桥梁风工程研究中的雷诺数效应研究进展

桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷诺数效应研究的发展历程,总结了针对圆形断面、矩形断面、主梁断面等不同桥梁结构断面雷诺数效应问题的研究进展,包括结构周围流场、气动力、风致振动随雷诺数的变化,指出了桥梁风工程雷诺数效应研究中尚待解决的问题,为今后该领域的研究提供参考和建议。

可“临-永”转换抢修钢墩设计及应急使用稳定性

为解决既有桥墩抢修器材仅适用于临时抢修、不能与永久恢复有效结合的问题,提出一种可“临-永”转换抢修钢墩,并介绍其结构组成和结构特点。针对应急使用阶段,基于Abaqus建立空间模型开展结构稳定分析,考虑列车活载、横向风载、制动力、平面扭转、初始缺陷等影响因素,分别从线弹性和非线性两个层面系统研究应急使用状态结构稳定性能。研究表明:线弹性分析时,随着横向风压增大,钢墩临界荷载呈减小趋势,下降速率与列车荷载强度及活载加载图式相关;钢墩临界荷载随着平面扭角增大呈减小趋势,具体使用时宜将扭转角度控制在0.5°以内,此外,平面扭转发生位置越低,对结构稳定影响越明显;钢墩临界荷载随几何初始缺陷增大呈下降趋势,不同类型缺陷对钢墩稳定的影响程度由大到小为双向缺陷、横向缺陷、纵向缺陷;考虑非线性影响时,双重非线性影响最大,材料非线性次之,几何非线性最小。

不同雷诺数下4∶1圆角矩形柱气动力特性及流场数值模拟研究

圆角化处理的矩形柱绕流具有复杂的气动力和流场特性。为深入了解圆角矩形柱的雷诺数(Reynolds number, Re)效应,采用基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法,开展了不同Re下宽高比4∶1圆角矩形柱绕流数值模拟,研究了不同Re下圆角矩形柱的气动力系数、斯特劳哈尔数(Strouhal number, St)、风压系数和流场等变化规律。结果表明:表面风压和时均流场在Re≤4×10^(3)时,Re效应显著,但当Re>4×10^(3)时,Re效应较弱。当Re≤4×10^(3)时,升力系数均方根和平均阻力系数随着Re先增大后减小,在Re=1×10^(3)时达到最大;而St先增大后减小再增大,分别在Re=2×10^(3)时达到最大,在Re=4×10^(3)时达到最小。回流长度随着Re先减小后增大,尾流旋涡中心逐渐后移。

防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响

为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明:不同风向角下,结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大;防风网对减小煤棚风荷载有较好效果,放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压;大部分风向角下,20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好;不同位置测点受来流脉动影响情况不同,煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且功率谱成分复杂,放置防风网后其峰值明显减小。

不同风向角下干扰效应对超高层建筑横风向风振响应影响的试验研究

通过气弹模型测振试验,分析了2个相同尺寸的建筑模型,在折减风速、风向角和施扰位置改变的情况下,受扰建筑顶部横风向加速度响应的变化情况。绘制了加速度响应均方根的干扰因子IF和全风速情况下的包络干扰因子EIF等值线图,讨论建筑在不同情况下受到的干扰效应,并进行了典型工况的时频分析。结果表明,两建筑串列布置且施扰建筑位于y/b=6时,建筑横风向加速度响应均方根达到最大值;两建筑并列布置且施扰建筑位于x/b=2时,建筑横风向加速度响应均方根减小最为明显;随着风向角的增加建筑横风向加速度响应均方根有所减小;施扰建筑位于上游对受扰建筑风振响应的影响较为强烈,普遍会放大受扰建筑的风振响应;不同风向角各施扰位置受扰建筑的EIF基本在1.0以上,其中30°风向角、施扰建筑位于y/b=6,x/b=0时,其EIF最大可达2.68;上游位置的干扰会使受扰建筑的卓越频率有所减小,并降低其低频段和高频段能量。

高速铁路非饱和路基沉降特性及预测研究

工后沉降的准确预测是高速铁路设计与施工的关键,传统饱和土沉降预测曲线模型在非饱和土路基应用中存在拟合程度低、预测值偏小等问题。通过室内非饱和土一维固结试验分析基质吸力与干密度对非饱和土固结时间的影响规律,验证非饱和土沉降预测模型参数特性;并结合郑西高速铁路、石武高速铁路和秦沈客专典型断面的沉降观测数据,对比分析非饱和土沉降预测模型的适应性。结果表明,基质吸力对非饱和土固结时间有显著影响:固结时间随基质吸力增加呈现先增加后减少的趋势,因此,在一定基质吸力范围内,传统沉降预测曲线方法预测工后沉降存在预测结果偏小的风险;非饱和土沉降预测模型的两个参数与基质吸力分别存在指数与对数关系;应用实例表明非饱和模型具有拟合度较高且偏于安全的优点。

城市繁华区大规模T形盖挖地铁车站基坑开挖出土技术研究

以石家庄地铁大规模T形换乘站中山广场站为例,深入分析了该盖挖逆作车站主体基坑开挖过程中的难点问题,提出了联合盖挖逆作法和明挖作业的施工出土技术方案并付诸实践。在车站备用空间内设置斜坡道,将施工材料运送至施工场地,并根据不同的开挖方法采取更加合适的出土顺序,使得整个基坑施工从工艺衔接和工期控制上得到了明显的优化。

基于室内试验的橡胶沥青SMA混合料的技术性能研究

针对路面裂缝、车辙、坑槽等病害问题,分别对橡胶沥青添加进口增强剂、2种不同国产增强剂及改性沥青,并对4种沥青混合料进行高低温、水稳及疲劳性能对比。结果表明:橡胶沥青SMA混合料相比SBSSMA混合料具有更好的抗裂、抗车辙、抗水损性能;国产增强剂橡胶沥青混合料的经济性最优,更适合推广到实际工程中。

结构干扰对煤棚表面风荷载影响的试验研究

为了确保大跨煤棚结构不被风荷载破坏,通过刚性模型测压风洞试验研究有、无干扰对煤棚结构风荷载的影响。结果表明:结构正对来流方向主要承受风压力作用,屋盖顶部主要承受风吸力作用,屋盖顶部风吸力最大;风荷载沿风向表现明显梯度,具有渐变性;施扰煤棚遮挡效应整体减小了受扰煤棚的风荷载,但也要注意干扰造成受扰煤棚局部风荷载变大的不利影响;当待测模型和干扰模型沿风向并列布置时,结构中间区域风荷载几乎不随跨向位置改变而改变,结构沿展向部分区域风荷载急剧变化。研究结果可为大跨煤棚结构抗风设计提供参考依据。

柱状节理偏压小净距公路隧道稳定性研究

柱状节理条件下地形偏压小近距隧道施工,极易引起中夹岩柱的失稳,一直是工程界和学术界关注的问题。该文结合正在修建的石家庄市曹家庄公路隧道,采用离散元软件UDEC,模拟柱状节理特性下小净距隧道开挖,研究隧道失稳模式以及中夹岩柱的稳定性。数值分析结果表明:中夹岩柱有发生倾覆、旋转失稳的趋势,中夹岩岩柱深埋侧先发生滑移破坏,右侧出现旋转倾覆性失稳,最终岩柱呈现整体失稳贯通趋势。随着岩柱倾覆性失稳过程的发展,最终演化为整个隧道坍塌。锚杆发挥"销钉"作用,可增大层间节理剪切刚度,抑制中夹岩柱节理面,从而提高小净距隧道整体稳定性。

利用白光数字图像频域分析法测量动荷载作用下有砟轨道的下沉量

基于车辆-轨道耦合动力学理论和轨道下沉变形法则,利用白光数字图像频域分析法测量有砟轨道在列车动荷载作用下的下沉量,并分析不同速度列车对道床下沉变形的影响。利用白光数字图像频域分析法测量道床的下沉量,并与理论计算的道床下沉量进行比较,相差较小。与文献[1]实验结果对比可以看出,结果相差较小,所得实验结论与文献[1]结论相同,可验证白光数字图像频域分析法的可用性。白光数字图像频域分析法具有光路简单、操作方便、并能进行近程和远程测量,测量精度高、测量成本低等优点,可推动轨道检测技术的进步。

建筑岩土工程地基基础勘察技术

岩土工程是土木工程的重要组成,是以解决地基基础、边坡、地下工程等问题为目标,其中地基基础勘察是重要手段与途径,而想要做好勘察工作,关键在于提升技术应用水平。《地基与基础》一书介绍了多种地基类型特征,并对地基勘察任务、方法等明确阐述,能够帮助勘察人员更好应用勘察技术,为获得更加科学、准确的勘察结果提供支撑。《地基与基础》是由马宁、赵心涛、吕金昕、江向东联合编写、清华大学出版社出版的系统归纳地基基础知识和相关技能的教材类书籍。

预制装配式混凝土住宅项目施工质量风险分析及管理研究

预制装配式混凝土结构质量的保障是其广泛推广的前提,从预制混凝土施工质量出发,分析了施工质量风险组成及评价流程。首先根据施工过程将质量评价体系分为目标层、指标层和准则层三个层级,然后利用质量影响因素组成建立了质量评价流程,根据质量调查问卷建立了影响质量的各因素权重,并从施工准备、组织施工及质量验收三方面分析了施工质量风险组成,最后将质量评价体系应用于实际工程质量评价中。

再生SBS改性沥青混合料的低温性能与细观参数

为了给实际工程中再生沥青混合料低温性能的改善提供一些理论指导,以再生SBS沥青混合料为研究对象,基于间接拉伸试验和X-ray CT无损扫描技术,研究不同SBS掺量(4%、5%和6%)和不同RAP掺量(30%、45%和60%)下经冻融作用的再生SBS改性沥青混合料的低温性能。研究结果表明:经冻融后的再生SBS改性沥青混合料的低温性能均有所下降;相较于基质沥青热再生混合料,再生SBS改性沥青混合料具有更好的耐久性及低温性能;冻融后的再生SBS改性沥青混合料试件闭口空隙率增大。

考虑非饱和浸润区的改进Green-Ampt模型

经典Green-Ampt入渗模型计算简单,广泛应用于土壤入渗问题的研究,但在湿润锋处理上采用明显的干湿分离界面,存在一定的理论假设。鉴于此,基于饱和区-非饱和浸润区分层模型,结合达西定律,推导出入渗过程中饱和区厚度与非饱和浸润区厚度关系的理论公式,提出了水分剖面理论模型,消除了饱和区厚度和浸润区厚度的关系假设。在此基础上,建立了考虑土壤水分剖面形状和非饱和浸润区等效参数的改进Green-Ampt模型,并采用试验和有限元数值仿真对该模型进行了验证,结果表明:该模型有很高的精度,对不同类型的土有很好的适应性。同时该模型求解简单,参数物理意义明确,便于工程应用。

尾矿库浸润线解析解及适用性分析

目前求解尾矿库浸润线大多采用数值模拟和模型试验的方法,尚没有建立起完善的尾矿库浸润线的解析解。鉴于此,建立了尾矿库浸润线的理论模型,采用能量方程和达西渗透定律推导了尾矿库浸润线的微分方程,并建立了上下游边界条件方程。在此基础上,求解了尾矿库浸润线的解析解(由于在解析解的推导过程中引入了杜比假定,该解析解更适应于库底底坡较缓的尾矿库浸润线的预测),并与数值模拟结果进行了对比分析,验证了解析解的正确性。考虑到尾矿库的复杂性,分析了尾矿砂各向异性、尾矿库地质分层和底坡地形对尾矿库浸润线分布的影响,探讨了所提出的解析解对复杂尾矿库浸润线求解的适应性,通过尾矿库实例验证了文中浸润线解析解的有效性。

高性能混凝土配合比设计及力学强度试验研究

为提高混凝土的抗压强度和抗冲磨强度,通过不同配合比对普通混凝土进行试验分析。通过试验得出:石粉、灰土和钢渣对混凝土的抗压强度影响并不显著。随着石粉比例的增多,混凝土的抗压强度几乎无明显变化;随着灰土比例的增高,混凝土的抗压强度会出现降低趋势;而随着钢渣比例的增多,混凝土的抗压强度也会出现下降趋势,但影响较小;水灰比对混凝土的抗压强度的变化具有显著性,而砂率和用水量比例则对抗压强度的影响不大。当水灰比逐渐增大时,混凝土的抗压强度逐渐减小;砂率比例逐渐增大时,混凝土的抗压强度无明显变化;用水量比例增多时,混凝土的抗压强度会逐渐上升,但影响较小;石粉、灰土和钢渣对混凝土的抗冲磨强度影响并不显著。随着石粉比例的增加,混凝土抗冲磨强度增大,当石粉比例逐渐增加时,混凝土抗冲磨强度明显增大;随着灰土比例的增多,混凝土的抗冲磨强度减小,并且随着时间的增加,其强度减小趋势便更加明显;随着钢渣比例的增加,混凝土的抗冲磨强度下降,但影响不大。通过试验结果得出最佳混凝土配合比,并通过分析高性能混凝土与混凝土的微观特征得出:普通混凝土内部结构疏松并且有大量的孔洞、分布排列杂乱;而高性能混凝土内部结构较为密集,孔洞较少,高性能混凝土水化后,Ca和Si含量最多,而这两种元素能够形成稳定的结构,因此使得高性能混凝土抗压强度和抗冲磨强度提高。

干扰下方形超高层建筑风压的非高斯特性研究

借助刚性模型测压试验,对干扰状态下的方形超高层建筑表面风压的非高斯特性进行研究。给出非高斯测点数量干扰因子IF和非高斯测点数量占建筑总测点数的比例Q,来分析建筑表面风压非高斯特性受干扰的影响程度。以串列和并列布置为例,对受扰建筑表面风压的非高斯区域进行划分,并给出其风荷载建议值。结果表明:参数Q和IF能够准确地描述受扰建筑表面风压非高斯区域的大小及其受干扰的影响程度,并确定了受扰建筑表面风压非高斯特性最明显时施扰建筑的位置;串列和并列布置下,施扰建筑对受扰建筑各表面风压非高斯区域的发生位置以及大小均产生不同程度的影响;考虑了受扰建筑表面风压的非高斯特性,给出串列和并列布置下受扰建筑表面风荷载极大负值随间距变化的拟合公式,结果可为此类结构的抗风设计提供参考。

基于GTM法的水泥稳定碎石力学性能研究

为了研究GTM法和振动成型法对于水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度的影响,分析了以GTM法成型、掺入不同剂量和龄期水泥的水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度的变化规律。结果表明:加强水泥稳定碎石前期的养生至关重要;水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度的水泥增强效应随着龄期的增长逐渐减小;GTM法比振动成型法具有一定的优越性,且成型的试件具有更小的离散性,可以真实地反映路面的实际受力状态,可以进行大力推广。

不同发泡条件下泡沫温拌沥青的黏度变化

为了改善实际工程中沥青混合料的施工和易性,保证降温施工时成品的质量,采用布氏黏度法,在不同沥青温度和不同发泡加水量条件下,分别对壳牌90#基质沥青和成品橡胶沥青发泡前后的黏度变化规律进行研究。结果表明:黏度对泡沫温拌沥青的发泡温度和用水量均具有良好的敏感性,将其作为泡沫温拌沥青的性能评价指标具有一定的合理性;当沥青温度过高或者用水量过大时,黏度变化规律并不能反映实际的发泡效果;在实际工程中,应严格控制泡沫温拌沥青的发泡温度及用水量。