纵连板式无砟轨道对桥梁地震响应的影响参数分析

针对我国高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道桥梁的结构特点,以京沪高铁某段10跨简支梁为实际工程背景,同时考虑轨道约束及后继路基段的影响,采用反应谱法研究了地震作用下无砟轨道系统关键构件参数取值以及墩高变化对桥梁结构地震反应的影响.研究结果表明:端刺能很大程度上传递地震荷载,其刚度越大路基段分配的荷载越大,桥墩的地震反应减小;剪力齿槽是传递纵向荷载的重要结构,在地震中若刚度下降,将会降低轨道系统向端刺结构传递荷载的能力;轨道约束系统对非规则桥梁的地震反应影响较大,墩高相差越大,影响越显著.高墩墩底弯矩大幅降低,矮墩墩底弯矩明显增大.

超浅埋隧道下穿高速路基沉降控制标准与技术研究

新鼓山隧道下穿高速公路段上覆土最小厚度仅4.1 m,要保证公路运营不受隧道施工影响非常困难。通过3种计算方法对比分析,确定路基的沉降基准值、预警值和报警值分别为36、21.6、28.8 mm。建立新鼓山隧道下穿高速公路三维有限元计算模型,研究在不同开挖方法、不同进尺和不同支护方案下隧道开挖引起路基沉降的控制效果。结果表明,在浅埋隧道施工中宜选择开挖方法为双侧壁导坑法,开挖进尺为0.5 m,预加固措施采取双层大管棚的效果最佳,通过以上措施可以将路基沉降控制在36 mm以内,确保隧道施工的安全性与高速公路的正常运营。

钢桁架加劲PC连续箱梁桥的BIM建模技术

简述BIM技术的含义和特点,利用Autodesk Revit软件平台,通过建立参数化桥墩、箱梁、钢筋等族库,实现族模型的自动修改,构建钢桁架加劲PC连续箱梁桥的模型。探讨BIM模型的图形格式转换方法,并利用Lumion软件平台实现模型的动态漫游展示,为该类桥梁结构的细部展示提供三维可视化手段和新理念。

基于人因工程的施工人员安全教育效果优化研究

以人为本地开展施工企业的安全教育工作,针对施工企业施工人员安全教育的现状,从人因工程的角度探究改善安全教育效果不佳的措施。统计工作人员在接受安全教育后15 d内产生不安全行为的类别及次数,并对记录的实验数据进行分析处理,确定保护他人安全意识及规范习惯性不安全行为的安全教育效果不佳。利用得出的结论对工人进行反馈调查,结果表明问题产生的原因主要是人际关系和有针对性的安全操作技术培训强度不够。结合人因工程理论的作业活动分解理论,从安全教育培训方式、工人接受意愿和安全教育效果的保持性等方面提出了相应的改善措施,为施工企业提升施工人员安全教育培训效果提供了新途径。

城市轨道交通暗挖隧道地表沉降及支护优化研究

以兰州轨道交通为背景,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对黄土地区轨道交通暗挖隧道施工引起的地表变形特征进行了系统的分析与研究,并探讨了3种不同支护方案下地表的沉降规律。结果表明:地表沉降监测数据与数值模拟的结果基本一致,验证了MIDAS/GTS-NX模拟隧道暗挖施工对地表沉降预测的可靠性;在安全范围内,考虑工程建设的经济性,通过对3种支护方案的对比分析,采取初支后拱肩注浆的支护方案,既节约成本,又满足地表沉降监测控制值的要求。

地铁隧道穿越砂-黏地层沉降控制技术研究

依托广州地铁区间隧道下穿条形浅基础密集民居建筑群工程,通过渣土改良试验,明确各改良参数对渣土力学性能的改良效果及其合理范围。利用FLAC3D软件模拟盾构穿越松散富水砾砂、粉质黏土和风化花岗岩复合地层的施工过程,探究可有效控制地层沉降变形的盾构施工参数范围。研究表明:基于室内渣土改良试验用发泡剂浓度为3%的泡沫剂进行渣土改良,控制渣土含水率在16.95%、20.95%左右,泡沫剂掺入比分别为21%~46%、71%~92%,可将渣土塌落度、渗透性等力学性能改良至理想状态;根据盾构实况,应调整土仓压力大于原应力平衡体系静水土仓压力;通过增大注浆压力,最大化密实地层空隙与盾尾脱空间隔,提高加固层弹性模量,控制地层不均匀沉降;对比分析试验段、下穿段和危害建筑物的沉降监测数据,施工过程中采取渣土改良措施与设定优化的盾构参数,可将地层与危害建筑物的变形控制在规定的安全范围内。为类似盾构隧道提供技术指导。

交通荷载作用下超浅埋隧道洞口段变形及控制研究

为研究交通荷载作用下超浅埋隧道施工的安全性及其控制方法,利用功效系数法分析隧道施工时的风险程度,结合有限元软件模拟交通荷载作用下隧道的变形特征,并探究不同开挖方法及支护条件下隧道变形情况,最后与现场实际监测数据进行对比。研究结果表明:交通荷载对隧道施工影响较大,施工时应采取管制措施;隧道下穿段施工风险较大,应采用双侧壁导坑法开挖;单层大管棚加小导管注浆的超前支护措施可以保证隧道施工安全进行。

沥青路面碎石封层泛油防治技术研究

为了探讨新型沥青喷洒杆对碎石封层泛油的防治效果,分别使用普通喷洒杆和新型沥青喷洒杆铺筑了碎石封层试验段,并对比分析了不同试验段的泛油情况。在此基础上,提出了沥青路面碎石封层泛油防治技术和校检新型沥青喷洒杆沥青洒布率的改进测试法。结果表明:使用新型沥青喷洒杆可以减少碎石封层轮迹带处沥青的洒布量,从而减轻了轮迹带处的泛油,改进测试法能够对新型沥青喷洒杆的沥青洒布率进行准确校检。

凤凰山特大断面黄土隧道五步单侧壁导坑法研究

为解决特大断面黄土隧道采用双侧壁导坑法施工进度慢、成本高的问题,以G30连霍高速公路清水驿至忠和段扩容改造工程凤凰山隧道为背景,提出五步单侧壁导坑法。通过数值模拟对比分析双侧壁导坑法、五步单侧壁导坑法、传统单侧壁导坑法和台阶法在施工过程中的围岩变形及钢拱架应力,并结合现场试验段监测数据验证特大断面凤凰山隧道采用五步单侧壁导坑法施工的可行性。结果表明:1)五步单侧壁导坑法拱顶沉降和水平收敛比传统单侧壁导坑法分别减小3.59 cm和1.31 cm,比双侧壁导坑法分别增大1.4 cm和0.59 cm;钢拱架应力除拱肩外均小于双侧壁导坑法,最大处减少了70 MPa,钢拱架应力最大值与钢材屈服强度的比值比双侧壁导坑法增大0.04,比单侧壁导坑法减小0.08。2)传统单侧壁导坑法的安全性小于五步单侧壁导坑法,改进后的五步单侧壁导坑法相比双侧壁导坑法能在控制围岩变形的同时加快施工进度,降低施工成本。3)五步单侧壁导坑法中隔壁的最优位置应结合具体工程情况进行单独优化计算,针对本工程而言,其最优位置为45%洞宽。

黑庄坪隧道超欠挖控制及施工技术研究

黑庄坪隧道施工时,整个隧址地质条件复杂,围岩具有遇水易软化、失水易龟裂的性质,使得隧道的掘进难度颇大。文章通过对各种掘进方案进行对比研究,提出采用出口悬臂掘进、进口钻爆掘进并辅以机械组合开挖的施工方案。实践表明,悬臂掘进月平均超欠挖量为7~10cm,而钻爆掘进法月超欠挖量为19~22cm,比悬臂掘进法的2倍还多,可见悬臂掘进法可以更好地控制超欠挖量。

考虑边坡效应的桥梁桩基受力分析

基于边坡上桥梁桩基的受力特点,考虑边坡对桩基的土推力和土抗力效应,依据桩段的静力平衡条件,建立考虑边坡效应的桩基础静力微分方程,采用有限差分法,建立考虑边坡效应的桩基础变形和内力的计算公式。结合某铁路桥梁桩基,分析边坡效应对桩基位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的影响规律。结果表明:边坡效应使边坡上桩基的受力更为不利,与不考虑边坡效应的平地桩计算结果相比,考虑边坡效应后桩顶最大位移可增大78%,桩侧最大土压力可增大135%,并改变了潜在滑动面附近区域的弯矩和剪力分布;设计荷载下边坡上桩基的位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的包络图将不再如平地桩那样以桩轴左右对称分布,而是桩基靠近边坡外侧的数值更大;在进行桩基设计和钢筋配置时不仅需要考虑边坡效应引起的变形和内力的增大,还应考虑不同荷载方向引起的力学性能在边坡内外侧的差异。

考虑桩-土相互作用效应的高速铁路桥梁桩基础抗震设计方法研究

针对强震下高速铁路桥梁桩基础抗震设计中存在的问题,对桩基础的抗震性能提出了多级设防目标并给出了相应的评价指标与合理取值.借鉴FEMA440考虑桩-土三种相互作用效应的能力谱法,采用p-y、t-z及q-z曲线模拟桩周土的柔性效应,用PMM铰模拟桩身的非线性,通过Pushover分析得到桥墩的能力曲线.引入FEMA440对地基运动学效应、地基阻尼效应的地震动需求谱修正算法,对需求谱进行了修正.探讨了应用性能点轨迹法求解桩基础的延性需求及性能点的过程.以高速铁路32 m简支箱梁桥墩为研究对象,通过实例验证了该法的可行性.

地震波斜入射下山岭隧道横向动力响应数值分析

近断层地震具有显著的方向性特征,地震波斜入射引起的非一致激励对隧道结构具有不可忽视的影响。文章基于粘弹性边界的波动数值理论,采用ANSYS进行汶川卧龙波输入下某山岭隧道横向地震响应数值分析,研究了地震波入射角度对衬砌动力响应的影响。计算结果表明:地震波斜入射时,衬砌结构的地震响应与垂直入射时有明显差异,呈现竖向受力特征,结构反应随着入射角度的增加而增大;斜入射时,隧道抗震的薄弱部位在拱顶、拱腰和拱脚处。研究结果可为山岭隧道抗震设计提供参考。

改良铁尾矿用于道路基层材料的研究

为了使大量堆存的铁尾矿得到有效利用,通过掺入不同无机结合料对铁尾矿进行改良处理。针对掺入量、养护龄期等主要影响因素,利用击实试验、加州承载比试验、无侧限抗压强度试验和干湿循环试验对改良后铁尾矿的路用性能及耐久性进行了分析和研究。结果表明:将铁尾矿用作底基层填料是可行的,相比于石灰和钢渣,水泥改良后的铁尾矿性能最佳;当水泥掺量为5%时,改良铁尾矿的CBR值大于80%,7d无侧限抗压强度在室内室外条件下分别为1.44和1.32MPa,膨胀值小于0.2%,其各项力学性能和耐久性得到最佳改善,能够满足道路基层材料的要求。

复合型道路融雪剂制备及其性能研究

选用氯化钙、氯化镁、醋酸钾及醋酸钙等为基础材料,利用单纯形重心设计方法,复配制得道路融雪剂CSMA,并与Mafilon和Verglimit两种常用道路融雪剂分别以一定比例掺入沥青混合料中,比较了三种融雪剂的融冰雪效果及其混合料的路用性能。结果表明,道路融雪剂CSMA最佳组成为21%氯化钙、31%醋酸钾、22%醋酸钙、26%氯化镁;与Mafilon和Verglimit相比较而言,CSMA的融冰雪效果较为明显,融冰雪效果的持久性较好;掺融雪剂混合料的抗水损害性能有所降低,但均能满足规范要求,高温抗车辙性能得到提高。

无砟轨道地基泥岩膨胀变形及水分迁移速率衰减规律

高铁无砟轨道对膨胀变形值要求极为严格,地基膨胀泥岩浸水引起的胀缩变形将对行车安全性和舒适性产生影响。为研究泥岩随浸水位置水平距离和深度增加时膨胀速率及水分迁移速率的衰减规律,以兰新铁路第二双线某处典型膨胀泥岩为研究对象,通过顶部和侧面两种浸水方式进行三组重塑泥岩膨胀变形试验。试验结果表明:距离浸水管水平长度不同,膨胀时程曲线变化规律不同。距离浸水管水平长度越远,膨胀速率越慢,水分迁移速率亦越小;侧面浸水时沿深度方向首先引起底部土体膨胀。通过对试验数据进一步分析,提出用初期平均渗透系数分析水分迁移速率衰减规律,经计算可知,水分迁移速率随与浸水管水平距离和垂直距离的增大均呈衰减趋势。研究结果可为地基泥岩上拱病害治理及预警提供理论支撑。

预应力混凝土简支T形梁桥的动载试验研究

通过动载试验可以准确了解加固之后桥梁结构的工作状态。本文以甘肃S202线一座桥的动载试验为例,测试了该桥梁的一阶竖向自振频率、动挠度等参数,计算分析了结构的阻尼比、动力冲击系数。结果表明:结构一阶竖向自振频率的理论值与实测值相符合,且自振频率较大,结构在竖向具有较大的刚度;跑车工况下车速与动挠度成反比,跳车工况下恰好相反;结构的动力冲击系数较为集中稳定,结果满足规范要求。

BRB在双柱式桥墩抗震体系中的工作机理分析

以设置防屈曲支撑(Buckling-Restrained Braces,BRB)的双柱式桥墩体系为研究对象,系统分析上部结构惯性力在该体系中的传递机理;以某3×30m公路高架桥为工程背景,采用非线性时程反应分析法研究BRB的设置方式及参数取值对桥梁地震反应的影响规律,揭示BRB在双柱式桥墩中的工作机理。其研究结论为:(1)对于设置BRB的双柱式桥墩,当BRB未屈服时,通过其轴向刚度改变结构体系的传力路径,墩底弯矩、剪力降低,但墩底轴力改变量将增大,即以较大的墩身轴力改变量换取较小的墩底弯矩及剪力。(2)在BRB屈服的情况下,BRB通过改变下部结构的传力路径及滞回耗能双重机制影响结构的地震反应,BRB耗能作用将降低墩身的轴力改变量,使减震效果更优。(3)双柱式桥墩横桥向设置BRB是一种较为有效的减震体系,但其减震效果与BRB具体布置方式及力学参数取值有关。

基于原岩应力的关角隧道变形潜势研究

针对新关角隧道二郎洞断层束地段在高地应力条件下的围岩变形问题,基于原岩地应力测试的地应力场拓展结果及其它主要影响因素,文章提出了围岩变形潜势的概念及其等级划分的标准,通过样本统计并采用神经网络算法获得了关角隧道的变形潜势分布图。结果表明,关角隧道岭脊段、高和极高地应力段、宽大断层以及断层束地段具有Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级大变形潜势,仅有部分地段属于常规变形潜势,凸显出关角隧道在复杂的软弱地层条件和极高地应力状态共同条件下具有显著的大变形潜势。通过较准确地判定关角隧道各段的变形潜势,经修正、优化设计和施工措施后,大部分监测结果被控制在常规变形范围内,其余均被控制在Ⅰ级大变形范围内,效果较好。该研究成果为解决类似条件下的围岩大变形问题提供了一种准确、实用的预测与控制方法。

基于激光扫描技术的高掺量RAP沥青混合料疲劳性能评价方法

为了评价高掺量回收沥青路面材料(RAP)对沥青混合料疲劳性能的影响,利用旋转压实机(SGC)分别成形空隙率为4%±0.5%和6%±0.5%的50%掺量RAP混合料和普通沥青混合料;基于激光扫描法(SLD)探测了两种混合料在疲劳条件下表面裂纹的形成和发展过程,以缺陷频率(DF)为参数表征混合料的疲劳性能,并通过传统的动态模量法和耗散能法验证了激光扫描法的结果。结果表明:激光扫描法能够快速地探测出微裂纹,是一种有效的评价沥青混合料疲劳性能的方法,并且与传统的动态模量法和耗散能法具有很好的相关性。高掺量RAP沥青混合料在该研究的试验方法中都表现出较好的疲劳性能。