埋地HDPE管道施工过程中装配应变分布规律的现场试验研究

现场测试数据表明HDPE双壁波纹管道在填土施工时会产生较大装配应力和应变。然而,目前关于HDPE管道服役期力学性能的研究和设计方法均忽略装配效应对管道力学特性的影响,高估了管道服役性能并带来安全隐患。通过现场试验,对管径600 mm HDPE双壁波纹管道填土施工过程中产生的径向挠度与管周环向应变进行实时监测;结果表明,管道施工填土产生的最大装配应变发生在管侧（与管轴线等深度的管壁处）,而管顶和管侧挠度近似相等;管顶挠度与填土高度和最大管周环向应变之间均存在良好线性关系。通过有限元数值模拟分析并综合现场试验数据,提出了基于填土高度的管顶挠度预测公式和基于管顶挠度的最大管周环向应变预测公式,可以方便快捷地预测HDPE管道装配应变。通过对比报道的两个现场试验的实测数据验证所得公式,结果表明所得公式预测值与实测管顶挠度的误差范围为7%~13%,表明该公式可准确计算施工填土时HDPE管道的管顶挠度。     

地层沉陷中埋地HDPE管道力学状态及模型试验分析

地层沉陷致埋地HDPE管道事故频发,主要原因之一是地层沉陷过程中所诱发的管道附加应力和变形剧增,从而导致管道破坏。已有研究成果大多集中于固定尺寸沉陷区域管道与周围土体力学特性的分析,尚无相关理论预测沉陷发展过程中管道力学响应特征变化规律。利用自制室内足尺大型模型试验系统,以粗砂为管道开挖沟槽回填料,通过调整模型箱底板的下沉模拟地层沉陷形成过程,研究埋地HDPE双壁波纹管道的受力变形特性及其上覆回填料土体的沉降分布规律。试验结果表明:1地层沉陷过程中HDPE管道的竖向变形符合修正高斯分布曲线;2随着土体沉陷的发展,管道顶部土压力随之增大,且试验管道顶部的土拱率由0.7增大到2.05,呈现出明显负土拱效应;3对于相同抗弯刚度管道,土体沉陷变形所致管道附加变形随管道上覆土层厚度的减小而减小;4随着管道抗弯刚度增加,埋地管道对于土体的沉降抑制作用愈加明显。     

超长循环荷载下轻质混凝土疲劳特性

采用MTS万能试验机对外掺30%体积分数聚苯乙烯颗粒的轻质混凝土试件施加不同频率(5,10Hz)及荷载幅值(30,35,40kN)的超长循环荷载,进行累计2 000×104振次的疲劳试验,研究其动应力-应变滞回曲线形态随振次的变化规律,并计算了对应的阻尼比、动弹性模量等动力学性能.结果发现:与同强度等级的混凝土相比,轻质混凝土阻尼比较大,动弹性模量稍低,表明其吸能效果更好,韧性与抗裂性能也更为优异;轻质混凝土试件在1 570×104振次左右出现了细微裂缝,根据其附近的应力应变关系发现,该试件的阻尼比与动弹性模量在疲劳损伤前后基本保持稳定;提出和验证了轻质混凝土疲劳寿命预测公式,并对其应用于道床的可行性进行了研究.     

基于正交试验的EPS塑性混凝土配合比优化设计

膨胀聚苯乙烯(EPS)混凝土是一种新型的建筑材料,具有自重轻、保温性能好等特点,广泛运用于工程建设中.制备EPS混凝土的关键在于保障EPS颗粒均匀拌合.采用了六因素三水平的正交试验对高稠度的EPS塑性混凝土的配合比进行了优化设计,从而降低EPS颗粒上浮程度.试验因素包括水灰比、EPS体积比、砂率、外加剂Ⅰ掺量、外加剂Ⅱ掺量以及外加剂Ⅲ掺量.根据对正交试验结果的直观分析和方差分析得到了EPS塑性混凝土的各因素水平最佳组合以及流动性和抗压强度的主要影响因素分别为外加剂Ⅰ和EPS体积比,并总结了各因素与流动性和抗压强度的变化关系.