平川沟泥石流体形成的动力机制研究

泥石流沟内松散物质(岩土体)在降雨作用下，由吸水→强度衰减→蠕变而构成初始泥石流体，形成机制包括降雨冲击机制和吸水软化机制。初始泥石流体运动诱发沟岸冲蚀、沟底掏蚀而补给构成泥石流体，补给机制包括岸坡切割机制和沟床物质启动机制。构建了由粒径为6．31cm的均质颗粒固相和均质浆体的等效泥石流体，为泥石流运动及冲击机理研究奠定理论基础。     

泥水盾构管材在渣浆中冲蚀磨损试验研究

为揭示泥水盾构管路材料在渣浆冲蚀下的磨损规律，利用自主设计的试验装置，通过室内试验测试渣浆的磨蚀特性，分析泥浆黏度、砂石体积分数、泥浆相对静压、浆体流速以及冲击方向对靶材磨蚀的影响。试验表明： 1）泥浆黏度在工程现场允许范围内的变化，对含有小粒径渣土泥浆的磨蚀特性影响可以忽略不计； 2）随着砂石体积分数的增加，特别是在高泥浆流速状态下，对磨片的磨蚀作用大幅度增加； 3）泥浆相对静压的增加使得携带小粒径渣土的泥浆对磨片具有更强的冲蚀磨损； 4）垂直于旋转方向的磨片磨蚀率大于平行于旋转方向的磨片磨蚀率。     

山碴料路基的强度机理研究

通过引入颗粒形状修正系数，得到山碴料的二维应力应变关系。影响山碴料路基力学性能的主要因素为孔隙比、形状修正系数及刚度比例系数等参数，其中形状修正系数越大，孔隙比越小，山碴料路基的力学性能越好，反之越差。     

土石混合料结构强度的微观分析

根据颗粒随筛孔直径的质量分布函数,求出土石混合料粗颗粒部分颗粒总数,进而确定出土石混合料粗颗粒部分等效半径.基于散粒体平均应力与颗粒微观接触力之间的关系,引入颗粒形状修正系数,得到土石混合料的三维应力-应变关系.结果表明:影响土石混合料结构强度的主要因素有孔隙比、等效粒径、形状修正系数及刚度比例系数等参数,其中形状修正系数越大,等效半径及孔隙比越小,土石混合料的力学性能越好,反之越差.     

TBM刀具岩石磨蚀性CAI值调整系数的应用

为研究TBM掘进不同岩层的刀具消耗规律，解决川藏铁路隧道TBM施工概预算定额刀具消耗量的适用问题，根据岩石磨蚀性指数特性，结合引汉济渭、高黎贡山TBM掘进现场实测数据成果，分析等效石英含量、单轴抗压强度、完整性等不同条件下刀具磨蚀消耗量的变化规律，并结合应用案例研究推导其与岩石磨蚀性CAI指数的对应关系。在此基础上，推导并验证不同CAI值条件下刀具消耗量调整系数，证明通过石英含量、单轴抗压强度等相关参数推导CAI指数的可行性，为概预算定额中岩石磨蚀性CAI值调整系数的应用提供了理论基础。     

高海拔特长隧道低压低氧环境施工控制技术研究——供氧技术标准、关键通风技术、施工人员组织、施工装备效率

为解决高海拔地区低压和低氧环境带来的隧道施工供氧、通风等技术难题,采用现场试验及测试的方法,对高海拔隧道施工人员缺氧状况、供氧效果、机械排污量等进行研究,结合理论推导及数值计算,得到如下结果:人体的缺氧危险等级分为严重缺氧(Ⅰ)、缺氧(Ⅱ)、存在缺氧危险(Ⅲ)和不缺氧(Ⅳ)4级;基于肺泡氧分压与氧气体积分数关系的不同缺氧等级下的氧气体积分数控制标准;不同海拔CO体积分数控制标准模型;基于风管开口处流量理论的风管漏风率海拔修正系数计算公式;风机风压、功率的海拔修正系数公式;考虑人体劳动的平均能量代谢率海拔修正系数的不同海拔下施工人员劳动强度指数及强度等级。     

钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验

为了研究爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤破坏模式及破坏机理,考虑不同截面形式、长细比、混凝土类型、箍筋形式、轴压比5个参数,设计制作了11根钢筋混凝土墩柱试件,通过逐渐增大炸药量、减小炸药与墩柱的间距控制爆炸比例距离,进行中场爆炸及接触爆炸试验,同时基于霍普金森相似律,拟合得到了超压峰值与比例距离之间的关系公式。研究结果表明:非接触爆炸作用下,增大墩柱截面面积、使用钢纤维混凝土、方形截面形式、螺旋箍筋等措施能减小截面应变和抑制裂缝的发生,增强墩柱的抗爆性能;接触爆炸作用下,钢筋混凝土墩柱极易在炸药接触位置发生冲切破坏,局部损伤破坏非常严重,同时墩身出现了大量横向贯穿裂缝,接触爆炸下方形截面和轴向力对墩柱的抗爆性能不利;拟合关系公式可供工程结构抗爆设计人员参考,研究结果可供制定桥梁抗爆及其防护规范参考。     

正交异性曲线桥的设计与施工

介绍美国加州第一座正交异性曲线桥的设计与施工，其特点主要体现在钢筋桩的防护、基础及墩柱的设计、正交异性板的疲劳与裂缝控制方案、抗震分析及细部设计等方面。     

墩柱模板与墩柱施工平台一体化运用

为优化墩柱施工工艺,缩短墩柱施工工期,提高墩柱施工安全系数。以某高速公路墩柱施工中,高空钢筋绑扎与混凝土浇筑所需施工平台的搭设为例,详细介绍了墩柱模板与墩柱施工平台一体化施工工艺(以下简称一体化施工),替代传统墩柱施工中搭设的脚手架等各类支架,并与传统的墩柱脚手架工艺就施工工期、安全性能进行了对比与分析,得出了一体化施工工艺是一种切实可行的具有简单快捷、安全稳定、适用性高等优点的墩柱施工平台搭设工艺。     

车辆撞击桥墩近似分析方法及结构防护措施

车辆碰撞柔性桥墩往往产生严重后果,并可能控制设计.撞击过程一般很短暂,在仿真计算时必须考虑动力效应.墩柱的承载需求应考虑碰撞车辆、墩柱直接撞击区域刚度和撞击速度之间的相互作用.简化近似方法可仅限定与墩柱的响应有关,如果需要较为精确的计算,可采用有限元法进行.由比较分析得知刚性碰撞和柔性碰撞区别显著,且撞击质量的影响不大.为抵抗刚性碰撞作用,应考虑在柱子周围设置刚度较低的防护装置,可选择防护围栏或其他附加的防护结构.设计应考虑柱子自身防护或采用附加防护措施.     

主余震序列波下钢筋混凝土墩柱的抗震性能分析

地震主震之后常常伴随着余震,可能给结构带来二次破坏。文章以普通钢筋混凝土墩柱为研究对象,基于理论分析和二维有限元非线性动力时程计算的方法,采用修正的Park-Ang损伤指标为依据,在主余震作用下对钢筋混凝土墩柱损伤分析,研究墩柱损伤指数随配筋率的变化规律。在多种工况下结构双参数损伤指数分析表明:在主震后处于完好或者轻微损伤状态的墩柱可以不计余震的影响;在主震后处于中等损伤或严重损伤的混凝土墩柱,需要考虑余震的影响。结构抗震设计时,应计入余震的作用,结构的主余震相应大小与余震的峰值加速度和频率特征有关;对主震造成中等损伤、严重损伤和倒塌的钢筋混凝土墩柱,配筋率在一定范围内增加可明显提高结构抗主震及其余震能力。本研究为提高钢筋混凝土墩柱抗余震能力提供有力支撑。     

引汉济渭秦岭隧洞高磨蚀性硬岩TBM滚刀磨损试验研究

引汉济渭工程秦岭输水隧洞TBM掘进施工在试掘进段因遭遇高磨蚀性硬岩地层,滚刀发生严重磨损,致使施工进度严重滞后。为降低刀具磨损,节约施工成本,加快施工进度,必须对刀具磨损进行准确预测。针对高磨蚀性地层,开展滚刀磨损预测研究; 通过课题组前期研究结果,建立滚刀磨损理论预测模型; 通过室内实验,建立滚刀磨损实验预测模型; 通过现场试验,对室内实验模型及课题组前期研究建立的理论预测模型进行验证。结果表明,实验预测结果具有较高的准确性,相对误差在10%以内。     

连续增大流量作用下泥石流冲刷起动实验研究

连续降水或持续融水径流冲刷土体起动形成泥石流是自然界普遍存在的泥石流现象,不同流量冲刷可诱发不同规模泥石流,然而针对持续增大水流冲刷作用下泥石流起动过程的研究较为薄弱。在对公格尔山地区冰川泥石流调查基础上,基于水槽试验,采用连续增加流量的形式冲刷冰碛土体,以近似模拟冰川泥石流的起动过程,同时监测实验过程中孔隙水压力、含水量和泥沙含量的变化,分析连续增加流量作用下冰碛土形成泥石流的起动机理。研究表明:沟道冰碛土体稳定性受内部水流渗透力和表层径流剪切力共同控制,其稳定系数与流量呈幂函数关系。不同流量冲刷下冰碛土破坏形式和起动过程不同,流量较小(12 L/min)时以渗流潜蚀破坏为主,土体并未发生明显破坏,表层细颗粒下移且渗透性增大;流量持续增大时(16 L/min),土体表面出现径流且随持续水流冲刷作用下发生骨架坍塌;流量较大( 56 L/min)时,土体破坏以径流冲刷破坏为主,土体表面形成冲沟拉槽现象。水流连续增大冲刷是冰碛土起动形成泥石流的关键外在控制因素,而细颗粒的大量流失降低了泥石流发生的可能性,需在更大流量下才能促使粗颗粒坍塌再次起动形成泥石流。     

中小跨径桥梁装配式模块墩柱力学性能研究

G3京台高速方兴大道至马堰改扩建项目提出的一种装配式、模块化桥墩的概念,对其静力、稳定、正常使用等力学性能开展了理论分析、有限元计算与试验研究。研究结果表明:墩柱在制动力及轴力影响下产生一定的非线性效应,按照Nu-Mu曲线方法可对抗力进行检验;法兰盘在压弯作用下的应力强度满足规范要求;结构具有较高的稳定性,法兰盘对屈曲荷载系数影响较小;墩柱全截面受压,未产生拉应力,抗裂性满足要求,法兰盘不会产生脱空现象;采用足尺模型试验验证结构静力与稳定性能较好,符合计算假定。     

核桃凹大桥抗震分析与探讨

文章以山西核桃凹大桥既有设计方案为例,依据新规范建立了该高墩弯桥的有限元分析模型,分别采用反应谱和非线性时程方法对其墩柱按E1(常遇)和E2(罕见)地震作用进行了抗震分析,结果表明墩柱底部满足E1地震作用下的极限承载能力要求,但在E2地震作用下墩柱底部在横桥向未进入塑性变形状态,建议进一步对其墩柱的截面尺寸和配筋进行优化设计。     

一种岩石磨蚀性实验

在TBM、盾构掘进过程中刀具磨损难以预测,一旦出现部分刀具磨损严重而未及时更换,则会影响整个刀盘刀具的寿命,将给施工工期和工程的经济效益带来严重的影响。为有效预测刀具磨损状况,从岩-机结合的角度出发,开展一种新的岩石磨蚀性实验方法研究。详细介绍该实验方法的原理、设备和具体操作方法及数据分析,并以广州地铁某施工项目为研究对象,通过岩石磨蚀性实验数据和现场刀具磨损数据的对比分析验证该实验研究方法的可靠性,并提供岩石磨蚀性指标参数来指导隧道工程的施工。     

低重心斜拉桥边跨墩柱横向抗震措施研究

针对低重心斜拉桥边跨墩柱的横向抗震问题,以某在建低重心斜拉桥为背景,进行边跨墩柱横向抗震措施研究。该桥主桥为(45+80+285+80+45)m双塔双索面混凝土斜拉桥,边跨墩柱高度仅为11 m。采用SAP2000建立全桥有限元模型,输入地震动,通过抗弯能力需求比R M评估桥梁的抗震性能,提出改变墩柱截面形式与采用防屈曲支撑构件(BRB)等8种抗震措施,并对比分析各措施墩柱关键截面的R M。结果表明:在地震作用下,设置横向固定支座的边跨墩柱墩底截面弯矩较大、R M均小于1,是低重心斜拉桥横向抗震的薄弱环节;8种抗震措施墩柱关键截面的R M均大于1,各措施均可改善边跨墩柱的横向抗震性能,措施Ⅱ-6(将边跨墩柱改为双肢截面,并在双肢间设置BRB)为该桥最优措施。     

深海条件下海燕大桥墩柱防冲刷技术与分析研究

深海环境修建桥梁墩柱会影响该区域原有的海水运动特征,造成桥梁墩柱局部冲刷破坏。为研究和解决这一问题,以海燕大桥3~#和7~#桥墩为研究对象,在分析其基本地质和水文工程地质条件的基础上,结合现场监测方案,分析了桥梁墩台施工过程中的局部冲刷机理和冲刷深度,并且对照几种普遍的局部冲刷理论公式,提出了对应的防护技术手段。研究发现:深海条件下桥墩主要受上游径流和潮汐两种水力作用影响,并在桥墩两侧产生尾流旋涡和冲刷坑;监测结果表明在桥墩施工期间水流规律紊乱,施工后期水力对河床冲刷速率基本稳定在4mm/d,在监测周期8个月内,3~#、7~#桥梁平均冲刷深度分别为2.23,1.82 m,仅达到理论冲刷深度的8%~10%,说明在桥梁运营中河床还会受到局部冲刷作用;此外,本文提出了针对深水环境下结合主动防护和水流动能减速两类防护技术方案,以期为深海环境下桥梁墩柱的防冲刷技术提供一定参考和数据支撑。     

公路特大型泥石流灾害控制技术研究

公路特大型泥石流是国内外迄今尚未解决的主要公路病害，具有大冲大淤、冲击路径变化不确定以及毁损作用极其强烈的特性，是公路泥石流研究及防治的核心。本文基于两相流理论建立了泥石流冲击力计算公式；遵循特大型泥石流发育特点及公路泥石流防治特殊要求建构了泥石流综合治理模式，并开发了速流结构、底埋隧道、翼型墩汇流技术及糙桩技术，并对相关的核心技术进行了深入分析。研究成果对于彻底解决公路特大型泥石流病害奠定了重要的技术基础。     

正交异性曲线桥的设计与施工

介绍美国加州第一座正交异性曲线桥的设计与施工,其特点主要体现在钢管桩的防护、基础及墩柱的设计、正交异性板的疲劳与裂缝控制方案、抗震分析及细部设计等方面.