国家科技支撑计划(2014BAG05B03)
- 作品数：18 被引量：107H指数：7
- 相关作者：刘戈陈建兵金龙汪双杰袁堃更多>>
- 相关机构：中交第一公路勘察设计研究院有限公司中国科学院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家科技支撑计划国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学天文地球环境科学与工程更多>>
- 基于地气耦合模型的多年冻土区宽幅路基温度场数值模拟被引量：10
- 2016年
- 为了揭示地气温影响下青藏高原多年冻土区宽幅路基内的复杂耦合换热机理,针对典型工况条件下冻土路基内温度场的分布特征及其随时间的变化规律开展了数值研究。将冻土路基的外部环境影响纳入研究模型,通过建立统一的地气耦合系统的二维非稳态计算模型,分析了路面宽度、风速、路基高度和走向等因素对冻土路基各表面温度年际变化特征的影响规律。研究结果表明:路基各表面的温度均大致呈正弦变化趋势,其中沥青路面始终保持较高温度,而天然地表温度在5月上旬和10月上旬出现明显阶跃变化;随着路面宽度的增加,路基各表面的年平均温度随之增加,而随着风速及路基高度的增加而降低,其中尤以沥青路面及两侧土路肩处的降低趋势最为明显;路基边坡处的年均温度与路线走向密切相关,在3种路线走向中,东西走向路基的右侧坡面和左侧坡面年平均温度分别出现最大值和最小值。
- 汪双杰崔福庆陈建兵刘志云金龙
- 关键词：道路工程耦合换热
- 青藏公路热棒路基降温效能被引量：7
- 2016年
- 为了分析多年冻土区热棒路基的工程效果,定量评价其降温效能,基于青藏公路热棒路基试验工程近11年的现场监测数据,分析了热棒路基的地温特征、温度场形态和冻融过程,估算了阴阳坡影响下热棒附近的水平热收支状况。建立了空气-热棒-冻土地基三维非稳态耦合计算模型,分析了不同结构形式（单侧直插式、单侧斜插式、双侧直插式与双侧斜插式）的热棒路基的降温效能。实测结果表明：在热棒作用下,阳坡侧路基地温可降到-1.5℃附近,较普通路基地温降低约3.0℃,阴坡侧路基地温最低达到-2.1℃;热棒路基经过11年的营运,阳坡侧冻土上限抬升约0.95m,基本达到天然地基水平;阴阳坡两侧热棒的年平均实际功率分别约为69.80、54.07 W,且热棒路基在最初5年传递能量较大,第6年后逐渐减小,此后路基的热状况进入相对稳定的状态。计算结果表明：双侧直插式热棒路基与双侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为2.88、1.88m,而单侧直插式热棒路基与单侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为3.84、3.46m,因此,双侧热棒路基的长期降温效果明显强于单侧热棒路基,斜插式热棒路基强于直插式热棒路基;单根热棒的年平均功率为47~56 W,与试验工程监测结果较为吻合。
- 金龙汪双杰穆柯彭惠
- 关键词：路基工程热棒路基数值模拟
- 多年冻土区热棒路基应用效果被引量：5
- 2016年
- 为了研究热棒在青藏公路多年冻土区的应用效果,基于楚玛尔河试验监测场地8年的地温观测数据,以水平温度梯度为指标,分析了不同时期热棒的有效半径。为了提高热棒的调控效果,拓展热棒的使用范围,满足宽幅路基强吸热的使用要求,依托北麓河与安多2个试验监测场地,分析了热棒-XPS板路基与热棒-片块石路基地温监测数据。分析结果表明:热棒工作1年后的有效半径约为2.3m,此后,随着热棒工作时间的增加,热棒影响范围逐渐增大;在热棒工作的前5年,地温降幅明显,周围土体地温降幅都基本维持在0.5℃以上,之后每年降温较小,这主要是由于外界环境温度升高,气温与地温的温差逐渐减小,热棒工作的动力逐渐衰减引起的;在热棒工作的8年中,由于热棒的持续制冷作用,热棒路基的人为上限基本不变,而普通路基同时期人为上限最大降低约为80cm;热棒-XPS板路基从6月份开始,XPS板上下温差不断增大,最大温差约为17℃,有效阻隔了暖季大量热量向板下传递;热棒-片块石路基通过2年的调控作用,地温最大降幅为0.51℃。
- 刘戈汪双杰金龙董元宏袁堃
- 关键词：路基工程多年冻土区热棒路基
- 基于组合权重灰色关联法的多年冻土路基稳定性评价被引量：4
- 2018年
- 通过对多年冻土路基变形影响因素的分析,将路基下原天然上限温度、冻土含冰量、路基高度、天然上限深度及高含冰层距离原天然上限深度五个因素作为影响冻土区路基(变形)稳定性的主要因素,采用了基于组合权重的灰色关联度决策方法,建立了多年冻土区路基稳定性评价体系。通过分析评价结果与沉降的对应关系,表明所建立的评价系统能够较为真实地反映路基的稳定状态。研究结果表明建立的评价体系可以较好地评价监测断面路基稳定性所处的状态,为诊断多年冻土区路基健康状态和多年冻土区路基维护决策提供了有效的支持方法。
- 于晖张岭梅路勋
- 关键词：多年冻土路基灰色关联法
- 基于冷界面考虑的双层摊铺油石比设计被引量：3
- 2014年
- 为了研究双层摊铺工艺下混合料自由沥青分布规律,提出其合理的油石比值,建立了基于冷界面考虑的温度散失有限元模型,通过对比分析上下冷界面热影响范围,自由沥青含量折减等因素,提出了不同摊铺厚度（8-12cm）下双层摊铺混合料油石比下调公式,并推广至实体工程进行验证。研究结果表明：与传统摊铺工艺相比,双层摊铺工艺减少了2个冷界面,结构层内含有更多的自由沥青,比传统方法进行油石比设计的施工减少了泛油、推移病害的发生机率;双层摊铺施工结构层厚度为8-10cm时,油石比应在传统设计的基础上下调0.10-0.15,结构层厚度为10-12cm时,油石比下调0.15-0.20。
- 穆柯王选仓章金钊
- 关键词：道路工程双层摊铺油石比有限元
- 透壁式通风管-块石复合气冷路基室内模型试验研究
- 为了研究透壁式通风管-块石复合气冷路基的降温效果,针对年均气温约-3.5℃,平均风速2.5 m·s,主导风向为西北方向的高原环境条件开展室内模型试验,分析了单一块石气冷路基和透壁式通风管-块石复合气冷路基的孔隙空气对流速...
- 刘戈袁堃李金平穆柯
- 关键词：路基工程模型试验多年冻土
- 文献传递
- 透壁式通风管–块石复合路基降温效果模型试验及数值模拟被引量：8
- 2015年
- 为研究透壁式通风管–块石复合气冷路基的降温效果,针对年均气温-3.5℃,平均风速2.5 m/s,主导风向为西北方向的高原环境条件开展了室内模型试验,对比分析了单一块石路基和透壁式通风管–块石复合路基的孔隙空气对流速度、特征点地温及模型整体温度场变化过程。试验结果表明:在透壁式通风管的疏导作用下,通风管与块石层复合结构能够起到强化路基体对流的效果,复合路基块石孔隙中的空气流速比单一块石路基提高约20%,使得复合路基模型底部的降温幅度是单一块石路基模型的2.2倍。建立了透壁式通风管–块石复合路基数值计算模型,对通风管内空气流速分布、路基温度场变化进行了预测分析。结果表明:空气流速在通风管中心达到最大值4.06 m/s,在管壁处流速出现跃变陡降,在块石介质区域里速度的数量级为10-1,与室内试验的结果较为一致。模型试验和数值计算结果均表明复合路基能够起到储存冷量、降低下伏多年冻土地温的作用。
- 刘戈汪双杰孙红袁堃李金平
- 关键词：模型试验数值模拟
- 现浇混凝土-冻土接触面冻结强度直剪试验研究被引量：22
- 2017年
- 关于混凝土-冻土接触面的力学强度研究多集中于预制成型混凝土样(块)与冻土接触面的力学试验研究,而与工程实际更为接近的冻土中现浇混凝土、冻结稳定后混凝土-冻土接触面的力学强度研究则少有涉及。基于冻土中现浇混凝土的试验方式,开展了不同水灰比、含冰量及冻土温度条件下,混凝土-冻土复杂接触面冻结强度的直剪试验研究。结果表明:试验条件下,由于混凝土中粗、细骨料导热系数及水化热侵蚀强度不同,冻土中现浇混凝土会导致混凝土-冻土接触面发生起伏变化。受该因素影响,粗糙接触面较光滑接触面的冻结强度增大71.9%。粗糙接触面引起的应力集中,使得剪应力在剪切破坏过程中出现间歇性增大、跳跃。在冻结强度构成中,随接触面粗糙程度的增大,φ值对冻结强度增长的贡献要大于c值。水灰比由0.4增至0.6,混凝土导热系数降低,生成接触面趋于光滑,冻结强度减小;土体含水量由15%增大至30%时,冻结强度增大,含水量继续增大至40%时,冻结强度减小;在不同温度条件下,整体呈现冻土温度降低冻结强度相应增大的趋势。基于上述结果,多年冻土区灌注桩设计时,建议混凝土采用0.4~0.5水灰比。
- 吉延峻贾昆俞祁浩金会军郭磊罗晓晓
- 关键词：现浇混凝土冻土直剪试验接触面剪应力
- 多年冻土区分离式路基热干扰预防及处治措施研究被引量：2
- 2015年
- 为确定分离式路基相互间热干扰程度,并采用相应的工程处治方案,通过采用理论分析及数值仿真方法将不同间距、含冰量工况下的分离式路基热干扰程度分为轻、中、重3个等级,以热干扰程度等级划分为基础,提出针对各等级热干扰的工程处治措施,并分别建立预估模型,对各种处治措施的长期应用效果进行分析。研究结果表明：分离式路基间距大于5 m工况下,其相互间热干扰可忽略,间距3~5 m时热干扰开始加强,间距小于0 m时热干扰开始剧烈;通过对各种工况下处治措施应用效果的数值分析,所提出的处治措施可有效防止路基间的热干扰效应,并且长期作用效果显著。
- 刘戈汪双杰穆柯陈建兵
- 关键词：道路工程分离式路基数值模拟多年冻土
- 橡胶粉对水泥稳定级配碎石力学性能与变形特性的影响被引量：6
- 2022年
- 为了增强水泥稳定碎石的柔韧性,并提高半刚性基层的抗裂性能,将0~4.75 mm小汽车轮胎胶粉等质量替代集料,基于室内试验研究了橡胶粉掺量对橡胶粉-水泥稳定级配碎石混合料力学性能和变形特性的影响规律。结果表明,橡胶粉-水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、弯拉强度均随橡胶粉掺量增大而线性关系降低,在4.5%~5.5%水泥剂量范围内,掺加2%~4%橡胶粉能确保水泥稳定碎石有足够的无侧限抗压强度和抗冲刷性能,同时实现了橡胶粉-水泥稳定碎石破坏应变和疲劳寿命显著增大、模量可调节的功能,橡胶粉-水泥稳定碎石可作为路面结构的变形协调功能层。橡胶粉提高了水泥稳定级配碎石混合料的劈裂破坏应变与弯拉破坏应变,在3%橡胶粉掺量时,橡胶粉-水泥稳定碎石混合料的疲劳性能最优,同时疲劳寿命对应力水平的敏感性最低。但是掺加橡胶粉能降低水泥稳定级配碎石混合料温缩性能的不利影响。实体工程跟踪检测结果表明,橡胶粉-水泥稳定级配碎石混合料施工性能和力学性能优良,掺加橡胶粉能提高水泥稳定级配碎石混合料的抗裂性能,对防止半刚性基层沥青路面早发性反射裂缝有着积极的意义。
- 田建军张涛郭纪飞李兴业
- 关键词：道路工程水泥稳定碎石橡胶粉力学性能
