摘要：针对固定辙叉钢轨廓形不规则变化特点,基于B样条理论提出一种考虑固定辙叉钢轨断面廓形特征的参数化设计方法,并提出拟合钢轨廓形贴合度评价指标和关键控制参数对廓形贴合度影响权重指标;以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,采用DOE(design of experiments)方法分析轨顶横坡、侧面纵坡和复合圆弧段比例系数对心轨轨头整体廓形、轨顶面廓形和侧面廓形的影响.结果表明:1)在心轨20 mm断面,轨顶横坡、侧面纵坡和复合圆弧段比例系数对心轨整体廓形变化的影响权重分别为21.08%、56.89%和22.02%,对心轨顶面廓形变化影响权重分别为8.42%、61.95%、29.63%;在心轨50 mm断面,各关键控制参数对心轨轨头整体廓形变化影响权重分别为55.9%、33.38%、10.72%;侧面纵坡对心轨20 mm和50 mm断面的侧面廓形变化影响权重分别为76.82%、66.04%.2)当心轨轨头宽度为20 mm时,侧面纵坡对各部分廓形变化影响均达到50%以上;随着心轨轨头宽度的增大,心轨轨顶横坡对整体廓形变化影响权重由21.8%增至55.9%,侧面纵坡和复合圆弧段比例系数影响权重则分别减小41.3%和51.3%.

摘要：采用水泥基复合材料(engineering cementitious composite,ECC)替代混凝土可以提高结构在偶然荷载作用下的抗连续倒塌性能,但在悬链线大变形阶段钢筋与ECC间可能会出现黏结滑移破坏。基于分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,进行了钢筋与ECC的动态黏结滑移性能试验,分析了ECC强度等级、应变率、钢筋直径对极限黏结强度、刚度和滑移量的影响规律,获得了高应变率下钢筋与ECC的平均黏结滑移曲线,得到其黏结滑移破坏模式。并与静态黏结滑移试验进行对比,得到了动态黏结强度增强因子。进一步,通过钢筋开槽内贴应变片法,获得不同锚固位置的黏结应力及相对滑移的分布规律,提出黏结位置函数。最后,根据试验结果得到钢筋与ECC平均黏结滑移本构,进而乘以黏结位置函数得到考虑锚固位置影响的动态黏结滑移本构,为ECC结构构件设计及有限元分析提供试验依据和理论参考。

摘要：为研究聚丙烯纤维再生混凝土的破裂尺度和主破裂前兆特征,设计制作了20组粗骨料替代率为25%和50%的试件,通过开展单轴压缩声发射试验,提取聚丙烯纤维再生混凝土破裂过程声发射能量和主频。以能量为媒介,探讨破裂尺度和声发射信号特征之间的对应关系。采用K-means聚类方法将大尺度破裂和小尺度破裂进行二维聚类分析,然后运用支持向量机得到大尺度破裂和小尺度破裂两类聚类的分界线。分析了聚丙烯纤维再生混凝土破裂过程声发射信号演化规律,发现存在声发射事件率减少,大尺度破裂信号增加,低能量小尺度破裂信号消失等特征。引入前兆响应系数概念,计算结果表明低能量小尺度破裂信号消失特征的前兆响应系数最大,前兆响应时间最早。

摘要：临江深基坑工程地下水随江水位变化呈现长期水位低、汛期水位高的动态特征,坑内降水导致周围地层渗流场趋于复杂,易引发围护结构破坏、坑底管涌和基坑失稳等工程事故。为此,采用基于HS-Small本构模型对深基坑工程的开挖-降水过程进行模拟,分析了降水影响因素(降水深度、方式、速率和止水帷幕)对周围环境变形的敏感性及其相互之间的关系,并将分析结果与实测结果进行对比验证。结果表明,随临江深基坑土方开挖和降水进行,基坑坡顶、坑外土体和周边建筑物沉降变形逐渐增大,其中降水对基坑变形影响更明显;分次降水能有效降低周围建筑物和地表的沉降变形;降水深度建议控制在底板以下0.5~2.0 m;降水速率对周围环境沉降总量影响相对较小,但对沉降速率影响较大,当降水速率达到最优值时对基坑稳定性控制有益;止水帷幕嵌入深度超过30 m后对控制周围建筑沉降效果不明显。研究结果可为类似临江深基坑降水工程设计施工提供借鉴和参考。

摘要：考虑环境温度变化对土体导热系数的影响,对于地下热工项目的优化设计和安全评价是必要的。利用热探针法测试了不同温度下红黏土、粉土、软土和膨润土的导热系数,分析了土体导热系数的温度效应及其影响因素,建立了考虑导热系数温度效应的加权几何平均模型,并与传统的预测模型进行对比分析。试验结果表明:土体导热系数随温度的增加而增大,其温度效应随干密度的增大而减小,温度对非饱和土体导热系数的影响较大,对于干燥和饱和土体导热系数的影响较微弱。温度对土体导热系数的影响可能取决于水汽潜热传输作用的变化,土中可提供潜热传输的水分和水汽运移通道越多,土体导热系数的温度效应越显著。模型计算结果表明,提出的加权几何平均模型预测性能良好,且较好预测了含水率和干密度对土体导热系数温度效应的影响,而Tarnawski模型、Gori模型、Leong模型预测精度均低于加权几何平均模型。

摘要：在软弱破碎围岩条件下施工特大断面隧道时支护不当极易造成坍塌、失稳,因此深入了解支护特性并选择合理支护参数是确保隧道稳定的关键。结合福建某典型特大断面公路隧道实际地质及环境特点,设计4种支护方案,通过数值模拟、现场试验相结合的方式深入分析单一超前支护、双层超前支护、仅双层初期支护情况下围岩、掌子面及支护结构的力学特性,探讨超前支护的作用机理,在此基础上提出合理的支护方案。结果表明,单一超前支护下(小导管或管棚)下围岩变形可减少13%~28%;双层超前支护(管棚+小导管或双层小导管)下围岩变形可减少51%~58%,支护应力状态也得到明显改善。随着超前支护强度加大,围岩变形明显降低,减小率甚至超过50%,实现“一加一大于二”的支护效果,且管棚支护效果总体略优于小导管,该结论与现场试验结果基本一致,验证了计算方法及支护方案的合理性。结合分析结果,提出了下穿高速公路段及其他围岩段的支护方案,实践证明方案是可行的,兼顾了隧道安全、支护经济性及刚度匹配性。

摘要：为探究地震荷载作用下地层空洞对隧道地震动力响应影响规律,建立含空洞地层隧道理论计算模型。以工程波动理论为基础,采用波函数展开法和Fourier-Bessel级数变换,给出平面SV波入射下含空洞地层隧道动力响应的位移解析解。采用MIDAS/GTS有限元软件建立三维数值模型,通过对比分析解析解与数值解计算结果,验证该解析解的合理性,且具有较高的精度。应用该解析解计算方法,依据正交试验设计理论,考虑隧道埋深、空洞与隧道中心距、空洞半径和地震波入射角共4种影响因素,采用极差分析和方差分析方法,得到各因素对隧道位移影响的敏感性。研究结果表明:相同工况下解析解以及数值解得到的位移时程曲线变化规律基本相似,解析解位移幅值峰值与数值解位移幅值峰值相差9%左右;地震波入射角对隧道竖向位移起控制作用,为显著性影响因素;增加隧道埋深和减小空洞与隧道中心之间距离会导致隧道拱顶位移值增大;在动力荷载作用下,当空洞直径达到0.3倍的隧道跨度时,空洞能够对隧道起到减震消能作用。

摘要：以福建某下穿高速公路大跨四孔小净距隧道(中间两孔车行隧道为双向八车道)为依托,开展考虑各洞室承载特性的整体优化研究以实现更科学的设计。基于强度折减极限理论方法,结合围岩变形、中夹岩塑性区发展及洞室破坏过程,综合评价各洞室稳定性,探讨群洞失稳判定方法及破坏模式;基于各洞室等强设计思想,通过数学函数模型拟合各洞室安全系数与初期支护厚度隐含关系,基于遗传算法对支护厚度进行优化。结果表明,随强度折减系数增大,围岩塑性区由近及远发展并贯通,大跨车行隧道与人行隧道安全储备不同,存在优化空间;结合各洞室稳定性及破坏发展过程,总结提出中夹岩塑性区贯通破坏、拱脚及地表塑性区贯通破坏以及上述两者共同作用破坏的三种群洞隧道主导破坏模式。计算结果表明,人行隧道及车行隧道初期支护厚度可减少4~12 cm,存在16.7%~26.7%不等优化空间。优化方案、原方案典型断面变形、应力与现场实测值一致性好,且均小于规定值,结构是稳定的,表明优化后的支护与围岩能较好协同作用,验证了计算方法及优化方案的合理性。这种综合考虑各洞室承载特性、支护参数经济性及群洞整体稳定性的优化方法,更好地处理了工程安全及工程造价之间的辩证关系,相比传统工程类比法更具科学性。

摘要：通过对福州某超长联络通道冻结法进行现场实测及研究,指出传统的从单侧隧道钻孔冻结在超长联络通道中的局限性。根据冻结过程监测数据,计算冻结壁发展速度、冻结壁厚度、冻结壁平均温度等关键指标,验证双侧钻孔冻结方案的可行性。借助ANSYS有限元软件,综合考虑各类初始和边界条件以及土体的相变潜热过程,建立有限元数值计算模型,与现场实测结果相比较,验证有限元数值分析的可靠性。结合监测数据和数值模拟结果,研究超长联络通道双侧冻结温度场发展和分布规律,结果可为日后类似工程设计施工提供参考。

摘要：基于摩尔库仑破坏准则并结合数学优化方法,考虑夹层围岩应力、洞室变形及路基沉降等关键指标建立安全度综合评价方程,定量优化方案,并研究最优方案下考虑施工过程及支护效应的隧道施工力学特性。研究表明:先行的右车行洞与人行洞之间夹岩的应变贯通,车行洞覆土沉降呈漏斗状,仰拱出现隆起,且先行的车行洞塑性应变多集中于拱腰位置,后开挖的左车行洞拱顶下沉及侧向变形较大,可见先行隧道的卸载及应力释放效应不可忽略,施工中应注重对先行洞的中夹岩进行注浆加固,并对车行洞左拱脚设置锁脚锚杆、拱部注浆等措施;上台阶开挖时拱顶下沉和上覆路基沉降急增,下沉值超过总变形值50%,若围岩恶化或环境控制标准更严格,应考虑采用短台阶预留核心土法或双侧壁导坑法开挖;隧道上覆路基沉降呈非对称的“W”形分布,且后行的左车行隧道沉降较大,计算结果得到现场监测数据验证;管棚落脚处及与围岩接触面存在应力集中区,揭示大刚度管棚的应力传递作用,管棚的设置可有效降低拱顶下沉及路基沉降,保证了上覆路基总沉降值小于20 mm,满足设计要求。研究工作可为类似工程提供技术支撑及工程指导。