沸石粉/相变材料改性混凝土力学性能及早期抗裂性

混凝土抗拉强度低、应变能力差,其开裂问题是现今世界工程建设的一大难题。以沸石粉(ZP)为矿物掺合料兼内养护材料、石蜡-硬脂酸丁酯(S-Y)为相变材料,研究了ZP和S-Y复掺对混凝土力学性能及早期抗裂性的影响及影响规律,并通过MIP、XRD和SEM等分析探讨了复掺改性的微观机理。结果表明,ZP和S-Y复掺改性混凝土力学性能及早期抗裂性的最佳掺量分别为10%和6%。与不含沸石粉的对照组试件相比,28 d的抗折和抗压强度分别提高了19%和22%,氯离子迁移率较低,仅为4.8×10^-12 m²/s,且混凝土板并未出现开裂现象。复掺改性机理源于沸石粉和相变材料协同作用促进了水化产物的增多,密实了硬化浆体的微结构,缓解了水化早期的温度应力。     

混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

应用电通量法和氯离子扩散系数法,研究不同配合比的铁路混凝土抵抗氯离子渗透的能力。对于同一组试件,采用这2种试验方法所得数据均能满足相关技术指标要求。电通量法和氯离子扩散系数法所得数据分布区间分别在170?C~1?194?C和0.5×10-12?m2/s?~3.5×10-12?m2/s范围内。试验结果表明,这2种方法均可对铁路混凝土抵抗氯离子渗透能力进行定性分析,电通量法能更好地反映不同配合比混凝土抵抗氯离子渗透能力的差异。     

矿物掺合料对高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202推荐的快速试验方法——直流电量法,研究了水灰比以及粉煤灰和硅粉两种矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明：水灰比降低,虽然可以降低混凝土6h库仑电量,但并不能有效地提高混凝土抵抗氯离子渗透能力,只有掺入矿物掺合料才能有效解决这一问题。单掺粉煤灰可以降低氯离子在混凝土中的渗透性,且随着粉煤灰掺量的增加,混凝土渗透性降低;粉煤灰的细度对混凝土28d龄期前的渗透性有较大的影响,而对后期的影响较小。单掺硅灰显著降低混凝土6h库仑电量,而且硅灰与粉煤灰复合双掺可进一步改善混凝土的抗氯离子渗透性。综合考虑,少量的硅灰与粉煤灰复合双掺是配制具有极低氯离子扩散渗透性混凝土的重要技术途径。矿物掺合料改善混凝土抗氯离子渗透性的机理主要是其在混凝土中的密实填充效应和火山灰效应。     

石灰石粉对水泥-粉煤灰砂浆流变行为影响的研究

采用RHEOLAB QC型旋转黏度计研究石灰石粉对水泥-粉煤灰砂浆流变性能的影响,并采用Bingham流体模型拟合了所测浆体的屈服应力和塑性黏度,采用POWER LAW流体模型拟合所测浆体的流变指数。研究结果表明:在水泥砂浆中分别掺入石灰石粉和粉煤灰后,显著降低了砂浆的屈服应力,改变了砂浆的塑性黏度,增大了砂浆的流变指数,降低了砂浆剪切变稀的程度,改善了砂浆的工作性。水泥-粉煤灰砂浆中,随着石灰石粉掺量的增加,砂浆的屈服应力和塑性黏度均增大,当石灰石粉掺量不大于14%时,砂浆的屈服应力增大不显著,当石灰石粉掺量低于8%时,砂浆的塑性黏度增大不明显。当石灰石粉掺量大于22%以后,砂浆流变指数降低,砂浆剪切变稀的程度增大。石灰石粉的密实填充、形状尺寸、比表面积和浆体体积等四大效应是造成砂浆流变性能变化的重要原因。     

考虑道砟嵌入作用的有砟轨道基床表层变形行为研究

为研究有砟轨道道砟嵌入现象及其对基床表层变形行为的影响，开展以道砟碎石-基床粉土双层试样为研究对象的动三轴试验，分析道砟嵌入对基床表层变形行为的影响，探讨基于道砟嵌入指标的基床表层变形行为标准。试验结果表明，道砟嵌入使得道砟碎石-基床粉土试样的粉土表层出现道砟槽痕并发生侧向变形，同时承受动荷载的能力降低；提高动应力水平和增加粉土含水率会加剧道砟嵌入程度；道砟碎石-基床粉土试样的破坏模式可分为剪切破坏型和软化破坏型；基床粉土含水率较低时，道砟碎石-基床粉土试样整体变形主要源于道砟和粉土的压缩变形，而当粉土含水率较高时，道砟嵌入引起的轴向和侧向变形则较为显著；当粉土处于最优含水率时，道砟嵌入速率为2.9×10^-5 mm/s时道砟碎石-基床粉土试样达到塑性安定极限，而当粉土处于天然含水率和饱和含水率时，塑性安定极限对应的道砟嵌入速率则为1.4×10^-4 mm/s。     

真空预压下软土地基的固结特性和沉降计算方法

地基在真空排水预压条件下产生负的孔隙水压力,但其沉降计算是将膜下真空度作为等效荷载作用于地基上,按照堆载预压沉降计算方法进行的。因此,研究负孔隙水压力下土体的三向固结特性与沉降计算方法具有重要意义。对负孔隙水压力下的典型饱和软黏土样进行三向固结试验和标准固结试验,并将试验结果进行对比分析。建立真空排水预压固结微分方程,根据排水砂层和竖向砂井的边界条件对微分方程进行求解。基于按应力定义的固结度,提出考虑负孔隙水压力和土体三向变形影响的固结沉降计算方法。开展真空排水预压室内模型试验,并根据试验结果确定计算参数的取值范围。研究结果表明：三向固结试验测得的固结系数在3×10^-3cm²/s～4×10^-3cm²/s之间,是标准固结试验测得的固结系数的40倍左右;真空预压排水条件下的竖向和径向固结微分方程与砂井固结理论方程具有相同的形式,但排水边界的孔隙水压力为负值;所提出的沉降计算方法得到的固结沉降计算值与实测值最大误差为12%,总沉降修正系数为0.98～1.18时计算值与实测值吻合较好。研究结果对于准确确定真...     

水平MJS工法黏土地层成桩特性及渗透性分析

为研究黏土地层中水平喷射注浆工法(Metro Jet System, MJS)的成桩性能和隔水能力,以苏州地铁临顿路站下穿工程为背景,在相似地层进行试桩试验,揭示水平MJS试桩成桩特性;同时,测试及对比室内水泥土与现场MJS水泥土的渗透系数,以评估其隔水性能。试验结果表明：当土层均匀时,加固体通常呈切割搅拌型,其形状受土层性质、施工参数和重力作用等影响,通常不是半圆形,其竖向“直径”常大于水平向“直径”;室内水泥土渗透系数和现场试桩芯样渗透系数接近,绝大部分样品渗透系数在2×10^-8～8×10^-8 cm/s的范围内,展现出较好的隔水性能。     

渝怀二线新白沙沱隧道瓦斯突出及工区判定

研究目的:渝怀铁路增建二线新白沙沱隧道四次穿过二叠系上统吴家坪组煤系地层，煤层层厚0.35～0.81 m不等，隧道设计和施工均需要确定瓦斯突出危险性及瓦斯工区类型。本文在调查、收集临近既有煤矿、铁路隧道煤层瓦斯资料的基础上，采用瓦斯压力梯度法计算并判定瓦斯突出危险性，采用绝对瓦斯涌出量公式计算并判定瓦斯工区类型，旨在为隧道结构设防、风险管理、施工组织等提供依据。研究结论:(1)新白沙沱隧道埋深位于瓦斯风化带以下，场区瓦斯压力梯度约为4.5×10^-3～5.1×10^-3 MPa/m;(2)隧道揭煤处开挖工作面瓦斯初始压力超过了0.74 MPa的临界值，为瓦斯突出危险工作面；(3)隧道穿煤系地层段绝对瓦斯涌出量约为2.0～2.2 m³/min,为高瓦斯工区；(4)本研究成果可作为瓦斯隧道设计和施工依据，研究方法可为临近矿井和既有铁路的瓦斯隧道工区及突出判定提供参考。     

高岩温低湿环境下铁路隧道混凝土耐久性研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土耐久性能的影响,通过试验室模拟现场高岩温、低湿度的施工环境,研究高岩温对纯水泥混凝土、单掺粉煤灰混凝土和双掺粉煤灰、矿粉混凝土耐久性能的影响规律,并从微观形貌方面分析高岩温对混凝土耐久性能的影响机理。结果表明:高温、低湿养护环境下,3种配合比的混凝土的耐久性能均随养护温度的升高而降低,抗氯离子渗透性能单掺粉煤灰混凝土最好,纯水泥混凝土最差;抗碳化性能基本相当;微观上分析单掺粉煤灰混凝土结构更密实、孔隙率更小。     

石灰石粉对水泥浆体经时流变性能的影响

为了研究石灰石粉细度、掺量及浆体的静置时间对水泥(Cement,简称C)-石灰石粉(Limestone Powder,简称LP)浆体流变性能的影响,采用Anton Paar MCR 102型旋转流变仪,测试C-LP浆体中400目(LP1)和800目(LP2)LP对流变曲线的影响。采用Herachel-Bulkey(H-B)模型及Bingham模型拟合经时流变曲线得到浆体屈服应力、流变指数及塑性黏度等参数,并通过计算剪切测试下滞回环面积以表征浆体的触变性能。同时,通过Andreasen颗粒紧密堆积模型计算得出体系中颗粒分布模数,基于颗粒体积分数计算体系中固体颗粒总比表面积,并对体系水化放热过程进行分析,从而进一步解释石灰石粉不同细度、掺量及不同静置时间对浆体流变行为的影响机制。研究结果表明,随石灰石粉掺量或细度的增大,浆体体系中固体颗粒堆积密实程度增大;石灰石粉的细度比掺量对水泥水化放热的影响程度更大。增加LP1掺量,浆体屈服应力及塑性黏度下降;增加LP2掺量,浆体屈服应力及塑性黏度上升;静置时间的延长使浆体屈服应力及塑性黏度均增大;掺入适量(质量分数为20%～50%)LP1或LP2均对...     

高速铁路微膨胀泥岩破碎土非饱和渗透特性研究

非饱和渗透系数是非饱和膨胀泥岩土体渗流分析及水-力耦合研究的基础,对工程建设和工程病害预防具有重要意义。以新疆哈密地区微膨胀泥岩破碎土为例,制备4种不同初始干密度重塑土样,采用压力板法和滤纸法试验测量其土-水特征曲线,采用变水头试验测量土样饱和渗透系数;通过自主研制的土柱渗流试验装置进行恒定体积条件下一维土柱入渗试验,探究湿润锋前进法和瞬态剖面法的适用性,以获得不同初始干密度土体的非饱和渗透性曲线,并结合试验值对Childs和Collis-Geroge (CCG)渗透系数预测模型进行修正。结果表明：新疆哈密微膨胀泥岩破碎土的基质吸力范围为1～10⁵ kPa,渗透系数范围为10^-9～10^-4 cm·s^-1;试验土样初始干密度越大,大孔隙占比越小,阻渗作用越明显;CCG渗透系数预测模型可较好地反映土体渗透性曲线发展趋势,但在量值上随吸力的增加逐渐“远离”土体实测渗透性曲线;修正后的CCG渗透系数预测模型可反映不同初始干密度下土体渗透性曲线的发展规律。     

高速列车制动风翼板不同迎风角气动性能影响分析

采用计算流体动力学方法,针对不同迎风角带制动风翼板高速列车气动性能影响作了初步分析,分别从列车所受气动力、气动干扰效应及气动噪声等方面对首排制动风翼板不同迎风角度的选择确定作了计算说明,初步研究结果表明：制动风翼板不同安装迎风角度,迎风面所受空气压力分布呈上下2个高正压区,随着迎风角在45°～90°范围内逐渐扩大,下部高压区受压逐渐减弱,同时逐渐与上部高压区上下缩减分离,列车所受空气阻力基本保持不变,阻力系数约为0.24,所受垂向升力呈缓增的趋势,升力系数约在1.4×10^-3～2.0×10^-3范围内,气动干扰效应及风翼板迎风面所受高压区逐步减弱。     

耐腐蚀混凝土辅料的试验研究

研究目的:为了提高混凝土耐海水、土壤中盐等的腐蚀性能,作者提出了在混凝土中掺加耐腐蚀辅料的方法。研究方法:通过混凝土离子渗透性试验、硫酸盐腐蚀试验、干湿腐蚀循环试验等对耐腐蚀辅料的性能进行了测试,并对该耐腐蚀混凝土辅料的耐腐蚀机理进行了分析。研究结果:(1)在硫酸盐腐蚀试验中,掺耐腐蚀辅料的水泥90d腐蚀中的耐腐蚀系数高于1.0;(2)在100次干湿腐蚀循环后,基准混凝土干湿腐蚀循环系数只有0.79,而掺耐腐蚀辅料的混凝土Kx达到1.28;(3)在氯离子渗透试验方面,掺耐腐蚀辅料混凝土28d、90d渗透系数分别为28d基准混凝土的43.1%和9.3%。研究结论:耐腐蚀辅料能够有效的改善混凝土内部孔隙结构特征和水泥与骨料的界面结构。     

湿陷性黄土地区新建铁路与水渠合理避让距离研究

黄土具有垂直节理发育、透水性好、遇水易湿陷和较强水敏性工程特征。本文在对比分析中兰铁路典型不同成因黄土物理力学性质的基础上，开展现场浸水试验，对不同成因黄土场地新建铁路与长大干渠合理避让距离进行研究。试验结果表明：当黄土渗透系数大于10^-4 cm/s、砂粒含量较大且结构疏松、孔隙发育时，铁路路基边坡外缘与水渠合理避让距离不小于20 m,对沉降敏感的高速铁路安全避让距离原则上需大于30 m;当黄土渗透系数小于10^-5 cm/s、砂粒含量较少且黏粒含量较高时，铁路路基边坡外缘与水渠合理避让距离不小于15 m。该研究结论对湿陷性黄土地区铁路工程地质选线具有一定参考价值。     

大跨铁路斜拉桥下横梁自承式施工参数分析

横梁自承式施工方法由于可节省施工支架造价,得到了广泛应用。为确定自承式施工中分层浇筑高度以及支架刚度合理取值,以明月峡长江大桥横梁施工为工程背景,采用Midas/Civil有限元软件建立全桥施工阶段模型,对横梁分层浇筑高度和支架刚度进行参数研究,分析上述参数对横梁应力和变形的影响规律。研究结果表明：第一层浇筑高度为1 m和2 m时,将会出现拉应力,不满足规范规定的要求;浇筑高度由3 m增至5 m时,在施工过程中横梁均受压且满足规范限值。随着分层高度增大,在横梁施工阶段,横梁上缘最小压应力最大可减小约1.5 MPa;横梁下缘最小压应力最多增大约1.3 MPa;在成桥阶段,横梁下缘最大压应力增大约0.5 MPa,上缘最小压应力减小约2 MPa。为使得横梁在运营阶段有足够的应力储备,建议第一层浇筑高度选为3 m。支架刚度由1×10⁷ kN/m变化至2×10⁵ kN/m,横梁的应力和挠度基本不变;当支架刚度由2×10⁵ kN/m减小至1×10⁵ kN/m时,横梁上缘最小压应力减小约0.3 MPa,下缘最小压...     

时速160公里城际列车气动性能研究

随着国内高速铁路网不断完善、城市内部和城际之间的轨道交通快速发展,城际列车设计速度逐年提高,达到160 km/h,其在运行过程中将面临一系列空气动力学问题。为分析160 km/h城际列车运行时的综合气动性能,利用STAR CCM+软件,采用三维雷诺时均Realizable k-ε湍流模型模拟城际列车的周围流场特性,应用重叠网格模拟列车穿越隧道的滑移运动,将原始头型、改进头型和车顶设备城际列车模型进行数值仿真分析,研究160 km/h城际列车明线运行和通过2种不同横截面积隧道时的流场特性和车体的受力情况,分析城际列车在不同工况下的气动性能。研究结果表明：适用于干线铁路160 km/h城际列车的头车气动阻力较大,通过改进头车的凹槽外形和空调导流斜面,可减少头车所受气动阻力,头车的阻力系数由0.397减小为0.349,降幅12%,整车减少8.26%。横风条件下,头车车身阻力系数随风向角的增大而减小,中间车和尾车的车体阻力系数随着风向角增大而增大,头车倾覆力矩系数最大,沿车身方向降低,尾车最小。城际列车以相同速度通过50 m²和80 m²隧道时,改进...     

灰渣混凝土耐久性能试验研究

以火力电厂大量堆存的粗颗粒粉煤灰为研究对象,在研究灰渣混凝土力学性能的基础上,选择电通量、氯离子扩散系数和抗硫酸盐干湿循环次数为评价指标,研究了灰渣混凝土抗氯离子渗透性能和抗硫酸盐侵蚀性能.研究表明,56 d灰渣混凝土的电通量＜1 000 C,氯离子扩散系数＜5×10-12 m2/s,抗硫酸盐干湿循环次数大于KS150,因此灰渣混凝土可以用于氯盐侵蚀环境和盐类结晶破坏环境下铁路混凝土工程中.     

盾构隧道下穿陇海铁路路基预加固及沉降控制

为确保西安地铁一号线盾构下穿时陇海铁路的运营安全，对下穿段地质薄弱细砂层采用帷幕注浆与加固注浆施工工艺进行路基预加固处理，并在陇海铁路下穿路基段开展袖阀管注浆参数试验和线路沉降控制分析。结果表明：帷幕注浆建议选择P·O 42.5R水泥、水灰比0.8、水玻璃掺量10%的双组分浆液；加固注浆建议选择P·O 42.5R水泥、水灰比0.8的单组分水泥浆液，每延米注浆量为0.3～0.4 m³；通过精细化注浆控制，可将陇海铁路线路最大沉降变形控制在5 mm以内，为西安地铁一号线下穿徐兰高速铁路路基提供理论和技术支撑。     

粤东城际铁路隧道热环境特性及控制研究

为确保采用单洞双线且包含多个连续地下车站的粤东城际铁路隧道热环境满足设计规范要求，通过一维数值模拟方法，从行车对数、活塞风井面积、轨排风量及排热系统开启方案4个方面出发，对汕头至潮汕机场段中山路隧道热环境特性及控制方案进行研究。结果表明：不开启轨排系统下，初期、近期夏季晚高峰隧道内空气温度均不超40℃,但远期汕头一中、时代广场站及区间2温度不满足热环境控制要求，且远期中间车站区域温度明显高于两端车站；通过增大活塞风井面积降低隧道空气温度的作用有限，即使单个活塞风井面积增加至75 m²,区间2及汕头一中站温度仍超过40℃;车站轨排系统开启后，远期夏季晚高峰全线隧道空气平均温度降幅较明显，当单个车站轨排风量为50 m³/s且活塞风井面积不小于30 m²时，隧道内各区域温度及新风量均满足要求；优化后的轨排系统开启方案可行，建议远期夏季晚高峰仅开启汕头一中站及时代广场站的排热系统，以减少通风设备运行能耗。     

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢疲劳裂纹扩展规律

针对Paris幂律方程计算获得的疲劳裂纹扩展速率在扩展后期小于真实值的问题,以列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢为研究对象,进行空气中以裂纹尖端应力强度因子范围△K为驱动参量的疲劳裂纹扩展速率da/d N试验研究,建立相应的da/d N-△K曲线方程,并采用扫描电镜观察分析试样断口。结果表明：有效da/d N相应的△K近似为16～90 MPa·m^1/2,当△K约为16～72 MPa·m^1/2时,da/d N-△K数据分布可以较好地用Paris幂律方程表达;当△K约为72～90 MPa·m^1/2时,由于驱动力越来越大,试样裂纹尖端附近因屈服区过大而不满足Paris幂律方程所要求的小范围屈服条件,使得da/d N-△K数据逐渐偏高于Paris幂律方程曲线;在整个有效△K内,da/d N-△K数据分布可用递增多项式表达;在疲劳裂纹扩展后期,试样断口呈现大量撕裂棱、二次裂纹、疲劳辉纹等微观特征,表明裂纹尖端附近应力越来越大,致使其附近塑性区也越来越大,不再满足小范围屈服要求,从微观上佐证了疲劳裂纹扩展后期用断裂力学法...