落石冲击棚洞复合缓冲垫层动力响应研究

为探明棚洞聚乙烯泡沫、混凝土板复合垫层抗落石冲击性能,以框架型棚洞为研究对象,基于模型试验研究了不同高度落石冲击下落石冲击荷载及棚洞动力响应规律。结果表明:随着落石高度的增大,落石冲击力、冲击压力和棚洞顶板位移峰值、振动加速度峰值增大,线性关系明显。与纯砂垫层相比,聚乙烯泡沫和混凝土板复合垫层落石冲击力、冲击压应力、棚洞顶板位移、振动加速度峰值均显著减小;其中,混凝土板复合垫层落石冲击力、冲击压应力峰值最小,聚乙烯泡沫复合垫层棚洞顶板振动加速度峰值最小;落石冲击能量较大时,聚乙烯泡沫复合垫层棚洞顶板位移峰值最小。研究结果可为防落石棚洞复合垫层设计提供参考。

某引水隧洞大变形缓冲层支护方案设计参数优化研究

高地应力软岩隧道围岩变形具有显著的时效特性,容易引起运营期隧道衬砌结构开裂和破坏。以新疆某引水隧洞泥岩大变形段为背景,提出在初期支护与二次衬砌之间设置高压缩缓冲层的支护方案,以保证隧洞在运营期安全。首先针对现有缓冲层支护方案,开展了支护结构受力的现场监测与分析,然后采用数值仿真方法对缓冲层支护方案进行了参数优化,最后将优化后方案与原方案的支护效果进行了对比分析。(1)现有支护方案的监测结果表明:当现场安装密度为90~100 kg/m~3的5 cm聚乙烯缓冲层后,缓冲层易进入压密阶段,围岩形变压力达到0.36 MPa,衬砌受力仍具有非均匀性,缓冲层材料和厚度还有可优化的空间。(2)缓冲层支护参数优化表明:缓冲层平台应力偏大会导致其难以被压缩而降低吸能效果,偏小将难以有效限制围岩变形,两者都会造成缓冲层对围岩形变能的吸收不足,衬砌的安全性较低。随着缓冲层厚度的增加,衬砌破坏程度逐渐减小,但减小幅度逐渐减弱。对于本工程而言,当平台应力为0.5 MPa,压缩率≥0.6,厚度为10 cm时,缓冲层支护效果最佳。(3)对比分析表明:相比于原缓冲层支护方案,优化后的缓冲层支护将使得衬砌最大主应力减小了20%~30%,缓解衬砌的应力集中程度,可保障隧道支护结构的长期稳定。

再生砖混材料力学和耐久特性及其在机场道面垫层的应用

利用回收砖混材料设计了骨架密实型再生砖混混合料(RBCM);结合多种试验综合表征了RBCM在抗压、抗拉、贯入受力状态下的力学特征;考虑实际工况设计了试件循环和粒料循环两类耐久环境,并通过无侧限抗压强度试验量化了RBCM的耐久性能演变;依据现场试验段验证RBCM垫层的工程应用性能。结果表明,RBCM垫层的渗透性较差,宜在其上部设置透水垫层;水泥用量增加对RBCM抗压能力和破坏形态改善明显,其抗压和贯入强度较高,抗拉能力较差;少量水泥掺入使RBCM经过30次循环后的耐久系数仍大于50%;即使不掺水泥,再生砖混垫层的密实度和力学性能仍满足现行垫层设计指标的要求。

盐渍土地区CFG桩水泥土褥垫层性能的研究

利用MIDAS-GTS NX数值模拟软件,针对褥垫层厚度和弹性模量变化对桩的沉降和桩土应力比的影响等问题,通过数值模拟对CFG桩桩顶沉降、桩顶应力、桩土应力比等进行研究,并得出以下结论:随着弹性模量的增大,桩土应力比增加趋于平缓,桩顶沉降增加;随着水泥土褥垫层厚度的增大,桩顶应力变化趋势也随之增大,且趋势基本相似;褥垫层厚度小于600 mm,弹性模量小于100 MPa时,地基沉降与二者参数变化有着较大关联;盐渍地区600 mm的水泥土褥垫层理论上可以有400 mm碎石褥垫层的工作性能。

机场建渣垫层道路基层力学性能研究

建渣垫层道路基层是一种应用新型材料的道路结构层。文中对机场建渣垫层道路基层进行了反应模量试验、重型触探试验和浅层平板试验研究。结果表明,建渣垫层道路基层具有较高的强度和稳定性,并结合实际工程情况,提出了相应的建议和改进措施,以期为机场建渣垫层道路基层的材料选择和设计提供科学依据。

某广场项目防沉降处理初探

各类活动广场项目近年来较为常见,此类项目面积较大,铺装面层做法日益精细,且常需要进行基础回填。因回填土层较厚及工期紧张,后期容易出现沉降问题。针对重要工程前广场冬季回填可能带来的地面下沉问题,尝试采用方格网布置预应力PHC管桩作为场地支撑,地面混凝土垫层按照计算进行配筋作为场地支撑板。此方法施工速度快,可满足相关项目进度要求,经过实际使用检验,有效避免了土层沉降引发的地面变形开裂问题。

微孔聚氨酯弹性体声学材料在浮筑楼板中的应用

选用高性能微孔聚氨酯弹性体作为浮筑楼板弹性垫层,研究了弹性垫层的密度、厚度及浮筑层厚度对浮筑楼板系统撞击声隔声性能的影响。结果表明:(1)在研究范围内,弹性垫密度越小、厚度越大,固有频率越低,动刚度越小,系统的撞击声压级改善量越大,其中采用点支撑的方式,选取弹性垫层密度400 kg/m^(3)、浮筑层为厚度100 mm混凝土,系统计权撞击声压级改善量可达36 dB;(2)使用相同的弹性垫层,选用的浮筑层厚度越大,系统的撞击声压级改善量越大,其中采用满铺的方式,弹性垫层厚度10 mm、浮筑层为厚度50 mm混凝土,系统计权撞击声压级改善量为23 dB。

输水工程大直径钢管外包混凝土垫层结构研究

为研究输水工程中垫层弹模和厚度对钢管外包混凝土结构应力分布的影响,确定垫层参数的最优取值,以引汉济渭二期输水工程为背景,运用有限元软件,对大直径钢管外包混凝土垫层结构进行分析研究。确定钢管及外包混凝土在垫层不同弹性模量、不同厚度下的应力状态。结果标明:设置垫层后,外包混凝土主应力明显降低,有效改善钢管及外包混凝土的应力分布;随着垫层弹性模量的减小,钢管的等效应力逐渐增加,外包混凝土的主应力逐渐减小;垫层厚度小于20 mm时,外包混凝土最大主应力随垫层厚度增大而减小,厚度大于20 mm时,外包混凝土最大主应力减小情况不显著,垫层最优厚度10~20 mm;垫层弹性模量和厚度同比例时,钢管等效应力和外包混凝土主应力基本不变。研究成果对输水工程中大直径钢管外包混凝土垫层结构选择具有参考意义。

高速公路路面级配碎石垫层施工技术应用研究

进入21世纪以后,我国高速公路建设质量持续提升,施工技术不断进步。在高速公路路面施工中,级配碎石垫层施工技术颇为常用,该技术施工流程衔接紧密,工艺完整,能够有效提高路面施工质量。随着交通基础设施的不断发展,高速公路作为连接城市的重要交通网络,其建设质量直接关系到人们的出行安全和道路使用寿命。在高速公路路面施工中,级配碎石垫层作为一种重要的施工技术,对于提升路面的承载能力、耐久性和抗裂性具有重要作用。以某高速公路工程为例,采用了文献分析、实地考察、统计分析等方法,首先分析了级配碎石垫层施工技术在高速公路路面施工中的应用意义,其次探讨了该技术在高速公路路面施工中的应用措施,最后提出了技术应用建议,希望能为公路工程施工建设提供借鉴。

无砂垫层真空预压加固吹填淤泥场地道路软基的应用

吹填淤泥场地的道路工程建设面临着软基难题,传统的有砂垫层真空预压技术虽有效,但存在造价高、工期长等缺点。文章结合实际工程案例,探讨了无砂垫层真空预压技术在加固吹填淤泥场地道路软基中的应用。通过分析十字板剪切试验、土工试验、载荷试验等实测数据,评价了该技术的道路深厚软基加固效果。结果表明,无砂垫层真空预压能显著提高加固范围内道路软基的承载力和稳定性,有效控制沉降变形,达到了理想的加固效果。

碎石桩-水平垫层联合法处理软土路基的数值仿真分析

软土具有透水性差、强度低、压缩性高等缺点,因此,在软土上修建道路易发生沉陷、坍塌等问题。依托江苏省某软土地区道路修建工程背景,采用有限元软件Plaxis2d建立路堤模型,模拟了软土路堤填筑过程,分析了经碎石桩-水平垫层联合法加固后的地表沉降和地基承载力规律,评估了碎石桩-水平垫层联合法的加固效果。研究表明,经碎石桩-水平垫层联合法加固后的地基承载力较天然地基提升了近4倍,可到316.85kPa;受非均布堆载影响,路堤填筑过程中会产生不均匀沉降,且碎石桩桩身会发生鼓胀变形。加设水平垫层后,地表最大不均匀沉降以及桩身最大鼓胀分别减小了约17.1%和16.9%,说明加设水平垫层对地表沉降和桩身位移限制作用显著。

碎石桩-水平垫层联合法处理软土路基的数值仿真分析

软土具有透水性差、强度低、压缩性高等缺点,在软土上修建道路易发生沉陷、坍塌等问题。依托江苏省某软土地区道路修建工程背景,采用有限元软件Plaxis2d建立路堤模型,模拟了软土路堤填筑过程,分析了经碎石桩-水平垫层联合法加固后的地表沉降以及地基承载力规律,评估了碎石桩-水平垫层联合法的加固效果。研究表明,经碎石桩-水平垫层联合法加固后的地基承载力较天然地基提升了近4倍,可到316.85kPa;受非均布堆载影响,路堤填筑过程中会产生不均匀沉降,且碎石桩桩身会发生鼓胀变形。加设水平垫层后,地表最大不均匀沉降以及桩身最大鼓胀分别减小了17.1%和16.9%,说明加设水平垫层对地表沉降和桩身位移限制作用显著。

垫层隔震基础动力阻抗薄层法求解及参数分析

基于半无限弹性地基模型,引入薄层法,推导出层状地基中垫层隔震基础的动力阻抗解答,与黏弹性边界有限元模型进行对比,验证了方法的合理性。针对垫层隔震基础的水平和摇摆动力阻抗,开展了系统的参数分析。模型的计算结果表明:在0~10Hz,垫层厚度、桩数对摇摆阻抗均有着明显的影响,垫层厚度越大,垫层隔震基础的摇摆阻抗越小;桩数越多,垫层隔震基础的摇摆阻抗越大。此外,相同条件下,桩长越大,垫层隔震基础摇摆阻抗实部越大;垫层剪切波速对基础的水平和摇摆阻抗都有着一定的影响。该方法可用于分析垫层隔震基础在地震荷载作用下的动力特性。

基于Winkler地基离散元模型的复合地基褥垫层工作特性模拟

为了更为真实地反映复合地基的工作状态,建立了Winkler桩土地基、基础钢筋混凝土筏板和素混凝土保护层的复合地基离散元(DEM)数值模型并进行了标定。设计了一组L_(16)(4^(5))正交数值试验,以探究复合地基褥垫层厚度、桩宽、基础底板厚度、桩土刚度比的影响,对复合地基褥垫层变形形态、基础底面受力和桩土应力比等进行了分析。结果表明:不同因素对基础底板受力均匀程度的影响由大到小依次为褥垫层厚度、桩土刚度比、底板厚度、桩宽,不同因素对桩土应力比的影响由大到小依次为桩宽、桩土刚度比、褥垫层厚度、基础底板厚度;随着褥垫层厚度的增加,褥垫层变形由三角形模式逐渐扩展,直至形成等沉模式,同时褥垫层力链网络分布更加均匀,桩土应力比显著减小,当褥垫层厚度达到300 mm时,基础底面受力趋于均匀分布。

锚杆托板与缓冲垫层组合结构动载力学性能研究

为获取缓冲垫层放置位置及厚度的选取依据,分析了缓冲垫层对冲击地压巷道锚杆支护系统中托板及组合结构抗冲击性能的影响。利用落锤冲击试验装置,测试了托板、W型钢护板和橡胶缓冲垫层等4种组合结构的动载力学性能,得到了试样的冲击力时程曲线、位移时程曲线及变形特征,分析了W型钢护板、缓冲垫层位置及厚度对托板动态力学性能的影响。研究结果表明:托板均经历了拱高降低、四角翘起、拱底面积减小等变形过程。随着冲击能量的增加,试样冲击力峰值及变形量呈增加趋势,冲击力时程曲线可分为初期震荡、急速上升、平稳震荡和迅速下降等4个阶段。与单独托板相比,W型钢护板可降低冲击力峰值、增加试样震荡作用时间、有效保护试样的完整性和提高试样抗冲击性能。通过对比缓冲垫层放置位置及厚度的冲击力峰值、位移量、冲击能量吸收率及托板变形量,得到缓冲垫层放置在W型钢护板与围岩接触面之间时,抗冲击性能更好,其合理厚度在16~18mm。根据托板静载拱高变形量要求,单独托板可承受约2500J的冲击能量,W型钢护板及缓冲垫层组合结构可起到吸能、改善托板承载特性及提高托板抗冲击性能等作用,现场应用效果良好。

基于相似理论的复合地基弹性垫层模型试验研究

为了对比分析不同桩型(半刚性桩和柔性桩)、不同垫层材料(砂垫层、碎石垫层、弹性垫层)和垫层厚度对复合地基承载特性的影响,需要开展复合地基室内模型试验研究。在研制模型试验系统、建立符合模型试验要求的模化条件和相关准则的基础上,分析了复合地基的承载特性,引入了弹性垫层模拟实际工况的可行性。结果表明,随着垫层厚度的增大,桩土应力比有所减小,上刺入量会逐渐增大。柔性桩的桩顶面中心点沉降量明显小于半刚性桩,一般差值在10 mm左右;柔性桩的分级加载分界点在60 kPa左右,半刚性桩则在80 kPa左右。弹性垫层相比于砂垫层和碎石垫层,其整体性相对更好,可将原有的“100~200 mm砂垫层+荷载板”改为“小于100 mm的砂粒找平层+弹性垫层+荷载板”,以更好地发挥实际垫层在复合地基的作用。

不同褥垫层厚度下大直径CFG桩复合地基桩土应力比试验研究

褥垫层厚度是调整复合地基工作状态的主要参数。基于相似关系开展了室内模型试验,分析了砂土地基中不同褥垫层厚度下大直径CFG桩复合地基桩土应力比的变化规律。试验结果表明:当褥垫层厚度一定时,桩土应力比随荷载增加先快速上升后趋于稳定;当荷载一定时,桩土应力比随褥垫层厚度增大而逐渐减小;在加载初期,桩间土发挥主要承载作用,随着荷载增加,桩体逐渐发挥承载能力;褥垫层具有应力扩散作用,过薄不利于桩间土承载能力的发挥,过厚不利于桩体承载能力的发挥;当桩土应力比为5.4~11.2,砂土地基的褥垫层厚度与桩径比合理取值范围为0.37~0.74,能够充分发挥桩土共同承载能力。基于试验结果,提出能合理反映砂土地基中褥垫层厚度对桩土应力比影响规律的数学模型,以期为类似工程设计施工提供借鉴。

某项目双曲屋面罩棚ETFE气枕结构设计

ETFE气枕膜结构作为一种新型结构体系,质量轻,透光率高,带有自洁属性,被广泛应用于大跨度建筑领域。以某实际工程项目为例,对结构设计中的难点及创新工作进行了阐述。该项目的屋面罩棚结构采用了单层钢结构网壳支撑骨架加ETFE气枕组合结构体系。对轻质屋面罩棚单层网壳骨架及单元气枕结构进行了抗风稳定性和承载力的验算,结果表明,单层网壳支撑骨架及单元气枕的抗风性能满足设计要求。结合本项目气枕结构的特点,提出了一种可应对强台风的ETFE气枕内压控制方法,保证屋面气枕单元结构在极端天气下的正常工作。对本项目的单层网壳骨架重要节点——“米”字形铸钢节点,进行了选型研究和分析,使节点标准统一,方便加工和制作。

球形高速混床水垫层流动特性数值模拟研究

高速混床是凝结水精处理系统中最常见的除盐设备,对提高热力系统水汽品质具有重要作用。为了揭示高速混床水垫层内的流动规律和阐明流量及水垫层高度对高速混床布水均匀性的影响规律,本文采用Gambit软件进行数值模拟,对一台球形高速混床内的流动规律进行了研究。结果表明,水帽出口形成的射流区域在水垫层内逐渐收缩和衰减,在树脂层表面的上部向周围扩散,在混床壁面区域形成逆流区。高速混床内的流动阻力主要来自于布水板,额定工况下布水板的阻力约占混床总阻力的13.3%。随着流量从870 t/h降低到330 t/h,水垫层内的相对速度偏差略微增大,但区别不明显,最大差值为6.45%。随着水垫层的高度从992 mm降低到592 mm时,树脂层表面的相对速度偏差从0.236降低到了0.079,表明树脂层表面的速度分布变得更加均匀。研究结果可为高速混床结构的优化设计提供参考。

丰满水电站保护层爆破炮孔垫层优化设计研究

随着工程技术的日益进步,对于爆破技术的施工效率和质量的要求越来越高,在达到爆破效果的同时如何尽可能地降低对周围岩体的损伤,值得进行深入研究。文章以丰满水电站保护层爆破试验为例,通过数值模拟技术,研究不同的炮孔垫层设计对孔底损伤的影响程度,得到最优化的爆破炮孔设计,以供类似工程借鉴。