50 m U形UHPC-NC简支梁桥设计研究

为简化混凝土U形梁施工和提升结构耐久性,以广西贺巴高速茶花山天桥为背景,提出一种可实现快速化施工、结构性能优异并兼具经济性的新型U形超高性能混凝土-普通混凝土(UHPC-NC)组合梁结构。该U形UHPC-NC组合梁桥主跨50 m,纵梁采用UHPC,为弧形立面,跨中处梁高3.2 m,支点处梁高1.95 m,跨中区域腹板厚10 cm,近支点处腹板加厚至25 cm,支点区域腹板厚60 cm;每片纵梁分3段预制,相邻节段间设置齿键,采用胶接缝连接;2片UHPC纵梁由12道宽40 cm、高65 cm预制预应力混凝土横梁通过UHPC现浇接缝连接,纵梁与横梁均为预应力构件;桥面板由7.5 cm厚预制桥面板底模与16.5 cm厚现浇NC桥面板构成。结构分析结果表明:纵梁和横梁剪扭耦合效应明显,跨中区域以受弯为主,支点附近以剪扭耦合作用为主,且剪力和扭矩呈反对称分布;该桥各构件承载力、稳定性、抗裂性能和刚度均满足规范要求;与钢-混凝土组合梁和钢箱梁相比,新型U形UHPC-NC组合梁结构每平米造价分别低约32%和44%,具有良好的经济性。

浅埋公路隧道原位改扩建围岩变形破坏特征

为了能使现役公路隧道满足当前交通量迅速增长的需求,需对原有隧道进行改建和扩建。以廷心隧道为工程背景,分析了现场工况及围岩变形破坏情况,采用力学分析软件GDEM数值模拟隧道原位扩建工程,选取不同围岩等级的力学参数,研究隧道围岩的应力、塑性变形、位移及形变等方面并分析围岩变形破坏规律。结果表明:围岩等级越低,拱顶、拱底以及衬砌上的竖向应力就越小,拱腰的竖向应力越大,隧道中间隔墙受到的破坏程度越大;在隧道扁平率的影响下,在隧道原位扩建时,隧道的拱顶、拱底以及拱肩的围岩变形相对较大,拱脚和拱腰的变形相对较小。

上覆荷载作用下钦州海积软土孔隙结构特征变化

粘土孔隙结构特征对土体的水理性质和力学性状尤为重要。为探讨海相软粘土结构强度增长过程中孔隙的演化机制,以广西北部湾钦州地区海相软土为研究对象,通过对不同上覆荷载作用下的土样进行压汞仪法(MIP)试验和扫描电镜图像(SEM)分析,揭示土样孔隙特征(尺度分布、平均孔径、孔隙体积密度和临界孔径)随上覆荷载的变化规律,以及其与土体渗透性、结构强度之间的联系。试验结果表明:上覆荷载作用下,土样孔隙呈大孔隙(>10μm)—中孔隙(1~10μm)—小孔隙(0.1~1μm)—微孔隙(<0.1μm)的演化趋势,大、中孔隙逐渐分裂和湮灭成小、微孔隙,但并非均是优先调整大孔隙来补偿小、微孔隙;平均孔径和临界孔径能直接反映孔隙结构特征的重分布和结构性演化,随着平均孔径的逐渐减小,土样的渗透性逐渐降低、结构强度逐渐增强;通过SEM图像分析,粘土结构演化过程呈蜂窝状结构—紊流状结构—粒状堆叠结构—胶粘式结构的发展趋势。

填海作用对海积软土渗透性影响的试验研究

以钦州港临海园区和防城港企沙工业园区填海场地海积软土为研究对象,采用机制模拟装置(一种土的浸泡荷载联动装置)模拟了海积软土赋存环境要素:填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度发生变化的情况;并成功地获得了人工土样。对人工土样的渗透特性及其孔隙比进行了测试研究,分析了填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度发生变化对人工软土样的渗透性的影响。研究表明:人工土样的e-lgk曲线近似呈直线关系;人工土样的孔隙比e和渗透系数k,随填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度变化而变化;填海层附加荷载应力与孔隙水化学组分两要素对人工土样的孔隙比e和渗透系数k的影响存在相互影响、相互耦合的效应。

填海作用对海积软土的抗剪强度影响试验研究

以钦州港临海园区和防城港企沙工业园填海场地海积软土为研究对象,分析了填海场地海积软土赋存环境要素的变化规律。采用机制模拟技术装置,对海积软土的孔隙水离子化学组分浓度和上覆填海层厚度发生变化的情况进行了人工模拟制样,获得了"印记"了赋存环境要素的人工软土样品,并对人工软土样品进行了直剪试验。结果表明:填海层对海积软土层的附加荷载应力、水力联系变化、水化学场变化三大赋存环境要素可采用"一种土的浸泡荷载联动装置"进行模拟;随着填海层附加荷载应力的增大,人工软土样的粘聚力c和内摩擦角φ随之增大;随着浸泡液不同离子成分浓度变化,对人工软土样的粘聚力c和内摩擦角φ影响效果不一,随着离子浓度的增加,Ca2+比Mg2+对抗剪强度指标的影响大;填海层附加荷载应力与浸泡液离子组分双因素同时作用下,对土样的抗剪强度指标存在相互耦合效应,其耦合效应对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响较小。

赋存环境变化对海积软土特性影响试验

填海造陆对海积软土赋存环境产生的改变是多方面的,它使海积软土受到多种因素影响且以不同程度同时作用。本文以广西钦州港填海区海积软土为研究对象,采用"浸泡—加载"模拟制样技术,从孔隙液化学组分、面状荷载耦合作用角度研究赋存环境变化要素对海积软土压缩性、渗透性以及强度的影响。研究表明:孔隙液中Ca^(2+)、Mg^(2+)的作用使海积软土孔隙比减小、压缩性和渗透性降低,其浓度越高海积软土的压缩性和渗透性越低,相同浓度下,Ca^(2+)对土的压缩性影响较Mg^(2+)大,但Mg^(2+)对土的孔隙比和渗透系数的影响比Ca^(2+)显著;上覆荷载影响海积软土与浸泡液之间的离子交换,其影响程度与上覆荷载大小和浸泡液离子浓度有关;上覆荷载对土的粘聚力c值的变化起决定作用,而化学组分对土的内摩擦角φ值影响显著。