碳平衡法燃油消耗量测试仪的开发

介绍了我国燃油消耗量测量方法标准以及常见的汽车燃油消耗量测量方法,阐述了碳平衡法的基本原理,在CVS(定容取样法)基础上提出开式排气稀释取样系统;针对当前车辆燃油消耗量测量操作不便的问题,根据碳平衡法燃油消耗量测量原理,建立了采用流量计的碳平衡法汽车燃油消耗量测量模型及测量系统;分析研究了燃油密度、氢碳比、排气成分以及整个系统的同步和负荷测试对测量结果的影响,在实车上进行试验验证,与油耗仪实测结果进行了对比。结果表明,该方法具有较高的精度及稳定性,为车辆燃油消耗量的不解体测量提供了理论依据及应用可能性。     

复合地基桩土应力比浅析

对于复合地基来说,地基承载力的确定至关重要,它是设计复合地基时必须考虑的一个重要因素。研究采用了搅拌桩复合地基及管桩复合地基进行软基加固处理,通过在这两个加固区设置静土压力盒来掌握桩土压力的变化情况,进而分析复合地基承载力的传递性状,并推荐了合适的桩土应力比数值。这不论是对复合地基承载力传递性状的分析研究,还是对工程实践,都是非常有意义的。     

粗细集料磨光值对沥青路面长期抗滑的影响

良好的路面抗滑性能是车辆安全行驶的重要保障,而集料品质是影响沥青路面抗滑性能的重要因素之一。集料的耐磨光性能直接决定路面抗滑性能的衰变规律和抗滑终值。因此,集料磨光值的表征和评价对沥青路面全寿命周期抗滑性能的研究具有重要意义。为充分明确粗、细集料对沥青路面长期抗滑性能的影响,引入了3种新的试验方法：①使用Wehner/Schulze (W/S)加速磨光试验对不同种类粗、细集料的磨光值进行评价;②使用自主研发的轮式加速磨光机对9组试样进行加速磨光试验;③使用W/S试验仪抗滑测试机体在速度为60 km·h^-1和水膜覆盖条件下测量试件磨光后的动摩擦因数。结果表明：①集料矿物成分是决定磨光值的重要因素,且磨光值越高沥青路面的长期抗滑性能越好;②密级配沥青路面细集料对路面长期抗滑性能的影响比粗集料更大;③W/S加速磨光试验不仅较Polished Stone Value (PSV)试验结果精度更高,还能评价细集料的抗磨光值;④不同抗滑检测设备与试验方法间具有较大的差异性,轮式加速磨光试验能对试件的全磨耗周期行为进行表征,W/S抗滑检测则可在高速动态旋转和水膜覆盖条件下进行检测(且不受人为操作影响和可重复性高),二者的工况模拟和工作原理具有较强的科学性与可靠性。未来工程应用中,应尽量提高细集料的磨光值,以进一步提高路面抗滑性能;同时,如需精确地表征集料磨光值差异性与路面抗滑性能之间的关系,建议使用W/S试验进行研究。     

考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演分析

为了使跨活动断裂带区域地应力反演结果更加符合实际,提出了考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演思路。通过在断裂带与两侧岩体之间建立接触单元,采用边界位移荷载实现了断裂带两侧岩体的相对挤压及滑动作用。依托华坪至丽江高速公路东马场1号隧道工程,对比分析了采用常规边界荷载和考虑走滑边界荷载2种情况下隧址区地应力场的反演结果。研究结果表明:考虑走滑边界荷载反演得到的地应力场更加符合实际且精度更高;常规边界荷载的最大残差为2.29 MPa,而走滑边界荷载的最大残差仅为0.66 MPa,其残差平方和也均小于常规边界荷载;在断裂带附近,考虑走滑活动影响的最大、最小水平应力值相对常规边界均有所减小,上盘岩体垂直应力也相对减小,下盘岩体受上盘岩体的影响垂直应力相对增大,符合跨断层岩体区域实际地应力场的分布规律;隧址区整体表现为水平应力大于垂直应力,以水平构造应力为主。     

考虑斜坡效应的地基水平抗力比例系数确定方法

水平地基抗力比例系数对桩基设计至关重要,基于平坦场地比例系数设计的斜坡基桩,常因忽视斜坡效应的影响而带来安全隐患。为研究斜坡效应对斜坡地基比例系数的影响,设计并完成了4组黏性土坡基桩水平静载模型试验,获得了0°、15°、30°及45°坡度下地基等效比例系数与地面处桩身水平位移曲线及桩顶荷载-位移梯度曲线等;建立了地基比例系数与坡度间的拟合关系式;对比分析了斜坡地基比例系数取值对基桩水平承载特性的影响。研究结果表明：黏性土坡地基比例系数随桩身水平位移增大而呈非线性关系减小,当地面处桩身水平位移小于6 mm时,地基比例系数急剧减小,而后减幅较小;基桩临界荷载和极限荷载均随斜坡坡度增加而减小,与平地相比,斜坡坡度每增加15°,基桩临界荷载和极限荷载约分别减小17%和16%;结合现有试验表明,斜坡坡度越大,地基比例系数越小;坡度每增加15°,对应的碎石土、砂土及黏性土坡地基比例系数m约分别减小38%、32%和31%;根据现有试验以及试验结果,建立了不同类型斜坡地基比例系数取值标准与斜坡坡度之间的经验关系,可为斜坡桩基设计提供参考依据。     

承台-群桩结构波浪力理论分析

目前桥梁基础的波浪力计算大多采用数值模拟的方式进行研究,但数值模拟存在计算成本高、耗时长等缺点。因此基于线性势流理论首次推导了承台-群桩结构的波浪绕射作用计算公式,求解得到了承台波浪力的半解析解。首先将承台-群桩结构简化为上层穿出水面、下层嵌入水底的双层多柱体结构,其中上层单柱体代表承台,下层多柱体代表群桩。然后将计算域划分为承台外侧和下侧2个子域,子域间的交界面函数通过傅里叶级数处理,通过匹配特征函数展开法对每一个子域的速度势函数进行求解,最终得到承台表面波浪力。在进行解的收敛性分析和与边界元软件进行大量的对比验证后,分析了桩半径和承台高度对承台表面波浪力的影响。研究发现：在小波数范围内,承台表面的量纲一的波浪力会随着群桩的存在而增大,并随着桩半径的增加而进一步增大;同时承台高度的增加会首先对波浪力的增加有促进作用,但在承台高度达到某一临界值后,承台量纲一的波浪力将会减小。首次基于势流理论推导的双层多柱体波浪作用的理论公式,为承台-群桩结构表面波浪力的求解提出了一种新的半解析方法,相较于数值模拟,其能在保证结果准确性的同时,也能使得计算更加方便快捷、成本低廉,为之后波浪作用理论的进一步完善提供有力支撑。     

隧道驾驶疲劳唤醒段设置长度研究

为解决驾驶员在隧道中间段因驾驶疲劳带来的行车安全问题,对隧道驾驶疲劳唤醒段设置长度进行研究。首先,建立疲劳唤醒段的刺激量与其产生疲劳唤醒后对驾驶员的唤醒程度以及唤醒维持时间的相互关系;然后,进行蓝、紫、青3种色彩,3种亮度及5种刺激持续时间共45种不同刺激量组合下疲劳唤醒段的静态唤醒试验,研究隧道疲劳唤醒段不同刺激量对被试驾驶员唤醒程度的影响规律,建立刺激量与唤醒程度的相关关系模型,得到疲劳唤醒段刺激量应不低于8.84 cd·s/m2;最后,分析不同刺激量的疲劳唤醒段对驾驶员唤醒的维持时间,建立不同运行速度条件下疲劳唤醒段刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型,根据不同运行速度下隧道疲劳唤醒段侧壁可设置的最高亮度,得到不同运行速度下隧道疲劳唤醒段应设置的长度。当设计速度为60、80、100 km/h时,第x（x∈［1, N-1］）处疲劳唤醒段的设置长度分别为160、200、220 m,第N处疲劳唤醒段的设置长度应保证剩余路段驾驶员的正常驾驶,且不低于65、80、90 m。     

超大断面装配式明挖隧道结构及其施工方法研究

为提高隧道工程建设质量,针对国内明挖隧道装配式结构发展不成熟问题,以新森大道隧道为依托对超大断面明挖隧道装配式结构体系及施工方法展开研究,同时建立适用于公路、市政超大断面隧道装配式明挖结构体系,即“全预制”“仰拱现浇+上部预制”,并提出结构构造厚度建议值及多道防水构造方案。通过分析总结和数值模拟得出： 1）“仰拱现浇+上部预制”4分割方案在回填工序下的结构力学响应动态分析结果表明,该分割方案在施工过程中,结构应力、位移以及连接部位接头的张开角等均满足规范要求,且具备一定安全储备; 2）结合依托工程,提出一种适应于超大断面明挖隧道装配式结构的“边墙安装—仰拱现浇—拱顶拼装—细部作业—覆土回填”的施工方法及步骤。     

砂卵石地层双模盾构针对性设计与应用

为解决泥水盾构在砂卵石地层施工遇见的卡刀盘、堵管、滞排、异常磨损等诸多难题,分析导致泥水盾构在砂卵石地层施工困难的因素,依托成都西环线紫瑞隧道工程展开分析,预判工程重难点,并对盾构进行针对性设计;基于高标准压力及地表沉降隆起控制要求,在砂卵石地层施工中,提出气垫泥水盾构搭载螺机技术方案,且在隧道工程中应用“螺机出渣+闭式管道输渣” 技术;刀盘开挖的卵石被螺机及时输送至仓外,并通过泥浆泵及闭式管道输送至洞外,推进平稳,出渣顺畅,避免了卵石堆积引发的施工风险。工程应用证明,双模盾构相对常规气垫泥水盾构具有更强的适应砂卵石地层的能力。     

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。