基于三维扫描与数值技术的粗集料形状特征与级配研究

粗集料体系作为混凝土主要组成部分,其颗粒构成对混凝土各项性能的改善起到了关键作用。为优化粗集料体系颗粒构成,以实现粗集料形状特征和级配精细化、数字化分析目标,采用激光三维扫描技术获取了粗集料的点云坐标,结合三维图像技术,进行粗集料的几何形状重构与三维形状参数准确测量,并提出球度、长短轴长比、粒径离散度和级配分形维数等指标。同时,基于粗集料的点云数值处理技术与分形理论,计算得到级配粒径和表面分形维数等指标,表征评价不同粒径粗集料形状特征及级配。研究结果表明：激光三维扫描和数值技术可快速重构出粗集料的真实形状,并能准确得到粗集料三维形状参数,提出的球度、长短轴长比和粒径离散度指标均能较好地对粗集料形状特征进行表征评价。其中,长短轴长比在表征粗集料球形度方面更具显著性与敏感性;采用三维图像数值技术与分形理论计算得到的粗集料级配分形与表面积分形维数,与粗集料粒径、表面粗糙度有密切联系,实现了粗集料几何特征的数值描述与评价;同时采用质量加权得到的粗集料级配分形维数,建立的粗集料颗粒级配计算函数计算结果与试验结果一致,研究结果可为粗集料级配的快速优化分析表征提供技术支持。     

沥青混凝土矿料级配的发展方向

简要介绍了当前高速公路和其他高等级公路沥青面层矿料级配的发展方向,即是粗集料断级配;较详细介绍了笔者于2005年发明的粗集料断级配多碎石沥青混凝土SAC系列设计和检验方法,最后,简要介绍了多碎石沥青混凝土的六大优点。     

新水泥碎石基层

详细介绍了粗集料断级配密实CBG-25的级配设计方法,7天龄期的无侧限抗压强度,得到的对抗压强度大小很少影响的级配范围,其上限为用于沥青混凝土的传统连续式密级配富勒曲线,下限为我国研究得到的粗集料中断级配。同是CBG-25,中断级配的收缩性显著小于连续式密级配。在设计抗压强度6MPa和水泥剂量7％的情况下,基层夏季通车3个月,90％多的路段无横向收缩裂缝,彻底改变了以往水泥碎石基层每隔6～10m产生一条收缩裂缝的状况。     

用非连续级配粗集料配制混凝土的应用

阐述非连续级配粗集料在配制混凝土中的应用价值及对拌和物工作性和混凝土力学性能的影响 ,提出对非连续级配粗集料的一般认识和应用时的一些改进建议 ,以利其在应用中更符合工程的实际需要     

半导体光电跟踪切割机

光电跟踪切割机是一种平面轮廓縮仿形的火焰切剖机床、通常是釆用氧—乙炔切割。可将一定厚度的鋼板,按图紙所画的轮廓綫放大一定倍数自动切割成形。它的特点是切割速度快而均匀,割边光滑、尺寸准确。且无须划钱工序或制作样板,而完成相同形状的大量下料工作。因此,对于需要大量下料的工厂来说是很需要的设备。     

粗集料棱角性对沥青混合料抗拉性能影响的虚拟试验研究

为评价粗集料形态特征对沥青混合料抗拉性能的影响,结合CT扫描技术和有限元方法建立虚拟间接拉伸试验。通过虚拟试验对不同类型沥青混合料的间接拉伸劲度模量和粗集料运动轨迹进行仿真分析,建立粗集料棱角性与其抗拉性能及运动轨迹的相关关系。研究结果表明:粗集料棱角性指标与沥青混合料间接拉伸劲度模量之间存在一定的正相关性,与粗集料平均平动位移量及平均主轴方向增量存在一定的负相关性,但是其相关关系均依赖于级配类型。与AC-20混合料相比,AC-13混合料粗集料棱角性指标略小且分布更为集中,试验后其粗集料普遍产生了更大幅度的平动和转动变形,从集料形态特征和运动轨迹角度均证实其具有更优的抗拉性能。     

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...     

后浇带水平传力构件优化设计分析

为对地下结构后浇带内布置的水平传力构件进行优化设计,通过试验研究结构混凝土在不同龄期下各项性能指标,并通过ABAQUS有限元软件模拟计算不同混凝土龄期下,不同形式水平传力构件支护效果。采用智能监测系统,对结构安全状况进行实时监测,并将监测结果与方案设计计算结果进行对比分析。研究表明,在不同混凝土龄期下,无论采用何种支护形式结构水平位移折减系数均在3%以内;锚固连接支护效果要优于焊接连接,采用锚固连接构件截面形状对支护效果影响不大,而采用焊接连接方形截面支护效果最好,H形截面支护效果最差。     

高寒地区高速铁路全断面沥青混凝土防水封闭层抗裂措施研究

为了减小轨道板伸缩缝处温度应力对高速铁路全断面沥青混凝土封闭结构耐久性的影响,本文在京张高速铁路现场试验段采用了2种工程措施:在轨道板伸缩缝和沥青混凝土上面层之间设置复合土工膜;在沥青混凝土层与级配碎石层间设置钢钉。研究了轨道板温度应力对沥青混凝土拉伸应变的影响,并验证了2种措施的有效性。试验结果表明:无工程措施时伸缩缝处沥青混凝土弯拉应变约为600×10-6;在沥青混凝土上面层设置两布一膜后弯拉应变约为400×10-6,在此基础上对沥青混凝土下面层施作钢钉,则弯拉应变减小为140×10-6。     

高速铁路CRTSⅢ型轨道板隔离层关键构件-弹性垫板试验

弹性垫板作为自密实混凝土填充层和底座板之间的缓冲构件,通过自身压缩变形达到减震耗能的目的,因此弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能对CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的抗震特性具有显著影响。为研究弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能,开展弹性垫板的平面压缩试验。探究不同截面尺寸、不同厚度情况下弹性垫板试件的荷载-位移曲线变化规律,探讨弹性垫板试件在平面压缩情况下的刚度变化规律,提出考虑尺寸效应的弹性垫板荷载-位移力学模型。并利用该荷载-位移力学模型与弹性垫板平面压缩的试验数据进行对比。研究结果表明：弹性垫板荷载-位移力学模型能有效模拟弹性垫板的平面压缩力学特性;不同弹性垫板试件的荷载-位移曲线形状大体一致,均表现为位移随着荷载的增加非线性增大;弹性垫板的截面面积和厚度均对弹性垫板的荷载-位移曲线有显著影响,表现为相同荷载情况下,截面面积越大,厚度越小,弹性垫板的位移越小;弹性垫板试件的割线刚度与截面面积、厚度有关,表现为截面面积越大,厚度越小,弹性垫板割线刚度越大,平面可压缩性越低。     

无砟轨道路基面防水层沥青混合料空隙率标准研究

客运专线无砟轨道基床表层防水用沥青混合料为SAMI混合料。在归纳水工、建筑、铁路等工程用沥青混合料特点的基础上,阐述沥青混凝土用于路基面防水的优良特性。同时,对设计级配曲线偏级配范围上限、中值和下限的3类典型级配的混合料开展室内试验研究。通过定量分析混合料空隙率和渗透系数随沥青用量的变化规律,提出1%~3%可作为路基面防水的SAMI混合料空隙率的技术标准。     

T形截面RPC简支梁抗剪性能试验及有限元分析

为了研究T形截面RPC简支梁抗剪性能,开展6根配置HRB500级钢筋的RPC简支梁抗剪试验,包括3根矩形梁和3根T形梁。采用ANSYS分析软件对T形截面高强钢筋RPC梁的受力性能进行模拟,探讨其本构关系及模型建立,并将有限元计算结果和试验结果进行比对分析。结果表明:ANSYS建立的模型能较好地模拟T形截面RPC梁的抗剪受力性能,采用T形截面可以提高RPC梁的抗剪承载力及抗变形性能,T形截面RPC梁的抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高27.26%、21.03%、11.33%;翼缘宽度对T形高强钢筋RPC梁抗剪性能有较大影响,当翼缘宽度与腹板宽度比值为2时,梁的抗剪承载力提高最大,配箍率为0和0.25%的T形截面RPC梁抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高29.2%和11.54%,翼缘宽度对T形截面RPC无腹筋梁抗剪承载力的影响更为显著,但影响程度并不呈线性关系。     

高钛重矿渣集料钢筋混凝土柱小偏压试验研究

通过12根钢筋混凝土柱(其中9根采用了高钛重矿渣集料)的偏心受压试验,研究了高钛重矿渣钢筋混凝土小偏压柱的受力性能和破坏形态。对比分析了骨料类型和偏心距对柱的极限承载力和刚度的影响。研究结果表明:相较于普通砂石,高钛重矿渣集料钢筋混凝土柱力学性能优良,承载力高于普通钢筋混凝土柱;采用了矿渣碎石、普通砂作集料的钢筋混凝土柱的刚度略大于其它集料类型。采用现行混凝土结构设计规范对高钛重矿渣集料钢筋混凝土偏压柱的正截面承载力进行计算,计算结果与试验结果相比偏于安全,且与普通钢筋混凝土试件的比较结果相同,因此可采用现行混凝土结构设计规范对高钛重矿渣钢筋混凝土偏压柱进行设计。     

石棉尾矿用于筑路混凝土粗集料性能试验研究

雅泸高速公路沿线矿区堆积了大量石棉尾矿,为了科学地进行资源再利用,将石棉尾矿作为筑路混凝土粗集料应用于公路建设,需对该种材料进行基本物理力学性能研究。对石棉尾矿进行成分鉴定、毒性检测以及压碎值、含泥量、密度、坚固性、磨光值、磨耗值、碱集料反应等一系列试验。结果表明:石棉尾矿粗集料的相关指标均满足技术要求,可以作为水泥混凝土和沥青混凝土粗集料应用于公路工程建设。     

平面内三向轴压作用下新型毂形节点有限元分析

采用ABAQUS软件建立了新型毂形节点有限元分析模型,毂形节点杆件位于同一平面内。对新型毂形节点进行非线性有限元分析,研究了节点板与杆件截面厚度比例对新型毂形节点破坏形态的影响及对节点承载力的影响,并分析了三向轴力与单向轴力两种荷载模式下节点极限承载力的区别。研究发现新型毂形节点在平面三向等轴力作用下与单向轴力作用下破坏形态一致,在平面三向等轴力作用下节点极限承载力略小;节点极限承载力随节点区壁厚增大而提高;当节点区平面尺寸较大时,可在毂内加肋以提高节点的极限承载力。     

浇筑式沥青混凝土的原材料与配合比选择

原材料与配合比选择是影响浇筑式沥青混凝土物理力学性质的重要因素。通过对原材料进行分析比较,研究表明:对于选择胶凝材料沥青,要考虑沥青的物理特性及施工环境的影响;对于填料的选择,要综合考虑材料的亲水性系数及表面活性大小;对于粗细骨料的选择,要考虑到骨料的性质对技术性能的影响,通常要对粗骨料黏结力等级及细骨料的水稳定性进行评定,并且要求骨料级配良好。对浇筑式沥青混凝土配合比的选择,应优先采用最大密实度原则,其次可采用按粒径系数选定密实混合物的方法,并且浇筑材料要具有一定的流动性。     

大掺量废旧沥青混凝土水泥稳定碎石的试验研究

我国每年公路废旧沥青路面材料废弃量非常可观,为了道路建设可持续发展,一般对废旧沥青混凝土进行路面再生利用,但造价高、工艺复杂。如果能将废旧沥青混凝土作为道路半刚性水稳碎石,则工艺简单、造价低廉。文中对废旧沥青混凝土进行了破碎筛分试验分析和水稳碎石集料配比设计,并对废旧沥青混凝土水稳碎石进行了9组不同配比的无侧限抗压强度试验研究。结果表明:大掺量废旧沥青混凝土水稳碎石在强度上可以满足高速公路的底基层和其他公路基层、底基层强度要求,可为废旧沥青混凝土的循环利用提供借鉴。     

无砟轨道板水泥乳化沥青砂浆性能的影响因素

水泥乳化沥青砂浆主要填充在CRTS Ⅰ型混凝土轨道板和水硬性混凝土承载垫层之间,对无砟轨道道床起到一定的减振、消噪、调平等作用.通过试验,研究细骨料的级配、聚合物乳液的掺入量变化对水泥乳化沥青砂浆性能的影响,观察水泥乳化沥青砂浆性能的变化趋势,提出现场无砟轨道板水泥乳化沥青砂浆应用的最佳参数.     

穗莞深城际铁路松福路1号特大桥140m钢箱系杆拱结构设计

新建穗莞深城际铁路无砟轨道松福路1号特大桥为钢结构拱桥,主跨采用140 m钢箱系杆拱桥,拱肋、系梁采用钢箱截面。为解决结构刚度不足,梁端转角过大,吊杆亦采用钢箱截面。桥面系为纵横梁体系和预制混凝土桥面板。采用平面模型和空间模型分别进行受力分析计算,对拱肋、系梁、吊杆、纵横梁等结构应力、刚度、稳定性、疲劳进行了控制分析,优化杆件尺寸,取得良好的设计效果。     

青藏铁路西格二线混凝土冻融试验研究

研究目的：由于工期的要求，青藏铁路新增西宁至格尔木段必须进行冬期施工。为了保证西格线的施工质量，需要对冬期混凝土施工进行可行性研究。研究方法：本文从分析混凝土冻融机理开始，先进行基础试验，然后通过调整引气剂掺量、调整水胶比大小、砂率大小、粉煤灰掺量大小、粗集料的级配、细集料细度模数大小、混凝土搅拌温度、静停时间、以及其它影响因素来研究含气量对混凝土耐久性的影响而进行了大量的试验。研究结论：混凝土含气量随引气剂掺量的增加而增大，随水灰比的减小而减少，随砂率的提高，含气量逐渐增多，随粉煤灰掺量的增加，混凝土含气量急剧变小，随石子粒径变大，含气量变小，单粒级骨料混凝土含气量比连续级配骨料混凝土含气量低，用中砂的混凝土含气量高而且比较稳定，随温度升高而降低，振捣时间越长，含气量损失越大，搅拌时间太短会导致引气数量不够，时间太长会导致气泡的损失。然而随着含气量的增加混凝土强度呈递减趋势。因此，选择适宜的混凝土含气量是保证混凝土耐久性的关键。