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考虑静荷载与环境耦合作用的钢结构涂层劣化实验研究

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材料导报 2024年第18期38卷 161-170页

作者：戚彦福蔺鹏臻李岩潘亚磊兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室兰州730070

为研究钢结构涂层在静荷载与大温差、风沙侵蚀作用下的劣化性能,设计了钢结构涂层的静荷载加载系统;以钢桥常见的普通型和长效型体系为对象,通过静力加载与温差控制、气流挟沙喷射法开展实验研究。采用拉开法测试了静荷载与大温差耦合... 详细信息

为研究钢结构涂层在静荷载与大温差、风沙侵蚀作用下的劣化性能,设计了钢结构涂层的静荷载加载系统;以钢桥常见的普通型和长效型体系为对象,通过静力加载与温差控制、气流挟沙喷射法开展实验研究。采用拉开法测试了静荷载与大温差耦合作用下涂层的劣化情况,并对涂层的附着、内聚破坏模式进行定量化测试;结合拉开法及厚度测试结果,得到了涂层抗力的动态劣化过程;采用气流挟沙喷射法研究了静荷载与大温差作用下涂层的耐冲蚀性能,综合实验结果,得到涂层在静荷载与环境耦合作用下工作性能的退化过程。研究结果表明:静荷载与环境耦合作用使面漆抗力衰减至防护功能破坏后,大温差导致涂层材料向脆性转变,静荷载加速涂层的劣化,风沙冲蚀作用造成涂层从体系剥离;耦合作用下体系的抗力快速衰减,涂层逐次退出工作,涂装体系完全丧失抗力,最终从基材上剥离。对于实验涂装体系,经历30 d静荷载与大温差作用后,涂层附着力最大降低8.97%,厚度、冲蚀量、临界冲蚀角最大分别增加25.3%、46.15%、17.4%。

关键词：钢结构涂层静荷载大温差风沙冲蚀劣化机理试验研究

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青藏铁路接触网异型桩基抗冻拔模型试验研究

西南交通大学学报 2024年第3期59卷 677-684页

作者：周亚龙王旭蒋代军刘德仁何菲晏昌牛富俊兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 西北生态资源环境研究院甘肃兰州730000

保证接触网支柱桩基础的冻拔稳定性是青藏铁路格拉段电气化改造工程建设中的关键问题之一,为研究不同截面形式桩(等截面圆形桩Z1、直锥柱形桩Z2及曲锥柱形桩Z3)的抗冻拔性能,以青藏线路基填料为试验土体,进行3个冻融循环的室内模型试验... 详细信息

保证接触网支柱桩基础的冻拔稳定性是青藏铁路格拉段电气化改造工程建设中的关键问题之一,为研究不同截面形式桩(等截面圆形桩Z1、直锥柱形桩Z2及曲锥柱形桩Z3)的抗冻拔性能,以青藏线路基填料为试验土体,进行3个冻融循环的室内模型试验,得到冻融作用下接触网支柱桩基础的地温、桩顶位移及桩身应力的分布规律.试验结果表明:路基体的冻结(融化)是二维冻结(融化),接触网支柱桩基础附近的冻结深度约为30 cm;路肩处土体的竖向冻胀位移为4.30 mm,Z1的竖向冻拔量为0.26 mm,Z2与Z3的竖向冻拔量分别为Z1的46%、58%,3根桩的桩顶均产生约0.1 mm的水平位移;冻结过程中桩基整体受拉,冻深附近桩身轴力最大;切向冻胀应力的最大值出现在地表附近,曲锥柱形桩切向冻胀总力最小,抗冻拔效果最好.

关键词：多年冻土接触网支柱桩基础异型桩模型试验冻融作用冻拔特性

高烈度地震区高铁多跨简支梁桥纵向倒塌模式研究

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振动工程学报 2024年

作者：刘尊稳梁刚毅陈兴冲邓永杰李欣婧兰州交通大学土木工程学院兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室

为明确高铁多跨简支梁桥倒塌模式，以中国西北地区10跨高铁简支梁桥为实际工程背景，结合桥上双块式无砟轨道结构特点，建立轨?桥一体化计算模型。采用显式积分法与能量法研究该类无砟轨道桥梁在高烈度地震区的纵向倒塌模式。结果表明... 详细信息

为明确高铁多跨简支梁桥倒塌模式，以中国西北地区10跨高铁简支梁桥为实际工程背景，结合桥上双块式无砟轨道结构特点，建立轨?桥一体化计算模型。采用显式积分法与能量法研究该类无砟轨道桥梁在高烈度地震区的纵向倒塌模式。结果表明：高铁多跨简支梁桥破坏的关键部位主要集中在桥梁伸缩缝处的轨道区域、支座及支座接触面的混凝土区域、桥墩墩底区域；确定了10跨高铁简支梁桥倒塌判别的能量比值为89.33%；通过将桥梁伸缩缝处的轨道板与凹槽截面耦合连接，将结构体系进行优化，提高了轨道与桥梁联结的整体性，避免桥梁伸缩缝处轨道在地震初期成为桥梁破坏的关键部位，结构体系抗倒塌时间延长了约45%，减小了落梁概率，提高了桥梁的整体抗倒塌能力，研究成果可为地震下双块式无砟轨道桥梁的抗倒塌设计提供参考。

关键词：高烈度地震区双块式无砟轨道简支梁桥显式积分法能量法纵向倒塌模式

寒区环境温度对板式橡胶支座连续梁桥地震易损性影响研究

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地震工程学报 2024年第1期46卷 105-114页

作者：虞庐松王力杜新龙李子奇李於钱兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070

针对现行规范对寒区桥梁减隔震设计中仅考虑橡胶支座力学特性受环境温度作用影响,而忽略桥墩混凝土材料特性受温度影响的不足,以高寒地区一座两联3×30 m混凝土连续梁桥为背景,开展不同环境温度下桥墩混凝土材料抗压性能试验,确定温度... 详细信息

针对现行规范对寒区桥梁减隔震设计中仅考虑橡胶支座力学特性受环境温度作用影响,而忽略桥墩混凝土材料特性受温度影响的不足,以高寒地区一座两联3×30 m混凝土连续梁桥为背景,开展不同环境温度下桥墩混凝土材料抗压性能试验,确定温度对其力学参数的影响,基于试验结果对不同环境温度下的桥墩混凝土力学参数进行修正,从而建立不同环境温度下的全桥精细化非线性有限元模型,并基于增量动力分析(IDA)法探究不同环境温度下该桥的地震易损性。结果表明:极端温度引起桥墩混凝土材料参数和支座刚度的改变,使得该桥自振频率随着温度的升高而降低;地震作用下,极端低温时桥墩墩顶位移较常温增大了26.8%,而极端高温时支座位移增大了19.4%;根据现行规范计算的极端低温时支座和桥梁系统的损伤概率偏小,极端高温时结构和构件的损伤概率偏大,在设计中应予以重视;极端低温下桥墩、支座及桥梁系统的损伤概率,较常温分别增大45.0%、35.2%和27.5%,对于高寒地区该类桥梁设计时需考虑低温对其抗震性能的影响。

关键词：环境温度板式橡胶支座摩擦滑移连续梁桥增量动力分析地震易损性

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冻土地基桩基础承载特性温度与流变响应试验

哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 132-141页

作者：施瑞温智王旭兰州交通大学土木工程学院兰州730070 甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室(兰州交通大学) 兰州730070 冻土工程国家重点实验室(中国科学院西北生态环境资源研究院) 兰州730000

为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应,进行温度、流变响应试验分析,采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置,开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验,分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明... 详细信息

为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应,进行温度、流变响应试验分析,采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置,开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验,分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明:地基温度对桩基刚度具有显著影响,温度较高(约-3℃)时,刚度仅为温度较低(约-6℃)时的1/10。其次,温度较低时,轴力沿深度迅速衰减,侧摩阻力呈上大下小,桩体上部(约1/3)主要承载;温度较高时,轴力分布平缓,深部侧摩阻力发挥程度相应提高。再者,流变效应对侧摩阻力的发展、变化存在显著影响,持荷阶段流变导致的侧摩阻力降低逾200 kPa。此外,流变效应亦受地基温度及荷载水平的影响:地温较高时,流变导致的侧摩阻力松弛近乎初值的50%;荷载水平升高时,流变效应呈现先增大后减小的趋势。冻土地基中桩基础承载性能具有显著的温度、流变响应,实际工程设计、运维必须予以考虑,研究结果可为工程实践提供理论支撑。

关键词：冻土地基桩基础承载特性温度效应流变效应室内模型试验

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盐碱环境下氯化物侵蚀对混凝土桥梁耐久性的影响

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硅酸盐通报 2024年第9期43卷 3235-3243页

作者：蔺鹏臻任锦波兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室兰州730070

为解决西北地区盐碱环境中钢筋混凝土桥梁的腐蚀及耐久性问题,通过现场调研西北地区盐碱环境中桥梁病害问题、土壤和桥梁中氯离子的分布情况,运用修正Fick第二定律和有限元模拟拟建桥梁各部位的氯离子扩散规律,并预测了桥梁的耐久性寿命... 详细信息

为解决西北地区盐碱环境中钢筋混凝土桥梁的腐蚀及耐久性问题,通过现场调研西北地区盐碱环境中桥梁病害问题、土壤和桥梁中氯离子的分布情况,运用修正Fick第二定律和有限元模拟拟建桥梁各部位的氯离子扩散规律,并预测了桥梁的耐久性寿命,探讨了提高混凝土强度和保护层厚度等措施对桥梁耐久性寿命的提升效果。结果表明,盐碱环境中表层土壤氯离子含量最高,服役桥梁存在多种病害,下部结构最易受到氯离子侵蚀。服役桥梁下部结构承台、桥墩和桩基的耐久性寿命分别为55.3、63.1和91.5 a,通过合理提升混凝土强度、提高保护层厚度等可以使桥梁的耐久性达到要求。

关键词：混凝土桥梁盐碱环境氯离子侵蚀耐久性寿命预测

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管棚承载机制的理论分析

西南交通大学学报 2024年

作者：张建严松宏王文孙纬宇兰州交通大学土木工程学院甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司

建立合理准确的管棚理论分析模型，并对其进行求解，对推动管棚预支护技术的进一步发展具有重要意义。本文基于隧道开挖、支护的施工过程以及未开挖段由于掌子面扰动而对管棚约束反力有所降低的基础上，建立了基于Euler-Bernoulli梁理... 详细信息

建立合理准确的管棚理论分析模型，并对其进行求解，对推动管棚预支护技术的进一步发展具有重要意义。本文基于隧道开挖、支护的施工过程以及未开挖段由于掌子面扰动而对管棚约束反力有所降低的基础上，建立了基于Euler-Bernoulli梁理论的管棚荷载结构模型，并利用Pasternak弹性地基模型确定初期支护及掌子面前方岩体对管棚的约束反力，推出了每一循环隧道开挖支护过程中管棚的受力和变形解析表达式，并通过叠加法求解掌子面掘进至任意位置时管棚的受力和变形分布。通过案例计算并与既有研究成果比对，验证了模型的合理性和有效性。在此基础上利用求解结果，研究了环向间距、钢管管径对管棚受力和变形的影响，并提出了确定管棚合理搭接长度的计算方法。本文研究成果可以作为评价管棚设计合理性的手段来辅助管棚的设计与施工。

关键词：隧道工程管棚设计参数解析解

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黄土地层浅埋地铁车站结构地震易损性分析

西南交通大学学报 2024年

作者：孙纬宇朱辉严松宏梁庆国张建哲杨斌张戎令兰州交通大学土木工程学院中国铁路建设集团管理有限公司甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室

为研究黄土场地地铁车站的地震易损性，以黄土地区某典型两层三跨地铁车站结构为例，基于黏弹性边界的地震动输入方法对该地铁车站结构进行了增量动力分析（IDA），对37个地震动强度指标的有效性、实用性和效益性进行了综合评价，选出... 详细信息

为研究黄土场地地铁车站的地震易损性，以黄土地区某典型两层三跨地铁车站结构为例，基于黏弹性边界的地震动输入方法对该地铁车站结构进行了增量动力分析（IDA），对37个地震动强度指标的有效性、实用性和效益性进行了综合评价，选出了适合该场地条件和车站结构断面形式的地震动强度指标，并采用双参数对数正态分布模型建立了该地铁车站结构的地震易损性曲线和破坏状态概率曲线，以此得到该地铁车站结构在某一强度地震作用下各性能水准的超越概率和发生不同破坏状态的概率。结果表明：加速度、速度相关型指标更适合作为地震动强度指标来预测地下结构的地震响应，位移相关型以及比值型指标不宜作为地震动强度指标；多遇地震作用下车站结构发生破坏的概率较小，设防地震作用下车站结构以轻微破坏为主，罕遇地震作用下车站结构以轻微破坏和中等破坏为主。研究可为黄土地层基于性能的地铁车站的抗震设计提供参考。

关键词：地铁车站抗震性能地震动强度参数增量动力分析易损性分析

不同养护温度下早龄期混凝土导热系数试验研究

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混凝土 2024年第3期 53-56页

作者：韩卓伟王起才代金鹏武学龙楚昊兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070 酒钢(宏达)建材有限责任公司甘肃嘉峪关735199

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护... 详细信息

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护温度下混凝土各龄期的含水率与孔隙率。结果表明:混凝土的含水率与孔隙率随龄期增大逐渐减小,抗压强度随龄期增大逐渐增大,导热系数与龄期和养护温度呈现负相关。

关键词：早龄期导热系数抗压强度低场核磁共振