回填土区深层搅拌桩和高压旋喷桩复合地基的静承载性能

结合实际工程现场静载试验,采用有限元计算方法研究了桩长和桩土模量比对深层搅拌桩和高压旋喷桩复合地基在回填土中的桩体承载特性、荷载传递及复合地基变形特性的影响。结果表明,在回填土区,深层搅拌桩以桩体上部破坏为主,增加桩长不能有效地提高复合地基承载力,增加桩体强度尤其是上部桩体的强度则能够较大地提高复合地基承载力,高压旋喷桩可有效增强回填土地基的承载力。提出的桩体弹性模量取值范围可供设计参考。     

高寒盐沼泽区干湿-冻融循环下桥梁桩基腐蚀损伤与承载特性

为探明青海地区桥梁桩基在干湿-冻融循环条件下的腐蚀损伤特性, 依托德香高速公路工程, 在现场埋设钢筋和混凝土试件进行干湿-冻融循环1年, 采用室内试验将混凝土试件进行干湿-冻融循环225次, 对比分析了不同位置和不同循环时间条件下混凝土质量、抗侵蚀系数、相对动弹性模量、抗压强度、微观机理以及钢筋锈蚀率的变化规律; 采用数值仿真分析了未防护桩基20年内承载力变化规律, 并提出了高寒盐沼泽区桥梁桩基防护措施。研究结果表明: 随着试件埋设深度的增加, 现场桩基混凝土试件的抗侵蚀系数相关度增大, 最大值为0.93;随着时间的增加, 桩基混凝土试件的抗压强度最大损失率为38.20%, 埋深0.25 m处钢筋的面积锈蚀率最大, 为91%;表面涂抹环氧树脂可以有效减少钢筋锈蚀率, 桩基混凝土试件与钢筋的质量变化不明显; 干湿-冻融循环225次时, 桩基混凝土试件的边角处出现脱落, 四周出现裂纹, 但质量变化较小, 相对动弹性模量降低了39.10%, 抗侵蚀系数降低到0.51, 混凝土的抗压强度损失率为65.88%, 其内部因出现Friedel盐等膨胀性物质而趋于破坏; 随着剥落厚度和腐蚀深度的增加, 前8年桩基的承载力基本不变, 8年后其承载力逐步降低, 若不进行维护, 第20年桩基承载力降低34.45%;建议在桩基服役8年后, 要进行重点防护。      

高海拔强盐沼泽区桥梁桩基损伤现场模拟试验

为了探明高海拔强盐沼泽区公路桥梁桩基受干湿循环和冻融循环的损伤状况, 采用现场模拟试验, 研究了桩身位置、混凝土配合比、混凝土掺合料与外防护措施等对桥梁桩基力学性能的影响, 采用SEM分析、EDS分析和化学成分分析等手段探究了桩基损伤的微观机理。研究结果表明: 桩基混凝土抗侵蚀能力及其内部钢筋锈蚀受桩身位置影响, 对于基准混凝土试件, 龄期为360 d时, 水中、地表、地下0.25与1.25 m的桩基混凝土抗侵蚀系数依次为0.80、0.63、0.75和0.76, 对应位置钢筋面积锈蚀率依次为76%、91%、66%和65%;桩基混凝土抗侵蚀能力受混凝土配合比与掺合料的影响, 整体上掺入矿渣的混凝土抗侵蚀能力最强, 龄期为360 d时, 当砂子、水、碎石、减水剂、水泥、阻锈剂和膨胀剂的含量一致时, 掺入87.25 kg·m-3粉煤灰、21.8 kg·m-3硅灰、87.25 kg·m-3矿渣的混凝土试件的平均抗侵蚀系数分别为0.79、0.89、0.91;钢护筒在短期内能保护桩基混凝土不受到外界侵蚀, 在长期侵蚀下保护期限一般为2~3年; 从90 d龄期到360 d龄期, 桩基混凝土中C元素的质量分数从0增长到9.61%, 生成了越来越多的CaCO₃分子, 再加上钙矾石等晶体的膨胀, 使得桩基混凝土膨胀开裂。      

基于灰色系统理论的高寒盐沼泽区混凝土耐久性评估

依托青海省德香高速工程, 通过混凝土室内损伤试验, 分析了冻融干湿循环和盐腐蚀耦合作用下混凝土动弹性模量的演化过程与特征; 基于灰色系统理论, 建立了不同工况下混凝土相对动弹性模量GM (1, 1) 预测模型, 预测了2种损伤条件下3种配合比混凝土耐久年限; 依据室内损伤试验与灰色系统理论GM (1, 1) 模型预测结果分析了混凝土的组分, 研究了不同掺合料对混凝土耐久性的影响。研究结果表明: 混凝土耐久性GM (1, 1) 预测模型的相对误差在6%以内, 且后验差比值小于0.35, 小概率误差大于0.95, 预测精度较高; 不同使用环境对混凝土耐久性影响差异较大, 复合盐腐蚀-养护冻融循环的影响程度较复合盐腐蚀-浸泡冻融循环提高了42.8%~46.2%;掺加了粉煤灰、硅灰与膨胀剂的配合比Ⅲ的混凝土耐久性最好, 耐久年限较基准配合比混凝土提高了50%以上, 因此, 为了保证混凝土耐久性, 在类似地区工程实践中, 可参考配合比Ⅲ进行现场混凝土配比设计; 粉煤灰与矿渣同时使用将会生成钙矾石, 相比基准配合比, 不同配合比下混凝土耐久年限降低率均在50%以上, 严重损伤混凝土耐久性。      

水泥稳定掘进煤矸石公路基层应用试验研究

通过室内144个试件和现场300 m试验段13个试件的试验研究，进行了掘进煤矸石基本物理化学特性以及水泥稳定掘进煤矸石的力学性能、抗冻性能研究，并通过扫描电镜(SEM)分析了水泥稳定掘进煤矸石的微观结构变化规律。试验结果表明，室内试件7 d无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而增大，最小值为6.2 MPa(水泥掺量4%),满足高速公路和一级公路极重、特重交通基层要求；最大值为9.2 MPa(水泥掺量6%),比《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)中要求的强度最大值提高了31.4%。基于回归分析，建立了现场与室内无侧限抗压强度关系模型。室内冻融循环试验表明，水泥掺量5.5%的室内试件抗冻性能较好；微观结构表明，由于现场施工工艺(碾压、铺摊等)的影响，现场试件出现少量裂缝。