考虑随机裂隙的寒区隧道冻胀力研究

研究目的:为进一步研究围岩和衬砌结构的冻胀力,以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、室内试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,探究考虑随机裂隙条件下,孔隙率、渗透率、随机裂隙孔径和模型下边界水头对冻胀力量值和分布规律的影响。研究结论:(1)衬砌结构的最大拉、压应力随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(2)衬砌内、外边缘的第一主应力在拱腰处最大,内边缘第三主应力最大值位于拱脚处,而外边缘第三主应力量值由拱顶到仰拱逐渐降低;(3)围岩最大拉、压应力随着孔隙率和下边界水头的增大而增大,随着渗透率和随机裂隙孔径的增大而减小;(4)拱顶截线A的主应力量值及变化范围随孔隙率的增大而增大,随渗透率、随机裂隙孔径和下边界水头的增大而减小;(5)本研究结果可为寒区隧道冻胀力的量值大小和分布规律研究提供借鉴参考。     

无砂水泥混凝土试验分析

根据无砂混凝土的结构特点及研究现状,选定4种不同的级配碎石,通过无砂混凝土配合比设计,测定不同级配类型无砂混凝土的有效孔隙率、抗压强度、渗透系数,并分析有效孔隙率对其抗压强度及渗透系数的影响。     

高速公路加铺热拌超薄磨耗层级配设计研究

热拌超薄磨耗层是公路预防性养护的有效技术之一，基于某高速超薄磨耗层预防性养护工程，对不同级配进行路用性能试验研究。结果表明，不同级配混合料孔隙率随着2.36 mm筛孔通过率的增加而降低，细集料和矿粉均会填充混合料孔隙而且矿粉的填充效果为细集料的3倍。随着超薄磨耗层级配由粗变密，混合料马歇尔稳定度增加，肯塔堡飞散损失降低，疲劳寿命下降，采用矿粉作为填料的混合料性能显著优于细集料。相关性分析结果表明，超薄磨耗层混合料马歇尔稳定度，飞散损失以及疲劳性能与孔隙率存在较好的相关性，TSR结果与沥青膜厚度存在较好的相关性。超薄磨耗层的设计需要充分考虑孔隙率与沥青膜厚度指标。     

考虑相变过程岩体孔隙率对寒区隧道温度场时空规律影响研究

为研究寒区隧道围岩在持续低温作用或冻融循环作用过程中，考虑岩体相变过程中多相体各组分变化引起的岩石热学参数差异对围岩温度场时空变化规律的影响，利用已有岩体未冻水含量研究成果，进一步推导不同孔隙率下岩体的热学参数计算公式。基于多孔介质模型建立考虑相变过程的围岩温度场计算模型，分析考虑潜热时不同孔隙率下围岩冻结缘的空间形态变化规律，及相变过程对温度场的影响。研究结果表明： 1）饱和岩体孔隙率越高，对岩体整体热学参数影响越大； 2）低温持续作用围岩时，冻结缘向围岩深处移动并不断变宽，其宽度与其深度呈线性关系； 3）饱和围岩孔隙率对冻结缘移动速度影响较大，但对其宽度基本无影响； 4）由于相变潜热，岩体在冻融循环过程中围岩温度时程曲线出现不对称阶梯状形态，且其阶梯形状宽度与围岩孔隙率呈正相关； 5）冻融循环过程中，升温及降温过程中冻结缘临近岩体温度梯度存在差异引起的传热效率不同直接导致升温、降温时程曲线的不对称性特征出现； 6）沿硐室围岩径向向外，各处围岩体的温度时程函数与加载的温度函数存在着振幅衰减和相位滞后的现象，且岩体孔隙率越高该现象越明显。     

多孔水泥混凝土强度影响因素分析

孔隙率与水灰比既是多孔水泥混凝土强度的影响因素,又是其配合比的主要目标设计参数。通过室内试验,分析孔隙率与水灰比对多孔水泥混凝土强度的影响规律,对实践具有一定的指导作用。     

波浪作用下开孔混凝土护面板稳定性研究

在混凝土护面板上开孔,一方面可增大与坡面的摩阻力,提高抗滑性能;另一方面增大了护面层的渗透系数,增强了面板的整体稳定性。通过不规则波系列试验,对不同开孔率混凝土护面板稳定性的影响因素进行了研究,提出了稳定厚度计算公式,并与现行规范的混凝土板和栅栏板稳定厚度公式进行了对比。该公式具有较好精度,可为工程设计提供参考依据。     

刘家峡大桥主缆空隙率及索夹抗滑移试验研究

刘家峡大桥主桥为单跨536 m 的桁式加劲梁双索面悬索桥,单根主缆采用44股127根φ5．2 mm 镀锌高强钢丝,设计空隙率在索夹处取18％,在索夹外取20％,主缆索夹由2个半圆形铸钢结构通过高强度螺栓上下对接紧箍在主缆上,接缝处嵌填橡胶防水条。索夹的抗滑移性能是影响悬索桥主缆正常使用的一个主要因素。为了解该桥索夹抗滑移性能是否满足设计要求,在大桥主缆架设完紧缆后,在主缆上同时安装制动索夹、试验索夹以及推力千斤顶,利用千斤顶模拟索夹下滑力,对计算确定的最不利索夹进行顶推试验,测试索夹抗滑移摩阻系数和索夹内、外部空隙率。试验结果表明：实测索夹抗滑移摩阻系数为0．213,大于设计要求的0．15,满足设计要求;实测索夹内、外部空隙率分别为17．6％、18．4％,满足设计要求。     

掺矿物掺合料结构混凝土性能与其孔隙率的关系研究

通过对现场结构混凝土进行钻芯取样,研究了强度等级分别为C25和C30且掺用27%~63.5%矿物掺合料混凝土的抗压强度、抗碳化性能以及抗氯离子渗透性能,并通过采用压汞测孔法和可蒸发水含量法测试了相应混凝土的孔隙率,分析了混凝土宏观性能与其孔隙率的关系。研究结果表明:所测结构混凝土具有良好的宏观性能和微观结构;采用这2种方法测定的孔隙率均与混凝土的宏观性能存在良好的对应关系。     

通孔玻璃材料的研制

研究了利用废旧玻璃用松装烧结和模压烧结方法生产通孔材料的可能性，以及原始粉末尺寸、烧结工艺和造孔剂添加量对通孔材料的密度和孔隙度的影响。实验结果表明，用废旧玻璃经松装烧结或模压烧结后可制得通孔材料；松装烧结时，随烧结温度提高，烧结保温时间延长，原始粉末粒度变细，烧结后通孔材料的密度增大，而孔隙度降低；模压烧结时造孔剂的最佳百分含量为５％～５０％，且通孔材料随造孔剂的百分含量增加，密度降低，孔隙度增大。     

侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究

采用计算流体力学软件建立桥梁单体、车辆单体以及车桥组合体模型,湍流模型取标准κ-ε模型,计算各模型在不同风攻角时侧向风作用下的气动力系数.考虑风屏障对车辆、桥梁气动性能影响,建立风屏障、桥梁与车辆组合体模型,分析风屏障不同开孔率时车辆、桥梁气动力系数变化规律.结果表明:车辆位于桥上时,桥梁阻力和车辆侧力会增大;桥上车辆侧滚力矩系数明显大于车辆单独存在的情况,且车辆位于桥上迎风侧大于背风侧的情况;安装风屏障后,桥梁阻力和力矩系数随开孔率增大而降低,车辆侧力系数和力矩系数随开孔率增大而增大;为保证风屏障有效性,风屏障开孔率应小于40％.