考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13%、19%、25%)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力30、60、90 kPa条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标。试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19%附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面黏聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势。粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15%~20%,接触面粗糙系数位于16~18时,接触面剪切强度达到峰值。

高空工程大体积混凝土结构后锚固技术研究

后锚固技术是一种广泛应用于改造及扩建工程中的重要技术,具有节能环保、经济适用等特点。水电工程因其大体积混凝土结构使改造工程大多处于高空环境而导致施工困难,重点针对水电改造及扩建工程中因高空施工环境复杂,限制因素多而导致的施工过程难度大、风险高,施工质量、进度及安全不可控的问题展开研究,并通过应用实例表明:其在高空作业下制造了安全施工全过程闭环,且对植筋技术进行改造,具有良好的推广应用价值。

考虑粗糙度影响的冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性研究

为保证多年冻土地区桥梁桩基在服役期的安全稳定,需研究考虑流变效应的桩端承载及桩侧承载性能,其中考虑桩-冻土接触面蠕变特性的桩侧承载性能是多年冻土桩基长期稳定性的关键。利用自行研制的大型应力控制式剪切仪开展冻结砂土-混凝土接触面的剪切蠕变特性研究,试验采用灌砂法定义混凝土表面的粗糙度,其中4组为试验分析组(粗糙度为0,0.039,0.059和0.098 mm),1组为模型验证组(粗糙度为0.02 mm)。基于冻结砂土-混凝土接触面蠕变试验,研究蠕变变形、蠕变速率与时间及粗糙度的变化规律,揭示粗糙度影响下的接触面剪切蠕变机理,建立考虑粗糙度影响的接触面现象学蠕变模型。研究结果表明:冻结砂土-混凝土接触面在恒荷载作用下表现出显著的蠕变效应。不同粗糙度条件下,冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性不尽相同,粗糙度越大试样衰减蠕变时间越长、稳定蠕变阶段越明显、蠕变稳定性越强;稳定蠕变速率随粗糙度的增大而减小,二者呈线性变化规律,得到发生非衰减蠕变的临界粗糙度为0.093 mm。提出的现象学蠕变模型对冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线有着良好的适应性,同时也可用于预测不同粗糙度条件下试样的蠕变规律,可为多年冻土区桩基长期承载及变形数值计算提供参考。

冲击回波法检测钢衬混凝土组合结构脱空缺陷试验研究与应用

【目的】采用钢衬混凝土组合结构的水工隧洞和压力管道在工程实际中常常只具备单一检测面,钢衬和混凝土之间的表面脱空质量缺陷如何检测属于无损检测技术难点。【方法】通过制作不同规格尺寸的钢衬混凝土脱空缺陷模拟体,采用以低频弹性波为媒介的冲击回波法开展模型试验研究,分析缺陷部位的反射P波首波到达时间、振幅和卓越频率等时域信号及频域信号识别参数,在此基础上提出频率幅值密度比作为定量检测表面脱空质量缺陷的识别参数。【结果】结果表明:脱空缺陷对P波信号影响范围为两倍脱空直径,从缺陷边缘到缺陷中心卓越频率保持最低值不变;脱空厚度对P波的绕射作用相较于脱空表面积更为明显;随着脱空缺陷体积的增加,反射P波首波振幅呈现逐渐降低的趋势,卓越频率逐渐减小。【结论】工程实践研究验证了检测识别参数的适用性,冲击回波法可以检测钢板衬砌混凝土叠合结构表面脱空质量缺陷,并能够初步确定缺陷位置、大小及形状。

电气化改造工程接触网基础冻结强度试验研究

研究目的:为保证格拉段电气化改造工程接触网基础的正常工作和长期稳定,需重点研究接触网基础与冻土的冻结强度及其影响因素。本文采用大型应力控制式剪切仪开展多种温度和含水率条件下冻结粉土与混凝土接触面的直剪试验研究。研究结论:(1)接触面剪切应力-位移曲线主要分为弹性变形、塑性变形和滑动破坏三个阶段;(2)接触面抗剪强度与法向应力呈正比,与冻结温度呈反比;(3)当试样含水率低于饱和含水率时,随着含水率的增大,接触面抗剪强度增大,超过饱和含水率时,接触面抗剪强度随含水率的增大略有减小;(4)温度越低,接触面内摩擦角越小,黏聚力越大,黏聚力对接触面冻结强度的作用越突显,接触面黏聚力随含水率的增大先增大后减小,内摩擦角随含水率的增大而减小;(5)本研究成果可为多年冻土区接触网基础的设计提供参考。

坝基混凝土直剪试验数值模拟分析

该文以坡月水库为研究对象,利用ABAQUS有限元软件对坝基混凝土与基岩胶结面开展原位直剪试验的有限元数值模拟。在验证了数值模型正确性和模拟方法可行性的基础上,对胶结面处的不同工况下的应力-应变关系、应力分布及破坏机理进行分析。结果表明:胶结面处应力分布呈两端大中间小,剪应力最大值集中在胶结面的边角处;胶结面处的损伤首先产生于加载端,并沿剪切方向逐渐发展,直至贯通整个胶结面;胶结面的抗剪能力随法向应力的增大而增强,使得胶结面完全破坏时的最大剪切应力逐渐增加。通过数值模拟与分析,可以充分揭示坝基胶结面处的断裂损伤演变规律,为大坝的建设及安全运行提供科学的理论依据。

转体拱桥混凝土球铰设计参数优化研究

混凝土球铰的设计参数对于转体拱桥的结构应力分布具有十分重要的影响。以黄梅龙坪拱桥为研究对象,建立混凝土球铰结构的局部精细化有限元模型,探究曲率半径、支承半径以及下球铰露出高度等参数对球铰接触应力的影响,并基于响应面法对其影响性进行量化评价。结果表明:随着曲率半径的增大,球铰的最大接触应力有所增大且分布不均;随着支承半径的增加,球铰的接触应力不断减小且分布更加均匀;当球铰露出高度大于15 cm时,球铰接触应力沿径向变化幅度较大,不利于转体施工安全顺利地进行,实际施工时球铰露出高度应控制在5~15 cm。基于响应面法对比分析发现,上述因素对于球铰接触应力的影响程度大小排序为支承半径、露出高度、曲率半径。

水工混凝土表面接触溶蚀特性的试验研究

采用加速模拟试验方法,研究了水工混凝土在一定流速软水作用下的表面接触溶蚀特性,并且利用试验数据,对水工混凝土的表面接触溶蚀耐久性进行了评价.溶蚀砂浆表面的微观测试和孔结构测试结果表明,随着表面接触溶蚀时间的延长,混凝土或砂浆中溶出的物质越来越多;掺入粉煤灰,水泥混凝土溶蚀量增大.

润扬大桥锚碇基岩摩阻力试验研究

采用室内试验和现场剪切试验等手段研究了润扬大桥南北锚碇基底基岩-混凝土胶结面的强度,并根据试验研究成果及现场实际情况,综合分析多种影响因素,研究确定整个锚碇范围内基底摩阻力情况。

堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理——以祖师庙滑坡为例

为了研究堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理,以陕西省岚皋县广泛分布的堆积层-基岩接触面滑坡为研究对象,采用野外调查和数理统计的方法,总结了该类型滑坡的基本特征,并以祖师庙滑坡为例,借助室内试验和数值模拟手段,研究了堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理。结果表明:1)堆积层-基岩接触面滑坡主要发育在坡度为20°~40°、下伏基岩为碎裂状结构的斜坡,多为浅表层滑坡;2)碎石土和堆积层-基岩接触面的内摩擦角随含水量增大而降低,堆积层-基岩接触面是斜坡变形破坏的软弱结构面;3)细颗粒物质的增加降低了堆积层-基岩接触面的内摩擦角,且细颗粒粒径越小,内摩擦角也越小,在饱和状态下降幅度越大;4)因细颗粒物质在堆积层-基岩接触面处聚集造成的强度降低和因水文地质条件改变造成的滑带土饱和是祖师庙滑坡主要的诱发因素。研究结果对揭示堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理和地质灾害防治具有一定的指导意义。

深井煤矿中央水泵房二次衬砌监测分析

基于新奥法思想,利用位移收敛计和钢弦式传感器对朱集煤矿中央水泵房二次衬砌进行现场监测,得到水平收敛位移、拱顶沉降、初期支护与二次衬砌接触应力、钢筋应力和混凝土应变随时间的变化规律。监测结果表明:表面位移前期变形速率较大,大概在二次衬砌施工100 d后达到稳定状态;初期支护与二次衬砌接触紧密,二次衬砌有效地承担了围岩荷载;钢筋应力首先经历一个剧烈变化阶段,后增大,最终达到稳定状态;混凝土应变初期为压应变,然后逐渐进入拉应变阶段并稳定。分析监测结果可得出:(1)各测值都在安全范围内,二次衬砌结构受力稳定,安全可靠;(2)钢弦式传感器容易受混凝土水化热的影响,造成初期监测数据变化剧烈;(3)水泵房二次衬砌受临近硐室开挖的影响。

地下工程衬砌与减震层接触面力学特性直剪试验及数值仿真

泡沫混凝土作为隧道减震材料在抵抗地震压剪荷载方面具有重要作用,为了研究减震层-衬砌接触面在地震压剪荷载作用下的破坏特征与剪应力演化规律,利用RMT-150C电液伺服试验机开展了二者接触面在不同法向应力下的直剪试验,获得了剪应力-剪切位移、峰值强度、残余强度、剪切刚度的变化规律及接触面的破坏特征和物态变化。根据有限元模拟结果,探究接触面上剪应力的分布及演化规律。研究表明:泡沫混凝土-衬砌接触面的破坏特征受法向应力与泡沫混凝土密度共同影响,其剪应力-剪切位移曲线形态可归结为3种类型,且随泡沫混凝土密度和法向应力的变化可以相互转化;泡沫混凝土密度及法向应力对接触面峰值强度、残余强度及剪切刚度的影响是相互的,且法向应力的影响权重较大。根据剪应力-剪切位移曲线的变化规律,提出了复合指数模型来反映泡沫混凝土-衬砌接触面在压剪作用下损伤演化及摩擦滑移过程,研究结果可以为更加有效的抗减震设计提供一定参考。

桥面铺装混凝土调平层与沥青面层接触状态研究

针对桥面铺装混凝土调平层和沥青面层之间接触状态评价指标缺失的问题，提出了层间接触系数口的概念，运用理论推导的方法得出部分连续式双层梁层间接触系数的计算公式，并设计部分连续式双层梁弯曲试验，分别在混凝土调平层表面进行拉毛、刻槽和凿毛处理，然后在不同黏结层改性沥青洒布量的条件下进行层间接触系数的测算．结果表明：凿毛处理后的层间接触状态最好，此时层间接触系数最大值为o．483，黏结层改性沥青最佳洒布量为1．6～2．okg／m^2；拉毛和刻槽处理后，层间接触系数最大值分别为0．428和0．412，黏结层改性沥青最佳洒布量为1．2～1．6kg／m^2．

重庆鱼嘴长江大桥锚碇抗剪强度试验研究

以鱼嘴长江大桥南北锚碇2种工况下的混凝土与基岩接触面原位直剪试验为背景,结合工程地质特性,对较高强度混凝土与坚硬基岩接触面抗剪强度的影响因素进行了全面分析。认为:①对于较高强度混凝土及坚硬基岩而言,混凝土强度的提高对接触面摩擦系数f的提高贡献不明显,主要贡献在提高粘接力c值;在控制好混凝土质量及建基面岩体质量的前提下,确保混凝土与建基面间的浇筑质量更显关键。②水使接触面抗剪强度略有降低,但影响程度有限;混凝土与基岩接触面在高水头、长时间水浸泡状态下抗剪强度参数的降低程度有待更深入地研究。③较高强度混凝土与坚硬基岩接触面的剪切破坏都呈典型的脆性破坏特征。

混凝土用有机硅渗透剂耐紫外老化性能研究

处于恶劣环境中不加以保护的钢筋混凝土会发生腐蚀破坏,从而影响结构物耐久性。有机硅渗透剂是钢筋混凝土表面防护常见的物质。有机硅渗透剂由烷基烷氧基硅烷(或硅氧烷)组成,分子结构中的碳碳键、碳氢键键能低,均会被紫外辐照的能量破坏而断裂,从而失去憎水性。对涂布3种有机硅渗透剂(LS-A(BS1701),LS-B(70%BS1701&30%BS290)和LS-C(异辛基硅烷膏体))的砂浆试块进行了2 600 h耐紫外老化试验,通过跟踪记录涂布有机硅渗透剂砂浆试块的吸水率和表面疏水性的变化过程,以此间接反映有机硅渗透剂的耐老化性能。另外,通过研究紫外老化后经打磨的混凝土表面憎水性变化,探明紫外辐照对混凝土毛细孔内的有机硅渗透剂的影响。结果显示:与LS-A和LS-C相比,LS-B有机硅渗透剂具有最好的憎水性和耐紫外老化性能;LS-A和LS-C在老化600 h内吸水率和接触角变化较小;吸水率的变化趋势与接触角的变化趋势存在相关性;紫外老化2 600 h后的试块经表面打磨处理后,接触角有一定程度的恢复。根据试验结果可推测得出,硅氧烷主链上较多的小烷基数目有助于提升有机硅渗透剂的耐老化性能;硅烷的较大烷基则有利于有机硅渗透剂的初期耐老化性能;混凝土毛细孔内部的有机硅渗透剂基本没有受到紫外线的辐照影响。

匹配浇筑混凝土接触面摩擦系数试验研究

对不同接触应力水平及干湿状态下匹配浇筑混凝土摩擦系数进行了试验测定,得到摩擦系数实测数据样本共计130个,并对不同应力水平下的摩擦力位移特性和反复滑移下的摩擦系数变化规律进行了分析,可为相关工程提供参考。

复杂地基对西龙池面板堆石坝三维应力及变形的影响研究

西龙池抽水蓄能电站的下水库大坝为沥青混凝土面板堆石坝 ,坝址碎石料覆盖层较深 ,且河床基岩面向下游倾斜 ,大坝设计中如何合理利用坝基覆盖层碎石料并减少坝基开挖量是十分重要的问题。本文采用清华非线性解耦K G模型 ,进行大坝三维非线性有限元分析 ,研究了蓄水期坝体变形特点及下游边坡及坝趾区坝基的稳定问题 。

堆积层-基岩接触面滑坡形成机理物理模型试验研究

为提出堆积层-基岩接触面滑坡防治措施,以陕西南部地区广泛分布的堆积层-基岩接触面滑坡为研究对象,借助物理模型试验和数值模拟手段,揭示了地下水对堆积层-基岩接触面滑坡的作用过程及其形成机理。结果表明:堆积层-基岩接触面是斜坡优势渗流通道,土颗粒受近似平行界面的冲刷作用,而斜坡浅表层主要受竖向冲刷,会造成土体的粒度成分发生改变;地下水的持续作用会使土体空隙发育,浅表层为近竖向分布、靠近堆积层-基岩接触面与界面形态近似平行,会造成土体结构和力学性质发生改变;滑坡的变形破坏过程可抽象成4个阶段,即初始稳定阶段、土体空隙和裂缝发育阶段、局部变形和坡体内部结构进一步破坏阶段、整体滑移和稳定阶段;因渗流作用引起的斜坡结构与饱和条件下岩土体物理力学性质的改变,是堆积层-基岩接触面滑坡的主要诱发因素。

悬索桥锚碇摩阻力现场试验研究

采用现场直剪试验,研究矮寨悬索大桥锚碇基岩与混凝土胶结面的抗剪强度。根据试验结果,获得了锚碇混凝土与基岩直剪试验时的剪应力-应变关系曲线,得到了吉首岸和茶洞岸锚碇的抗剪强度参数的c,φ值,为矮寨大桥锚碇的设计和施工提供了依据,可为今后类似工程提供借鉴。

面板坝数值分析中接触面模型与接缝模型述评

对混凝土面板堆石坝数值分析中的接触面模型和接缝模型进行了较为全面的总结,并评析了各种模型的优缺点。在评析的基础上,建议了面板坝数值计算中可供使用的几种目前较为理想的接触面模型和接缝模型。