不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

纳米黏土改良黄土力学性能试验研究

在陕西安塞地区黄土中掺入两种不同纳米黏土材料,设计不同掺量、含水率、养护龄期等多因素影响下的正交试验,并对改良后黄土进行三轴试验,分析凹凸棒土和纳米蒙脱土改善黄土无侧限抗压强度指标以及抗剪强度指标的变化特征,并采用SEM对两种纳米黏土改良黄土进行改善机理微观分析。结果表明:掺量为1%的凹凸棒土、掺量为2%的纳米蒙脱土对黄土抗压强度影响最为显著,在一定含水率下可使素黄土的抗压强度分别提高21%和42.3%; 两种纳米黏土改良黄土应力-应变曲线受试样干密度、围压及掺量的影响,干密度为1.35 g?cm^-3、围压为50 kPa的改良黄土有应变软化现象,干密度达到1.65 g?cm^-3时,4种不同围压下改良黄土应力-应变曲线均有应变硬化的趋势; 两种纳米黏土对改良黄土的抗剪强度指标影响效果显著,其中1%掺量的凹凸棒土、2%掺量的纳米蒙脱土可以使改良黄土的黏聚力分别提升61.02%和81.70%,内摩擦角分别提升27.86%和21.31%。     

强降雨条件下高陡填方雪道路基稳定性分析

为研究降雨入渗对路基稳定的影响规律,以涞源县冬奥会高陡滑雪赛道跳台路基为工程背景,考虑雪道路基填料的级配和降雨强度等因素,建立有限元模型,分析强降雨条件下高陡填方路基的稳定性,并通过离心试验结果验证数值模拟结果的合理性。结果表明:降雨入渗会导致路基位移增大,最大位移量为22.401 cm,孔压由负变正且相对孔压最大值为85 kPa; 随着路基填料级配趋于良好,路基顶面的位移和相对孔压逐渐减小; 随着降雨时间的增加,路基顶面的位移和相对孔压不断减小,位移由22.401 cm减少至12.35 cm,相对孔压由85 kPa减少至37 kPa,路基安全系数下降至1.2; 在降雨强度和时长相同的条件下,填土级配对路基稳定性的影响较大; 降雨强度存在临界值,一旦超过该临界值(150 mm?d^-1),路基位移迅速增大,孔压急速变化,路基失稳时间缩短且破坏程度加剧; 降雨入渗引起的路基滑动破坏往往是浅层滑动,可通过加强路基坡面的防护和排水,减小降雨对路基浅层土体的影响,提高路基的稳定性。     

基于FLAC3D的空间滑动面准则计算格式与实现

 通过求解一元三次方程得出塑性因子 ,推导空间滑动面(SMP)准则在FLAC3D中的计算格式。基于FALC3D提供的二次开发平台,通过编制C++代码形成dll文件,将SMP准则导入FLAC3D中,实现在FALC3D软件中SMP准则的二次开发,并给出编程基本过程。通过进行真三轴数值试验、厚壁圆筒受内压的解析解与数值解的对比、边坡稳定性的计算验证模型开发的可行性。分别采用莫尔–库仑准则和SMP准则分析一边坡稳定性,得出SMP准则与莫尔–库仑准则计算边坡稳定有相似的破坏过程,由于SMP准则考虑了中间主应力对材料屈服面的影响,前者的安全系数高于后者;在相同折减系数下,边坡的塑性区和位移量均小于莫尔–库仑准则计算的结果。     

多来源RAP下RHMA材料组成的动态控制策略

为降低多来源沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement, RAP)变异对热再生沥青混合料(recycled hot-mix asphalt mixture, RHMA)的影响,提出一种基于材料组成-马歇尔指标回归模型的RHMA动态控制策略。分析福银高速三明段16个路段RAP的变异性,响应面法构建多来源RAP掺量、RHMA级配、沥青质量分数与马歇尔指标之间的二次回归模型,分析模型的可行性,验证该模型对RHMA材料组成进行动态控制的可行性。结果表明:多来源RAP的矿料级配、沥青质量分数、沥青性能变异性显著;基于RHMA材料组成-马歇尔指标模型所提出的动态控制策略可通过RAP材料特性实时调整RHMA的最优材料组成,为解决多来源RAP下RHMA的变异性提供了一种新方案。     

考虑黄河冲刷要求的盾构法隧道最小覆土厚度分析

 针对兰州地铁1号线下穿黄河段盾构法隧道的最小覆土厚度问题,基于高压富水弱胶结砂卵石地层特性,分别提出由盾构掘削面稳定性与盾尾后方隧道抗浮稳定性决定的最小覆土厚度的修正算法,明确盾尾后方隧道受到的总浮力可以归纳为因浆液包裹产生的静态上浮力,以及地层应力引起的竖向不平衡力对应的动态上浮力,计算发现隧道抗浮稳定性要求的最小覆土厚度明显大于1.0 D(D为隧道直径),《地铁设计规范》(GB50517-2003)提出一般不宜小于1.0 D的最小覆土厚度有待进一步完善。在考虑隧址附近既有桥墩影响条件下,得出考虑冲刷要求的隧道最小覆土厚度方案是安全可行的,同时明确既有构筑物局部冲刷对新建构筑物的影响。研究结论可为盾构法隧道浅覆土穿越江河的稳定性控制奠定理论基础。     

基于有条件模拟方法的桥梁抗震分析

该文研究地震空间变异性对桥梁地震响应的影响。依据经过加速度幅值调整的EI-Centro地震波和空间相干模型,采用条件模拟算法-多变量线性预测(MLP)法合成继承选用记录物理特性的多点地震动,并通过大质量法将其施加到桥梁结构上。以一座高墩大跨曲线连续刚构桥为研究对象,分析比较地震动行波激励和完全空间变异性激励作用下的桥梁动力响应,研究结果表明:大跨度桥梁地震响应分析应考虑完全空间变异性的影响,有条件模拟技术可以应用于桥梁抗震分析。     

基于不完全拱效应的隧道预处理机制与计算方法

 隧道开挖中,掌子面–超前核心土的变形同样会使其周围产生拱效应,但该种拱效应不同于后方已开挖区域周围的拱效应,称之为不完全拱效应。不完全拱效应的发挥与预收敛变形和挤出变形有很大的关系,基于不完全拱效应提出了超前核心土周围围岩压力的计算公式,此公式与太沙基公式的不同在于考虑了预收敛变形对围岩压力的影响,并在黏性土的推导中考虑了非垂直滑移面效应,假定破裂面与垂直方向存在夹角 。算例分析显示,随着预收敛变形的增加拱顶土压力的变化可分为近线性快速下降、缓慢下降及稳定阶段,计算土压力随内摩擦角、埋深比及黏聚力的增大而减小,且在黏性土中随破裂面倾角的增大而增大。在此基础上,推导了计算基于新意法的超前核心土加固参数的理论计算公式,结合算例验证了理论公式的适用性,该公式计算简单,便于理解,可用于新意法的初步设计阶段。     

路桥过渡段填料中动荷载传递特性

为研究动荷载在路桥过渡段级配碎石填料中的传递规律,在路桥过渡段填筑过程中分别布设了3层土压力盒,各层均按梅花形布设,对压路机往返压实过程与液压夯夯击过程中各点应力进行实时监测,分析了压路机的振动荷载与液压夯的冲击荷载在同一填筑平面的传递特征; 进一步将竖直方向的各层测点元件拟定为对应的荷载传递路径,以此分析了各条路径中动荷载竖向传递规律。结果表明:填料的压实或夯击遍数直接影响动荷载的传递特性,随着压实或夯击遍数的增加,压力盒测得的应力值逐渐增大; 随着夯击遍数的增加,同一深度处填料的相对应力增加量均呈台阶状递增; 压路机与液压夯产生的动荷载在填料中的荷载衰减量随着深度增加逐步递减; 填料经过压路机与液压夯的6遍压实与夯击后,同一深度处的冲击荷载增加量为振动荷载增加量的4倍左右,液压夯处理路基填料的效果尤为显著; 试验结果为今后级配碎石填筑路桥过渡段提供了现场测试方案,为后续施工提供了理论指导,使现场测试环节更加完善。     

季节性冰冻地区路基土动态回弹模量试验研究

为研究季节性冰冻地区路基土的动态特性,采用动态三轴压缩试验对路基土动态回弹模量进行研究。分析了位于内蒙古东部季节性冰冻地区的2种典型路基土质在不同应力状态、不同含水率条件以及不同冻融循环次数下的路基动态回弹模量变化规律,并推荐了2种典型路基土质的动态回弹模量取值范围。试验结果表明:在一定的应力范围内,动态回弹模量随着围压的增加而增大,随着偏应力的降低而减小,并且围压对动态回弹模量的影响程度高于偏应力;含水率及冻融循环均对动态回弹模量产生重要影响,且影响程度与土质类型及冻融循环次数有关。试验中选取的赤峰黄土动态回弹模量取值范围为80～100 MPa,冻融循环折减系数为0.76;通辽砂土动态回弹模量取值范围为90～120 MPa,冻融循环折减系数为0.87。研究结果可为该地区的路面结构设计提供参考。