关键词： 季节性冻土   高速铁路地基   冻融循环   列车动载   结构性量化指标   沉降  

摘要： 随着我国铁路网建设的高速发展,穿越季节性冻土区的铁路数量及行车速度都在不断提高,高铁地基沉降所引发的危害也愈加严重,虽已引起人们的重视,但相关研究尚未深入,尤其从量化季节性冻土结构性角度研究高铁地基沉降问题目前国内外未见相关报道。 论文以哈大线高速铁路沈阳段为研究实例,结合现场监测、室内试验、冻融循环试验、季节性冻土动三轴试验,利用应变能、J积分、土体动力学、热力学、能量转化等相关理论知识和MIDAS数值模拟软件,从量化季节性冻土结构性角度完成了季节性冻土区冻融循环与列车动载耦合作用下高铁地基沉降规律研究。建立了综合考虑季节性冻土变温冻结、恒温冻结、变温融化、恒温融化等过程的结构性量化指标,实现了考虑土体结构性的三场耦合;利用施工期的实际沉降监测值验证了量化指标计算地基土体沉降量的合理性;指明了土体结构演化过程中,结构可稳性与结构可变性同时存在于同一状态下的土体中,只是不同状态变量(荷载、含水量、孔隙比等)下,结构可稳性与结构可变性的强弱不同;在半对数坐标下,得出结构性量化指标与土体应变满足线性相关的结论,并确定了相关系数;通过冻融过程土体微结构观察得出在没有补给水源的情况下,土中水分在冻结过程中也会出现局部的分凝现象以及土中盐类经一个冻融循环后发生重新分布的结论;将冻融循环次数引入量化指标方程,利用其计算出不同冻融循环次数对应的冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基的累积沉降量,并与MIDAS数值计算结果相对比,证明了量化指标计算冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基沉降的可行性;通过均匀设计试验,得出季节性冻土区换填法防冻害措施的最佳值为:置换层深度在冻融影响范围内50%～60%;置换层厚度为冻融影响范围的20%～25%;地下水位应在冻融影响范围之外。

关键词： 多年冻土   地温   永久冻土   活动层   冻融层   细粒土   冻融循环作用   河源区  

关键词： CFRP   高强混凝土   冻融循环   粘结强度   剥离  

摘要： 由于CFRP材料具有轻质高强、便于施工、抗腐蚀强、对原结构的影响小等优点,特别是采用外贴碳纤维片材进行加固,近年来已广泛应用于混凝土结构的加固、补强等方面。结构补强后破坏的主要形式之一是CFRP与混凝土之间的界面剥离破坏。剥离破坏是由粘结剪应力集中造成的,属于脆性破坏,产生前没有明显的预兆,破坏时CFRP的应变还处于较低水平,剥离破坏的产生不仅造成了材料的浪费,而且使加固的可靠性大大降低。因此,CFRP与混凝土的粘结性能成为CFRP加固混凝土结构领域研究的热点。然而,目前国内外对FRP加固混凝土结构的研究还仅仅局限于普通混凝土结构,只有少数的试验研究高强混凝土领域,而对于CFRP加固高强混凝土的耐久性问题更是无人问津。因此,十分有必要对CFRP加固高强混凝土结构的耐久性能的进行研究。 采用CFRP加固后的混凝土结构在使用过程中,不仅承受着外部荷载的作用,还要经受各种恶劣使用环境等的考验,冻融环境就是影响加固效果的主要因素之一。目前所做的关于CFRP加固混凝土结构的抗冻性研究都是在无加载历程的情况下进行的,未考虑结构在冻融环境中自身所承受的荷载对加固情况产生的不利影响,这与实际环境中构件的受力情况有一定的差别。因此,这些研究得出的结论可能会过高地估算加固构件的实际抗冻性能。基于以上考虑,本文对试验试件进行冻融循环试验的同时施加了持续荷载,研究了荷载和冻融环境双重作用下CFRP-高强混凝土界面粘结性能的变化规律。除此之外,本文还研究了冻融循环作用对CFRP片材的抗拉强度、CFRP片材之间粘结性能的影响。 试验结果表明,碳纤维片材有较好抗冻融循环能力;冻融循环作用对碳纤维片材之间的粘结性能产生了不利的影响;CFRP-高强混凝土粘结面受到冻融循环作用后,破坏荷载、剥离荷载、最大应变值和剪应力峰值等都有不同程度的降低,冻融时施加持续荷载将会对CFRP-高强混凝土界面造成额外的损伤。最后,本文对持载冻融下界面粘结性能的影响机理进行了分析。

关键词： 湿筛大骨料混凝土   多轴强度   冻融循环   破坏准则  

摘要： 抗冻性是衡量混凝土材料耐久性的重要指标。国内外关于大骨料混凝土抗冻性的试验研究较少,其中大部分是针对相对动弹模、质量损失的研究,而对于冻融循环后的大骨料混凝土的多轴力学性能,国内外尚处于空白状态。本文作为国家自然科学基金《大骨料混凝土冻融后的多轴强度和八面体应力空间破坏准则》(50679007)的一部分,对湿筛大骨料混凝土和三级配大骨料混凝土进行了冻融循环试验,随后对两种混凝土进行了质量损失并对湿筛大骨料混凝土试件进行了单轴和双轴强度试验研究及理论分析。具体工作如下: 1.进行了湿筛大骨料混凝土和三级配大骨料混凝土的快速冻融循环试验,冻融循环次数包括50次、100次、150次、200次、250次、300次。对经过不同冻融循环次数作用后的湿筛大骨料混凝土试件(100mm×100mm×100mm)和三级配大骨料混凝土试件(250mm×250mm×250mm)的表面破坏形态进行了细致研究,并每隔50次冻融循环量测一次试件质量。 2.对湿筛大骨料混凝土试件进行了不同冻融循环次数后的单轴压和单轴拉试验,详细论述了试件破坏形态,分析了湿筛大骨料混凝土试件强度降低幅度与冻融循环次数的关系,建立单轴压、单轴拉强度与冻融循环次数的关系。 3.对湿筛大骨料混凝土试件进行常态和冻融循环后的双轴压试验,详细论述了试件破坏形态。根据试验结果分析了湿筛大骨料混凝土极限抗压强度随冻融循环次数和应力比的变化规律,建立了综合考虑冻融循环次数和应力比下的双轴压破坏准则。 4.对湿筛大骨料混凝土试件进行常态和冻融循环后的双轴拉—压荷载作用下的强度试验研究,根据试验结果分析了极限抗压、抗拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。在主应力空间,建立了不同冻融循环次数作用后考虑应力比影响的破坏准则,并建立了八面体应力空间的破坏准则。

关键词： 高原多年冻土   青藏高原   青藏现代强烈隆起区   冻融层   活动层   细粒土   冻融循环作用  

关键词： 再生混凝土   冻融循环   应力—应变曲线   力学性能  

摘要： 随着废弃混凝土大量增加及与环境问题的突出矛盾,废弃混凝土作为一种重要的再生资源,可大量用于再生粗集料混凝土。我国对再生混凝土的研究还处于起步阶段,大部分的研究还集中在再生骨料和再生混凝土基性能上。然而,在再生骨料混凝土的抗冻性能方面,虽然进行过一些研究,但是这些相关研究和探讨却还不成熟。 本文基于国内外对再生混凝土抗冻性能的研究,深入开展再生混凝土结构在冻融环境下的力学性能研究。首先对再生粗骨料参量为0%、33%,100%的再生混凝土棱柱体9组27个试件分别进行N=0,100,200次冻融循环试验,对再生粗骨料参量为66%的5组15个试件进行N=0,50,100,200,225次冻融循环试验。得到了抗冻性能较好的再生粗骨料参量的再生混凝土。 采用附加刚性元件的方法,较好地测出了抗冻再生混凝土应力—应变全过程曲线的下降段,使整个全过程曲线较为完整。分析了冻融次数对混凝土基本力学性能参数,如峰值应力、峰值应变、横向变形系数、弹性模量、延性等的影响。分析了再生骨料参量对混凝土抗冻性能的影响。 本文通过电镜扫描试验,观察了再生粗骨料中水泥石与新生水泥石的区别,分析了再生粗骨料对再生混凝土抗冻性的影响。 建立了再生粗骨料参量为66%时的抗冻再生混凝土和不同再生粗骨料参量的混凝土力学性能参数与冻融性能参数和再生粗骨料参量之间的关系式。建立了与冻融性能参数和再生粗骨料参量相关的混凝土应力—应变过程曲线方程。为进一步进行再生混凝土结构在冻融环境下的工作机理与计算模式的研究提供依据。

关键词： 细粒土   冻融循环   均匀正交试验   PPR  

摘要： 细粒土在季节变化条件下的冻融循环造成了其物理力学性质的改变,给实际工程施工带来危害.通过室内均匀正交试验设计,对不同含水量、密实度、易溶盐含量和粘粒含量的细粒土进行冻融循环试验,研究了不同状态下细粒土在冻融循环作用下抗剪强度的变化规律;运用PPR对试验结果进行分析,得出试验各因素对细粒土抗剪强度指标C、Φ值影响变化的重要性排序.

关键词： 水泥土   外掺剂   冻融循环   无侧限抗压强度  

摘要： 水泥土的缺点是抗冻性差,如何将其应用于季节性冻土区和多年冻土区一直是工程实践面临的一个重大课题。无侧限抗压强度是水泥土最基本、最重要的力学指标,通过室内试验,选择当地几种廉价的建筑材料与工业废料作为外掺剂,通过单掺和复掺试验,分析了这几种外掺剂对水泥土冻融循环前后无侧限抗压强度的影响及其促进作用。冻融循环试验结果表明:水泥土通过添加适量的外掺剂,能够达到提高水泥土强度和抗冻耐久性能的双重作用,并配制了一种以水泥土为主剂的性价比较高的复合水泥土,为外掺剂在寒区水泥土中的应用和工程设计提供理论和试验数据。

关键词： 桥面铺装   聚丙烯纤维混凝土   冻融循环试验   分析评价  

摘要： 针对桥面铺装混凝土受冻融循环单因素和在氯化钠溶液中冻融循环双因素损伤机理进行试验研究,并对混凝土的冻融破坏和盐剥蚀破坏进行了分析,通过低掺聚丙烯纤维混凝土抗冻性实验对不同掺量聚丙烯纤维混凝土进行配合比设计及优选,然后对不同掺入量组成的低掺聚丙烯纤维混凝土进行冻融循环、冻融—氯盐共同作用耐久性试验研究,最后对试验结果进行了分析评价。

关键词： 冻融循环   氯离子   耦合效应   试验  

摘要： 研究了不同水灰比与骨料体积含量的混凝土在氯离子侵蚀、冻融循环与氯离子侵蚀复合条件下的相对动弹性模量、耐久性指数、混凝土外观质量与开裂情况。试验结果表明:冻融循环促进了氯离子在混凝土中的渗透、扩散,使混凝土中的氯离子含量增加,而水灰比大、骨料体积含量小的混凝土受此影响较大,冻融循环与氯离子侵蚀之间存在耦合叠加效应,这对于北方寒冷地区存在氯离子侵蚀环境的钢筋混凝土结构提供了试验和理论参考。