明的数学表达式．     

桥塔用内养护高强度抗裂混凝土性能研究

对比了页岩陶砂、粉煤灰黏土复合陶粒、浮石粉3种内养护材料对高强度混凝土的工作性能、力学性能和早期抗裂性能的影响,并结合桥塔混凝土结构进行了抗裂性验算。结果表明:随着内养护材料掺量的增加,不同龄期混凝土的抗压强度有所降低,但降幅不大,水胶比0.24时,每种内养护材料体积掺量控制在20%以内可满足C60混凝土强度要求;掺入3种内养护材料均可显著提高混凝土的早期抗裂性能,其中浮石粉的抗裂效果最好。结合沪通长江大桥主塔(高330 m,壁厚大多超过1.5 m)混凝土结构,针对收缩与温度应力引起的开裂问题进行了有限元抗裂性能分析,结果表明,浮石粉掺量20%的低收缩混凝土拉应力在容许范围内,开裂风险小。     

晋北地区黄土湿陷系数与其物理力学性质的相关性分析

通过对晋北地区大量的黄土室内湿陷性试验数据进行分析,研究黄土湿陷系数与天然孔隙比、天然密度、天然含水量、压缩模量、塑性指数和液性指数6种常规物性参数之间的相关性,结果显示:黄土湿陷系数与天然孔隙比之间呈正相关关系;与天然密度、天然含水量、压缩模量、塑性指数和液性指数呈负相关关系;探讨不同湿陷强度黄土的天然孔隙比、天然密度、天然含水量及液性指数的分布规律,结果显示:该地区湿陷性黄土的天然孔隙比大于0.6,天然密度小于1.9 g/cm~3,天然含水量小于22%,液性指数小于0.25。     

高温养护下水泥改良风积沙抗压强度试验研究

研究目的:新疆和田至若羌铁路经过塔克拉玛干沙漠南缘,地表以风积沙为主,水泥改良风积沙是沙漠地区铁路路基基床填筑的关键技术。塔克拉玛干沙漠夏季地表温度最高可达70℃,水泥改良风积沙的力学性能和变形特性易受高温的影响,因此本文结合新疆塔克拉玛干沙漠的气候条件,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究70℃高温养护条件下水泥掺量和压实系数对水泥改良风积沙的应力应变特征、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结论:(1)水泥改良风积沙的应力应变曲线近似正态分布,具有右偏态的特性;(2)高温养护条件下,压实系数为0.95时,水泥掺量为4%、5%、6%对应的水泥改良风积沙无侧限抗压强度分别为0.38 MPa、0.52 MPa和0.78 MPa,峰值应变分别为2.2%、2.4%和2.6%,刚度分别为10.4 MPa、16.2 MPa和22.8 MPa;(3)与标准养护条件相比,高温养护条件下水泥掺量为5%、压实系数为0.95的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度和峰值应变分别降低了5.5%、22.7%,刚度增大了5.9%;(4)新疆和田至若羌铁路夏季施工时,考虑70℃高温养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求,避开高温施工环境条件,掺量4%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求;(5)本研究成果可为风积沙铁路路基基床的设计、施工提供参考。     

有轨电车新型嵌入式轨道钢轨抗倾覆性能分析

新型钢轨嵌入式轨道中未设置扣件系统,而采用聚氨酯填充材料将钢轨嵌固于承轨槽内,故钢轨的抗倾覆性能很大程度上取决于聚氨酯材料的稳定性,必须对其进行检算。基于钢轨稳定性理论,建立三维有限元计算模型,分析列车垂向偏心荷载和横向荷载共同作用下钢轨的抗倾覆性能。研究结果表明:嵌入式轨道中钢轨的抗倾覆性能受诸多因素影响,其中垂向荷载偏心距和聚氨酯材料的弹性模量起控制作用,轨腰楔形块间距对钢轨抗倾覆性能的影响很小。荷载作用点处轨头横移量随偏心距的增大而增大,随聚氨酯材料弹模的增大而减小。为保证钢轨不致在组合荷载作用下发生倾覆,建议聚氨酯填充材料弹性模量的取值范围为5~15 MPa。