平板湍流边界层流向—法向平面发卡涡的PIV实验研究

湍流边界层流动精细涡结构的分析对于水下航行体表面减阻乃至降噪机理的深入研究都具有重要意义.文章应用粒子图像测速技术(PIV),对Reθ=1 743和5 400时的平板湍流边界层的流向—法向平面流场进行了测试研究.一方面,直接对瞬时速度场精细涡结构进行提取分析,通过Galilean分解和λci准则识别出流向—法向平面中的发卡涡及发卡涡包.研究表明,发卡涡和雷诺应力的分布特征具有高度相关性;发卡涡包产生了流向动量的法向不规则分层分布特征.另一方面,文中通过对500个瞬时速度场子样进行时间平均分析,获得了不同雷诺数下平均速度以及湍流度分量的法向分布规律.此外,文中还对发卡涡的几何尺寸和漩涡强度λci进行了统计分析.研究表明,在y+＜50范围内无量纲化的漩涡强度λciδ/uт沿法向迅速衰减,且在不同雷诺数下变化曲线基本一致;在y+ ＞50后λciδ/uт衰减平缓,且低雷诺数下的值较大.     

护坡垫层渗透系数对面层波浪上举力的影响

在工程应用中,对于波浪作用下的护岸工程,护坡通常采用面层-垫层-堤心土的设计模式,其垫层一般采用反滤层结构。但在实际工程中垫层结构往往被简化,直接将土工布铺设在砂层上。通过理论分析和模型试验,主要针对这种垫层结构在波浪作用下所受的影响进行了研究,得出了结论：当面层渗透系数小于垫层渗透系数时,在垫层内部会产生对面层的上举力,从而可能引起面层失稳。该成果对类似工程有一定的借鉴作用。     

设置聚酯玻纤布的层间滑移模型研究

路面结构层间铺设聚酯玻纤布可有效地延缓反射裂缝病害的发生,其黏附性对防治反射裂缝的效果至关重要。对采用乳化沥青等四种粘结材料的试件分别进行层间滑移剪切试验和层间挤压剪切试验,对比研究四种不同粘结材料的抗剪强度以确定最佳粘结材料;通过试验研究层间粘结性能随用量的变化趋势,确定了最佳用量。研究表明铺设聚酯玻纤布下的最佳粘结材料为SBS改性沥青,其用量不得低于0.45kg/m~2,最佳用量为0.93kg/m~2。     

碎石层缓冲差异沉降模拟试验研究

为研究碎石层对差异沉降的缓冲性能,设计了模拟差异沉降试验箱,通过模拟试验验证了碎石层缓冲差异沉降的效果;在碎石层缓冲差异沉降机理分析的基础上,提出了二次松散系数的概念及计算公式,设计了碎石层二次松散系数测试箱,并分析了粒径大小、颗粒形状、内摩擦角与二次松散系数的关系。根据常见的沉降曲线形状推导了相应的碎石松散边界方程,并由此分析了影响碎石松散区域大小的主要因素。研究表明:碎石模拟试验箱的设计及试验是成功的;碎石层散体材料可以缓冲差异沉降主要是由于其具有二次松散的性能;二次松散系数随碎石粒径及内摩擦角增大而增大,且同粒径卵石的二次松散系数总是低于碎石;沉降最大值及二次松散系数是决定松散区域厚度的主要因素。     

沥青路面摊铺离析评价方法研究

针对沥青路面摊铺离析导致路面出现早期损害和平整度衰减的问题,将摊铺路面分为多个检测道,借鉴ASTM(American Society for Testing and Materials)比对试验分析方法,视摊铺机在各检测道的摊铺行为为独立试验过程,采用无核密度仪和激光纹理仪两种无损检测手段,通过对沥青路面内部空隙率和表面构造深度均匀性分析来评价路面横、纵向摊铺离析,在检测试验结果的分析上,引入重复性标准偏差Sr、SR和一致性统计量k、h作为评价分析手段,并运用取芯切片及结合数字图像处理的方法来分析芯样截面的面空隙率差异,能有效评价沥青路面的竖向离析。结果证明,这种评价方法很好地反映了沥青路面施工质量的均匀性,该方法切实可行。     

长寿命沥青路面沥青层力学分析及其层位划分研究

基于我国沥青路面设计理论及标准,参考国际成功的长寿命沥青路面结构,选取不同的长寿命沥青路面结构与材料参数,如结构层厚度、模量和泊松比等,采用BISAR3.0路面力学计算程序计算不同深度处的力学响应,分析其计算结果。数据分析结果表明,对于长寿命沥青路面结构:其力学响应规律具有普遍性,在综合考虑各种结构层材料性能与厚度条件下,沥青层内0~7 cm为高受力复合区域,是各种损坏最易发生区域;沥青层最大拉应变易出现在沥青层表面和沥青层底面,是产生路表开裂和沥青层底疲劳开裂的主要原因;沥青层合理划分为3层,分别为磨耗层、联结层和下承层,给出了各结构层应满足的力学性能要求及厚度范围。     

天然双层软土地基硬壳层的作用机理研究

硬壳层的存在改变了地基的受力状况,使地基土变为双层的受力模式。通过深入的理论研究,提出硬壳层软土地基界面附加应力的分布规律、硬壳层对地基附加应力的扩散,有助于确定科学合理的地基处理方案,从而节省投资和缩短工期。     

强震区隧道洞口段减震的振动台模型试验

就山岭隧道而言,洞口段往往是震害最严重的部位。为了研究强震区隧道洞口段设置减震层的减震效果,对隧道结构进行了振动台模型试验。分别从衬砌的应变、加速度方面进行了分析,结果表明:减震层的减震作用明显。最后,对试验中的地表地震裂缝的震害进行了描述。     

复合材料夹芯箱梁理论

基于复合材料箱梁理论,引入夹芯箱梁分析模型,由最小势能原理导出含耦合关系的夹芯箱梁控制方程和边界条件,并给出了一般的求解方法．     

寒区隧道温度场分布规律及保温层适应性研究

为了研究寒区隧道的防寒保温设计问题,采用数值分析方法探讨不同外界气温、围岩地温以及有无保温层等条件下寒区隧道温度场的分布规律和保温层适应性研究,并采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立列车风影响下寒区隧道温度场的计算模型,分析有无列车运行条件下寒区隧道温度场的变化规律。研究结果表明:由于二衬后出现负温分布对隧道衬砌结构安全性影响较大,因此建议将二衬后不出现负温分布作为寒区隧道保温措施的控制指标;在不考虑列车风影响条件下,保温层法最佳适用于最冷月平均气温为-2~-15℃的地区,当最冷月平均气温低于-15℃、围岩地温低于5℃时,保温层法应与主动保温措施相结合;当列车运行速度为300km/h、运行间隔为30 min时,通车与不通车相比隧道洞内中间位置平均气温下降约1.22℃,二衬后沿隧道进深方向出现负温的距离约增加36.8%。