连续梁大直径预应力钢棒试验研究

针对预应力混凝土连续梁竖向预应力体系所存在的张拉力损失大、钢筋耗材多的情况,对钢筋的材质和工艺进行分析试验,研制强度为1 570 MPa级别、直径为22 mm的预应力钢棒。通过室内试验,对比预应力钢棒与精轧螺纹钢筋的张拉锚固损失、锚固回缩量;通过现场应用试验,测试分析2种预应力体系的有效张拉力水平。研究表明,预应力钢棒体系的有效张拉力为精轧螺纹钢筋的0.95~1.02倍,其受力及锚固性能较好,可替代精轧螺纹钢筋体系;采用预应力钢棒原位替代精轧螺纹钢筋可节约55%钢材用量。     

高速铁路路基复合注浆材料试验研究

高速铁路路基受施工质量、气候环境、列车荷载等因素影响,易出现冻胀、不均匀沉降等病害。铁路路基病害常采用注浆技术进行处理。为增强铁路路基注浆修复材料的工作性能,通过室内试验对复合注浆材料的力学及耐久性能进行研究,得出性能最佳的复合注浆材料种类及含量。结果表明:含量10%的粉砂使粉煤灰-水泥基注浆材料的28 d抗压强度、抗折强度达到最优值36.6 MPa、14.4 MPa,冻融前后的抗压强度差值最小;含量6%的硅灰使粉煤灰-水泥基注浆材料的28 d抗压强度、抗折强度达到最大值43.6 MPa、17.8 MPa,冻融前后的抗压强度差值最小;含量4.5%的膨胀剂使粉煤灰-水泥基注浆材料的28 d抗压强度、抗折强度达到最大值41.2 MPa、17.6 MPa,冻融前后的抗压强度差值最小。硅灰对复合注浆材料的增强效果最佳,膨胀剂次之,粉砂最差。     

新型环氧树脂砂浆在公路工程植筋中的应用

研究目的:通过阐述环氧树脂砂浆应用的现状,针对环氧树脂固化剂等辅助材料的毒性及环氧树脂砂浆收缩引起粘结面粘结不良,对环氧树脂砂浆原材料选择、配方设计及砂浆的各种性能进行研究,得到低毒性、低收缩、高粘结强度的适用于工程植筋的环氧树脂砂浆。研究结论:(1)环氧树脂砂浆中的固化剂、其他辅剂的选择对降低其毒性至关重要,尤其是固化剂的毒性影响更大;(2)适量的水泥和砂子填料的加入会明显降低树脂的收缩性,防止植筋粘结界面的开裂;(3)新型低毒性环氧树脂砂浆一天强度20 MPa以上、三天粘结强度满足植筋设计要求,最终强度60 MPa左右、收缩率0.3%左右;(4)当光圆钢筋植入深度不小于15倍钢筋直径、螺纹钢筋植入深度不小于10倍钢筋直径时,拉拔力能够达到钢筋屈服强度,在植筋工程中有良好的应用价值。     

隧道砂卵石围岩超前小导管注浆参数优化研究

隧道砂卵石围岩具有结构松散、级配分布不均匀,透水性强的特点,在进行注浆加固地层时,应合理确定注浆参数。以甘肃省渭武高速白鹤桥隧道为工程依托,结合砂卵石地层的特点,针对单水泥浆浆液易析水、水泥颗粒易沉降、凝结时间难控制、结石体易收缩、注浆压力及小导管间距难确定等问题,通过室内注浆材料试验、改性普通硅酸盐水泥性能试验及注浆模型试验对注浆加固参数进行优化设计,并提出相应的注浆控制标准。研究结果表明,最优注浆参数为:水灰比为1∶1;水玻璃波美度为38Be′,用量为3%;悬浮剂用量为1.4%;注浆压力取0.2 MPa;注浆小导管间距取30 cm。     

海底隧道注浆材料试验研究及工程应用

研究目的:在海底隧道建设过程中,注浆能否达到加固围岩、防渗止漏的目的,浆液的配方至关重要。注浆材料的强度和耐久性是海底隧道长期正常工作的重要保障。海水环境引起的化学侵蚀、物理侵蚀以及自身因素的影响是注浆材料侵蚀破坏的主要因素。本文针对普通水泥、矿渣硅酸盐水泥和水玻璃组成的注浆材料开展正交试验,通过试验分析了普通硅酸盐水泥-水玻璃和矿渣硅酸盐水泥-水玻璃浆液的基本性能;利用正交试验设计方法,以抗压强度为主要指标,对浆液的配比进行了优化设计。研究结论:通过对两种浆液材料同龄期试块抗压强度的对比发现,矿渣硅酸盐水泥的抗海水腐蚀性能明显好于普通硅酸盐水泥。将优化配比后的浆液用于青岛胶州湾服务隧道地表注浆加固,收到了良好的效果。     

500MPa级细晶粒热轧带肋钢筋在混凝土中的锚固性能试验研究

对试验用500 MPa级细晶粒热轧带肋钢筋进行了材料力学性能试验,试验结果表明:钢筋的屈服强度实测值均500 MPa,极限抗拉强度实测值均680 MPa,抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值1.25;通过75个500 MPa级细晶粒钢筋的拉拔试验,分析了粘结滑移曲线的特点及粘结破坏形态;考虑混凝土强度、锚筋直径、锚固长度、保护层厚度和横向配箍率等锚固影响因素,拟合回归得出HRBF500钢筋极限粘结强度计算公式,并给出HRBF500钢筋在混凝土中的锚固长度设计建议。     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

活性粉末混凝土(RPC)配合比设计试验研究

活性粉末混凝土(RPC)是一种新型水泥基复合材料,具有高强度、高韧性、高耐久性、高经济性及稳定性等特点,其性能相较于普通混凝土和高强混凝土更具优越性。目前国内RPC混凝土只用于一些小型构件,如铁路人行道步板、市政下水井盖等,在大型构件领域尚属空白。本次针对RPC混凝土应用于桥梁工程进行试验研究,在基本配合比基础上,根据试验结果不断优化调整,得出满足工程要求的活性粉末混凝土(RPC)配合比;基于RPC混凝土养护温度、龄期、外加剂掺量、水胶比、砂胶比、硅灰掺量和钢纤维掺量等因素对活性粉末混凝土强度影响规律进行研究,以期为活性粉末混凝土应用提供参考。     

高地温隧道注浆节理剪切损伤本构模型研究

高地温环境对水泥浆在硬化过程中造成的损伤，直接影响隧道围岩注浆节理的剪切性能和注浆加固的效果。主要考虑高温和法向应力2个影响因素，并采用能反映高地温隧道施工期间温度场真实变化过程的高温变温养护方法，进行浆-岩复合体试件的养护，并开展室内注浆节理直剪试验，由此获得不同初始养护温度和法向应力条件下的注浆节理剪切破坏特征、剪切应力位移曲线等；利用浆-岩界面扫描电镜（SEM）试验，分析高温变温养护对水泥浆微观结构的影响规律；在此基础上，引进统计损伤理论，建立考虑温度损伤的注浆节理剪切本构模型。结果表明：注浆节理剪切破坏模式在初始养护温度40℃时表现为胶结面破坏，60和80℃时表现为混合剪切破坏，且温度越高，水泥浆在破坏面中的占比越高；高温导致水泥浆微观上水化产物搭接不紧密，微孔隙、微裂缝发育，且温度越高，水泥浆微观损伤越严重；初始养护温度与注浆节理峰值剪切强度、剪切刚度呈负相关，与峰值剪切位移呈正相关，初始养护温度与法向应力的叠加效应对注浆节理剪切性能的影响较为明显；考虑温度损伤效应的注浆节理剪切本构模型，与试验结果有较好的吻合度，可为高地温隧道注浆节理剪切问题的相关研究和注浆加固设计提供借鉴...     

CRTS Ⅱ型轨道板混凝土技术与养护制度

CRTSⅡ型轨道板生产时为提高生产效率,要求16 h左右混凝土强度达到48 MPa以上。本文分析了混凝土材料中超细水泥和特殊掺合料的影响,以满足早期强度和耐久性要求为目标,提出了以采用非缓凝型聚羧酸减水剂为提高早期强度的主要手段,由硅酸盐水泥、普通的粉煤灰和矿粉作为掺合料、普通的集料构成的Ⅱ型轨道板材料体系。研究了该材料体系下混凝土配合比设计,通过控制水胶比和用水量两种措施,提高早期强度,并对配合比提出了指导意见。讨论了覆盖养护对混凝土材料开裂的影响,提出了模板内及毛坯板存放时应采取的的养护办法。     

RPC-NC叠合面剪切滑移试验研究

RPC(活性粉末混凝土)作为一种新型超高性能混凝土材料,具有高耐久性、高抗拉压强度及优异的变形能力。但由于其生产工艺相对复杂,制作成本相对较高,预制RPC构件多为实际工程所用。为了克服RPC在实际工程中应用的局限性,各种RPC组合构件应运而生,其中RPC与NC(普通混凝土)叠合构件即为一种有效的应用途径。然而,RPC-NC叠合构件叠合面的力学性能是决定两种材料是否能良好共同工作的关键因素。对36个RPC-NC双面剪切试件进行试验研究,考虑NC强度等级、叠合面正压力等级的影响,对试件破坏形态及剪应力与界面滑移量曲线进行分析。结果表明,无侧向压力试件界面抗剪强度随普通混凝土强度等级升高而增大;有侧向压力试件其抗剪强度随侧压力等级升高而大幅增加,但增加幅度逐渐减缓。     

基于室内物探模型试验的岩溶注浆效果研究

在岩溶发育的城市地区,通常采用注浆充填的方法填补空洞,但注浆时所使用的普通水泥浆液重度大,稳定性差,凝结时间长。针对这一不足,本文在原普通水泥浆液的基础上加入硅灰、铝粉膏等新材料进行多次试验调整,获得改良岩溶注浆材料,将浆液的性能测试分析与高密度电法检测注浆情况的室内模型试验相结合,分析岩溶注浆效果。结果表明：与普通水泥浆液相比,改良岩溶注浆材料析水率更低,凝结时间更早,浆液的膨胀性显著,所形成的结石体密度与强度均得到有效提高,整体注浆效果得到明显改善。高密度电法室内模型试验能够很好地反映注浆效果,对注浆效果检测有一定的参考作用。     

递控式锚杆受力特性室内试验研究

研究目的:边坡工程中常用的全长粘结型锚杆,能够利用被加固体地层(滑体或潜在滑动体)孔壁粘结强度而具有一定的自锚作用,但因其应力分布不均而作用有限;预应力锚索未利用被加固体地层孔壁粘结强度而无自锚作用,需等外锚结构物和注浆体达到一定强度而张拉锁定后才能发挥锚固效用。针对这种情况,研发了可充分利用被加固体地层孔壁粘结强度的递控式锚杆新结构(ZL201120477930.8)。本次试验的目的,就是通过递控式锚杆与全长粘结型锚杆室内模型对比试验,研究递控式锚杆被加固体地层段的受力变形特性及其作用效果。研究结论:(1)根据试验数据分析得出,递控式锚杆由于在被加固体地层段分段交替设置了粘结段和无粘结段,因而受力过程中其应力峰值呈错峰交替出现,应力分布较均匀,充分利用了被加固体地层的孔壁粘结强度,具有较好的自锚作用,从而很好地改善了锚杆的受力性能;(2)由两种不同锚杆锚头位移曲线图可以看出,递控式锚杆位移较小,能够更好地限制坡体变形,从而体现了递控式锚杆新结构的优越性。(3)该研究成果对锚杆自由段的有效利用可具有一定的指导和借鉴意义。     

高速铁路混凝土新材料研究

采用目前国内普通优质水泥(比表面积为300～350m2/kg),替代欧洲标准的超细水泥(比表面积为500～600m2/kg),使高速铁路以及客运专线使用的混凝土早期强度在16h内达到了48MPa,达到了引进产品的要求,混凝土的后期强度、耐久性等指标优于用超细水泥做原材料的混凝土。     

港珠澳大桥节段预制桥墩高强钢筋联接锚固体系的关键技术研究

根据港珠澳大桥"大型化、工厂化、标准化、装配化"的施工方案,其非通航孔桥墩采用工厂节段预制,现场拼装联接技术,其墩身的拼装联接采用75大直径预应力高强螺纹钢筋联接锚固体系,该体系含张拉端锚固系统、固定端锚固系统、钢筋接长系统及波纹管连接密封系统。针对该体系,对大直径螺纹钢筋母材的原材料及生产工艺进行了研制;对张拉端锚固系统的低回缩锚具、钢筋接长系统的止转连接器、张拉端与固定端锚固系统的锚下结构以及整个体系的防护技术和长期监测技术进行了专门的分析、设计和研制。确保预制桥墩拼装联接锚固体系的安全与超耐久性。     

高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆材料研究

研究目的:圆梁山隧道2#溶洞为高压动水粉细砂层充填型溶洞,该类溶洞在国内外工程施工中尚未遇 到,无成功的经验可以借鉴。本文通过大量的理论及实践,以研究该类型溶洞的注浆材料,从而解决该溶洞的注 浆施工。 研究方法:在2#溶洞下导坑施工中,采用普通水泥-水玻璃双液浆和超细水泥-水玻璃双液浆注浆,十分艰 难地通过了溶洞。随后,平导又遇到溶洞后,采用双液浆未达到良好的注浆效果,调整注浆材料,引入普通水泥 单液浆和超细水泥单液浆,形成组合式沣浆材料。组合式注浆材料提高了平导的注浆效果,但在地表降雨后,注 浆固结体仍被高压水“击穿”,造成注浆失效。经过认真总结注浆的经验与教训,又引入TGRM浆和HSC浆,形 成6种注浆材料配套体系及选择模式。 研究结果:6种注浆材料配套体系较好地解决了随后圆梁山隧道2#高压动水粉细砂层充填型溶洞平导与 正洞的注浆难题。 研究结论:采用普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆、 TGRM浆、HSC浆6种注浆材料组合体系,采取合理的工艺模式,能较好地加固高压动水粉细砂层充填型溶洞, 确保工程的安全顺利施工。     

缓粘结预应力技术在铁路桥梁中的研究与应用

缓粘结预应力技术综合了有粘结预应力结构性能优异、无粘结预应力施工简便的共同优点，得到越来越广泛的研究与应用。针对铁路桥梁特点，对缓粘结预应力技术进行研究，为其在铁路桥梁中的应用提供参考。结合吴中城际铁路对缓粘结预应力体系的构造设计、合理参数、施工与验收进行研究。研究结果表明：(1)缓粘结预应力摩阻损失与缓粘结粘合剂的稠度有较大关系，通常摩阻系数按照μ=0.12、k=0.006考虑；(2)缓粘结粘合剂快速固化的钢对钢拉伸剪切强度指标不宜小于15 MPa,以满足铁路桥梁的疲劳作用；(3)为保证缓凝粘合剂固化后的粘结锚固性能，须对缓粘结预应力筋护套肋高与肋槽参数指标进行严格要求。缓粘结预应力结构受力合理、耐久性好、施工简便，具有良好的经济效益和社会效益。     

用硅灰配制高抗折混凝土的研究

研究目的:提高铁路桥梁的跨度和耐久性是高性能混凝土研究的主要方向,硅灰和超细矿渣粉是配制大跨度预应力铁路桥梁最好的活性火山灰质材料.本试验研究的目的是通过在混凝土配料中加入等量硅灰代替矿渣水泥来提高混凝土的抗折强度和耐久性.研究结论:试验结果表明,掺加8%的等量硅灰代替矿渣水泥配制的高抗折混凝土的抗折强度3 d达到了8.8 MPa,提高了44.3%,28 d达到了11.4 MPa,提高了50.0%;掺硅灰的混凝土试样ZR-2的耐卤盐溶液侵蚀性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗渗性能也明显优于混凝土对比样ZR-1.根据试验研究结果可知,掺加8%的等量硅灰代替矿渣水泥可以配制耐久性良好的高抗折混凝土.     

高性能快速张拉预应力锚索新技术

研究目的:京张高铁八达岭长城站大跨过渡段隧道最大开挖宽度32.7 m,最大开挖面积494.4 m~2,是目前世界上开挖宽度和开挖面积最大的交通隧道,施工难度大,安全风险高。隧道初期支护体系主要通过预应力锚杆、预应力锚索和喷射混凝土实现。采用传统的锚索施工工艺,经试验测试,锚索拉力不能满足设计要求,同时需要30 d左右时间才能实现预应力张拉。因此,需要研究高性能快速张拉预应力锚索新技术,以有效控制隧道围岩变形,保证施工安全,提高施工效率。研究结论:(1)采用传统锚索施工工艺,锚索拉力值主要受锚索与注浆体之间的握裹力、注浆体与围岩之间的粘聚力所控制;(2)采取增加"锚固结",锚索与注浆体之间的握力可提高约2倍;采取6～7 MPa高压注浆工艺,注浆体与围岩之间的粘聚力可提高约1.5倍;(3)采用改性硫铝酸盐水泥浆液,浆液强度1 d内可以达到30 MPa以上,从而实现了注浆完成后1 d时间内锚索快速张拉;(4)本研究成果可在类似预应力锚索施工工程中借鉴应用。     

隧道松散破碎软弱围岩管锚与注浆联合支护技术

在管锚与注浆联合支护对松散、破碎等软弱围岩加固作用分析的基础上,建立管锚与注浆联合支护的力学模型,通过管锚与注浆联合支护与一般喷锚支护塑性区范围大小的对比分析,揭示管锚与注浆联合支护的机理。理论分析及工程实践表明:管锚与注浆联合支护对提高松散、破碎软弱围岩完整性、强度,控制围岩变形有十分明显的作用,是一种特别适宜于松散、破碎软弱围岩洞室支护的方法。此外,还对管锚与注浆联合支护的设计、施工要点、施工加固效果评价方法进行分析和论述。