局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论,推导LRMB带隙计算的解析式,分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据,探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明:LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关,基于该模式建立的带隙计算方法是准确的;LRMB橡胶垫厚度增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB橡胶垫宽度增大,带隙起始频率升高,带隙宽度减小;LRMB混凝土质量增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB原胞数量增多,隔振效率提升,隔振效率达到20~25 dB;以济南轨道交通1号线工程为例,采用LRMB后地面振动衰减可达70%~80%,验证了LRMB的良好隔振性能。

路基荷载下倾斜椭圆形空洞的稳定性评价及因素影响分析

为了防止严重威胁公路安全的采空区发生二次活化导致道路灾害,采用应力叠加法,将基于Boussinesq方程计算所得路基荷载下的附加应力场与初始应力场叠加,得到洞周任意一点的应力状态;利用Mohr-Coulomb强度准则得到空洞稳定性,通过与已有研究结果对比,验证稳定性评价的可靠性;利用二分法计算椭圆形空洞保持稳定时所能承受的最大路基荷载,并探讨路基荷载宽度比、路基荷载偏心距比、椭圆形空洞长短轴比和椭圆倾角等因素对椭圆形空洞稳定性的影响。结果表明:当椭圆形空洞长轴沿水平方向时,椭圆形空洞长短轴比和路基荷载的增大对椭圆形空洞造成应力集中效应叠加,使得最大路基荷载随长短轴比的增大而减小;当椭圆形空洞长轴沿竖直方向时,初始应力场与附加应力场引起的水平方向的应力集中效应互相削弱,含椭圆形空洞地基能承受更大的路基荷载。

层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模拟

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMSAND-Br模型参数,并用于模拟已有的离心机桩基贯入模型试验,通过对比模拟结果与已有的离心机桩基贯入模型试验数据,验证所建立模型的可靠性;采用验证后的所建立模型模拟分析层状砂土地基中静压桩贯入阻力和土体位移。结果表明:模拟计算的静压桩贯入阻力和土体位移结果与已有的离心机桩基贯入模型试验结果一致,所建立的模型可以用于层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应的模拟分析;土体分层对于靠近土体分层界面一定范围内的静压桩贯入阻力和所引起的竖向位移具有较大影响,影响区域直径约为桩直径的4~10倍,对水平位移的影响极小,该影响区域大小随着砂土相对密实度和与分层界面距离的变化而显著变化。

生态混凝土材料配合比优化试验研究

针对生态混凝土设计中高孔隙率和高强度之间相互矛盾、低碱度难以兼顾的难题,考虑目标孔隙率、水灰比、有机质掺量、灰骨比等四个影响因素,采用正交试验法对生态混凝土的材料配合比进行了优化设计。通过对试验结果进行分析,探讨了不同因素对生态混凝土强度和pH值的影响程度,并得到一组四种因素组合情况下的生态混凝土最优配合比。

一种新型沉降仪的研究

利用液面压力差和沉降值之间的对应关系,研发出新型数字式沉降仪。该种数字式沉降仪在保证设备内液体体积不变的前提下,利用振弦式传感器测得由测点处沉降引起的液面压力的变化,从而确定该点的沉降值。该种仪器经过严格的工艺制作加工以及标定检验才可使用。通过室内检验及性能分析可知,该种沉降仪的观测精度和长、短期稳定性均较好。同时,结合应用自动化采集和远程传输控制技术,该沉降仪将具有更广泛的应用空间。

EB-FRP及HB-FRP加固预裂RC梁对比试验研究

为验证FRP螺栓加固新技术的合理性,结合现役钢筋混凝土桥梁带裂缝工作的特点,采用表面粘贴FRP(EB-FRP)加固技术和FRP螺栓混合加固技术(HB-FRP),分别对不同预裂度的钢筋混凝土简支梁进行抗弯加固,通过两点对称加载抗弯试验研究加固预裂梁的受力特性和破坏模式,分析裂缝分布对加固预裂梁的剥离荷载及FRP材料利用率的影响。试验结果表明,与表面粘贴FRP加固技术相比较,采用FRP螺栓混合加固的预裂梁,抗弯极限承载能力提高30%～44%,加固后结构的破坏表现为明显的延性,改善了FRP脆性剥离破坏模式;另外,钢筋混凝土梁裂缝对FRP的剥离荷载、FRP材料的利用率及梁的破坏模式影响显著。

浸水粉土路基竖向稳定性模型试验研究

针对黄河冲积平原区低矮粉土浸水路基进行足尺模型试验研究,主要研究了不同浸水条件下,粉土路基在分级循环荷载作用下的受力、竖向变形特性。研究证明:黄泛区粉土路基具有强烈的毛细现象和水敏特性;新建及浸水粉土路基中路床区附加应力值较大,后沿深度急剧减小;浸水路基强度衰减现象明显,超载作用下,弹、塑性变形显著,且变形值随着浸水水位的上升而不断增大;路基塑性变形易在饱水区积聚发生,该区域在低应力水平下亦会产生较大的塑性变形。

基于全寿命周期费用分析法的公路软土地基处理决策研究

在引入全寿命周期费用分析理念的基础上,分析了公路软土地基处治工程的全寿命周期费用组成及其计算方法,建立了包括加固处理费、维修费及加固节省费用的时间价值三项费用在内的公路软土地基处治全寿命周期费用比较简化公式。以此为基础并结合具体工程进行了某高速公路软土地基高填土路段处治技术方案的选择,结果表明采用全寿命周期费用分析法在保证道路使用性能和使用寿命的前提下最多可节省费用181%。最后提出了基于全寿命周期费用分析法的公路软土地基处理方案选择流程,研究成果可为类似公路软土地基处治工程的设计方案制定提供理论指导和借鉴。

群桩水平承载特性数值模拟研究

针对目前群桩基础水平承载特性研究落后于工程应用的现状,采用数值分析的方法研究了软土地基管桩群桩基础在水平荷载作用下的承载特性。计算结果表明：群桩承受水平荷载时,承台前土体压缩变形范围明显小于承台后受拉变形范围;随着桩间距的增加,群桩侧向影响范围逐渐减小,而深度影响范围和桩顶位置处弯矩逐渐增大;相同水平荷载作用下前桩最大弯矩值明显大于后桩,前排桩桩身剪力零点位置高于后桩;当桩距达到6~8倍桩径时,群桩效应明显降低。

湿陷性黄土地基强夯加固控制指标的研究

强夯加固机理复杂,设计参数仍须依靠试验或经验来确定,缺乏理论基础。本文通过对试夯中采集到的数据进行分析,得到最佳夯击次数、有效加固深度及夯后地基承载力等控制指标,为场地试夯得到的结果提供理论依据,并以此为基础通过理论计算直接确定强夯设计参数,为设计和施工提供依据。

CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪性能分析

目的研究CFRP-螺栓联合技术对无腹筋RC梁的抗剪加固效果,揭示其工作机理,建立CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式.方法对13根抗剪试验梁进行剪切试验,分析研究CFRP受力状态和抗剪加固机理,建立了相应受剪承载力计算公式并验证计算公式的合理性.结果 CFRP-螺栓联合加固可显著提高无腹筋RC梁的受剪承载力,提高范围在1.2～1.68;对无腹筋RC梁抗剪加固时,CFRP条带作用与箍筋类似,基于此引入了CFRP加固率概念,建立了其计算公式,计算得出CFRP加固率值与相应抗剪极限承载力提高值具有极高的线性相关性.结论采用新建CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式所得计算结果与试验实测值具有较高的吻合度,计算结果略小于试验结果,计算公式具有一定安全储备.

基于XGBoost的堆场软土渗透系数反演研究

软土渗透系数的确定一直是其渗流研究的热点和难点,针对渗透系数缺乏合理确定手段的现状,以连云港堆场软土勘探项目为例,通过对静力触探数据的预处理分析选取特征参数和标签值,根据渗透系数在水平向和垂直向的差异分别调整超参数,构建了基于XGBoost机器学习算法的渗透系数反演模型。最后利用工程实测资料将XGBoost模型与传统的BP神经网络模型和前人经验公式进行对比分析,结果表明,XGBoost模型对渗透系数的预测准确度高于其它方法。

便携式落锤弯沉仪在花岗岩风化料路基检测中的应用

为了确定花岗岩风化料路基模量与弯沉的快速检测方法,针对不同的花岗岩风化料路基进行了便携式落锤弯沉仪(PFWD)检测法与贝克曼梁法以及承载板法的现场试验研究。通过试验,得到了花岗岩风化料路基动静模量与动静弯沉间的关系。研究表明:PFWD测得的花岗岩风化料路基动静模量与动、静弯沉存在良好的线性关系,可用于该种材料路基弯沉及模量的快速检测和评价。

道路下伏软岩巷道空区稳定性模型试验研究

针对道路下伏软岩采空区失稳特征,设计并进行了室内缩尺模型试验。根据相似比尺设计,配制了石膏砂浆相似材料,采用粒子图像测速法获取了地表局部荷载作用下巷道空区地层剖面的全域变形特征。通过分析荷载-位移曲线和变形特征,可知:巷道空区正上方地表加载情况下,地层极限承载力随采空区上覆岩层厚度的增大而增大,其破坏模式由含巷道失稳的整体剪切破坏变化为上部砂土层的局部压入破坏;相同覆岩厚度情况下,含浅层空区地层的极限承载力随偏心距增大表现为先减小后增大的变化规律,当地表荷载充分远离下伏空区后,地下空区对地层承载力的影响不再显著。

冬季工况地埋管换热器换热特性的影响因素

地埋管地源热泵技术可为冬季桥梁融雪工程提供绿色、环保的解决方案,但冬季工况地埋管换热效率的影响因素尚不明确.针对单U型地埋管换热器,采用数值计算方法,研究入口温度、回填材料配比、孔深和间距对冬季取热能力及周围土壤温度分布的影响.结合某桥梁实际供暖工况,建立3种不同埋深的单个换热器模型及3种不同间距的换热器群模型,并进行多工况条件下的影响因素对比分析.结果表明,系统运行48 h时,入口温度为2℃条件下的换热功率将较8℃时提高约82%;降低回填料中膨润土的质量分数有利于换热;随着换热器深度增加,每延米取热能力下降;扩大换热器间距可减弱彼此间的热干扰效应;运行8 h时,间距4 m条件下较间距3 m时换热功率提高5.4%,间距5 m条件下较间距4 m时提高1.9%.

新工科背景下交通工程专业理论与实践协同育人的探索

实践教学在高等学校工科类专业的学生培养中起着至关重要的作用。本文以交通工程专业为例,针对目前教学中“重理论,轻实践”的现状,阐述工科类专业理论与实践并重教学的重要性,分析目前教学中存在的困难与问题,提出提高实践环节教学质量的方法与对策,将理论与实践相结合,探索丰富多样的教学模式,以期对高等学校“理论与实践并重教学”进行探索,进而培养出适应社会需求的高质量工程人才。

混合再生细骨料水泥砂浆性能试验研究

研究了废弃混凝土和废弃黏土砖制成的混合再生细骨料的掺量(0、30%、60%、100%)和预湿时长(0、1/6 h、24 h)对砂浆流动性、抗压强度、抗折强度和干燥收缩性能的影响。结果表明:砂浆的初始流动度和流动度经时损失率随着再生细骨料掺量和预湿时长的增加而降低;随着再生细骨料掺量的增加,砂浆的抗压强度降低,抗折强度变化较小;砂浆的抗压、抗折强度随着再生细骨料预湿时长的增加呈增大趋势;由于再生细骨料的内养护作用,砂浆的干燥收缩量随再生细骨料掺量和预湿时长的增加呈减小趋势。

再生粗骨料自密实混凝土基本性能试验研究

研究了再生粗骨料的取代率(0、15%、30%、50%)和预湿时长(0、2 h、24 h)对自密实混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,自密实混凝土的流动性明显降低,建议再生粗骨料取代率不宜超过30%;随着再生粗骨料取代率的增加,试件的28 d抗压、抗折和劈裂抗拉强度基本均呈先增大后减小的趋势;再生粗骨料的预湿时长对自密实混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度的影响不显著;自密实混凝土的弹性模量和抗氯离子渗透性能随着再生粗骨料取代率的增加而降低。

黄河下游地区灌注桩侧摩阻力预测方法研究

为了评估已有基于静力触探试验(CPT)的桩基侧摩阻力计算方法对黄河下游地区灌注桩的适用性,采用文献中4种CPT方法和SPT试验进行预测,并与现场静载试验结果进行了对比分析。结果表明:AOKI法显著低估了总桩侧阻力,PHILIPPONNAT法和LCPC法总侧阻力计算结果与试验结果误差较小,但是对于土层的桩侧摩阻力预测结果误差较大;LCPC法和孔压静力触探测试技术规程方法预测较好,但是4种CPT方法均不及SPT试验,无论是数据拟合还是概率分析,SPT试验整体预测效果均较可靠。该研究可为黄河下游地区及相似土质情况下灌注桩的桩侧摩阻力计算提供参考。

基于耦合欧拉-拉格朗日方法的砂土中静压桩挤土效应数值模拟

为探讨砂土地基中静压桩沉桩过程的挤土效应,引入Simsand砂土临界状态本构模型,采用耦合欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)方法,模拟分析了砂土中静压沉桩过程的挤土效应。基于相关试验数据校定本构模型参数,利用模拟离心机沉桩试验,验证数值模型的准确性。结果表明,挤土效应的影响区域直径随着桩尖角度和砂土相对密度的增大而增大,压入过程中,平底桩的挤土效应倾向于竖向向前,增大了土体阻力。桩基压入引起近地表土层发生隆起,密砂地层的隆起较松砂地层显著。随着深度增加,桩周土体的竖向位移由隆起变为向下移动,且趋于稳定,密砂中发生的侧向位移大于松砂地层。挤土效应的影响区域直径随桩端竖向向下方向迅速衰减,随桩端竖向向上方向发生小幅度减小,在密砂中沿径向方向呈现先增大后减小的趋势。