重载铁路基床级配碎石动弹性模量及颗粒破碎试验研究

针对级配碎石的动力特性以及颗粒破碎性质,采用室内动三轴试验,研究其在循环荷载作用下循环应力比(cyclic stress ratio,CSR)、围压以及加载次数对累积动应变、动弹性模量、颗粒形状系数和颗粒破碎的影响。研究结果表明,不同CSR条件下,加载次数达到10000次时,累积动应变基本完成。随着加载次数的增加,不同CSR下的动弹性模量逐渐减小,滞回圈面积逐渐增加后保持稳定。低围压下,CSR对动弹性模量影响不显著,动弹性模量增加幅度较少;高围压下,动弹性模量随着CSR的增加而增长较大。循环荷载作用下,颗粒破碎方式主要为研磨;颗粒粒径越大,试验后的颗粒形状系数球度越大,颗粒越靠近球形,其轮廓线越圆滑。当CSR小于0.3时,影响颗粒破碎的主要因素为动应力大小,而围压影响不显著;当CSR大于0.3时,颗粒破碎主要因素受动应力和围压共同影响。

全沙漠砂混凝土的动弹性模量研究

为了考察细骨料为沙漠砂的全沙漠砂混凝土(Full Desert Sand Concrete,FDSC)的抗变形能力,本文研究了不同水胶比下FDSC的动弹性模量,运用回归分析建立了FDSC动弹性模量与水胶比的相关性模型。结果表明:采用合理的配合比可以制备和易性良好的FDSC;FDSC与普通混凝土具有相近的动弹性模量,细骨料粒度变细以及颗粒增多,并没有降低FDSC的动弹性模量;沙漠砂具有数量更多的小中心质效应,分散和均匀了混凝土中胶凝材料浆体,使水化产物分布更加均匀,骨料界面过渡区连结更加牢固,混凝土基体结构更加致密,故FDSC的抗变形能力与普通混凝土相近;FDSC的动弹性模量(y)与水胶比(x)符合y=-32.695x+58.128函数关系的模型,且在显著性水平α=0.01下相关性显著,据此可以估算FDSC的动弹性模量。

黄河冲积粉土动弹性模量的衰减特性研究

黄河冲积粉土分布范围广、工程性质差,作为填料时容易在动力荷载下产生附加沉降或破坏,给沿黄区域工程建设带来不利影响。为研究压实粉土的动力特性,以郑州地区黄河冲积粉土为研究对象,在分析黄河冲积粉土基本物理性质和颗粒级配的基础上,对不同压实度粉土开展了等压固结分级循环加载的动三轴试验,分析了压实度、围压、循环应力比、加载频率对粉土动弹性模量衰减特性的影响规律。研究结果表明,压实度主要影响粉土的初始弹性模量,随着累积轴向动应变的增加,不同压实度粉土的动弹性模量基本趋于一致;在不同试验条件下,粉土的动弹性模量随着累积轴向动应变的增加表现出逐渐减小的趋势;当累积轴向动应变较小时,动弹性模量的减小速率较快,但随着累积轴向动应变的增加,动弹性模量衰减逐渐减缓,最终趋向稳定;粉土动弹性模量随累积轴向动应变基本呈指数衰减模式。

增强体复合土动弹性模量影响因素的研究

通过水泥土、灰土、水泥砂浆3种增强体复合试样以及纯粉土试样的动三轴试验,研究了不同增强体对土体动弹性模量的影响,讨论了围压、置换率的影响程度。研究发现:增强体的设置使得土体的动弹性模量Ed及最大动弹性模量Edmax显著提高,复合试样的Ed和Edmax均随增强体刚度、置换率及围压的增大而增大。在各影响因素中,对水泥砂浆复合试样而言增强体设置对Edmax的提高程度最大;置换率增加对Edmax的提高程度随围压的增加而降低,且置换率对水泥土增强体复合土的影响最大,对水泥砂浆增强体复合土的影响最小;围压的增加对Edmax的提高程度随置换率的增加而减小,低置换率下围压的影响随增强体刚度不同而不同,随着置换率的提高围压对不同增强体复合土的影响逐渐趋于一致。文中同时给出不同增强体、置换率及围压对复合试样Edmax的影响规律表达式及各提高系数的回归公式。

冻融循环下砼力学性能与相对动弹性模量关系

研究冻融循环作用后混凝土受拉峰值应力、受压峰值应力、受拉峰值应变、受压峰值应变、受压极限应变及受拉初始弹性模量与相对动弹性模量之间的关系.对经过0,25,50,75,100和125次冻融循环作用的C20,C30,C40和C50抗拉试件进行单轴拉伸试验,对经过0,25,50和75次冻融循环作用的C20棱柱体试件进行抗压试验,得出各力学性能随相对动弹性模量变化的规律,回归得出相关的计算公式.结果表明:冻融循环作用后,随着相对动弹性模量的降低,混凝土的受拉峰值应力、受压峰值应力及受拉峰值应变等力学性能指标逐渐减小,而受压峰值应变及受压极限应变却逐渐增大.

循环荷载下软土动弹性模量衰减规律研究

为了研究循环荷载作用下软土动弹性模量的衰减规律,通过室内动三轴试验,详细研究了循环荷载作用下初始偏移应力、荷载频率、超固结比以及循环应力比等对软土动弹性模量衰减的影响.试验结果表明,随着应变的增大,不同频率荷载作用下土样的动弹性模量逐渐减小,但频率的变化对动弹性模量的衰减规律影响很小;在相同的动应变水平下,随着初始偏移应力的增加,土体动弹性模量有较大幅度的增加;对于超固结比较大的土体,其动弹性模量衰减较小,超固结比较小的土体,其动弹性模量随应变增大衰减较大.通过对试验结果进行回归分析,得到了软土在循环荷载作用下动弹性模量衰减的经验公式.

混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度的关系研究

混凝土抗压强度是衡量混凝土性能的综合指标,但目前判定混凝土冻融破坏采用的指标主要是混凝土动弹性模量,而工程中混凝土动弹性模量却无法测试,因此建立混凝土抗压强度与动弹性模量的关系对于实际工程耐久性评估具有重要的意义。通过不同水胶比、粉煤灰掺量、含气量混凝土在3.5%NaCl溶液中的快速冻融试验,测试了混凝土的动弹性模量、超声声时、抗压强度,根据测试结果建立了混凝土动弹性模量与超声声速及抗压强度之间的关系,为混凝土结构冻融损伤的评定提供了理论依据。

硫酸盐侵蚀水泥砂浆动弹性模量的超声检测

用普通硅酸盐水泥,分别配制了水灰比在0.4～0.8范围内的水泥砂浆试件进行硫酸盐加速侵蚀实验。运用超声波技术测定了不同浓度硫酸盐侵蚀下不同水灰比水泥砂浆试件的动弹性模量值,分析了此实验条件下试件动弹性模量随侵蚀时间变化的规律,并对实验结果作了简要的机理分析。结果表明:在硫酸盐侵蚀条件下,水泥砂浆试件的动弹性模量随侵蚀时间首先增大至某一峰值,随后迅速降低或者逐渐缓慢降低。水灰比和硫酸根浓度对动弹性模量的影响只是反映在数值上;硫酸盐对水泥砂浆材料的侵蚀是由表及里的,动弹性模量的演化可以来反映试件整体平均强度的变化,而回弹法测定的抗压强度反映的是试件表面强度的变化。比较而言,动弹性模量的演化在时间上存在着滞后性。试件微观分析及宏观形貌表明:硫酸盐侵蚀条件下,砂浆试件动弹性模量的演化主要是膨胀产物钙矾石等的形成引起砂浆内部微观结构变化的缘故。

硫酸盐环境混凝土动弹性模量及微观研究

针对西部重盐渍土地区混凝土的耐久性问题,以内掺复合掺合料制成的高性能细石混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对动弹性模量的测量以及对混凝土SEM形貌分析,结果表明,在干湿交替的恶劣环境中,抗硫酸盐水泥混凝土的抗侵蚀性能并不比普通水泥混凝土好;掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;掺加矿物掺合料能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构;并给出了在盐渍土地区拌制混凝土的建议.

梁长对悬臂梁振动测定材料动弹性模量的影响

由悬臂梁振动测定材料动弹性模量的方法,受梁长与梁高比值的影响较为明显.选用有机玻璃和聚丙烯塑料2种材质,进行由悬臂梁振动测定材料动弹性模量试验.试验结果表明,只有当梁长大于或等于5倍梁高时,这种影响才可忽略不计.同时,当梁长大于或等于3倍梁宽时,对悬臂梁振动测定材料动弹性模量的影响不明显.

砾类土动弹性模量和阻尼比的影响因素试验研究

含水率、围压、压实度、初始静偏应力和循环荷载作用频率是影响动弹性模量和阻尼比的重要因素,通过动三轴试验分析这些因素对砾类土动弹性模量和阻尼比的影响并得出了相关规律,围压和压实度越大,含水率越接近最佳含水率,动弹性模量越大,阻尼比越小。0~10 kPa范围的初始静偏应力对砾类土的动弹性模量和阻尼比影响较小。循环荷载作用频率在1~2 Hz变化时,砾类土的动弹性模量和阻尼比也变化较小。给出了砾类土的动弹性模量幂函数模型参数,得出不同条件时模型参数的变化规律。

岩土类材料的动弹性模量机理

本文从两个方面考虑岩土类材料(包括岩石和砼材料)动弹模机理:一是从连续力学的粘弹性材料模型——线性A型出发,分别讨论在不同恒应变率、正弦波激励和突加载三种不同加载方式下所表现出的动态弹性模量;二是从非线弹性(不包括粘性)材料模型出发,讨论非线弹性材料悬梁作轴向振动(前面加集中质量块)时,自振频率随振幅而变化。结果表明:振幅越小,则自振频率越大,从而表现的动弹模越大,这是影响材料动弹模实验结果的重要原因之一。文中还讨论了理想线弹性梁各阶振型动弹模意义。

细粒含量对饱和砂土动弹性模量与阻尼比的影响研究

利用GDS循环三轴试验系统,进行一系列不同细粒含量砂土的不排水动三轴试验,研究细粒含量对饱和砂土动弹性模量与阻尼比的影响。试验结果表明,砂土的动弹性模量随细粒含量的增加而减小,但当超过细粒含量的临界值30%后,变化趋势则相反;阻尼比随着细粒含量的增加呈现先增大后减小的趋势,其细粒含量的临界值也为30%。当细粒含量小于30%时,砂土的动力特性主要由粗粒决定,粗粒间形成的骨架孔隙比随细粒含量的增加而增大,相同应变水平下抵抗变形的能力随之减弱,从而使动弹性模量减小。同时,土颗粒间接触点的减少使应力波在土中传播速度变慢,使得土体对动荷载反应的滞后性增强,阻尼比随之增加;当细粒含量大于30%后,砂土的动力特性主要由细粒决定,细粒间孔隙比随着细粒含量的增加而减小,从而使砂土的动弹性模量与阻尼比呈现出相反的变化趋势。

加筋土动弹性模量的动三轴试验研究

采用动三轴试验系统对加筋土试样进行固结不排水三轴剪切试验。研究了在不同加筋材料、不同加筋层数、不同围压、不同固结应力比条件下的加筋土的动弹性模量变化规律,并与素土试样试验结果进行对比。研究结果表明,加筋土的动弹性模量随围压和固结应力比的增加而增大,窗纱加筋试样的最大动模量相比素土有了较大的提高,并随着加筋层数的增加而增大,土工布加筋土试样最大动弹模量与素土的最大动弹模量增减趋势不明确。

冻融作用下粉煤灰引气混凝土动弹性模量的衰减规律研究

针对我国西北寒旱区水工混凝土结构长期遭受冻融循环作用导致耐久性能衰减的问题,以研究冻融作用下混凝土力学性能变化规律为目标,依据实际工程,采用室内加速试验与理论分析方法,以试块相对动弹性模量为评价指标,研究了混凝土水胶比、粉煤灰掺量、引气剂掺量及冻融循环次数对混凝土耐久性衰减的影响规律,采用回归分析法建立了混凝土动弹性模量损失的衰减模型,并基于该模型构建冻融循环作用下混凝土的寿命预测模型。结果表明:以初始动弹性模量的60%(2.424×10~4MPa)为破坏条件,甘肃省景泰川提灌工程二期总干渠5#渡槽的混凝土能经历1 502次快速冻融循环,渡槽材料耐久性安全运行年限为153年。研究成果为冻融环境下混凝土结构的寿命预测提供了参考和依据。

用纵波换能器测量混凝土横波波速及动弹性模量的试验研究

采用超声波纵波换能器利用角测法测试混凝土结构纵、横波波速,通过观察波形图中振幅增大的测点确定横波达到的时间,利用纵、横波波速计算混凝土动弹性模量;并与已有的超声波平测法所测得的表面波以及通过表面波计算得到的动弹性模量相比较,结果证明了使用纵波换能器测量横波波速以及测定混凝土动弹性模量的可行性。

基于敏感性分析与粒子群算法的拱坝原型动弹性模量反演方法

拱坝在长期服役过程中受材料老化、环境侵蚀等因素影响,其动弹性模量真实值与设计值存在一定差异,合理确定运行期高拱坝及其地基的原型动弹性模量参数对于监控拱坝的振动安全至关重要。由于模态参数更能从整体上反映结构的振动特性,基于拱坝原型振动模态参数反演拱坝及地基的动弹性模量在理论上更为精确,为此,本文提出了一种基于敏感性分析与粒子群算法的拱坝原型动弹性模量反演方法。首先,建立了反映拱坝及地基各分区动弹性模量与拱坝模态参数之间非线性映射关系的响应面数学模型,基于正交试验法分析了拱坝及地基的动弹性模量区域对拱坝模态参数的敏感性,并以此确定了待反演的动弹性模量区域。其次,提出了基于响应面数学模型计算模态参数和原型振动模态参数的拱坝及地基分区动弹性模量反演最优化数学模型,将动弹性模量参数反演问题转化为目标函数最优化求解问题。最后,采用自适应惯性权重的粒子群优化算法对目标函数进行寻优求解,反演出各分区实际动弹性模量。通过原型工程实例分析表明,该方法合理可行且具有很好的精度,为反演拱坝的动弹性模量提供了一条新思路。

黄土层下覆强风化岩动弹性模量和阻尼比试验研究

运用扭剪仪对小应变εd时黄土层下覆强风化岩的动模量和阻尼比进行了系列研究,分析了其动力学特性。结果表明,在小应变情况下风化岩体的动应力与动应变关系为非线性弹性关系,基本符合双曲线型模型;在相同应变范围内,泥岩阻尼比大于红砂岩的阻尼比;在相同固结条件下,红砂岩的初始动弹模大于泥岩初始动弹模。研究为厚覆盖层黄土场地及其下覆强风化岩层、隧道、高边坡动力反应分析和地震后土体变形机理研究提供了必要试验技术和参数。

复杂环境下混凝土动弹性模量的灰色预测

干湿循环条件下混凝土性能所涉及到的问题较多,具有不确定性。在混凝土受干湿循环硫酸盐腐蚀的试验基础上,研究了不同环境条件下混凝土动弹性模量的变化规律,并运用灰色系统理论,对混凝土动弹性模量值进行了预测。结果表明,干湿循环条件下,试件的动弹性模量在初期有微小上升后明显下降;浸泡环境下,试件的动弹性模量先上升后缓慢下降,说明干湿循环较浸泡环境下混凝土腐蚀更快速。GM(1,1)灰色模型对混凝土动弹性模量预测精度较高,为混凝土受腐蚀破坏的预报提供了参考。

基于声卡和Adobe Audition的动弹性模量测试方法研究

弹性模量是表征材料弹性性质的特征物理量,在工程应用中具有重要的作用。设计了基于声卡和Adobe Audition的材料动弹性模量测定的测试系统,基于声卡的数据采集系统由传感器、调理装置、计算机组成。对不同长度的等强度悬臂梁进行实验,利用Matlab软件进行实验数据分析,得到悬臂梁的固有频率,从而根据理论公式计算出材料的动弹性模量,并与有限元分析结果进行比较。实验结果表明该测试系统测量精度较高,该试验方法简单易行,具有较强的实用性。