微胶囊沥青自愈合行为与微观机理

为探究微胶囊沥青自愈合行为及其影响因素,采用原位聚合法制备微胶囊,以宏观试验与微观试验相结合的方法,从微胶囊的应力控释、毛细作用与扩散行为三方面揭示其自愈合行为的微观机理;进行了微胶囊沥青的拉拔-愈合-拉拔试验,采用自愈率(试件愈合后拉拔强度与初始拉拔强度之比)作为评价指标,考察了微胶囊掺量和愈合时间对微胶囊沥青自愈率的影响规律;进行了微胶囊沥青的动态剪切试验,对比疲劳试验前后微胶囊沥青的微观形态,考察微胶囊的应力控释特性;借助荧光显微镜,可视化了芯材在微裂缝中的横、纵向毛细作用与在沥青中的扩散过程;借助显微图像软件中的实时录像功能,观测微胶囊沥青微裂缝的愈合过程;采用红外光谱测试微胶囊芯材和拉拔-愈合-拉拔试验前后微胶囊沥青的官能团,考察芯材在沥青中的释放行为。分析结果表明：微胶囊掺量从0提升至8%时,自愈率从16.70%提高至48.92%,表明微胶囊沥青的自愈率随着微胶囊掺量的增加而逐渐增大,当微胶囊掺量为4%时,愈合120 min的自愈率是愈合10 min的1.85倍,表明微胶囊沥青的自愈率随着沥青愈合时间的延长而逐渐增大,这说明提高荷载休息期和微胶囊掺量对增强微胶囊沥青自愈合性能具有积极作用;微胶囊沥青的微观自愈合机理为,微裂缝尖端应力刺破微胶囊的囊壁而释放囊芯愈合剂,芯材在毛细管作用力的驱动下流动、扩散,并与附近的沥青接触、浸湿,从而达到修复沥青微裂缝的目的。     

碳纳米管增强火山灰基地聚合物的制备与性能表征

为研究多壁碳纳米管对火山灰基地聚合物的增强效果与机理,通过显微观察和图像识别对比了不同超声时间多壁碳纳米管分散液中团聚体的数量和面积,确定了适宜的超声分散时长;以不同顺序混合分散液、碱激发剂溶液和火山灰制备地聚合物,通过所得浆体的稠度试验、硬化试件的三点弯曲试验、单轴压缩试验研究了不同掺量、不同种类的多壁碳纳米管对地聚合物工作性能与力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜-能谱仪、压汞试验对地聚合产物的微观形貌和孔隙结构进行表征。分析结果表明：随着超声时间的增加,多壁碳纳米管的分散效果改善明显,45 min超声后超过85%的团聚体面积减小至0~100 μm²,总团聚体面积占比小于1%,且平均面积小于50 μm²;先添加多壁碳纳米管分散液再添加碱激发剂溶液的材料混合顺序更有利于纤维的均匀分散和地聚合物工作性能的保持;多壁碳纳米管在0.10%质量掺量时,对火山灰基地聚合物流动度影响不大,且能够有效提升其力学性能;功能化的多壁碳纳米管由于具有更强的亲水性和润湿性,对浆体工作性能的影响更轻微,对硬化试件力学性能的提升更显著,28 d时抗折、抗压强度较参照组最高可分别提升31.0%、15.9%;微观检测结果显示,多壁碳纳米管在地聚合物中发挥了桥接、填充、成核作用,因而实现性能的改善。     

新型隧道结构纵向连接筋对支护性能影响研究

隧道工程中,纵向连接筋多为焊接或者插入式连接,但纵向连接筋对隧道支护性能影响尚不明确,没有相关试验分析。基于此问题,按照初支二衬联拱隧道新型支护体系,设计采用不同纵向连接筋形式初期支护构件,采用MTS大型拟动力加载系统进行室内加载试验,对采用纵向连接筋构件的力学特性进行研究,得到如下结论:(1)纵向连接筋在初期支护中稳定型钢、参与结构受力,加强隧道支护承载能力及抗变形能力,提升隧道整体性、稳定性;(2)纵向连接筋插入式连接在提升构件承载力及抗变形能力要优于焊接连接,该影响主要体现在加载后期;(3)该试验对比了几种不同纵向连接筋构件受力及变形情况,根据试验结果可确定纵向连接筋最优设置形式,为实际工程提供参考。     

粗集料形状特征对沥青混合料抗剪性能的影响

矿质集料的形状特征对沥青混合料的性能具有极为明显的影响,但目前关于这方面的研究极少。采用编制的图像处理程序,获取了五组颗粒形状特征不同的粗集料其形状参数,运用单轴贯入试验分析了粗集料形状参数对混合料抗剪强度的影响。结果表明,粗集料各种形状特征参数对混合料抗剪强度都有不同程度的影响,且扁平系数对抗剪强度的影响最大,必须控制粗集料中扁平颗粒的含量。     

地铁站台火灾烟气扩散的盐水模型试验研究

为获得地铁火灾烟气在有活塞风和无活塞风影响下的扩散规律,在满足相似准则的情况下,搭建地铁站台液体缩尺模型试验台。用带颜色的水模拟火灾烟气,在获得烟气扩散现象的同时,测出烟气在典型位置处的流速分布与变化。试验结果表明,火源强度为1.5 kW时,无活塞风作用下,烟气要充满182 m×12 m×4 m的站台需180 s,乘客有120 s的时间从左、右楼梯疏散;有活塞风时烟气充满站台只需30 s,乘客仅有25 s从右侧楼梯逃生。     

Rice公式外推桥梁荷载效应

在当今,如何对桥梁进行合理评估已成为桥梁工作者的一个重要课题。而在桥梁评估过程中,科研工作者往往需要定量描述评估周期内某座桥梁的交通车辆荷载大小,一般用荷载效应描述。就此根据动态称重系统实测的107国道路段交通荷载数据产生的模拟车流对评估周期内荷载效应极值的计算方法进行了初步研究,以各种跨径简支梁为例,利用Rice外推理论外推各个观测周期的荷载效应极值,并以此作为建立评估荷载模型的基础。     

流线型桥梁断面雷诺数效应

采用数值模拟方法计算了不同雷诺数苏通桥流线型断面三分力系数, 通过风洞试验研究了宽高比为10∶1的流线型桥梁断面的雷诺数效应, 分析了雷诺数对阻力系数、表面压力系数、风压功率谱及斯特罗哈数的影响, 研究了粗糙度对雷诺数效应的抑制作用。分析结果表明: 阻力系数随雷诺数的增大而减小, 雷诺数会改变表面压力系数0值出现的位置, 斯特罗哈数对雷诺数有平台区存在, 低雷诺数风洞试验测得的斯特罗哈数比实桥值小20%, 因此, 流线型桥梁断面存在明显的雷诺数效应, 且粗糙度对雷诺数效应有抑制作用。     

基于非线性理论的海上平台空调机组振动预测与减振研究

基于非线性振动理论,建立振动预报方法.通过对空调机组振动的测试与分析,找出了该机组振动的主要激励源和有关影响因素.进而提出了具有针对性的改进措施和增加隔振器的方法,消除结构之间的半刚性连接,改变了海洋平台整体结构的固有频率,使之远离共振区域,取得了明显的减振效果.并通过现场勘探测量和计算,验证了振动分析方法.     

船舶球鼻首声呐导流罩连接结构设计及模型试验

  目的  新型舰船与钛合金球鼻艏导流罩一般采用螺栓连接,由于受艏部砰击和波浪载荷等交变载荷的影响,需要对钛、钢连接结构进行疲劳性能分析。  方法  首先,通过有限元法对实船钛、钢连接结构进行受力分析,并对钛、钢法兰连接螺栓的应力进行计算,然后,基于疲劳累积损伤理论和S-N曲线法计算得出钛、钢连接结构的疲劳寿命,同时根据实船钛、钢连接结构的受力分析,制定与之对应的疲劳试验方案,进行钛、钢连接结构的疲劳试验。  结果  结果表明,钛、钢连接接口螺栓的疲劳强度理论计算与试验结果基本一致,对钛、钢连接的疲劳性能分析方法合理。  结论  所建立的钛、钢连接接口疲劳性能分析方法可为钛和钢连接的连接型式、螺栓的选型及连接结构优化提供有益的参考和借鉴。     

寒区隧道冻胀效应测试与分析

为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律, 基于温度场变化定义了测试冻胀力, 通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律; 提出了冻胀力简化测试方法, 研发了温度场-冻胀力同步测试系统; 以四川省省道215线鸡丑山隧道为例, 布置5个测试断面开展大规模现场测试, 并选取典型断面K117+700 (简称700断面) 和K117+600 (简称600断面) 分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力; 以围岩冻结(12~次年2月) 和未冻(7~9月) 时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力, 结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力; 采用现有冻胀模型计算理论冻胀力, 并与测试冻胀力进行了对比, 研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明: 隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化, 受环境温度影响, 围岩温度呈季节性正负温变化, 并出现季节性冻融现象; 当围岩为负温时处于冻结状态, 支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用, 且温度越低冻胀效应越明显, 各断面测点应力峰值均出现在1月, 700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa; 当围岩为正温时处于未冻结状态, 支护系统仅受到围岩压力作用; 同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa, 说明冻胀力除与围岩温度有关外, 还与富水条件和围岩级别有关; 最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa, 因此, 寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。