隧道-土-桥桩相互作用体系振动台试验与数值模拟研究

以大连实际工程为背景,通过振动台试验研究了双隧道-砂土-桥桩系统在地震作用下的动力相互作用(SSSI),得到结构、场地的动力响应规律,并与ABAQUS数值模拟结果进行对比。数值模型引入Kelvin本构模型子程序,利用等效线性方法处理砂土在计算过程中的非线性问题。将试验结果与数值模拟结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上设计了8种工况,通过对比分析研究了体系内各结构之间的相互作用规律。结果表明,隧道会放大桥桩、临近隧道的峰值加速度,而桥桩却会对侧穿隧道的峰值加速度起到减弱作用;隧道与桥桩的存在均会增大彼此的截面剪力与弯矩,其中受影响的区域主要集中在隧道上下拱,桥桩的桩底与桩-土交界面。

隧道侧穿箱基框架结构体系振动台试验及数值模拟

以郑州市轨道交通7号线侧穿箱基框架结构工程为背景,开展了室内振动台缩尺模型试验,并借助有限元软件ABAQUS对不同工况进行数值建模,将振动台试验和数值模拟结果进行对比,验证数值模拟结果的可靠性。基于验证后的模型,分析隧道侧穿箱基框架结构体系的动力响应特性。结果表明:①隧道或箱基框架结构的存在均会降低整个体系的自振频率;②箱基框架结构的存在会降低隧道结构的加速度响应,同时减弱隧道结构所受到的弯矩,而对其所受剪力的影响不大;③隧道结构的存在会减弱箱基框架结构的加速度响应和位移响应。箱室的存在会改变地震波的传播路径,且当箱基框架结构高于三层时,楼板加速度响应随楼层高度的增大更明显。

分层土-隧道相互作用体系地震响应分析

为研究地震作用下非均质场地各个土层放大效应以及分层土-隧道的地震响应,以大连某实际工程为背景,基于地震作用下隧道结构动力响应的理论,采用收敛约束法,通过ABAQUS构建分层土-隧道三维有限元模型,并结合振动台试验,验证模拟的准确性;将自由场与有隧道场地进行对比,并结合加速度和傅里叶曲线对模拟数据进行分析。结果表明:(1)土体性质和激励大小对地震波的传递有影响,随着场地由浅到深逐渐增加,峰值加速度逐渐放大,不同分层介质的主要频率和频谱形状发生明显变化;(2)隧道会放大远场的加速度响应,略微降低近场的动力响应;(3)软弱夹层的存在对地震动的放大作用也有明显影响,不同分层介质的不同特性导致土层刚度不同,从而影响地震作用下层状土-隧道的动力相互作用。

橡胶颗粒掺量、粒径影响橡胶混凝土性能的试验分析

为了分析橡胶颗粒特性对橡胶混凝土坍落度、强度、抗渗性和抗冻性能等的影响,采用试验分析的方法,通过对比分析橡胶颗粒的掺量、粒径对橡胶混凝土的坍落度、强度、抗渗性和抗冻性能的影响,以此作为以橡胶作为集料的混凝土工作性能的评价指标。根据试验数据：橡胶集料混凝土的抗压试验测试最适宜的加载速度为0.015-0.1 MPa/s;相同的橡胶粉含量,随着粒径的增加,其抗压强度呈现降低的趋势;在相同粒径条件下,抗渗性能随粒径增大而增强,抗渗性能随橡胶总体含量增多而增强;当掺加橡胶集料的混凝土试件的质量损失率低于5%、强度损失率低于20%的前提下,经过100次的冻融循环后,在一定的范围内增加橡胶颗粒的掺量,可以提高橡胶集料混凝土试件的抗冻性能,其最佳掺量为30 kg/m3。

酸雨作用下钢纤维煤矸石混凝土耐久性研究

基于酸雨循环侵蚀试验,探究了在不同p H值酸雨溶液与钢纤维掺量条件下,钢纤维增强煤矸石混凝土质量、劈裂抗拉强度及碳化深度等耐久性指标的变化特性。结果表明:第1次酸雨循环时,p H值为2.0酸雨溶液中钢纤维煤矸石混凝土达到最大质量,其增加率为0.25%,随后骤降到最小质量,其质量损失率峰值2.37%;钢纤维煤矸石混凝土劈裂抗拉强度损失率与循环数呈近似线性关系,其最大损失率为21.91%;不同p H值酸溶液中钢纤维煤矸石混凝土碳化深度与酸雨循环数呈正相关,显著性表现为p H=2.0>p H=3.0>p H=4.0;1.0%钢纤维掺量是钢纤维煤矸石混凝土的最优掺量,可优化其空隙结构,有效抑制酸雨溶液的侵蚀。

地铁隧道地震动力响应模拟试验研究

为研究地震荷载作用下隧道结构的动力响应,以指导隧道修建施工和衬砌支护,提高地铁隧道的整体抗震能力,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的方法,对地铁隧道地震动力响应进行研究。选取沈阳地铁2号线某段隧道为工程背景,在理论分析地铁隧道地震动力响应的前提下,运用FLAC^(3D)数值软件模拟地铁隧道地震动力响应情况,地铁隧道两帮壁正负45°区域剪应力、主应力和位移最显著,监测点加速度变化趋势与输入地震波加速度时程曲线较为一致。在室内振动台试验中,地基土体表面峰值加速度明显比地基土体深部大,隧道两帮壁正负45°位置附近应变最大,振动停止后应变并未归零。数值模拟与室内试验研究结果较为吻合表明,由于人工波的地震烈度较现场波大,地铁隧道的地震扰动强烈;地铁隧道两帮壁正负45°区域地震动力响应剧烈,极易发生破坏。可根据这一现象有针对性地采取抗震措施,保证地铁隧道的安全、稳定。

冲击载荷作用下不同断面形状巷道稳定性数值仿真分析

为了研究动载荷作用下井巷的稳定性,基于波动冲击理论,利用FLAC^(3D)值模拟软件,对深井不同断面巷道在动载荷作用下的围岩位移场变化规律进行了数值仿真。结果表明:不同巷道断面形式对冲击荷载作用的响应程度存在显著差别,巷道顶板监测点的速度产生波动从大到小依次为矩形、直墙拱形和圆形断面巷道;巷道顶板均产生明显下沉,矩形断面巷道的下沉量最大,其次是直墙拱断面巷道,圆形断面巷道的下沉位移最小;对于巷道围岩垂直应力的分布范围,圆形断面巷道最小,矩形断面巷道最大,直墙拱断面巷道居中,并得到了现场监测结果验证。

基于IDA方法的加固震损RC框架结构地震易损性分析

基于Perform-3D软件,采用碳纤维加固和粘钢加固方法对震损后的混凝土框架进行加固。分别以3、6、9层RC框架结构为研究对象,采用基于增量动力分析(IDA)的地震易损性分析方法,对震损RC框架结构的地震易损性进行研究并分析其加固效果。结果表明:①随着高度和PGA的增加,3、6、9层震损后的碳纤维和粘钢加固结构IDA曲线簇的整体收敛性均较好;②总体上粘钢加固可以提高结构对地震动随机性的收敛性,但随着结构高度的增加,对于地震动随机收敛性的增益效果逐渐减弱,该加固方法对3层高度的震损低层框架结构加固效果明显;③碳纤维加固对于结构层间位移角的控制能力较粘钢加固更强,对于6层高度的震损中层框架结构,可以更大程度地提高其对罕遇地震的抵抗能力;④对适用于9层高度的震损高层框架结构,可根据实际情况选择两种加固方法中的任何一种,均可以取得较好的加固效果。

论高校建筑工程专业实践性教学工作

在高校建筑工程专业的教育教学过程中,从根本上有效做好实践性教学工作,是其中的关键所在,也是核心内容。只有从根本上强化实践性教学效果,提升实践教学质量,才能更大程度地有效提升建筑工程专业学生的专业技能和实践能力。因此,要从根本上做好建筑工程技术专业的实践性教学工作,对于当前教学工作中存在的问题或者不足进行切实有效的分析和应对处理,进而使整体实践教学工作取得良好的成效。为此,本文重点分析高校建筑工程专业实践性教学工作策略等相关内容,为学生专业技能和实践能力的有效增强提供一定启示。

再生骨料特性对再生混凝土强度和碳化性能的影响

为了评价再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土性能的影响,以再生骨料表面不同的砂浆强度及附着率为变量,配制了不同强度等级的再生骨料混凝土,通过对比性强度试验和碳化试验评价了再生混凝土内部存在的2个界面过渡区与混凝土性能的关系.结果表明:以高强度原生混凝土为再生骨料配制相对较低强度等级的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生骨料混凝土强度影响不大,但碳化深度有所增大;以相对较低强度原生混凝土为再生骨料配制同强度等级以上的再生骨料混凝土时,其强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度及附着率对再生混凝土强度影响较大,碳化深度也相应增大.

不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响

为了探明不同强度砂浆界面过渡区对再生骨料混凝土性能的影响,试验以再生骨料表面不同的砂浆强度以及附着率作为变量,配置了不同强度等级的再生骨料混凝土,与普通混凝土进行了对比性强度试验以及碳化试验。试验结果表明,高强度原生混凝土经破碎后作为再生骨料配制低强度等级的再生混凝土,即再生混凝土内部旧砂浆界面过渡区强度比再生混凝土内部新砂浆界面过渡区强度高时,再生骨料混凝土的强度与普通混凝土强度几乎相同,再生骨料表面砂浆的强度以及附着率对再生混凝土的强度影响不大,但碳化深度有所增大。当使用低强度原生混凝土经破碎后作为再生骨料配制高强度等级再生混凝土,也就是再生混凝土内部再生骨料与旧砂浆界面过渡区强度比新砂浆界面过渡区强度低时,再生骨料混凝土的强度与普通混凝土相差较大,再生骨料表面砂浆的强度以及附着率对再生混凝土强度影响较大。

膨胀剂在抵抗再生混凝土干燥收缩性能中的应用

因再生粗骨料表面附着砂浆的吸水率较大,再生骨料混凝土在干燥收缩性能方面与普通混凝土相比差距较大,也制约再生骨料混凝土在混凝土结构中的实际应用。利用复合膨胀剂来提高再生骨料混凝土的抗干缩性能。本研究测量量骨料置换率为50%和100%的再生骨料混凝土抗压强度和收缩曲线。结果表明,掺8%～15%膨胀剂的再生骨料混凝土(50%置换率)与普通混凝土有相近的干缩曲线;但当骨料置换率增加到100%,膨胀剂对降低再生骨料混凝土的收缩没有明显作用。

再生骨料对混凝土透气性及碳化性能的影响研究

为了探明再生骨料对混凝土透气性及碳化性能的影响,试验针对再生骨料混凝土的透气性能,从不同强度、不同组配、不同再生骨料掺量为变量,研究了再生骨料混凝土的透气性及对碳化性能的影响。结果表明,随着混凝土强度等级的加大,普通混凝土与再生骨料混凝土的简易透气速度也有所减小,当细骨料采用天然砂时,再生粗骨料置换率对混凝土透气速度的影响并不大,都在0.2 mmHg/s以下;但细骨料采用再生细骨料时,随着再生粗骨料置换率的加大,远远高于对比用普通混凝土的透气速度;混凝土的碳化深度与其强度等级关系较大,再生骨料本身特性影响有限。

塑钢纤维增强橡胶混凝土耐硫酸盐侵蚀试验

通过研究3种水胶比、4种塑钢纤维掺量,探讨橡胶混凝土在硫酸盐干湿循环侵蚀作用下的溶液pH值变化、试件表面损伤、抗压强度耐蚀系数、质量经时损失率和相对弹性模量曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土抗压强度耐蚀系数、质量经时损失率及相对弹性模量全曲线影响规律。试验结果表明:依次掺入橡胶集料、塑钢纤维,Ca(OH)_2溶出量减少,溶液pH值降低;150次干湿循环后,6 kg/m^3的塑钢纤维掺量对提高混凝土抗硫酸盐侵蚀强度等级非常显著,质量经时损失率最小,CRSF1-4、CRSF2-4、CRSF3-4所对应的质量经时损失率分别为2.0%、2.25%、2.97%,其相对弹性模量较基准混凝土提升6.25%、6.75%、10%,水胶比越大,塑钢纤维的增强、阻裂、抑制混凝土内部损伤劣化的能力越强。

再生粗、细骨料对混凝土透气性能的影响

采用C30混凝土制备的再生粗、细骨料对不同强度等级及不同置换率再生混凝土进行了抗透气性能试验研究.结果表明:当粗骨料为再生粗骨料、细骨料为天然砂时,再生粗骨料置换率对再生混凝土透气系数的影响较小;当粗骨料采用天然碎石时,再生细骨料置换率对再生混凝土透气系数的影响较大,其透气系数随着再生细骨料置换率增加而增大.

孔隙水饱和度对再生混凝土透气性能的影响研究

因再生骨料本身特性等直接导致再生骨料混凝土在耐久性能方面与普通混凝土相比存在诸多性能不稳定因素。试验着眼于再生骨料混凝土渗透性中的透气性能,以不同强度等级、不同再生骨料置换率、不同混凝土的孔隙水饱和度为变量,对再生骨料混凝土抵抗透气性能方面与普通混凝土进行了对比性试验研究。试验结果表明,随着环境相对湿度的增加,不同强度等级、不同掺量再生骨料混凝土及对比用普通混凝土的孔隙水饱和度有所增加,且混凝土强度等级越高,孔隙水饱和度越高,在同一种强度等级内再生骨料混凝土的孔隙水饱和度比对比用普通混凝土略高;随着混凝土孔隙水饱和度的提高,再生骨料混凝土及对比用普通混凝土的透气性速度有所降低,当孔隙水饱和度超过80%时其透气速度小于0.2 mmHg/s。

再生骨料混凝土干燥收缩裂缝试验研究

与普通混凝土相比,再生骨料混凝土因干燥收缩率较大,特别是在有约束的情况下,产生干燥收缩裂缝的可能性较大。试验着眼于再生骨料混凝土耐久性中的干燥收缩性能,以不同强度等级、不同环境因素为变量,对不同组配再生骨料混凝土在抵抗干燥收缩裂缝方面与普通混凝土进行对比性试验研究。试验结果表明,随着龄期的增长,各系列混凝土的干燥收缩裂缝总面积有所加大,在相对湿度较接近时,随着环境温度的提高,各系列混凝土的干燥收缩裂缝总面积在增加;再生骨料混凝土的干燥收缩裂缝总面积比对比用普通混凝土大,裂缝数量,裂缝宽度都明显增加,特别是细骨料100%使用再生骨料的C50再生骨料混凝土的干燥收缩裂缝总面积比粗骨料100%使用再生骨料系列混凝土大。

弯曲裂缝对再生混凝土构件碳化性能影响的试验研究

混凝土是脆性材料,抗拉强度远低于其抗压强度,钢筋混凝土构件在使用时往往处于带裂缝工作状态。当钢筋混凝土构件表面混凝土的裂缝达到一定宽度之后,经过时间的推移,有可能直接影响结构的正常使用以及耐久性,甚至影响结构的功能和安全性。试验着眼于再生混凝土表面弯曲裂缝对钢筋混凝土构件碳化性能的影响,以不同强度等级(C20、C40)和裂缝宽度(0.1 mm、0.2 mm)为变动因素进行了对比性碳化试验,试验结果表明,与没有倒入微裂缝的对比用普通混凝土试件以及再生混凝土试件相比,再生混凝土试件表面的弯曲裂缝对混凝土碳化性能的影响要比裂缝宽度对混凝土碳化性能的影响更大。

剪切波作用下直墙拱形巷道围岩破坏特征研究

直墙拱形巷道围岩在剪切波作用下会发生不同程度的破坏,通过直墙拱形巷道围岩的相似材料模型振动台实验与数值计算方法,共同研究了直墙拱形巷道围岩在剪切波作用下的受力及破坏规律。研究表明:剪切波作用下,直墙拱形巷道围岩在墙角处形成应力集中现象,直墙拱形巷道围岩的墙角底板和拱帮位置最容易积累损伤,直墙拱形巷道容易发生墙角处开裂破坏和直墙局部塌落破坏,且墙角处的的裂缝位置和方向对其他部位裂缝位置有着明显的影响,即直墙拱形巷道墙角处的裂缝由剪切波作用产生,巷道其他部位的裂缝的出现受到墙角处的裂缝和剪切波共同作用产生。

地震作用下巷道破坏模拟和实验对比分析

基于工程结构波动及结构动力学理论,建立煤矿采空区岩层的动力学方程,将小型室内相似振动台实验结合ANSYS有限元数值计算,对比分析巷道的地震动力破坏特征。研究发现:在地震作用下,在拱形和圆形巷道的几何中心水平线正负45°区域以及拱形巷道底角处的剪应力、主应力最显著,而在拱形巷道的两底角及顶板处易产生破坏,圆形巷道的顶板产生了裂纹,圆形巷道的最大主应力及剪应力分布偏向右侧;拱形巷道最大主应力偏向右侧,剪应力呈对称分布,拱形巷道的两底角及顶板易产生破坏。在巷道的抗震设计中,可对巷道受力薄弱处加强加固和采取抗震措施,提高巷道的抗震性能。