卸载工况下盾构隧道结构承载能力的试验研究

在盾构隧道运营过程中,隧道侧部出现的侧压力卸载会对隧道结构的变形产生影响,进而影响到地铁盾构隧道的正常运营。为解决此问题,必须对卸载工况下的盾构隧道的极限承载能力及管片结构的受力状况进行研究。研究的首选方法是足尺试验。对卸载工况下盾构隧道结构承载能力进行了足尺试验,记录了试验现象及相关破坏形式,并分析得到了盾构隧道结构在卸载工况下的受力机理及关键性能点。     

公路隧道拱顶附近烟气最高温度的理论预测与试验研究

为了研究顶部开口的城市隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,在已建成的隧道中设计并实施了全尺寸火灾实验,得到了隧道火灾自然通风模式下的拱顶附近烟气最高温度纵向变化数据。通过实验数据与理论预测结果对比的方式验证了H.Kurioka等人建立的隧道火羽流模型及其计算公式的可靠性,为市政公路隧道建设提供了科学依据,可以用来指导隧道火灾的研究及其消防工作的开展。     

一级公路改建高速公路中分带再利用护栏研究

某一级公路改建为高速公路,为缩短施工周期、降低工程造价,同时兼顾路面加铺工况,经过充分研究,在可再次使用原中央分隔带两波形梁护栏和路侧护栏结构的基础上,提出一种中分带再利用护栏。该结构采用计算机仿真方法进行安全性评估,并已通过实车足尺碰撞试验。试验结果表明,中分带再利用护栏防护等级达到三（Am）级,阻挡功能、缓冲功能、导向功能均满足要求,护栏安全性能可靠。该再利用护栏已在实际工程中应用,不仅提高了中央分隔带护栏的安全防护能力,而且取得良好的经济效益。     

钢板-混凝土组合结构加固盾构隧道衬砌结构极限承载力足尺试验

提出钢板-混凝土组合结构加固盾构隧道衬砌结构的加固方法,该方法采用钢板作为加固材料,钢板与原衬砌结构的界面黏结采用栓钉、植筋、化学锚栓和钢纤维混凝土组合而成的物理界面黏结。其中,焊接于钢板表面的栓钉作为钢板与钢纤维混凝土之间界面的抗剪连接件,植入原混凝土衬砌内表面的植筋作为原混凝土与钢纤维混凝土之间界面的抗剪连接件,化学锚栓提供钢板与原混凝土之间的径向抗剥离力,而采用钢纤维混凝土作为钢板与原混凝土衬砌之间的填充材料,其具有良好的抗裂性能与耐久性。这种界面黏结形式相比传统盾构隧道加固方法中由环氧树脂形成的化学界面黏结,提高了界面的强度、延性以及耐火性,改变了传统盾构隧道加固方法中,结构破坏源自局部界面黏结脆性破坏的破坏模式。以通缝拼装盾构隧道为加固对象,对加固试件进行模拟上部堆载作用下考虑二次受力的整环足尺静力加载试验,分析结构整体的受力过程、破坏模式和极限承载力等,探究钢板-混凝土组合结构加固法对于提高结构受力性能的作用,并将试验结果与内张钢圈加固法进行比较。研究表明:采用钢板-混凝土组合结构加固法加固盾构隧道,保证了界面黏结的有效性,极限承载力状态下,界面黏结良好,使得加固材料与原混凝土衬砌结构能够共同工作,提高了各类材料(钢板、螺栓等)的利用率,结构整体破坏模式具有良好的弹塑性;相比于内张钢圈加固法,钢板-混凝土组合结构加固法的钢材用量减少了29.4%,而结构极限承载力提高了31.1%,结构延性增加501%。     

三塔斜拉桥索塔锚固区节段足尺模型试验

为研究三塔斜拉桥索塔锚固区的局部受力特性,以2×616 m的三塔组合梁斜拉桥为研究对象,运用ANSYS的APDL语言建立了索塔锚固区的梁-实-接触参数化有限元模型。对不同高度模型的数值结果进行了对比分析,确定出合理的试验模型高度。在此基础上,选取索塔锚固区有代表性的节段进行了足尺模型试验,并对试验的测试内容、测试步骤和试验方法进行了详细阐述。研究结果表明:短边、长边预应力钢筋的预应力损失分别占张拉力的15.3%、10.4%;实测值与计算值基本吻合,锚固区有足够的压应力储备;在正常使用状态下,与现有双塔斜拉桥索塔锚固区模型相比,试验模型其顺桥向测点变形最小少1.6倍、最大少4.03倍。     

波激振动的理论预报及与实船试验结果的比较

本文研究一艘大型海船的波激振动问题。该船在运行过程中发生了频繁的波激振动，导致严重的结构裂纹。文中对四种预报船体波激振动响应的理论及其计算机程序进行了描述。这些理论在计算水动力载荷和结构振动时具有各自的特点，如：线性、二阶、非线性、频域、时域、二维和三维等。相应的程序(WASIM，SOST，SINO和VERES)对低频波浪诱导响应预报已有较多的验证。文中对各程序在波激振动预报中的前提条件作了说明。计算中进行了参数敏感性分析并给出了主要结果。在与实船试验结果的比较过程中选择了十个不同的工况，对其海况、航向和试验现象给出了简要描述。对低频波浪诱导和高频波激振动响应分别进行了比较，得出了一些有意义的结论。     

新型非导向防撞垫开发

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重度,参考国内外相关标准．依据我国交通流特性,提出非导向防撞垫碰撞试验条件与评价标准,采用理论分析和实车碰撞试验相结合的技术手段．开发出一种新型非导向防撞垫．结果表明,开发的防撞垫能够防护1．5t小型车辆60km／h正面碰撞,碰撞后车辆姿态良好,车体重心X,y,Z三方向加速度最大值分别为18．9g．4．2g,6．1g．防撞垫最大动态变形为1234mm．非导向防撞垫满足评价标准要求,可弥补护栏端部安伞漏洞．     

水平条分法在贴坡高填方路堤稳定性分析中的应用

结合山区高速公路建设的实践,采用足尺模型试验,得出荷载作用下斜坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态,并测定了其相应的极限承载力。通过对层状边坡稳定性计算方法的研究,提出了斜坡地基上高填方破坏面为折线时的极限平衡水平条分法,并推导了计算其安全系数和极限承载力的理论公式。结果表明:利用极限平衡水平条分法分析斜坡地基上高填方路堤稳定性不仅简单可行,且具有较高的可靠性和计算精度。     

带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能

为综合解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出了由正交异性钢桥面板与薄层超高韧性混凝土STC组合而成的轻型组合桥面板结构。由于STC层显著提高了桥面板的刚度,因此可对结构进行优化。在带U肋轻型组合桥面板的基础上,提出了带大U肋的轻型组合桥面板方案。将此方案拟应用于某大桥,与原结构相比,用钢量基本不变,而面板-U肋-隔板三者间焊缝总长度减少36%,不仅降低了施工难度,也减少了焊接缺陷,进一步解决了钢桥面板疲劳开裂的问题。采用4种不同的结构体系,建立了钢箱梁节段有限元模型,基于热点应力法,对体系的6个典型疲劳细节进行疲劳验算。结果表明：在大U肋轻型组合桥面板中,6个疲劳细节的应力水平与传统U肋轻型组合桥面板接近,降幅效果基本一致;同时,通过计算说明了大U肋轻型组合桥面板具有良好的横向受力性能,其栓钉也具有足够的抗疲劳性能。为探究此轻型组合桥面板STC层的纵向弯拉性能,开展了负弯矩条带足尺试验,确定大U肋轻型组合桥面板的STC顶层名义开裂应力为24.1 MPa,远超STC层计算最大拉应力10.92 MPa。以上分析初步表明：带大U肋的轻型组合桥面板有较好的疲劳和静力性能。     

土工格室在铁路软弱基床加固中的应用

为有效加固铁路软弱基床,保证列车安全运营,运用Marc软件对土工格室加固基床的工程性状开展了有限元分析,分别选择34cm×10cm、40cm×10cm、34cm×15cm和40cm×15cm(焊距×高度)4种规格的土工格室,应用平板载荷试验方法进行了土工格室加固的软弱基床承载力足尺模型试验,同时采用土工格室加固方法,对阳安铁路K241+450～550段的软弱基床进行了处治。结果表明土工格室可有效约束软弱基床的侧向位移和扩散应力,最大侧向位移可减少17%,最大竖向应力减少9.3%,且使应力分布更加均匀;加固后的基床承载力达180kPa以上,降低加固费用6%～12%;加固地段6a累计最大沉降为28mm,最小沉降为13mm,达到了加固铁路软弱基床的目的。