橡胶颗粒粒径对砂土抗剪强度的影响

随着汽车工业的飞速发展,由此产生的废旧轮胎数量将会激增,废旧轮胎的处理不当会对环境产生不利影响。将废旧轮胎加工成橡胶颗粒并与砂土掺和成为混合土,与单一砂土填料比较,混合土具有自重轻、强度高的特点,可作为路基、码头、储油库等填筑工程的填料。通过直剪试验研究废旧轮胎橡胶颗粒粒径对砂土抗剪强度的影响,分析了砂土改良后的抗剪强度变化特征。试验结果表明:在10%掺量条件下,2~4 mm粒径的废旧轮胎橡胶颗粒与砂土混合,可以显著提高砂土的抗剪强度;2~4 mm粒径的废旧轮胎橡胶颗粒与砂土混合,可以增大砂土的内摩擦角;然而掺入粒径小于0.5 mm的废旧轮胎橡胶颗粒,砂土的内摩擦角随掺量的增加逐渐减小。     

橡胶颗粒掺量对砂土抗剪强度的影响

将废旧轮胎加工为橡胶颗粒,并与砂土混合成为混合土,使之更适合作为路堤、挡墙、桥台等填筑工程的填料。通过直剪试验研究了不同废旧轮胎橡胶颗粒掺量(如10%、20%、30%、40%及50%)对细海砂以及中粗砂抗剪强度的影响,探讨了剪切位移与剪应力的关系,分析并比较细砂、中粗砂改良后的抗剪强度变化特征。试验结果表明:当橡胶颗粒掺量小于20%时,细海砂-橡胶颗粒混合土和中粗砂-橡胶颗粒混合土的抗剪强度随废旧轮胎橡胶颗粒掺量增加而增大;反之,细海砂-橡胶颗粒混合土和中粗砂-橡胶颗粒混合土的抗剪强度随着废旧轮胎橡胶颗粒掺量的增加而减小。     

基于离散元弹性边界模拟的砂土剪切行为分析

采用二维离散元方法开展数值双轴试验研究砂土剪切力学行为。将室内试验中橡皮膜对砂土试样的柔性包裹效应抽象为作用在试样边界颗粒上的指定法向压力,对传统离散元数值双轴试验进行了改进。改进后的离散元双轴试验能有效模拟室内试验中砂土试样剪切破坏后的侧向不均匀变形现象,并以此开展参数研究,探明了围压、颗粒摩擦因数等参数对砂土剪切行为的影响规律,最后从细观角度得到了剪切带形成过程与相关机理。研究结果表明:砂土应变软化与剪缩现象均随围压的增加而增强,剪胀效应则随围压增加而减弱;砂土变形模量随围压增大而增大,但增幅不明显;砂土残余强度基本不受围压影响,但峰值强度受围压影响明显,砂土峰值强度和对应的轴应变均随颗粒摩擦因数增大而增大,围压和颗粒摩擦因数对试样峰值强度的贡献是有限的;剪切带两侧的砂土颗粒均沿相反方向平移,接触力链主要沿加载方向分布,表现出卸载特性;剪切带内部的砂土颗粒出现相互错动,同时绕自身形心转动角位移较大,接触力链相应发生水平向偏转,出现明显的应变局部化现象,应变局部化首先发生在试样中心,此后迅速贯穿整个试样,同时砂土试样到达峰值强度。剪切带内部砂土颗粒结构疏松,颗粒间接触减弱,颗粒配位数减小,土体孔隙率增大。     

废旧轮胎橡胶颗粒掺量对吹填软土抗剪强度的影响

废弃轮胎橡胶颗粒按不同掺量与吹填软土均匀混合,配置成混合土样,进行不同固结压力下的直接剪切试验,得到相应的剪应力与剪切位移的关系,分析了废弃轮胎橡胶颗粒掺量对吹填软土抗剪强度的影响,提出不同掺合比下供参考的抗剪强度指标。结果表明:随着废弃轮胎橡胶颗粒掺量的增加,吹填软土-橡胶颗粒混合土的内摩擦角呈现先减小后增大的趋势;而黏聚力呈现先增大后减小的趋势。但抗剪强度的总趋势是随橡胶颗粒掺量增加而增大,剪切位移达到3~5mm之后,剪切强度基本保持不变。     

RST轻质砂强度特性试验研究

为了研究RST轻质砂抗剪强度特性,对不同配合比的RST轻质砂进行常规三轴固结不排水试验,得到在不同条件下的应力应变关系曲线.研究发现,初始相对密实度越大,软化现象越明显;橡胶颗粒掺量的影响随应力水平的不同而变化,而且抗剪强度指标随橡胶颗粒掺量的增加呈现明显减小的趋势;粒径不同时,RST轻质砂的峰值应力存在差异性,掺加的橡胶颗粒最佳粒径为不大于0.5mm;固结围压对峰值应力比和残余应力比的影响较大.研究成果可作为进一步研究这种新材料本构关系的依据.     

土石混合填料大型三轴剪切试验研究

为研究土石混合填料在不同土石混合比情况下的力学响应,以国道316旬阳至安康二级公路改建工程中的填石高路堤工程为依托,利用大型三轴剪切试验仪,在4种不同围压条件下,分别对土石混合质量比为3∶7和3∶2的试样进行固结不排水剪切试验。发现当土石混合比为3∶7时,在低围压(200 kPa)条件下,试样应力-应变曲线为应变硬化型,在高围压(400,600和800kPa)条件下,试样应力-应变曲线在达到峰值应力后有所下降,表现为弱应变软化。在4种围压条件下,试样体应变均表现为随轴向应变先增大后减小,即试样先剪缩后剪胀,且表现为随着围压的增大,剪缩量不断增大,然后达到峰值,随后体应变减小,表现出剪胀趋势,且随着围压的增大,剪胀趋势减弱。当土石混合比为3∶2时,在4种围压条件下,试样应力-应变曲线均表现为应变硬化,无明显的峰值强度。试样体应变均随轴向应变增大而增大,即试样一直表现为剪缩,且围压越大,剪缩趋势越明显,剪缩量越大。体变速率(dεv/dε1)能较好地反映试样变形特性和应力-应变特性。结果表明:土石混合比的变化对土石混合料剪胀性影响很大,对应力-应变特性的影响主要体现在加载后期。     

半球形复合立体加筋砂土的强度特性及作用机理

选用橡胶作为加筋材料, 通过三轴剪切试验对半球形复合立体加筋砂土进行强度特性研究, 分析了不同半球数量、围压下加筋砂土的强度特性、应力-应变关系和破坏形态, 讨论了围压、半球数量和加筋层数对加筋砂土强度的影响, 得到了半球加筋的作用机理. 试验结果表明: 低围压时加筋砂土的抗剪强度增幅较大; 加筋效果随着筋材层数的增加而增强; 与水平筋相比, 半球形复合体加筋对土体的约束力较大, 加筋土的抗剪强度增幅也较大, 且随着半球数目的增加, 加筋砂土的黏聚力、内摩擦角也显著提高.     

橡胶砂液化特性的动扭剪试验研究

为研究橡胶砂的液化特性，在不同的橡胶质量掺量、循环应力比、相对密实度、频率和有效围压工况条件下对橡胶砂进行动扭剪试验，分析橡胶砂的动力剪切应力-应变关系、动弹性模量和阻尼比的发展趋势.结果表明：橡胶颗粒质量掺量越高，橡胶砂越不易液化，广义剪切应变越小，橡胶砂越不易破坏；在橡胶颗粒掺量一定的情况下，试样破坏周次随循环应力比增大而减少；相对密实度和有效围压增大时，试样的剪切应变降低、抗液化能力增强，而剪切频率增大时，抗液化能力减弱；随着剪切应变和橡胶颗粒掺量的增加，试样弹性模量逐渐降低，阻尼比逐渐增大.     

橡胶砂剪切特性的细观数值模拟

为了研究橡胶砂剪切特性的细观机制,利用PFC3D离散元程序对橡胶砂的直剪试验进行数值模拟,分析了竖向正应力和橡胶掺量对橡胶砂剪切特性宏、细观力学行为的影响.结果表明,宏观层面上,区别于纯砂的应变软化特征,橡胶砂的应力与应变关系曲线表现出应变硬化特征,橡胶颗粒的加入显著改善了纯砂剪切强度特性,剪切强度随竖向正应力的增大而提高.细观层面上,橡胶颗粒的掺入提高了橡胶砂的配位数、强力链数和总力链数,形成了更加稳定的力链体系;竖向正应力为200 kPa时,相比于纯砂,掺入15%橡胶颗粒的橡胶砂配位数、强力链数和总力链数分别提高36.1%、25.3%和27.7%;相比纯砂,橡胶颗粒的掺入抑制了颗粒旋转,但对颗粒间法向接触力和切向接触力的分布和大小无显著影响.     

三轴围压下土受冲击荷载的试验研究

对在不同速率冲击荷载下,原状粉土、粉砂土及粉质粘土在不同围压下的三轴试验进行了说明,对在一定围压下不同加载速率对土样强度特性的影响进行了研究。结果表明,对于粉土及粉砂土,在一定围压下,土样的应力-应变曲线随冲击荷载速率的增大而升高,表现为强度的增大;对粉质粘土,在一定的围压下,土样的应力应变曲线随冲击荷载速率的增大而降低,表现为强度的降低;对不同种类的土,在相同的冲击荷载速率下,土样的抗剪强度都随围压的增大而增大。     

高温后结构钢力学性能试验

为了研究结构钢高温后材料力学性能变化规律,对Q 235结构钢加热至不同高温,再经不同方式冷却后进行了力学性能试验。试验表明:结构钢经不同高温冷却后,有显著热变色反映;高温后的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等力学性能变化程度主要与曾经历的最高温度和冷却方式有关。根据试验结果,编制了高温后钢材热变色图谱,提出了高温后结构钢的屈服强度、抗拉强度计算公式,对高温后弹性模量的取值提出了建议。研究成果可供火灾后钢结构损伤评估和加固分析时参考。     

温度升高后碳纤维片材增强RC梁的疲劳性能

为了研究CFL增强RC梁在不同温度下的疲劳性能,分别在20°C、50°C和80°C的温度条件下对CFL增强RC梁进行了3点弯曲静载和疲劳试验.试验结果表明:当加固梁的疲劳载荷水平为其静载屈服强度的83%,极限强度的61%时,加固梁的破坏模式、疲劳寿命、载荷-挠度曲线和应变反应等受温度的影响较小.因此,在该载荷水平下,加固梁的疲劳性能受温度的影响较小.     

变径水泥土搅拌桩加固桥头软基的试验分析

变径水泥土搅拌桩是一种新型的水泥土搅拌桩技术,它针对传统水泥土搅拌桩的弊端进行了改进,取得了良好的工程效果.介绍了变径水泥土搅拌桩在高速公路桥头软基的应用情况,并对其施工机械和施工工艺进行了详细说明.试验结果表明,变径水泥土搅拌桩保证了桩体中的水泥掺入量,提高了水泥浆分布的均匀性,从而保证了桩身质量,特别是深部桩体的质量;28 d龄期桩体的强度和均匀性较7 d均有较大提高;桩身水泥土芯样的电阻率与其强度之间存在着较好的线性相关关系;在其他试验条件相同时,扩大头高度越高,变径搅拌桩的单桩极限承载力越高;在保证质量的同时,变径水泥土搅拌桩能相对节约了工程成本,经济效益明显.     

薄层抗滑铺装材料性能评价

为了提高隧道进出口、连续弯道、长大纵坡及收费站广场等特殊路段的路面抗滑性能,减少交通事故的发生,针对双组分薄层铺装材料,在分析其固化机理基础上,提出了薄层铺装材料的不同组分技术标准.通过对该薄层铺装材料的剪切性能测试,确定了填充料的最佳用量、粒径范围与技术指标;通过拉伸试验、拉拔试验、剪切试验系统研究了该铺装材料的综合性能.结果表明,薄层抗滑铺装不仅具有优良的抗拉强度、粘结性能、剪切性能、抗腐蚀性能、水稳定性能,而且具有优良的抗滑性能,适合在隧道进出口及弯道等特殊路段使用.     

500kV地下变电站基坑围护结构抗震影响因素

以上海世博会500 kV地下变电站基坑围护结构为例,运用三维快速拉格朗日程序FLAC3D进行建模计算,研究了一些对基坑围护结构以及周围土体抗震稳定性有较大影响的因素:基坑周围土体性质、围护结构材料性质、地震波的峰值加速度以及地震波的卓越频率。结果表明:基坑的振动变形受周围土体的约束,土体的性质越好,约束作用越明显,振动变形越小;基坑的存在对周围土体的震动特性影响也很小。基坑围护结构的强度对基坑整体振动变形有影响,但是影响作用不明显;围护结构内力值随围护结构材料强度增大而增大,抵抗破坏的能力同样也随之增强。同一地震波若放大其峰值加速度,则使其能量放大,基坑的振动变形也随之变大,然而其内力值变化不明显。基坑在周围土体的约束下,没有表现出相应的自振特性。所得出的结论可以为类似圆形深基坑抗震设计提供参考。     

均布荷载作用下碳纤维布加固预应力空心板延性分析

为了研究碳纤维布加固后预应力空心板延性的变化,进行了7块碳纤维布加固预应力空心板试件在均布荷载作用下的试验,分析了碳纤维布粘贴量和粘贴方式对延性的影响,提出了碳纤维布加固预应力空心板曲率延性系数计算方法。试验结果表明,碳纤维布粘贴量和粘贴方式对位移延性系数影响明显,随着碳纤维布粘贴量的增加,试件位移延性系数减小,单层双幅粘贴方式下,延性系数最大。曲率延性系数计算值与位移延性系数之比在0.82左右,所提出的曲率延性系数计算方法是偏于安全的,具有较高的计算精度。     

穿越采空区桥隧工程危害效应分析及对策

青岛-银川高速公路的康家沟大桥与庙梁隧道下伏康家沟煤矿采空区,为确保桥隧工程的安全,基于MIDAS/GTS有限元程序构建了FLAC3D三维计算模型,对分期采矿形成地下采空区进行注浆处治,对桥隧工程施工过程中地表变形响应、隧道初衬结构、桥梁和墩台的变形及受力特征等进行数值模拟分析,揭示了不同工况条件下的地表变形程度,确定了地表沉陷盆地特征,对隧道初衬结构和桥梁墩台进行了变形和受力关键部位的预测分析,并提出了有效工程对策.研究成果对指导类似桥隧工程设计和施工有重要指导意义.     

基于伊留辛公设的Q_2原状黄土弹塑性本构模型

为了较好地模拟非饱和Q2原状黄土的剪胀性和软化性,进行了一系列非饱和Q2原状黄土室内试验,获得非饱和Q2原状黄土的物理及力学参数。结合应变空间的塑性力学理论,推导出Q2原状黄土的屈服函数和以塑性功为硬化参数的硬化规律。根据伊留辛公设和相关联流动法则,建立了应变空间的Q2原状黄土弹塑性本构模型。通过计算与试验实测值的比较,表明该本构模型能反映Q2原状黄土的剪胀性和软化性。     

半敞开式隧道火灾试验

为了研究顶部开口半敞开式隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,设计并实施了隧道火灾全尺寸实体试验,得到了温度随时间的变化数据,温度随着离开火源距离的变化数据,烟气纵向蔓延和沉降数据.用Matlab软件编程对上述数据进行统计和分析,得到了距离火源不同位置处温度随时间的变化规律、顶棚射流最高温度随着离开火源距离和纵向变化规律、安全高度处烟气温度随着离开火源距离的纵向变化规律以及烟气纵向蔓延规律和沉降规律.在对实验数据进行理论分析的基础上,评价半敞开式隧道在自然通风方式下火灾排烟的安全性并提出相应的对策措施,为未来的隧道建设采用半敞开式自然通风模式提供科学指导.     

钢纤维混凝土板抗爆数值模拟

钢纤维混凝土由于其优良的强度和延性而在防护结构中被广泛应用.对四边简支的钢纤维混凝土板在爆炸荷载作用下的响应进行了数值模拟,比较分析了折合距离、板厚度对其动态响应的影响.钢纤维混凝土的本构模型采用J-H-C模型,考虑了损伤和应变率效应.从计算结果可以看出,在炸药量相同的情况下,折合距离、板厚均对板中心的位移有较大的影响.研究成果可以对防护结构的设计提供理论参考.