机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究

以威斯特卡德板中受荷计算刚性道面PCN值的理论为基础,考虑刚性道面接缝传荷能力和山区机场地基不均匀沉降,建立了基于"地基-道面-飞机荷载"相互作用的足尺9块板道面结构三维有限元分析模型。运用该方法,根据统计的国内主要民航运输飞机ACN值,确立了15组计算分析模型。经威斯特卡德理论和Bisar软件验证了模型的可行性。研究表明,高填土机场道面板底最大拉应力与地基不均匀沉降呈线性关系,高填土机场工程中对于1‰的地基不均匀沉降控制比较合理,对于设计强度为5.0MPa以上的道面结构,允许地基最大不均匀沉降值为1.2‰。

硫酸盐渍土的盐胀特性试验研究

为研究荷载对盐胀量的抑制效果,通过硫酸盐渍土机场地基的盐胀特性试验,分析了不同含盐量、不同压实度下不同荷载的盐胀曲线,并在此基础上推导出了根据含盐量、压实度以及荷载三个参数预估盐胀率的公式。根据此公式可求出抑制地基盐胀所需的最小荷载,从而为机场地基处理时换填覆重材料厚度计算提供指导。

粉煤灰活性激发及应用

粉煤灰早期活性低、活性发展缓慢，粉煤灰混凝土早期强度低。采用碱激发剂熟石灰和硫酸盐激发剂硫酸钠相复合的化学激发方法，使粉煤灰混凝土早期强度发展加快。在试验段的应用表明，采用活性激发的粉煤灰混凝土，早期强度增长较快，7d强度在基准混凝土的80％以上，28d，90d的强度分别在基准混凝土的97％，103％以上；但粉煤灰混凝土28d的耐磨性比基准混凝土低，采用活性复合激发的粉煤灰混凝土42d的耐磨性比基准混凝土提高11％～18％。

爆夯加固法在机场地基处理中的应用

针对临时应急机场地基快速处理要求,提出了爆夯加固技术。详细分析了爆夯法的加固作用机理,并进行了室内小型爆炸模拟试验和野外大型爆炸试验,通过实验数据分析和理论上的研究,分析了各种施工参数对加固效果的影响,对爆夯法的实践应用和施工技术进行了初步探讨。

条形装药土中爆炸成腔的三维数值模拟

运用数值模拟方法对土中爆炸成腔进行仿真研究。介绍运用LS-DYNA3D程序求解运算的基本流程,并运用该程序对条形装药条件下土中爆炸成腔进行三维模拟。结果表明,该法模拟的土中爆炸成腔与试验基本相符。

旧刚性道面上沥青加铺层反射裂缝产生机理研究

近年来，我国５０年代修建的机场道面面临着翻修。在水泥混凝土道面上加铺沥青面层较以往的水泥混凝土盖被具有很大的优越性。但是在低温条件下，沥青加铺层易产生反射裂缝．本文在分析旧道面上沥青加铺层反射裂缝产生机理的基础上，研究了用特殊有限元法计算沥青加铺层裂缝尖端附近应力强度因子的计算方法。结合室内反射裂缝模拟试验成果，可以用来研究不同防治反射裂缝措施的效果。

西安地铁二号线下穿古城墙段地表沉降控制标准研究

以地铁二号线下穿西安南门城墙为研究对象,建立能够反应城墙结构中沿着灰缝、外墙-土芯墙界面及结构内部预先存在的裂缝发生张拉或剪切破坏的特殊离散化有限元模型。采用直接输入位移荷载的方法来描述建筑物基础在盾构施工作用下产生的变形,从变形和力学两个角度量化分析城墙所能承受的极限变形能力,从而提出西安地铁盾构施工引起地表沉降的控制标准,为古建筑物临近地下开挖地表沉降控制提供参考。

相邻洞室爆破施工对已有洞室的影响

爆破施工振动对邻近已有洞室的影响及其控制是隧洞工程中的关键技术问题。新建隧洞在与已有隧洞间距比较小的情况下进行爆破开挖,爆破开挖产生的爆破波会危及已有隧洞围岩和衬砌结构的安全与稳定性。结合锦屏一级水电站左岸洞群工程施工爆破的相互影响分析课题,应用动力有限元数值模拟,研究不同的围岩类别、洞室间距、岩体阻尼比、单响药量情况下爆破振动对邻近已有洞室围岩和衬砌结构的影响问题。根据洞壁振动速度允许值与隧洞衬砌在邻近爆破振动波作用下的动拉应力值,得出施工爆破洞室的最小间距及单响药量控制:III类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在15 kg以内;IV类围岩、洞间距为(1.5～2.0)D时,单响药量应控制在12 kg以内;V类围岩、洞间距为(1.0～1.5)D时,单响药量应控制在10 kg以内。研究结果为实际工程的施工和设计提供了参考和依据。

硫酸盐渍土机场地基处理换填覆重法研究

盐胀是硫酸盐渍土的主要危害,硫酸盐渍土机场地基处理的关键在于减少盐胀。通过不同荷载作用下的盐胀试验,研究了荷载对不同压实度、不同含盐量的硫酸盐渍土盐胀的抑制效果,拟合了盐胀经验公式,探讨了换填覆重法硫酸盐渍土机场地基处理。压实度不宜太高,在满足道面承载力的条件下建议在90%～95%之间取值;道面2m以下可以填弱盐渍土,建议含盐量不要超过0.5%;水分危险点危害最大,必须重视排水设计。给出了确定换填覆重法最小荷载及最小厚度的方法。计算表明,覆重荷载50kPa基本能抑制含盐量小于0.5%的硫酸盐渍土的盐胀,采用砂砾石材料最小覆重层厚度约2m。换填覆重法在西北地区硫酸盐渍土机场地基处理中具有较好的应用前景。

基于ADAMS仿真确定飞机着陆道面动荷载

为了合理确定机场刚性道面设计中的动载系数,减少道面荷载现场测试的工作量,利用ADAMS软件进行仿真研究,分析了飞机着陆时道面的竖向荷载、纵向水平荷载和横向水平荷载的动态响应规律.通过改变飞机着陆时的俯仰角、滚转角、初始下降速率和初始机轮离地距离4个主要参数,分析道面受载情况的敏感性,并利用白噪声线性滤波法生成不同等级道面,研究了不同平整度下道面的动态响应规律.研究结果表明:初始下降速率从0 m/s增大到3 m/s时,动载系数从0.677增大到1.623;着陆水平荷载主要为纵向水平荷载;飞机对H级道面的动荷载最大值比A级道面增大68.71%.

正交法碾压混凝土基层设计研究

采用正交试验法对简易机场碾压混凝土基层配合比进行设计研究,发现用水量和水泥用量分别对改进VC值和3d抗折强度具有显著影响,并用回归分析方法得到用水量与改进VC值,水泥用量与3d抗折强度的经验回归公式,都具有较好的相关关系。在此基础上提出了用于简易机场基层的碾压混凝土配合比设计方法。

基层顶面当量回弹模量确定方法的修正

应用弹性层状理论,以弯沉等效为原则研究了基层顶面当量回弹模量的计算方法,指出了现有当量模量换算公式中存在的不足,并根据当量模量的影响因素确定了其边界条件,在大量计算分析的基础上重新建立了荷载作用半径为0.15 m的换算公式,并增加荷载作用半径影响修正系数。修正后的换算公式可适用于基层与土基模量比大于2且基层当量厚度大于0.2 m及荷载作用半径在0.1 m-0.5 m的基层顶面当量回弹模量的换算,具有更高的精度、更好的外延性。

适应未来大型飞机的水泥混凝土道面设计方法

现行水泥混凝土道面设计规范,采用"设计飞机"按疲劳等效原则将各型飞机的作用次数换算成"设计飞机"的作用次数,并假定飞机轮迹在通行宽度内均匀分布,实际上飞机轮迹在跑道横断面上服从正态分布.未来大型飞机的起落架更加复杂,各型飞机对道面的累积疲劳损伤峰值不在同一位置,采用"设计飞机"换算的方法日益暴露出不足.按轮迹服从正态分布采用覆盖通行率计算覆盖作用次数,用累积疲劳损伤替代了"设计飞机"在交通量换算中的作用,直接计算各型飞机对道面结构总的累积疲劳损伤,探讨了基于累积疲劳损伤的道面设计方法.实例分析表明:采用累计疲劳损伤作为设计指标的道面设计方法计算结果更精确,更适合未来大型飞机复杂起落架作用下的水泥混凝土道面设计.

化学改性法处理盐渍土地基试验研究

许多处理过的盐渍土地基会发生二次盐渍化从而导致路基再次出现盐渍土病害,而地下水含盐量大则是土体发生二次盐渍化的根本原因。首先将土样置于一定浓度的盐溶液中进行毛细水上升试验以模拟实际二次盐渍化过程,之后进行盐胀试验测量土体的盐胀率,将试验土样的压实度、CaCl2掺量、Na2SO4水溶液浓度设为控制变量,通过试验数据的对比分析得出这3个因素对使用CaCl2抑制硫酸盐渍土地基二次盐渍化效果的影响。

地震荷载作用下加筋高边坡的稳定性分析

为了更加准确地分析加筋高边坡在地震荷载作用下的稳定性,采用拟静力法结合有限元软件和强度折减法分析了加筋高边坡在不同地震荷载作用下的安全系数,经过分析,发现水平地震荷载对边坡的稳定性影响更大,水平向外的地震加速度最大只能加到0.154 g,竖直向下的加速度最大可以加到0.318 g。通过对最不利情况下地震加速度的计算分析,绘制了加筋高边坡在地震荷载作用下安全系数的空间曲面图。并且定义了安全系数的影响因子η,计算了各个方向上地震加速度对安全系数的影响,从而确定出最危险的地震加速度方向为水平方向,为加筋高边坡的抗震设计提供了参考。

碾压混凝土抗弯拉强度特性的试验研究

通过室内小梁试验对用水量和水泥用量较大的普通碾压混凝土抗弯拉强度特性进行了研究,建立了各龄期抗弯拉强度与显著影响因素之间的经验回归公式,都具有较好的相关关系,并分析了各因素对抗弯拉强度的影响,试验研究对以碾压混凝土早期强度为设计标准的简易机场和公路结构设计具有指导意义。

考虑荷载应力分布的机场刚性道面累积损伤优化模型

分析美国FAA道面设计法和利用通行覆盖率计算道面累积损伤存在的缺陷,提出刚性道面累积损伤模型须考虑道面板荷载应力分布的影响。提出飞机对道面的作用以覆盖作用曲线表示,且服从正态分布规律,根据主起落架构型的等效原则,得到覆盖作用曲线和总通行覆盖次数的确定方法;研究道面板荷载应力的分布规律,以荷载作用位置中心点至道面板纵向中心线的横向距离与板宽的比例为参数,将道面板纵向上各点的荷载应力的最大值映射到板的横边,建立道面板横向应力分布函数;利用覆盖作用曲线与应力分布函数建立道面板的累积损伤优化模型,实例验证模型的正确性,该模型可应用于刚性道面结构和道面分块的优化设计。

AFRP约束混凝土多次冲击试验研究

为研究芳纶纤维增强层复合材料(AFRP)约束条件下混凝土抗多次冲击的动态力学性能,采用Φ100mmSHPB试验装置和超声无损检测,在相似应变率条件下,对C30,C40,C50三种基体强度等级的1～3层AFRP约束混凝土抗多次冲击动态力学性能和冲击后混凝土试件内部损伤规律进行试验研究。结果表明:各约束层数AFRP约束混凝土动态峰值应力对冲击次数不敏感,上下浮动不超过8%,稳定性良好;随着冲击次数的增加,动态峰值应变增大,内部混凝土损伤增大,损伤因子与冲击次数呈线性关系;AFRP约束混凝土内部损伤在达到普通混凝土极限损伤后仍能保持试件完整,具备对抗下次冲击的能力。

应急起降跑道复合式道面结构设计与施工技术研究

针对应急起降跑道工程量大,要求施工进度快、工期短的实际情况,提出了在碾压混凝土上加铺沥青混凝土的复合式道面结构层形式。应用Bisar程序分析应急起降跑道典型道面荷载应力,确定道面结构层的厚度;通过试验研究确定了碾压混凝土的配合比和颗粒组成;根据施工机械之间搭配的特点,提出了不同于常规施工的机械配置方法。试验结果表明,该道面结构层形式和施工方法能有效地缩短工期,及早地开放交通,有利于应急起降跑道作用的充分发挥。

爆炸法加固黄土地基数值模拟

爆炸加固法是一种快速有效的地基处理方法。应用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对条形装药黄土地基中爆炸过程进行了三维数值模拟,发现在6000μs爆炸空腔已基本稳定,条形装药爆炸产生的压力波以水平方向传播为主,装药中垂线方向爆炸产生的峰值压力与离中垂线距离呈负对数关系,土的有效影响范围半径大约为爆炸后形成的空腔半径的4倍。条形装药黄土地基中爆炸的试验表明,爆炸加固法处理效果较好,试验结果与数值模拟结果基本吻合。