火灾工况下地下共用结构中隧道顶板设计方法研究

为研究隧道、地铁和综合管廊合建结构薄弱处的抗火设计理论,保证在火灾情况下地下共用结构的安全性,以义乌商城大道车行隧道发生火灾为例,采用有限元分析软件ANSYS建立全尺寸火灾模型,利用热分析功能,研究不同火灾规模下结构温度场的分布规律,并采用理论分析的方法,对火灾后共用结构顶板极限承载力计算方法进行推导。研究结果表明:1)随火灾规模增加,混凝土径向影响范围逐渐增加,研究明确了不同火灾规模下轻、中、重度受损范围;2)提出了高温下钢筋与混凝土黏结强度、混凝土抗压强度以及钢筋屈服抗拉强度计算公式,并基于此给出了火灾后地下共用结构中隧道顶板极限承载力计算方法。     

海底隧道衬砌混凝土高温后性能试验研究

由于通风条件差,火灾是隧道最严重的灾害之一。海底隧道地处复杂海洋环境,衬砌混凝土性能与普通混凝土相比,存在明显差异。为了研究海底隧道衬砌混凝土高温燃烧后的物理力学特性,参照厦门翔安海底隧道衬砌结构混凝土配合比制作试件,标准养护后,各组试件分别在200,300,400,600,800,1 000℃高温环境下灼烧6 h,采用自然冷却与水喷淋两种冷却方式,分别进行尺寸量测、抗压强度和抗渗试验,分析高温后混凝土的热膨胀、极限压应变、横向应变、抗压强度、弹性模量及抗渗性能等。结果表明:(1)温度低于300℃,热膨胀系数随温度变化不明显;温度高于400℃,热膨胀系数随温度升高迅速上升;与自然冷却方式相比,在水喷淋冷却方式下混凝土高温后热膨胀系数更大。(2)轴向应变相等条件下,温度低于600℃时横向应变随温度升高而增大;温度高于600℃后,横向应变随着温度增高变小。(3)温度低于300℃,抗压强度随温度变化小;温度高于300℃,抗压强度随温度升高降低。自然冷却条件下混凝土抗压强度与温度呈线性关系;而水喷淋冷却条件下,二者为非线性关系。(4)混凝土的弹性模量、抗渗等级均随温度的升高而降低,相比水喷淋冷却方式,自然冷却方式对二者影响更大。     

盾构隧道管片混凝土-加固体界面高温后拉伸性能试验

借助火灾试验,对盾构隧道管片混凝土-加固体界面经历高温后的拉伸性能进行研究。试验温度等级为50、100、200、250、300℃,试验测试高温后盾构隧道管片混凝土-加固体界面的破坏形式、荷载-位移关系及温度-破坏荷载。试验结果表明:1)高温后混凝土-加固体界面拉伸破坏形式分为Ⅰ型破坏和Ⅱ型破坏2种,较低温度(20、50、100、200℃)下主要发生Ⅰ型破坏,较高温度(250℃和300℃)下主要发生Ⅱ型破坏。2)混凝土-加固体界面的抗拉刚度随温度升高而降低,在较低温度和较高温度下,影响混凝土-复合腔体界面抗拉强度的主要因素分别是混凝土的抗拉强度和混凝土-复合腔体粘结界面的抗拉刚度。     

掺MgO的双膨胀源混凝土抗拉性能试验研究

通过正交试验研究了水胶比、砂率、粉煤灰、减水剂对双膨胀源混凝土的抗拉性能的影响规律。试验结果表明:双膨胀源混凝土轴向抗拉强度和抗拉弹模的显著性影响因素是水胶比和减水剂;双膨胀源混凝土的极限拉伸值的显著性影响因素是粉煤灰和减水剂;砂率对双膨胀源混凝土的抗拉性能影响较小,可忽略不计。通过数据处理和分析可得到抗拉性能较好的双膨胀源混凝土的水灰比、粉煤灰和减水剂的掺量分别为0.55、25%和0.55%;轴向抗拉强度和劈裂抗拉强度存在三次样条插值的本构关系。     

拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究

部分早期建设的吊杆拱桥因设计理念、技术等限制,吊杆上、下端分别固结于拱肋及主梁混凝土内,为不可更换构件,且吊杆运营状况难以检查。为改善这类拱桥吊杆受力状态,确保结构安全性能,以某下承式钢管混凝土拱桥为背景,进行吊杆安全性加固改造方案设计研究。加固设计时,在2根旧吊杆(采用19-?j15 mm抗拉强度270 ksi低松弛钢绞线)之间增设1根吊杆(采用37-?s15.2 mm抗拉强度1960 MPa高强度钢绞线),新吊杆按恒载状态下各吊点3根吊杆内力相当的原则设计,新吊杆及其锚固结构为可更换构造。通过不同工况下有限元模型计算分析可得:采用该方案加固后,桥梁结构受力状态保持不变,结构安全性显著提高;在新、旧吊杆共同受力的状态下,旧吊杆安全系数约为原设计的1.5倍,新吊杆最小安全系数为6.3;旧吊杆完全失效的极端工况下,新吊杆承载能力满足受力需求。     

基于主应力分析的高模量基层沥青路面破损机理研究

利用均匀设计安排参数组合对高模量基层路面结构应力分布进行了有限元计算,并利用莫尔圆分析了高模量基层路面结构中不同深度的应力状态,重点对比了不同位置不同深度各点的主应力组成方式,并观察到高模量基层路面表层各点的主应力组成方式出现拉-压复合剪切现象。认为:(1)拉-压复合剪切状态的存在,使得路面在疲劳荷载作用下,有两种接近路面材料临界物态线的方式,拉-压复合剪切状态是不同温度下TOP-DOWN裂纹与车辙破坏的重要诱因之一,疲劳状态下各点主应力组成方式不同,对路面结构的疲劳寿命有重大影响;(2)莫尔包络线可以简化为由内聚力c和抗拉强度σt控制。未来,高温条件下的内聚力c和抗拉强度σt有可能作为路面材料拉剪疲劳控制指标。     

石灰、水泥改良膨胀土性能试验研究

以工程中常见的不良土膨胀土为研究对象,采用水泥和石灰两种材料作为改良剂,通过室内试验的方法,对改良后膨胀土的界限含水率、自由膨胀率以及无侧限抗压强度进行分析。结果表明:(1)石灰的改良效果优于水泥;(2)石灰和水泥对膨胀土的界限含水率均有较大影响,塑限指数均有所减小,以石灰减小幅度较大,以此提高了膨胀土的稳定性;(3)根据改良剂对自由膨胀率的影响,在工程应用中改良剂的掺量取6%为宜;(4)改良剂可明显提高膨胀土的无侧限抗压强度。     

上硬下软型膨胀土路堑滑塌成因与处治

上覆岩层下伏膨胀土型路堑边坡兼具特殊性质土、不稳定地层结构、开挖卸荷等不利因素，给岩土工作者提出了新挑战。依托河北坝上某路堑滑塌病害处治工程，在分析上硬下软型膨胀土边坡变形破坏过程的基础上，提出了针对该类边坡的处治方案。取得的主要结论有：(1)影响上硬下软型膨胀土路堑滑塌稳定性的因素中，膨胀土“失水收缩、遇水膨胀”引发的裂隙发展是控制性因素，上硬下软的不稳定地层结构、开挖引起的应力条件变化是次要因素，气候环境的变化则是直接诱发因素；(2)案例分析表明，由于受上覆岩土层自重荷载影响，上硬下软型膨胀土边坡滑塌面较深，非浅表层滑动；(3)春融期是北方膨胀土边坡失稳的重要窗口期，应加强监测和防护；(4)实践表明桩板式支挡结构+柔性防护方案适用于上硬下软型膨胀土边坡滑塌病害的治理，实用效果良好。     

用环境扫描电子显微镜研究膨胀土在不同含水量下微观结构的变化

该文描述了环境扫描电子显微镜(ESEM)高分辨率以及能够在低真空(1~20Torr)环境下工作的特点,不需要对膨胀土土样进行脱水、干燥、导电等一系列处理,研究膨胀土在不同含水量下微观结构的变化,发现镇江南徐地区膨胀土的微观结构在含水量较低时,表现为集粒结构,在含水量较高时,定向性增强趋于紊流结构。并用Matlab软件处理膨胀土干燥状态下ESEM照片,得出孔隙所占面积以及孔隙大小等,可为膨胀土的微观结构与工程性质关系的研究奠定基础。     

排气歧管螺栓紧固力的测定

排气歧管与气缸盖连接的设计要求是:(1)排气歧管在高温下能膨胀,(2)确保密封性所需的表面压力。为此,Tennec0公司开发了一种能节省时间和成本的螺栓紧固力测定装置,采用这种统计学测定方法,通过选定拧紧力矩就能可靠地确定螺栓紧固力。     

改性乳化沥青纤维同步碎石封层技术的应用

结合改性乳化沥青纤维同步碎石封层技术在俄罗斯的实践应用,详细论述了纤维封层技术的特点、施工设备和材料、施工工艺,证明纤维封层能够提高路面抗拉、抗剪、抗冲击等性能,可有效延长其使用寿命,值得推广应用。     

UHPC直剪性能试验与直剪承载力计算方法

针对超高性能混凝土（UHPC）直剪性能研究较为缺乏的现状,开展24个“Z”形UHPC整体浇筑试件和24个“Z”形UHPC平接缝试件（用高压水凿毛先浇界面）的直剪试验,以得到钢纤维特性以及浇筑方式对UHPC （直剪）初裂强度、峰值强度、破坏模式以及直剪承载力的影响;并基于试验结果及UHPC细观本构模型开展了UHPC直剪承载力的理论分析研究。结果表明：无纤维UHPC整体试件和钢纤维掺量未超过3.0%的平接缝试件直剪破坏模式均为脆性破坏,纤维掺量达到2.5%的整体试件具备剪切延性破坏的特征;纤维掺量达到2.5%的平接缝试件界面处新老UHPC结合紧密;整体界面和平接缝界面直剪的初裂强度与峰值强度均随纤维掺量增加而显著增加,且峰值强度随纤维掺量几乎呈线性变化;纤维形状与长径比对整体界面初裂强度和峰值强度的影响不大,对平接缝界面则长纤维优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;整体界面和平接缝界面直剪的峰裂比（峰值强度与初裂强度之比）为103.5%~166.7%,整体界面峰裂比均显著大于纤维掺量相同的平接缝界面,2种界面的峰裂比均随钢纤维掺量增加而增加。建立了平接缝界面与整体界面直剪峰值强度之比η（简称直剪强度比）与纤维特征参数λ_f之间的高精度拟合公式。此外,还分别提出了高精度的UHPC整体界面和平接缝界面的直剪承载力计算公式。     

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下： 1）运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm; 2）设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能; 3）运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。     

成都蜀龙五期预制装配式综合管廊拼缝橡胶密封件形式研究

为使橡胶密封件在拼缝处张开量为10 mm、错位量为12 mm以及在闭合压缩力尽可能小的情况下仍能够满足成都市蜀龙五期预制装配式综合管廊0.21 MPa的防水要求,建立3次Ogden橡胶本构模型,对圆形孔洞和类三角形孔洞2种形式的橡胶密封件进行数值模拟,比较2种形式下橡胶密封件的装配力大小,选择装配力小的橡胶密封件进行防水性能和闭合压力试验。结果表明： 1）圆形孔洞橡胶密封件能够满足蜀龙五期综合管廊的防水要求,密封件闭合压缩力为28.55 kN/m。2）当预制块拼装间隙张开量（错位量）较小时,错位量（张开量）的增大会迅速减小橡胶密封件的耐水压力,且张开量对橡胶密封件耐水压力的影响比错位量大。3）预制块拼装间隙张开量越接近0 mm,加载等间距张开量所需装配力越大。     

水泥混凝土路面填缝料封水试验方法研究

水泥混凝土路面填缝料发生接缝破损或密封性不好时地面水会从接缝处渗入基层进而产生唧泥、错台、不平整和板块断裂,导致水泥混凝土路面破坏.国内还没有相关规范验证填缝料的封水性能.基于水泥混凝土路面填缝料封水性能的室内试验及现场试验,研究并提出可检测水泥混凝土路面填缝料封水性能的试验方法,为填缝料的开发、设计、施工与验收提供依据.     

浅谈摩托车减震器油封与防尘封的匹配

防尘封对油封有正负两方面的作用,因此有必要对油封和防尘封进行匹配使用。通过产品结构和橡胶的改进,减小油封与连杆之间的摩擦力,在减震器连杆上形成尽可能薄的油膜,避免被防尘封刮去;增加防尘封的防尘能力,在薄的油膜条件下,避免假性漏油的产生。通过油封与防尘封匹配耐久漏油试验及耐久泥水试验,选出匹配效果最佳的油封与防尘封,并按此种匹配进行生产。     

Cape结构路用性能调查和试验研究

通过现场调查得出Cape结构试验路的主要病害,并根据调查结果确定试验内容,分别研究了Cape结构的防水性、低温抗裂性、高温抗车辙性和层间粘结性能。试验结果表明:Cape结构防水性能良好,但用规范关于稀浆封层渗水系数的标准检测过于严格;Cape结构低温抗裂性能较沥青混凝土差,与沥青碎石相近,SBR改性剂可明显改善其低温抗裂性能;Cape结构高温抗车辙性能良好,层间粘结性能随温度的升高而下降,并且与基层表面处理措施密切相关,当温度较高时容易发生剪切破坏。     

武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究

盾构隧道管片接缝防水是隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和隧道的耐久性。采用国内外理论与实践经验,进行管片接缝防水密封垫初步设计,然后模拟施工极限装配误差,对初步设计进行防水性能与装配性能实验。根据实验结果对防水密封垫断面尺寸与结构形式及材料进行优化,并最后确定最优的防水密封垫设计。因此,对于管片接缝密封垫设计,通过防水性能与装配性能实验优化设计应该成为设计中的重要步骤,对保证管片密封垫防水性能及管片拼装质量具有重要的意义。     

水泥混凝土桥面铺装防水黏层材料优选与性能评价

针对桥面铺装防水黏层渗水、黏结力不足引起的沥青铺装层过早脱落、耐久性不足的问题,选取SBS改性沥青碎石封层、环氧沥青碎石封层、水性环氧乳化沥青三种防水黏层材料,分别研究黏层材料类型、掺量、适用温度对防水黏层斜剪强度、直剪强度和拉伸强度的影响,并优选油-脂比、防水黏层撒布量和防水黏层类型。结果表明：环氧改性沥青最佳油-脂>比为9%,水性环氧乳化沥青最佳油-脂比为6%;SBS改性沥青碎石封层、环氧沥青碎石封层和水性环氧乳化沥青最佳撒布量分别为1.6、1.2、1.0 kg/m2。在常温环境下,优先选用环氧改性沥青碎石封层作为桥面铺装防水黏层,而在高温条件下可优先选用水性环氧乳化沥青,此时防水黏层具有优异的剪切强度和拉伸强度。     

纤维封层层间粘结强度形成机理

分析纤维封层层间粘结强度变化机理,阐述纤维封层的应用和开放交通后纤维封层面层的变化,对改性乳化沥青破乳后和集料的粘结机理进行分析。理论分析表明,纤维封层层间粘结强度在铺设初期成非线性增加并趋于稳定值,而后层间粘结强度受交通荷载和环境影响逐渐减小,并进行了相关的试验分析。机理分析为粘结强度试验方案、纤维封层施工后的初期养护和后期的养护方法提供了理论根据。