钢渣-碎石沥青混合料设计及其动态模量研究

为推广废弃钢渣在沥青路面中的应用,试验分析废弃钢渣工程特性,合理应用废弃钢渣,在研究废弃钢渣特性基础上,设计了AC-13、AC-20、AC-25钢渣-碎石沥青混合料;进行室内单轴压缩动态模量试验,对比分析钢渣-碎石沥青混合料(试验组)和石灰岩沥青混合料(对照组)的动态模量数值。应用数理统计方法,获得了钢渣-碎石沥青混合料的动态模量代表值。与对照组相比,钢渣-碎石AC-13、AC-20、AC-25沥青混合料的动态模量代表值对应提高了7.93%、11.34%、11.20%。基于废弃钢渣特性设计的钢渣-碎石沥青混合料比石灰岩沥青混合料的动态模量代表值均有提升,实测的钢渣-碎石沥青混合料动态模量代表值可以用于路面结构设计。     

刹车状况下桥上随机车流动态演化及车-桥耦合振动分析

为实现刹车时桥上多状态车流并行动态演化的高真实度模拟和时变汽车荷载与桥梁运动状态的时时耦合,首先从宏观和微观上丰富随机车流模拟方法,宏观上沿用交通荷载调查数据中的车辆顺序、车辆基本特性等不变量,以车辆间距为服从正态分布的限幅随机变量,形成深度融合交通荷载调查数据和交通流理论的随机车流高真实度仿真方法;微观上对车辆间距随机变量确定的关键状态-阻塞状态,引入加权速度,实现阻塞密度时车流的走走停停动态描述,采用考虑驾驶人状态的概率分布方法确定车辆时距;实现多密度随机车流的高真实度仿真。其次细化刹车过程模拟,建立车流差异化刹车模型：采用顺次对比方法,筛选桥长范围最不利刹车车流;引入停车视距,考虑驾驶人反应,区分头车和跟驰车辆,精细模拟车辆刹车动态过程和刹车车流演化过程,差异化确定各车辆刹车参数;实现桥上多状态车流并行动态演化模拟。第三建立刹车力学模型,并融入至已有正常车流的车-桥耦合系统,构建可考虑刹车状态的分析系统。最后确定桥梁典型响应和分析指标,以一座大跨斜拉桥为例,对多刹车工况下的桥梁响应进行分析。结果表明：桥上刹车状况一般会产生超过正常行驶状况下的桥梁响应,最不利单车道刹车状况下的塔根弯矩甚至达到跑车工况的2.7倍,简单采用规范冲击系数方法很难实现刹车响应的包络;刹车过程中的桥梁响应最值不仅与采取刹车的车辆数目和桥上车辆保有量有关,还受刹车作用与桥梁原响应趋势的顺逆程度控制;桥梁及桥上刹停车辆的总质量和桥上正常行驶的车辆决定桥梁响应时程曲线趋势振幅;典型桥梁响应的总体趋势,与车流密度和刹车车道数相关性较小,不同时段车流会对梁端顺桥向位移和塔根弯矩产生影响。     

钢-混凝土组合梁桥温度场与温度效应研究综述

组合结构桥梁由热工性能差异显著的钢材和混凝土构成,温度效应往往成为控制其设计和应用的关键因素,因此,对其温度场和温度效应进行准确地计算与评估具有重要的科研价值与工程意义。对组合结构桥梁温度场与温度效应开展了综述研究。首先,对各国桥梁规范温度荷载的规定进行归纳对比,讨论不同规范中温度荷载计算方法的特点,总结中国现有规范对全国气候划分的分辨率不足、对日照辐射的考虑不够完善等有待提升之处;其次,对国内外桥梁温度场与温度效应研究的发展与现状进行调研,重点分析中国钢-混凝土组合结构桥梁温度场与温度效应的研究进展,对现有研究的不足进行讨论;再次,提出基于可靠度理论的组合结构桥梁设计温度荷载模型,可使用气象部门统计的温度统计资料,通过MATLAB高效数值模型计算形成组合结构桥梁温度场时程数据,进一步利用极值模型获得桥梁设计的温度荷载代表值,快速、高效地实现对桥梁地理信息、结构参数等因素的考虑;最后,以北京地区典型3跨连续直线组合梁桥为算例,对连续钢-混凝土组合桥梁的温度效应展开研究。提出的基于可靠度理论与MATLAB的钢-混凝土组合结构桥梁设计温度荷载模型,可实现任意地区组合结构桥梁温度场的精确计算并显著提升计算效率。     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大;当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1,含冰率4%~30%时,局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

水泥改良粉细砂路基工后沉降及空间应力分布研究

依托浩吉铁路路基工程,探讨粉细砂路基的工程灾害机理,并通过掺加水泥改良其压实性能,对改良的粉细砂路基内部的变形和竖向应力进行监测,分析了沉降及其空间应力分布特征。结果表明:粉细砂路堤存在压实性欠佳、振动强度衰减及边坡易失稳等问题,通过掺加水泥可以提高其压实性能,其水泥/粉细砂的最优配比为5%;竖向沉降随深度的增加总体上逐渐降低;竖向应力随时间变化不大,且随着深度增加总体上逐渐增大,除基床表层以外,基床底层和基床以下路堤区域均低于理论自重应力值;水平方向,对称位置处竖向应力差异较大,揭示了路基内部应力分布复杂的不均匀特征。     

锚索预加力对基坑变形及结构内力的影响研究

以北京市通州区的某一深基坑为依托,运用启明星计算软件。对不同锚索预加力下深基坑桩锚支护体系的基坑变形和结构内力进行分析,确定锚索预加力施加值的合理区间。分析表明:随着锚索预加力增大,基坑水平变形大幅度减小,幅度基本稳定,支护结构内力减小,减小幅度呈递减趋势;与锚索预加力增大至0.5N_k相比较,锚索预加力增大至0.8N_k时对基坑变形、支护结构内力影响作用有下降趋势,建议锚索预加力为0.5~0.8倍的轴力标准值。     

砾石桩复合地基桩土作用性状分析

为了探究盐渍土地区砾石桩复合地基桩土作用性状,结合西北地区某盐渍化软土地基处治试验段,运用有限元软件建立砾石桩复合地基数值分析模型,考虑砾石桩复合地基在施工期和运营期排水固结的前提下,对上部路基荷载作用下砾石桩复合地基桩土的承载性状、沉降性状、应力分担等作用性状进行分析。结果表明:路基填土高度对砾石桩复合地基桩土作用性状产生了较大的影响;路基填筑期至运营期,桩土应力比呈现先增大后减小,直至趋于稳定的变化规律。     

建筑垃圾改良膨胀土特性试验研究

通过不同掺比、不同级配组合建筑垃圾掺入到膨胀土后进行室内试验,分析试样的无侧限抗压强度、CBR力学特性和膨胀特性规律。结合建筑垃圾改良膨胀土作用机理,对工程特性进行分析。研究结果表明:一定比例掺量的建筑垃圾可以显著改善膨胀土的物理力学、膨胀性能;建筑垃圾改良膨胀土的力学特性、胀缩性取决于建筑垃圾的掺比和土的初始含水量大小,此外级配对其也有一定影响。当建筑垃圾掺比为40.0 %左右,混合土含水率为12.4 %左右、采用19.5～31.5 mm粒级再生料时,建筑垃圾改良膨胀土具有更好的工程特性,满足路基填料的要求。