钢壳混凝土复合结构脱空高度与中子响应关系研究

为了揭示钢壳混凝土复合结构间脱空高度与中子的响应关系,建立一种新的脱空高度定量测量方法,本研究基于快中子慢化和中子散射原理,采用室内等效混凝土物理模拟方法构建脱空模型,并开展室内测试,对测试数据进行回归分析,发现热中子计数率与钢壳混凝土复合结构中钢板厚度、混凝土含水量、脱空高度之间均存在显著的相关性。进一步建立钢壳混凝土脱空高度与热中子计数率的标定关系,并开展验证实验,结果表明,通过标定关系计算得到的混凝土脱空值与实际脱空值误差较小,两者具有较好的一致性,快中子穿透钢板后与混凝土作用产生的热中子可用于定量计算钢壳混凝土复合结构脱空高度,可解决当前脱空检测中存在的无法精确定量问题。

温度应力对CRTSⅡ型轨道板脱空影响规律研究

研究目的:温度应力是高速铁路无砟轨道结构稳定的重要影响因素。本文主要以CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的脱空病害为研究对象,通过有限元软件进行建模分析,在考虑轨道结构自重以及轨道层间相互作用的条件下,探究正负温度梯度作用对不同位置、不同面积的轨道板与CA砂浆层间脱空病害发展规律的影响,为CRTSⅡ型轨道板脱空的病害防治工作提供理论依据。研究结论:(1)温度梯度作用下,轨道板产生的脱空高度会随初始脱空尺寸的增加而逐渐增加,其增长规律因初始脱空所处位置的不同而存在差异,当轨道板初始脱空区域超过70%,板中最大脱空高度可达到10 mm;(2)初始脱空尺寸会影响温度作用后轨道板内部的变形以及轨道结构的脱空面积,总脱空面积的增长近乎于线性;(3)在高速铁路无砟轨道结构的实际运营中,必须严控轨道板与CA砂浆层间的黏结质量,避免初始脱空、离缝在温度作用下急剧扩展造成轨道结构稳定性严重下降的不利情况发生。

板底脱空对水泥混凝土路面接缝传荷的影响

基于路面力学专业有限元软件KENSLABS,建立起板底横缝处存在脱空的水泥混凝土路面双块板设置传力杆的数值模型。在考虑板重和温度翘曲的情况下,阐述了两种脱空形态(接缝两侧均脱空、受荷板一侧脱空)下脱空高度(即初始间隙)的改变对轮载传荷能力的影响,对比研究了在两种脱空形态与板底无脱空时传力杆直径、间距、松动量以及支承模量等参数对传荷能力的影响权重,分析了传力杆非均匀布设对传荷系统的优化效果。结果表明:接缝两侧均脱空、受荷板一侧脱空时,传荷系数随着脱空高度分别呈递增、递减规律,但传荷系数趋于稳定时,接缝两侧均脱空时,板块最大挠度的绝对值更大;不同脱空形态下,传力杆各项参数均与传荷系数呈线性相关关系,传力杆松动量对传荷系数的影响最为显著;不同脱空形态下,传力杆非均匀布设能提高传荷系数,同时减小传力杆承受的最大剪力。板底脱空传荷能力评价宜同时考虑传荷系数和各板块最大挠度值的绝对值,传力杆非均匀布设对传荷系统的优化宜以传荷系数和传力杆所受剪力同时评价。

频谱反演法在探地雷达隧道衬砌检测中的应用研究

隧道衬砌模型的空间结构属于典型的层状分布,采用探地雷达进行隧道二衬检测时,往往很难识别高度小于调谐厚度的脱空。通过建立含有脱空薄层的隧道二衬层状几何模型,结合电磁波在隧道衬砌中的传播规律,给出了隧道衬砌检测时电磁波的反射模型,并推导了其广义反射系数谱域表达式,从而提出一种根据反射系数序列频谱估算隧道二衬厚度及脱空高度的反演方法。通过分析反射系数序列的幅度谱属性,进一步提出一种估计脱空层高度的快速方法,即根据幅度谱凹陷周期确定脱空层双程走时,进而估算脱空层高度。最后,利用1st Opt数学优化分析软件进行全局优化,并反演求解各参数。物理模型实验及现场应用实例的处理结果表明,当脱空厚度小于1/4波长时,本文所述的频谱反演法仍能准确反演出二衬厚度及脱空层高度,从而提高了探地雷达资料的垂直分辨率。

铁路桥梁钢管混凝土结构设计理论研究

铁路桥梁钢管混凝土结构具有使用环境复杂、跨度大、列车活载比重大等特点,结构的安全性、可靠性对保证列车运营安全极为重要。现行国内外铁路桥梁结构设计规范均缺少详细的条文内容,为开展铁路桥梁钢管混凝土结构设计理论的深化研究工作,分析哑铃形截面特征,提出中性轴位置特征高度及中性轴特征方程的概念,研究钢管混凝土截面脱空率对短柱轴压强度的影响,推导脱空高度计算公式和脱空高度限值,为钢管混凝土灌注质量验收标准提供了定量参数。结合国内外现有管节点疲劳试验研究成果,提出了管管节点、板管节点的疲劳强度计算公式,解决了铁路桥梁钢管混凝土结构的疲劳设计问题。