关键词： 钢管混凝土   冻融作用   推出试验   界面黏结应力-滑移本构   黏结应力分布函数  

摘要： 在北方寒冷地区,钢管混凝土结构因冻融作用侵蚀而造成钢管开裂以及钢管混凝土结构力学性能劣化从而导致结构破坏的事故时有发生。针对冻融侵蚀后钢管混凝土界面黏结性能问题,制作了钢管混凝土推出试件,考虑冻融循环次数、混凝土强度、钢管径厚比等不同参数,进行冻融试验和推出试验,分析了界面黏结力的分布规律和影响因素,研究了冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构关系,确定了界面平均黏结强度以及峰值黏结强度、残余黏结强度特征值。结果表明,随着冻融循环次数的增加,界面平均黏结强度减小,极限荷载对应的滑移逐渐增大,而残余黏结强度呈线性减小,稳定段起点滑移随着冻融循环次数的增加呈指数增长。峰值黏结强度、残余黏结强度随混凝土强度的增加而提高,随着径厚比的增大而降低。分析外钢管密布应变计所测出的应变分布规律可知界面黏结应力呈指数分布,对比分析由荷载、滑移结合能量法理论推导所得的黏结应力分布函数,结果表明其具有较高精度,为后期研究界面黏结性能提供了新思路。构建了冻融循环作用后界面黏结应力-滑移三段式本构模型,并提出了相应特征值计算公式和本构模型,可为该类构件设计时考虑冻融作用提供参考。

关键词： 分散性土   冻融循环   复合改良剂   三轴剪切试验   无侧限抗压试验  

摘要： 针对冻融循环对改性分散性土的力学性能劣化影响,采用粉煤灰结合氯化铝作为复合改良剂通过冻融循环试验、三轴剪切试验和无侧限抗压试验研究了在不同复合改良剂掺量下冻融循环对改性分散性土的力学性能影响。试验结果表明:随着复合改良剂掺量增加,土样的内摩擦角、黏聚力和无侧限抗压强度也在增加且与冻融循环次数呈负相关;其次三轴剪切试验与无侧限抗压试验中的参数具有较强的相关性,在同等条件下能根据三轴试验中的内摩擦角和黏聚力去很好的预测试样的无侧限抗压强度。

关键词： 无砟轨道   冻融循环试验   材料劣化   路基冻胀   配筋检算  

摘要： 为研究严寒地区冻融冻胀耦合作用下的无砟轨道结构损伤机理,以季冻地区哈大高速铁路路基冻胀区为研究对象,通过开展室内快速冻融循环试验,进行标准试件轴向压缩、劈裂抗拉等破坏力学性能测试,以获取冻融循环作用后的材料状态参数。在此基础上,考虑结构材料冻融劣化状态,建立限位凸型挡台、环形凝胶树脂以及层间黏结接触特性的无砟轨道-路基冻融冻胀有限元模型,研究寒区轨道受力特性,并检算优化轨道结构配筋设计方案。研究结果表明:冻融循环劣化后,材料密实度降低,轨道结构黏结强度显著下降,底座板结构轴心抗拉强度降幅达56%以上;短波冻胀中心处轨道板及波脚处底座板界面拉应力均较大,出现脱离现象;冻融循环作用下,冻胀中心处底座板最大拉应力均超过材料轴心抗拉强度;底座板为薄弱结构,典型冻胀波长10 m、峰值8 mm工况下,底座板板中冻胀为最不利情况;冻融劣化状态下,底座结构原有配筋设计不满足裂缝及钢筋屈服应力要求,严寒地区应合理加强结构配筋设计方案。

关键词： 冻融循环   二灰盐渍土   无侧限抗压强度   应力-应变曲线  

摘要： 我国盐渍土分布较广,盐渍土在冻结状态下的工程性能随冻融循环的发展逐渐恶化,影响盐渍土地区工程的安全运营及其耐久性。以黑龙江省大庆市盐渍土为研究对象,通过无侧限抗压试验,研究不同冻融循环次数下石灰、稻壳灰掺量对盐渍土无侧限抗压强度的影响。结果表明:冻融循环使应力-应变曲线的轴向应力峰值对应的应变变大,为应变软化型,弹性模量变小,0次和1次冻融循环弹性阶段突出,3次冻融循环后压密阶段明显。随着冻融循环次数的增加,原状土和二灰土的无侧限抗压强度均先小幅提升后大幅降低,1次冻融循环时强度最大,1~5次冻融循环处于快速劣化阶段,5次冻融循环后达到稳定阶段,建议将5次冻融循环的无侧限抗压强度作为强度稳定值。石灰6%和稻壳灰8%时无侧限抗压强度提升效果最大,在0、1、3、5、7和9次冻融循环下的无侧限抗压强度加强系数分别为4.32、3.50、4.83、3.63、3.39和3.31,二灰的提升效果优于单灰,单稻壳灰优于单石灰。

关键词： 道路工程   固化剂   水泥稳定粗砂   水稳定性   浸水试验   冻融循环试验   微观结构  

摘要： 水泥稳定粗砂作为一种道路基层材料,其水稳定性直接影响路面结构的使用性能与耐久性。为探究固化剂对水泥稳定粗砂水稳定性的影响,制备了5种水泥稳定粗砂试件(S6,0.04、S8,0.04、S10,0.04、S10、S12),结合浸水试验、冻融循环试验和扫描电镜试验,分别从宏观和微观角度分析了试件的无侧限抗压强度变化规律及强度劣化机理。研究结果表明:浸水1 d后,5种试件的无侧限抗压强度均呈不同程度的增加;28 d养护龄期下,随着冻融循环次数的增加,5种试件的无侧限抗压强度呈现出减小—增加—减小的变化规律;水泥掺量为10%时,添加固化剂的试件浸水强度和抗冻融强度远大于未添加固化剂的试件;随着冻融循环次数的增加,试件S10,0.04颗粒间的粘结减弱,孔隙数量增加,导致强度下降。因此,添加一定量的固化剂,可有效提高水泥稳定粗砂在浸水和冻融循环条件下的稳定性,从而提高其作为道路基层材料的耐久性。

关键词： 路基填料   PET塑料   膨胀黏土   岩土性能   冻融循环  

摘要： 为改善作为路基材料的膨胀土的岩土性能和稳定性,采用塑料垃圾作为土体加固单元,在冻融循环条件下研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料对膨胀黏土的加固特性。通过三轴重复荷载试验和无侧限抗压强度试验等力学试验,研究了膨胀土添加不同含量的PET塑料(干土质量比0%、1%、2%和3%)在多次(0、3、6和9次)冻融循环作用下的力学性能。试验结果表明:(1)在膨胀土中加入PET塑料可降低土的最佳含水率和最大干密度;(2)与不含PET的试样相比,掺入1%PET塑料可以有效提高膨胀土的强度和刚度,且有助于减小膨胀土破坏时裂纹的尺寸和深度;(3)与不含PET的试样相比,掺入PET塑料的试样在抵抗冻融循环的负面影响上表现出更强的能力。

关键词： 锂渣   碱硅酸反应   冻融循环  

摘要： 研究了掺锂渣混凝土在碱硅酸反应(ASR)和冻融循环(FTC)耦合作用下的抗折和抗压强度。研究结果表明,碱硅酸反应和冻融循环均会降低混凝土的抗压抗折强度,掺入一定量锂渣的混凝土后进行碱硅酸反应会使混凝土的抗折强度略微提高。混凝土抗压强度随冻融循环次数的增多而降低,且两种反应互相耦合。前期碱硅酸反应会加剧后期冻融破坏的影响,先进行冻融破坏同样会加剧后期碱硅酸反应造成的影响。混凝土的力学性能随锂渣掺量的增加,呈现先变优后变劣的趋势,锂渣掺量为20%时对混凝土力学性能的提升最为显著。

关键词： 边坡稳定性   冻融循环   抗剪强度   室内试验  

摘要： 为了研究冻融循环次数对岩土体抗剪强度的影响,基于室内冻融实验系统分析了冻融循环条件下,土体强度的变化规律及实际工程应用,结果表明:(1)当冻融次数增大时,土体的抗剪强度参数减小。其中,当冻融次数增大至15次时,土体的抗剪强度减小比例为28.8%;(2)冻融循环对土体的内聚力影响大于对内摩擦角的影响;(3)建立冻融循环下的边坡安全运营时间预测模型表明,增大冻融影响深度,可使边坡达到极限平衡状态的时间随冻融深度的增大而缩短。工程中减少边坡土体受冻融影响次数和深度可以提升边坡稳定性。

关键词： 冻融循环   板岩   力学性能   表观特性   劣化  

摘要： 为确保川西高原大型露天采场高陡板岩质边坡的稳定性,有必要对不同介质中冻融循环作用下高寒地区板岩劣化损伤特性的发展规律展开研究。将板岩分别置于空气和水中进行冻融试验,在达到相应循环次数后测定试样质量、饱和含水率和纵波波速,进行单轴抗压强度测试,并观察岩样宏观形貌,综合分析其在冻融作用下相关力学特性的劣化规律。结果表明:冻融作用下板岩各力学参数表现出明显的劣化效应,随着暴露在冻融环境中时间的增长,试样质量损失速率、吸水速率波动上升,纵波波速、单轴抗压强度和弹性模量呈下降趋势,饱和含水率曲线呈负指数增大;岩样因温度变化自身产生的胀缩、内部黏土矿物吸水聚集膨胀是板岩破坏的主要原因;随着冻融循环次数的增加,试样劣化速率减缓,最后趋于稳定;水分是板岩劣化的重要因素,相同冻融循环次数下,水中进行冻融循环的岩样劣化程度更大,劣化速度更快。

关键词： 梁   预应力   混凝土   后张法   冻融循环  

摘要： 为研究受冻融侵蚀时预应力混凝土构件疲劳特性,开展冻融循环及相同养护时间下常温室内对照试验,根据试验结果和理论计算评估冻融循环引起的预应力损失,该值为冻融室内试件预应力损失(总预应力损失)与常温室内试件预应力损失(收缩、徐变等其他因素引起的预应力损失)之差。研究结果表明,对于相同的混凝土配合比,截面较小且无偏心的试件总预应力损失大于截面较大且偏心的试件;水灰比较高的试件总预应力损失和冻融循环引起的预应力损失均较大;早期阶段冻融循环对试件预应力损失的影响较小;偏心距越大,冻融循环引起的预应力损失越大;混凝土强度越高,冻融循环引起的预应力损失较小,可承受更多次数的冻融循环。