A Compact Difference Method for Viscoelastic Plate Vibration Equation

In this paper, a fourth-order viscoelastic plate vibration equation is transformed into a set of two second-order differential equations by introducing an intermediate variable. A three-layer compact difference scheme for the initial-boundary value problem of the viscoelastic plate vibration equation is established. Then the stability and convergence of the difference scheme are analyzed by the energy method, and the convergence order is <img src="Edit_0a250b60-7c3c-4caf-8013-5e302d6477ab.png" alt="" />. Finally, some numerical examples are given of which results verify the accuracy and validity of the scheme.

海南滨海粉细砂压实特性试验研究

结合海南环岛旅游公路项目,进行了粉细砂的室内物理指标试验、击实试验及粉细砂路基的压实试验。试验结果表明:海南滨海粉细砂以细砂为主,其次为中砂,取样中无粗砂;细砂的最大干密度为1.66~1.69 g/cm^(3),且与不均匀系数呈线性正相关,满足公路下路堤填料的要求。在工程应用方面,粉细砂路基可用双钢轮压实,碾压方式宜采取静压和振压相结合的方式,松铺厚度不宜大于30 cm,碾压遍数宜为6~8遍,可随挖随填。

混凝土连续桥梁填石路基周围土体沉降控制方法

为避免桥梁路基沉降导致交通安全隐患,研究混凝土连续桥梁填石路基周围土体沉降控制方法。通过填石路基周围土体应力变化选取适宜填石材料,采用振动压实法压实土体及石料,控制混凝土连续桥梁填石路基周围土体沉降。结果表明:在同等压力作用下,粒径较小的填石材料对填石路基周围土体进行压实效果较好;填石路基周围土体坡率为1∶1.8时,土体稳定系数最高;通过压实填石路基周围土体方法控制沉降,孔隙率及沉降率均符合路基设计规范压实标准;工程结束后一年内填石路基周围土体沉降值较低。

基于超声与钻芯取样的泵送混凝土结构柱欠振内部质量研究

本研究旨在评估欠振对泵送混凝土结构柱内部质量的影响。采用超声检测和钻芯取样方法,对高流动性泵送混凝土在欠振条件下的密实性及其缺陷程度进行了综合评估。研究结果表明,欠振会导致混凝土表面缺陷增多和内部气孔增加,进而降低混凝土的密实性和强度。即便是泵送混凝土,适当的振捣也是确保其结构完整性和耐久性的关键。所得结论对于施工实践的优化和混凝土质量控制具有重要的理论和实践意义。

基于离散元法的颗粒压实特性研究

颗粒压实致密化过程中,对颗粒物理特性和动态响应的关系,缺乏数学模型对力学行为进行表征。基于离散元法(DEM)建立了振动、旋转2个模型,对颗粒压实致密机制进行描述。为便于观察分析颗粒运动过程以及填充效果的变化,将颗粒的实际尺寸进行放大,设计骰子在圆柱形容器内的振动和变速旋转实验,探究颗粒压实的动力学特性。研究结果表明:在振幅为15 mm,振动频率为1~5 Hz激励下,颗粒会长时间停留在半有序排列状态,只有随时间推移,缓慢降低振幅至10 mm,振动频率至3 Hz时,才能达到完全有序排列状态。变速旋转的加速度大于0.5g时,无需加以干预,颗粒就能达到有序排列状态。

柔性泡沫对振杆密实法模型试验边界效应的影响分析

为研究柔性泡沫材料对刚性模型箱边界效应的改善效果,在模型箱侧壁分别内衬了聚氨酯、聚苯乙烯和珍珠棉3种泡沫,开展了振杆密实法处理可液化地基的室内模型试验.采用2-范数偏差法对振动加速度场进行分析,通过将加速度时程信号功率谱密度对频率进行积分处理,估算出边界材料耗散的能量.结果表明,聚氨酯泡沫吸收和散射的能量约为输入水平的53.9%,其对刚性模型箱边界效应的改善作用优于聚苯乙烯泡沫和珍珠棉泡沫.柔性泡沫主要通过减少弹性波向模型土层中的反射来减弱模型箱的边界效应.泡沫材料与土体的波阻抗越接近,减少弹性波反射的能力越强.

高铁级配碎石振动压实下力学机制演化与颗粒破碎研究

为准确表征出高铁级配碎石填料的压实过程,采用新型智能振动压实仪,分别从物理力学层面表征出级配碎石的压实过程。提出改进Viola-Jones算法量化出振动压实过程中级配碎石颗粒粒径、颗粒形状的演化规律,最后通过离散元方法揭示了振动压实中的颗粒破碎对级配碎石宏细观力学性能的影响机制。研究结果表明:在振动压实试验中,级配碎石的干密度在振动压实过程中不断增大,而力学性能Kb却出现了“软化”的现象;级配碎石在振动压实前后级配没有明显变化,内部粗颗粒细长比变化也不明显,而圆度在压实后逐渐增加,表明级配碎石在振动压实过程中的颗粒破碎模式并非为颗粒被压碎,而是颗粒边缘突出、薄弱部位被分化、磨圆,可采用圆度来量化振动压实过程中颗粒破碎程度(研磨度);试样强度随着研磨度的增加而逐渐减小,且呈现出三阶段演化机制:0.1≤DF≤0.4时,试样强度损失较小;0.4<DF<0.7时,试样强度出现明显损失;0.7≤DF≤1.0时,试样强度没有明显损失。并通过颗粒平均配位数、滑动与转动等细观指标进一步揭示了振动压实中的颗粒研磨度对试样强度影响机制。研究成果可进一步揭示高铁级配碎石振动压实机理,也可为高铁路基智能压实控制技术奠定理论基础。

抛石基床振动夯实离散元数值模拟分析

针对高频液压振动夯实抛石基床密实机理与施工参数优化问题,基于振夯试验条件及结果,建立合理的颗粒离散元模型。分析夯沉量、基床孔隙比和竖向应力,并分析不同激振力和振动频率作用下的基床振动响应影响规律。结果表明:1)夯沉量在初始阶段急剧增大,随后逐渐趋于平缓。振夯作用下抛石基床竖向应力沿深度基本呈线性变化。2)最大激振力为150 kPa时,基床浅层达到较好的振动密实效果。而对于基床深层块石,激振力越大振动密实效果越好,即最大激振力为200 kPa效果较好。3)对于基床不同深度处的块石,振动频率25 Hz达到较好的振动密实效果。

颗粒细长比对粗粒土填料振动压实特性的影响

本文旨在探究粗颗粒(粒径d>5 mm)细长比对粗粒土填料振动压实特性的影响机制,深入揭示粗粒土填料振动压实机理。首先,基于优化Viola-Jones算法建立颗粒形状采集系统,通过几何算法量化粗颗粒细长比;其次,基于自研智能振动压实仪,选择3组不同细长比的粗粒土填料,开展大型振动压实试验,并通过物理-力学指标揭示细长比与粗粒土压实特性之间的相关性;最后,建立振动压实离散元数值模型,并通过孔隙率、颗粒应力以及颗粒运动特性等细观指标揭示细长比对粗粒土填料压实特性的影响机制。研究结果表明:在振动压实过程中,存在最优细长比使粗粒土填料密度最大,粗粒土填料承载力随细长比增加而增加;在数值模型中,粗粒土填料内部孔隙率随细长比增加而减小;细长比越小,颗粒应力越集中,导致颗粒破碎现象越显著,同时,颗粒运动也越剧烈,其中,细颗粒运动位移比粗颗粒的大。

不同混合度土石混合体振动压实能量耗散机制研究

为了研究土石混合体混合度是否影响其作为填料的振动压实效果,采用离散元法对不同混合度土石混合体开展了数值模拟。研究结果表明:相同振动荷载周期时,土石混合体的压实效果随混合度增加而变好,且增加效果对高含石量土石混合体更显著,建议采用含石量体积分数为70%左右混合均匀的土石混合体为填筑料。另外,从能量耗散角度对振动压实过程中的压实机制进行分析,发现加载过程中阻尼耗能、滑动耗能和滚动耗能是促进土石混合体孔隙比减小的主要因素,其他耗能形式对孔隙比的影响较小;阻尼耗能、滑动耗能和滚动耗能随荷载周期的变化趋势相似,即加载初始耗能快速增加,耗能增速随荷载周期逐渐变缓,直至加载后期趋于稳定,该演变趋势与振动压实过程中土石混合体内部结构变化密切相关。

水泥稳定多孔隙玄武岩碎石力学特性及影响因素研究

为研究水泥稳定多孔隙玄武岩碎石力学特性,文中通过室内重型击实法和振动击实法成型试件,研究了击实特性、养生龄期、水泥剂量、级配类型和试件成型方法对水泥稳定多孔隙玄武岩碎石力学特性的影响规律。结果表明:28d龄期时,强嵌挤骨架密实级配试件无侧限抗压强度比悬浮密实级配试件提高约11%;振动击实法成型强嵌挤骨架密实级配试件和悬浮密实级配试件无侧限抗压强度比重型击实法试件分别提高约9%和17%。

不同压实方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响研究

不同压实成型方法制备的乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能存在较大差异,通过采用改进的马歇尔击实法和垂直振动压实法制备两种乳化沥青冷再生混合料,进一步对乳化沥青冷再生混合料进行间接拉伸疲劳试验,在试验结果基础上建立基于Weibull分布的间接拉伸疲劳方程,对不同压实成型方法的疲劳方程参数进行分析研究,探索不同压实成型方法对乳化沥青冷再生混合料疲劳性能的影响。试验结果表明,垂直振动压实法制备乳化沥青冷再生混合料的平均力学强度可达到现场取芯试件的92%,而改进的马歇尔击实成型试件的平均力学强度仅为现场取芯的65%;与改进的马歇尔击实法相比,垂直振动压实法的最佳乳化沥青掺量和外掺水量分别降低了9%和11%,同时抗水损害性能、低温抗裂性能和高温抗车辙性能可分别提高4%、12%和35%;基于Weibull分布建立的疲劳方程可有效评价乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命,垂直振动压实法制备的乳化沥青冷再生混合料表现出良好的应力变化敏感性和疲劳耐久性,其在应力比为0.5时的疲劳寿命是改进马歇尔击实法的1.36倍。

沙漠公路风积沙台背回填技术研究

针对沙漠高速公路涵洞台背回填困难问题,结合沙漠地区风积沙资源丰富的工程环境特点,开展风积沙台背回填关键技术研究。通过检测洒水压实法下压路机静压一遍+振压一遍和推土机静压一遍+铲运车收光一遍两种碾压工艺对风积沙台背压实度的影响,以及采用水沉法下不碾压或装载机静压一遍两种碾压工艺对风积沙台背压实度的影响,评价风积沙台背回填最优压实方法与碾压工艺;通过超载方式对台背部分进行预压,观测其沉降值,评价风积沙台背稳定性。研究结果表明,相比于水沉法,洒水碾压法仅需将表层风积沙湿润,其用水量不足水沉法的十分之一,经济效益显著;相比推土机静压一遍+铲运车收光一遍的碾压工艺,压路机静压一遍+振压一遍的方法对机械资源需求量低,而且可满足连续作业需求,施工效率显著;此外,采用该方法的风积沙回填台背的稳定性良好,降低了台背不均匀沉降风险;同时,因风积沙材料的透水性良好,可较大程度地避免水损害。

振动法水泥稳定砾石的力学疲劳特性与强度标准

为确保振动法水泥稳定砾石(VTM-CSG)基层在交通荷载反复作用下不出现疲劳破坏,研究了VTM-CSG的疲劳特性与不同龄期的力学强度(无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量);基于路面荷载响应、VTM-CSG的力学与疲劳特性,结合Miner疲劳累积损伤理论,提出了抗疲劳开裂的VTM-CSG强度标准.结果表明:VTM-CSG力学强度随水泥剂量的增加呈线性增加、随养生龄期的延长呈非线性增长,采用骨架密实级配可提高VTM-CSG的力学强度;所建立的VTMCSG强度增长方程可较为精确地表征其强度增长特性;当试验条件受限时,可利用所建立的力学指标间的关系模型来预估其他力学强度.通过回归分析建立的VTM-CSG疲劳方程表明,在高应力水平下骨架密实级配VTM-CSG的疲劳性能优于悬浮密实级配VTM-CSG;提出了控制疲劳开裂的VTM-CSG的7d无侧限抗压强度标准与7d劈裂强度标准,该标准与路面结构、VTM-CSG的材料属性以及使用寿命相关联,实现了结构与材料一体化控制VTM-CSG基层开裂的目的.

基于振动法的抗疲劳断裂水泥稳定碎石强度标准

以水泥稳定碎石基层施工期和运营期在荷载作用下不发生疲劳破坏所需材料最小强度为准则,研究了水泥稳定碎石力学强度特性、疲劳特性及施工期与运营期水泥稳定碎石基层荷载响应,提出了抗疲劳断裂的水泥稳定碎石强度标准.结果表明:为防止基层在施工车辆荷载作用下发生极限断裂破坏,水泥稳定石灰岩碎石基层必须养护7d后,且其劈裂强度达到0.55MPa以上,方可进行下结构层施工;为防止设计年限内基层在施工车辆和运营车辆反复作用下产生疲劳断裂,水泥稳定石灰岩碎石7d劈裂强度不应小于0.70MPa.为了便于应用,结合抗压强度和劈裂强度的关系,提出水泥稳定石灰岩碎石7d抗压强度不应小于7.0MPa.

水泥稳定碎石强度影响因素

为了揭示水泥稳定碎石强度形成机理及影响因素,分别采用静压成型方法和振动试验方法成型试件,通过室内试验,研究试件成型方式、水泥剂量、级配类型和密实度对水泥稳定碎石强度的影响规律。结果表明:成型方法对试件结构尤其是矿料级配及矿料排列影响很大,振动法成型试件28 d后强度接近于静压法的2.54倍;水泥剂量(质量分数)对初始强度影响效果不明显,水泥剂量小于5%时,对水泥稳定碎石极限强度影响显著,水泥剂量超过5%时,水泥剂量增加1%时极限强度提高不超过10%;骨架密实型水泥稳定碎石比悬浮密实型初始强度约增大19%,后期强度约增大10%;试件密度提高1%,水泥稳定碎石强度至少提高11%;龄期28 d前水泥稳定碎石强度增长较为显著,龄期达到28 d时,水泥稳定碎石强度可达到极限强度的75%以上。

振动压实能力与道路基层材料可压实性评价

采用传感器对振动成型基层材料的塑性变形、振动加速度和压实力进行了采集.通过振动三参数对振动压实工艺输出能量的分析,定义了评价振动压实工艺压实能力的评价参数——激振强度;通过对基层材料振动压实塑性变形曲线的分析,定义了被压材料可压实性评价参数——可压实性系数;对典型道路材料的可压实性进行了对比研究.结果表明,在压实效果的影响上,当激振强度大于3.5时,振动压实工艺才具有较强的压实能力;材料的振动压实塑性变形与振动时间呈对数关系,在振动压实50s后,塑性变形处于稳定状态;在材料可压实性方面,沥青混合料的可压实性最差,二灰结合料可压实性最好,基层材料的可压实性基本处于同一水平.研究结果还表明,用振动压实工艺单位时间内输出的能量和道路材料产生单位塑性变形所需的压实应力,来评价振动工艺的压实能力与被压材料可压实性是合理的.

强夯加固地基振动影响的试验研究

通过工程实例对强夯地基时振动加速度进行测试 ,分析了振动加速度的传播规律 ,提出建筑物安全距离判别方法及估算方法 ,研究了隔振沟的隔振效果及其对振动传播规律的影响 .采用量纲分析原理 ,探讨了振动加速度与夯击能量、土的特性及传播距离之间的关系 ,通过大量的试验数据统计 ,得到经验公式和经验参数 ,由此可作为强夯加固地基安全距离的估算方法 .

ATB-30沥青混合料垂直振动成型方法及评价

用垂直振动成型方法(VVCM)压实ATB-30沥青混合料来模拟现场压实工况,验证了此法的可靠性,同时对比研究了VVCM和马歇尔法对ATB-30沥青混合料物理和力学特性的影响.结果表明:VVCM试件力学强度与现场芯样的相关性高达94.2%,马歇尔试件的相关性不足70.0%;VVCM试件密度较马歇尔试件密度提高约2%,压实度提高1%,力学性能至少提高8.2%.证明VVCM比马歇尔法更适合评价ATB-30沥青混合料力学性能.

振杆密实法处理湿陷性黄土地基试验研究

湿陷性黄土地基加固处理是中国西部开发建设工程中面临的问题之一,且面广量大。振杆密实法技术处理湿陷性黄土地基,采用自主研发的振杆密实设备,以甘肃中兰铁路客专项目工程场地为依托,提出了气动振杆密实法处理湿陷性黄土地基的施工工艺,并对处理效果进行了测试评价。原位测试和室内试验结果表明:处理后黄土为非湿陷性,平均湿陷系数为0.003;处理范围内土层锥尖阻力、侧壁阻力和标贯击数较处理前显著提高,面波波速提高15%左右,且土层各项物理力学性能指标均有明显改善。结果表明振杆密实法是湿陷性黄土地基处理的一项全新技术,具有节能环保、经济高效等优点,在黄土地区有推广应用前景。