粉胶比与集料级配对开级配沥青混凝土性能的影响

试验研究了粉胶比和集料级配对开级配沥青混凝土(OGFC)力学性能和透水性的影响。结果表明,上限级配的力学性能随着粉胶比增大而增强,中值和下限级配的力学性能随着粉胶比增大先增强后减弱。在粉胶比保持不变的情况下,中值级配和下限级配沥青混合料形成骨架-空隙结构,上限级配的混合料形成骨架-密实结构。从兼顾力学性能和透水功能的角度出发,粉胶比1∶1的中值级配和粉胶比0.8∶1的下限级配的OGFC为级配与粉胶比的最佳组合。     

粉胶比与集料级配对开级配沥青混凝土性能的影响

试验研究了粉皎比和集料级配对开级配沥青混凝土（OGFC）力学性能和透水性的影响。结果表明，上限级配的力学性能随着粉胶比增大而增强，中值和下限级配的力学性能随着粉胶比增大先增强后减弱：在粉胶比保持不变的情况下，中值级配和下限级配沥青混合料形成骨架-空隙结构，上限级配的混合料形成骨架-密实结构。从兼顾力学性能和透水功能的角度出发，粉胶比1：1的中值级配和粉胶比0.8：1的下限级配的OGFC为级配与粉胶比的最佳组合。     

花岗岩大粒径级配碎石力学性能研究

花岗岩大粒径级配碎石力学性能优于常规级配碎石,在实际工程中得到应用,但中国规范没有规定大粒径级配碎石的级配范围,工程中采用的级配多为经验级配,存在部分路面性能不稳定的缺点。因此,该文采用泰波法与i法相结合,设计其级配组成,采用重型击实成型方法,由无侧限抗压强度试验、CBR试验、回弹模量试验,探索最大公称粒径为53 mm的花岗岩级配碎石的力学性能。试验结果表明:基于泰波法与i法相结合的级配设计方法要优于单独的泰波法设计方法,初拟级配中n=0.55、i=0.70对应级配的力学性能最佳;8组初拟级配对应力学性能无论最大值或最小值都远远大于规范对普通级配碎石的要求,体现了花岗岩大粒径级配碎石良好的力学性能和应用前景;提升干密度与增大击实功可有效改善花岗岩大粒径级配碎石的力学性能。     

骨架密实型二灰稳定碎石组成设计方法研究

为了改善和提高二灰稳定碎石的路用性能,对骨架密实型二灰稳定碎石组成设计方法进行了系统研究。采用逐级填充方法确定集料级配;以集料捣实密度为基础,通过理论计算结合试验确定二灰与集料的最佳比例,从而使混合料形成骨架密实结构。并通过路用性能试验对骨架密实型二灰稳定碎石混合料进行检验。试验结果表明骨架密实型二灰稳定碎石混合料的各项路用性能指标均优于规范级配的二灰稳定碎石混合料的性能指标。     

不同配比和养护条件对超高性能混凝土微观结构的影响

为了优化超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,UHPC）制备方法,采用宏观力学试验与微观电镜技术相结合的方法,探讨不同配合比和养护条件对UHPC内部微观结构的影响。基于硅砂骨料的致密堆积级配,设计21个变量组,共制作了63个立方体试件,开展UHPC流动度试验、轴压试验和扫描电镜试验,分析水胶比、砂胶率、钢纤维掺量、消泡剂掺量、养护方法、龄期等因素对UHPC工作性能、抗压性能及其微观结构的影响规律以揭示UHPC的增强机制。研究结果表明：凝胶与骨料界面过渡区（ITZ）是UHPC内部的薄弱环节,提高ITZ的密实度和强度是增强UHPC的关键;UHPC的流动度随着水胶比的提高显著增大,但其抗压强度随着水胶比的提高先增大后降低;过高的砂胶率不利于UHPC工作性能,同时会造成其抗压强度下降;掺入消泡剂可以有效提高UHPC的表观质量,但可能会降低UHPC的工作性能和抗压强度;掺入2.5%的钢纤维能大幅提高UHPC的抗压强度,并明显改善其脆性特征,但会降低工作性能;高温养护能显著激发微硅粉和矿渣的火山灰效应,使UHPC的4 d抗压强度比常温养护提高约50%,有明显的早强优势,但存在后期强度下降的可能。     

多级嵌挤骨架型级配碎石设计方法研究

我国规范所提供的基层骨架密实型碎石级配,其粗骨料比例过大,骨架间细料含量相对较少,现场施工压实难以达标,而室内成型试验又很容易离析。鉴于此,采用了多级嵌挤方法,对级配碎石的骨架结构进行了填充试验,并通过CBR、车辙试验,对规范中的悬浮密实型级配、密实型级配和推荐级配进行了对比验证,得出新的级配碎石设计方法。试验研究结果表明: 基于多级嵌挤的骨架密实型级配碎石具有较好的力学性能,实地施工更易实现。     

矿料级配设计理论的研究现状与发展趋势

简述了以Fuller最大密度曲线理论为基础发展起来的n法、I法、变I法、k法、变k法、折断级配算法等级配算法的优缺点和以粒子干涉理论为基础发展起来的间断级配算法的优缺点。阐述了不同排列方式下颗粒堆积特性与填充特性,说明了集料密排方式的非单一性。同时根据高等级路面对沥青混合料路用性能的要求,指出了多级嵌挤骨架型沥青混合料的矿料级配设计是沥青混合料矿料级配设计理论的发展趋势,指出了矿料级配设计从实践到理论的发展,对沥青路面结构材料的发展具有重要的意义。     

超大粒径级配碎石在沥青路面基层中的应用研究

采用贝雷法和Fuller公式分段方法设计超大粒径级配碎石，依托郑登快速路试验段工程，应用于旨在增强超大粒径级配碎石基层整体性和均匀性的施工工艺中，并采用Pavement Quality Indicator(PQI)重点关注了试验路段的均匀性。结果表明：第一，超大粒径级配碎石经过级配检验，证明其构成了紧密骨架密实结构，力学指标相比于骨架型级配碎石和连续型级配碎石均有较大提高；第二，通过试验路弯沉测试、雷达扫描和压实度检测，发现其作为沥青路面基层，具有强度高、连续性好、密实均匀的优点。因此，超大粒径级配碎石的应用研究对于防止路面反射裂缝的产生和公路长寿命服役有着一定的意义。     

成型方法对水泥稳定碎石压实度差异性分析

压实度是基层施工的关键控制指标,室内标准密度大小直接影响压实度。通过对室内重型击实试验与振动压实试验中不同成型方法对级配和密度变异性影响的研究,得出悬浮-密实型水泥稳定碎石混合料用重型击实和振动压实法成型混合料时,对初始级配和最大干密度改变都不大;而骨架-密实型水泥稳定碎石混合料用重型击实成型时,对初始级配和最大干密度影响较大,用振动成型法成型时对初始级配与最大干密度的改变不大。     

级配碎石动态CBR试验研究

针对不同级配类型进行静态和动态 CBR试验,得出级配碎石结构类型对 CBR的影响：在悬浮密实型、骨架密实型和骨架空隙型3种类型中,骨架密实型的 CBR值最大,力学性能最优。主要对动态 CBR 进行研究,气动伺服系统的运用更加具有说服力。动态 CBR通过应变的变化率反应级配碎石的力学性能,变化率越小,性能越好。通过动态 CBR试验数据的进一步处理,得出级配碎石的蠕变模量,能更有效地说明不同级配类型对级配碎石强度特性的影响。     

基于UHPC预制结构的BRT站台铺装层快速维修技术

为有效延长城市快速公交系统（BRT）站台铺装层的使用寿命并提升正交异性钢桥面板的抗疲劳性能,同时满足不中断交通的需求,提出了“正交异性钢桥面板+短剪力钉+预制超高性能混凝土（UHPC）板+TPO（薄层环氧抗滑铺装材料）”的复合桥面结构及装配化施工工艺。以成都二环线高架桥BRT站台为工程背景,设计了BRT站台铺装层快速维修方案,通过有限元分析确定了最优方案,并开展了BRT站台钢桥面维修改造试验段的实施。有限元分析结果表明：10 mmUHPC灌浆料+50 mm预制UHPC板+10 mmTPO为最佳方案,维修方案的剪力钉受力性能、UHPC抗裂性能均满足结构受力需求,且具有较大的安全储备,改造后正交异性钢桥面板常见疲劳敏感细节的疲劳性能显著提升。结合试验段实施提出了涵盖UHPC板预制、原铺装层处理、预制UHPC板安装和磨耗层与沥青接缝施工4个流程的城市BRT站台铺装层维修施工工艺,为同类型公交站台铺装层维护提供了理论和技术支撑。     

破碎轮胎橡胶-砂土混合物试验及本构模型研究

通过对不同配合比的破碎轮胎橡胶-砂土混合物进行三轴压缩试验,研究了不同橡胶含量的破碎轮胎橡胶-砂土混合物的力学性质.试验发现:随着混合物中砂比例的增加,混合物的密度、容重和抗剪强度均有所增加,其压缩性降低.基于Li X S等提出的本构模型,对不同配合比下的破碎轮胎橡胶-砂混合物的强度和变形特性进行了分析,试验结果与模型...     

某正交异性板钢箱梁斜拉桥UHPC组合桥面改造方案研究

某跨江大桥为主跨460m的斜拉桥,运营多年后正交异性板钢箱梁出现大量裂纹,提出采用超高性能混凝土(UHPC)组合桥面(由配钢筋网的UHPC层与钢桥面板通过短栓钉组合而成)进行改造。为选择合适的改造方案,采用有限元法建立原钢箱梁和UHPC组合桥面钢箱梁(UHPC层厚4.5,5.5,6.0cm)模型,分析各疲劳细节应力及UHPC层应力;开展UHPC层配置钢板条的组合结构模型试验,验证其疲劳性能。结果表明:UHPC组合桥面降低了钢箱梁各疲劳细节最大应力幅,降幅为11%~88%,顶板疲劳细节处裂纹尖端最大应力幅降幅达92%;疲劳荷载作用下,UHPC层顶面应力较低,钢桥面板开裂后UHPC层底面应力较大;采用钢板条对5.5cm厚UHPC层的组合结构加强后,UHPC层名义开裂应力达43.2MPa,200万次疲劳寿命达22.1MPa,疲劳性能满足要求,选择该方案进行改造。     

UHPC在隧道衬砌裂损整治中应用的可行性及性能要求研究

为解决隧道二次衬砌裂损整治中面临的净空限制等问题，提出采用超高性能混凝土（UHPC）代替普通混凝土作为衬砌补强材料，并对其可行性及材料力学性能要求进行系统研究。基于异性材料叠合梁理论对裂损衬砌和加固层的共同受力机制进行研究，得到加固材料的力学性能与结构受力特征之间的关系，从而得到加固工程对加固层厚度及UHPC力学性能要求； 在此基础上，提出一种实体单元应力和内力换算的计算方法，并通过有限差分法数值模拟，对衬砌与加固材料之间结合面的受力特征进行分析，从而得到加固工程对UHPC和普通混凝土之间黏结强度的要求。研究结果表明： 对于承载力损失不超过40%的衬砌，可采用UHPC进行加固； 对于承载力损失不超过15%的衬砌，UHPC的使用可将加固层的厚度减小到10 cm左右。     

UHPC构件受拉性能的细观力学解析方法

超高性能混凝土（Ultra-high-performance Concrete,UHPC）的受拉性能直接影响结构的抗裂性和耐久性,是结构设计中重要的力学指标之一。为研究UHPC构件在弯拉荷载作用下产生宏观裂缝前的受拉力学特性,以钢纤维与水泥基的协作受力特性为切入点,考虑钢纤维分布方向的随机性服从正态分布,建立了钢纤维受拉作用下的细观力学模型。该模型将钢纤维力作为由水泥基加载的被动力进行分析,在充分考虑水泥基材料特点的基础上,发展了UHPC构件受拉作用下宏观裂缝出现前弹性和拔出2个阶段的力学行为预测模型;开展了UHPC试件的纯弯曲试验,标定了材料受弯全过程中的关键力学指标,重点关注理论预测的弹性和拔出2个阶段的力学行为,并与预测模型计算结果进行对比;采用文献中钢纤维增强混凝土的试验结果进一步印证细观力学模型的适用性。理论分析及试验结果表明：建立的细观力学模型可准确描述出现宏观裂缝前受拉UHPC构件内部钢纤维的抗拉力学行为;预测模型计算的理论值与UHPC构件受拉作用下弹性和拔出2个阶段的力学指标试验结果吻合良好;常规钢纤维掺量的UHPC受拉性能由其内部钢纤维主导,理论计算时忽略受拉状态下水泥基对UHPC轴力的贡献不仅可以简化计算,而且可将其视为工程应用时的安全储备;建议的双折线拉伸本构中弹性与拔出2个阶段的极限应变分别为180×10^-6,1 042×10^-6。     

钢纤维特性对UHPC轴拉性能与弯拉性能的影响及对比研究

为定量地研究钢纤维特征参数对超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）受拉性能的影响规律,现对同一纤维体积掺量（2%）下不同纤维长径比（59~100）、不同纤维类型（端钩型与平直型）及无钢纤维的UHPC试件分别开展了轴拉试验与四点弯拉试验。通过选取拉伸全曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析了UHPC拉伸过程中的轴拉性能与弯拉性能,并对2种拉伸试验下的初裂强度与峰值强度进行了对比与分析,最后利用ABAQUS软件对2种拉伸全曲线进行了有限元倒推分析。研究结果表明：①随着一定范围内的纤维长径比的增加,与轴拉试验相比,UHPC试件的拉伸强度和拉伸韧性在弯拉试验中提升得更明显;②无论是端钩型还是平直型纤维试件,轴拉应变达到3 000×10^-6时的应力均高于7 MPa,且大弯拉变形状态下的强度均仍为弯拉初裂强度的1.17~2.43倍;③有无钢纤维对UHPC轴拉性能与弯拉性能均具有不同程度的裂后增强效果,其中后者优于前者;④在UHPC结构设计中可用考虑尺寸效应修正后的弯拉初裂强度来估算轴拉初裂强度,且扣除纤维取向的影响后,基于ABAQUS有限元软件倒推输入的三折线轴拉本构与实测的轴拉本构基本相符。     

先斜拉后悬索组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑方案研究

以一拟建钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥为工程背景，建立全桥空间有限元杆系结构模型，研究了在“先斜拉后悬索”的施工过程中，UHPC桥面板浇筑阶段、UHPC桥面板的分段浇筑方案对加劲梁受力性能的影响。研究结果表明：UHPC桥面板在临时斜拉桥成桥后浇筑，在最终成桥状态下桥面板和钢梁的受力性能均优于在吊杆张拉完成后浇筑和在斜拉-悬索体系转换完成后浇筑；在临时斜拉桥成桥后浇筑UHPC桥面板，先浇筑斜拉索区梁段后浇筑中支点附近梁段，在最终成桥状态下中跨桥面板和钢梁的受力性能均优于先浇筑中支点附近梁段后浇筑斜拉索区梁段。     

室内环境下UHPC的收缩徐变试验和预测

为明确室内环境下普通及补偿收缩超高性能混凝土（UHPC）的收缩徐变特征，分别对这2种超高性能混凝土进行持续1 080 d的力学、收缩和徐变性能测试，分析了补偿收缩组分对超高性能混凝土性能的影响规律。基于收缩和徐变的试验结果，分析了国内外3种不同规范公式对室内环境下超高性能混凝土收缩徐变预测的适用性，并引入相应的修正系数对既有收缩徐变模型进行修正，使之适用于补偿收缩超高性能混凝土的收缩徐变预测。结果表明：①补偿收缩组分的加入对超高性能混凝土的力学性能有负面影响，使立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和弹性模量分别降低4.3%、5.1%和4.2%。②UHPC棱柱体抗压强度和弹性模量与立方体抗压强度间存在良好的统计关系，且该统计关系受配合比和龄期的影响较小。③补偿收缩组分能有效抑制超高性能混凝土的收缩，使收缩降低28.9%，但对徐变有负面影响，使徐变应变、徐变系数和徐变度分别增加13.3%、9.3%和15.8%。④DBJ43/T325—2017的收缩、徐变模型对室内环境下普通超高性能混凝土的收缩徐变均给予较好的预测，预测误差分别在4%和6%以内；SIA 2052—2016仅有收缩模型的预测结果与实测结果较好地吻合；引入收缩和徐变修正系数后的修正模型能分别对补偿收缩超高性能混凝土的收缩和徐变予以较好地预测，预测误差也分别在4%和6%以内。     

装配式钢-UHPC组合梁群钉连接件受力性能研究

为研究装配式钢-UHPC组合梁中群钉连接件在不同应力状态下的结构性能,开展了三组群钉连接件的推出试验和两组拉剪试验,考虑栓钉间距、高径比和拉剪比对UHPC中群钉连接件破坏形态、承载能力和延性的影响,提出UHPC中群钉连接件荷载-滑移关系表达式。结果表明：推出试验和拉剪试验的破坏模式均为栓钉被剪断;剪切荷载下,减小栓钉间距会降低群钉连接件的承载力和延性,栓钉高径比对极限承载力和相对滑移的影响较小,短栓钉在UHPC中仍能发挥其抗剪性能,建议群钉连接件中栓钉间距不小于4倍栓钉直径,UHPC板中群钉连接件采用弹性理论进行设计。拉剪荷载下,拉剪比为0.17时拉力作用对群钉连接件受力性能影响可忽略,拉剪比为0.27时拉力作用明显削弱了UHPC板中群钉连接件的承载能力和延性。提出的荷载-相对滑移关系的计算模型能够准确的描述UHPC板中群钉连接件的行为。