Reduction of skin friction by microbubbles and its relation with near-wall bubble concentration in a channel

Determination of the flow structure near the wall is essential for a clear insight into the phenomenon of skin friction reduction by microbubbles in a turbulent boundary layer. An important parameter, is the bubble concentration or void fraction in the wall region in drag-reducing conditions. The purpose of this paper is to show drag-reducing effects due to microbubbles in a water channel and, more importantly, to show the dependence of the drag-reduction values on the near-wall void fraction. A two-dimensional channel with an aspect ratio of 10 was specially built for this purpose with provisions for air injection through porous plates. Skin friction was directly measured by a miniature floating element transducer with a 5-mm circular sensing disk mounted flush on the top wall 67 channel-heights downstream of the injector. The wall friction in the presence of air bubbles was found to be reduced under the same bulk velocity when compared with the value without air. Detailed void fraction profiles across the channel were obtained by a sampling probe and a fiber-optic probe. Better collapse of the drag reduction data, independent of different profile shapes, was found when plotted against the near-wall void fraction than against a cross-sectional mean void fraction. While this dependence reconfirms that the phenomena are essentially inner-region dependent, the lack of influence of the bubble distribution patterns away from the wall implies lack of outer region influence.     

铁路隧道基底脱空条件下的动力响应分析

列车荷载作用是诱发在役隧道基底病害的主要原因。为分析隧道基底脱空条件下对列车荷载的响应问题,以某铁路隧道工程Ⅲ级围岩正常断面为对象,通过现场在隧道铺底顶面埋设压力盒,对铺底混凝土层受力进行测试;在此基础上,通过数值计算,重点分析列车荷载作用下基底不同脱空长度下的基底中心线、轨道处与轨枕端头处的应力分布规律及铺底顶面振动特性。结果表明:在铺底顶面,动压力在轨道、轨枕端头处与基底中心线处分别为80,20 k Pa和60 kPa。经计算模拟,基底存在40 cm与80 cm宽脱空区时,在轨枕端头处、轨道处及中心线处应力规律基本一致,在脱空区处应力出现先减小再增加现象,且轨道处突变最大,脱空区侧壁处存在应力集中现象,脱空区影响深度范围约2 m。80 cm宽脱空区在数值上与40 cm宽脱空区相比,基底动应力、铺底顶面加速度与振动位移的最大增幅分别为50%、30%和3%。     

OGFC沥青混合料设计参数研究

针对OGFC沥青混合料的路用特点,对主要的参数进行试验分析,探讨、归纳出了相应的方法及指标要求,重点研究OGFC混合料的主要材料选用要求,空隙率的要求及主要影响因素,达到目标空隙率的集料级配范围,以及混合料的马歇尔试验参数.     

水泥混凝土路面脱空判别研究与工程应用

针对目前水泥混凝土路面脱空现象的普遍存在和判别手段、判别方法的局限性,重点介绍了多级荷载回归法,并提出基于落锤式弯沉仪（FWD）的脱空临界线判别法,结合Winkler地基上的多块板有限元体系和非线性最小二乘优化方法,较好地反映了接缝传荷、现场基础强度对板角弯沉的影响。工程应用表明,该方法可以较好地反映现场实际情况,并适合于现场指导施工或大量数据的批量处理。     

沥青碎石基层混合料的功能设计

针对现有高等级公路早期损坏现象,在分析结构类型影响程度的基础上,提出了柔性基层与半刚性基层优化组合的结构型式。文中基于沥青碎石基层的功能特点,确定了沥青碎石混合料的设计原则与设计指标,并采用最佳振动压实工艺、引入填充系数及具有侧限、能反映材料三向受力状态的动载压入法等具有新特点的设计方法分别确定了沥青碎石混合料的粗骨架类型、细集料分布及最佳填充系数,从而设计出满足基层功能要求的骨架-空隙型沥青碎石混合料。     

基于分布式压密传感器的隧道衬砌防脱空主动监测

为解决二次衬砌脱空的问题,实现在浇筑过程中对衬砌脱空的主动监测,结合隧道二次衬砌衬背脱空的成因,研发基于分布式压密传感器的隧道衬砌脱空主动监测系统。该系统由分布式压密传感带、延长线、直显终端及工业电脑组成,具有原理简单、安装便捷等优点。通过在衬砌层间预埋分布式压密传感器,对浇筑过程进行主动监测,结合带模注浆技术,实现对衬砌脱空的精准注浆与快速处治,有效解决隧道衬砌脱空问题。在验证试验中,系统在浇筑过程中共发现2处拱顶空洞,证明该系统对脱空监测的有效性。同时,该系统在国内部分重点铁路线已经取得应用,现场应用情况表明,该系统对二次衬砌拱顶脱空的识别准确率可达到95.5%。     

高速公路湿陷性黄土路基的压实技术

针对黄土路基的工后沉降和黄土边坡的长时间稳定等问题,结合工程实际,采用室内试验的方法分析了湿陷性黄土空隙比与沉降量随压力的变化,提出采用冲击压实技术对路基进行压实。研究结果表明：采用冲击压实技术能减小路基的土体空隙比,使路基达到稳定,对促进湿陷性黄土的沉降效果是明显的。     

离析对沥青路面泛油的影响

从施工过程中存在集料离析以及沥青路面泛油现象产生的原因入手,简要分析集料离析对泛油现象的影响,从而在施工过程中加以控制,借此减小泛油对沥青混凝土路面使用性能的危害。     

小塘子特宽桥荷载试验与分析方法研究

随着城市交通建设的发展,我国出现了宽跨比较大的城市桥梁。此类桥横向分布效应较常规桥梁明显,以传统的桥梁平面计算程序计算活载作用效应会带来误差。针对一座宽跨比约2.3的简支空心板桥梁进行结构平面和空间加载分析,分别计算加载后桥梁的变形和应力,并与实际加载测量的变形和应力结果进行比较,分析两者的差别,为实际工程提供参考。     

不同纽配结构水泥稳定穆砾材料CT试验分析

利用工业CT三维扫描成像技术,进行了3类典型级配结构对比试验,分析了不同结构水泥稳定砂砾材料在过载条件下破坏前、后的微观特性．研究结果表明：悬浮密实结构、骨架密实结构及骨架空隙结构这3种典型级配结构的空隙率主要受最大空隙体积的影响;骨架密实型结构大粒径骨料破坏后形成的较小骨料和胶结料形成的整体仍有一定的强度,该结构抗疲劳破坏潜力较大;优化水泥稳定砂砾基层级配结构可有效增强其抗破坏能力．该研究成果对干旱荒漠区公路工程施工和设计具有指导作用．