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粉煤灰铁路路基的静动力特性研究

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续应力水平 m 下土发生破坏或产生某一指定破坏应 变εf 所需的动应力σd。 动荷载中的持续应力水平 m，是在动三轴试验 中，先对试件是施加一定的σ3，待固结后再施加某 一轴向动应力σd，直到试验受振Ｎ次后达到所定的 破坏标准，计算式为： (σ − σ 3 ) s σ 1s − σ 3 m = 1 = (σ 1 − σ 3 ) c σ 1c − σ 3 (4)
3 粉煤灰的动力强度特性
粉煤灰的动力强度特性是在日产 SUM S-3-D 液压振动三轴仪上进行了多种条件下的动三轴试 验，结果如下。 3.1 试验研究的基本参数和程序 动强度是在一定应力往返作用次数Ｎ和一定持
式中：N 为σ1 与σ3 试验值的组数。 对γd = 9.0 kN/m3，含水量 w = 40%的粉煤灰得 出的三轴试验数据以及最小乘法求得的ϕ ， c 指标和 直剪实验数据 ( 表 3) ，抗剪强度指标 ϕ = 31.1° ， c =32.0 kPa。
2003 年 3 月 1 日收到初稿，2003 年 6 月 30 日收到修改稿。
3
99.92 99.8 99.48 98.24 81.52 39.20 3.90 2.97
表2 Table 2
成分 含量 SiO 2 54.7 Al2O3 22.4
化学成分测定结果
Chemical components of flyash
第 22 卷
增2
11.0 10.5
尹亚雄等. 粉煤灰铁路路基的静动力特性研究
• 2825 •
γd / kN·m 3
表3 Table 3
击压标准 重 型 轻 型 饱水 不饱水 饱水 不饱水
直剪试验下粉煤灰的 c， ϕ 值
压实度 0.9 0.9 0.90～0.95 0.90～0.95 内摩擦角ϕ /(° ) 粘聚力 c/kPa 18～33 30～42 14～33 28～35 10～20 25～50 6～20 21～25
Dynamic triaxial test results (w =40%， K=0.9)
σ3s/kPa 25 50 70 100 lgσd = a + blgNf lgσd = 1.935 1－0.113 7lgNf lgσd = 2.082 1－0.102 4lgNf lgσd = 2.147 6－0.088 8lgNf lgσd = 2.286 9－0.08lgNf
1 概
述
Table 1
粒径 d/mm 小于该粒径颗粒占 全重的百分数/% 2
表1
粉煤灰颗粒级配
Granule gradation of flyash
1.0 0.5 0.25 0.1 0.05 0.01 0.005
试验是结合工程在包西枢纽包白下行线 BXK1 + 496～BXK2 + 050 段进行的， 项目自 1997 年元月始， 2001 年结束。项 目所取用的粉煤灰为包头钢铁厂电 厂粉煤灰， 该粉煤灰为湿法储放， 属于Ｆ级粉煤灰。 粉煤灰的容重 2.182 km/m3。 就颗粒组成而言按统一 分类法，粉煤灰属砂质粉土，颗粒分布均匀，级配 不良如表 1。 本次试验粉煤灰的液限 w Ｌ =59%( 因有 CaO ， MgO 等物质，见表 2)，在粉煤灰拌好后，即刻进行 试验)。 分别按南实处标准(击实功 Ec= 846 kJ/m )和普 氏轻型标准(Ec=598 kJ/m3)进行实验。粉煤灰的击实
烈度 7 7.5 8 等效循环周数 12 20 30 振动持续时间/s 20 40 60
300 －40 200 －20 100 0 0 20 40
2
4
6
σ3=150 σ3＝２００ＫＰａ =200 kPa ３ 8 10 12 14 16 ε /%
V/cm3
(a) 600 500 400 300 w=40% k =0.9 σ3=200 kPa
Fe2O3 10.5 CaO 2.6 MgO 1.3 Na2O 0.6 SO2 0.4 烧失量 6.45
一般粘性土相类似，但曲线峰值区比粘性土平缓的 多， 即灰样的干容总对含水量的敏感性比粘性土小。 击实曲线如图 1，2。
作者 尹亚雄 简介：男， 1970 年生，现任高级工程师、在职博士研究生，主要从事铁路、公路路基设计和相关的研究工作。E-mail：8000yyx@。
粉煤灰的ϕ 值明显高于砂粘土和黄土的 ϕ (19～
28.8 39.0 44.8 w/% 49.0 52.9
30° ) 值，尤其是在饱和状态时。在三轴试验中，粉 煤灰试件的破坏形态势是很典型的，出现了两组同 最大主应力面呈(45 + ϕ / 2)夹角的破裂面。 2.1 压实度对抗剪强度的影响 粉煤灰在含水量 w = 40%条件下，选用了压实 度(压实系数)K = 0.95，0.90，0.85 三种压实状态下 的粉煤灰进行试验，随着密实度的增加，粉煤灰的 抗剪强度指标有所提高，尤其是视C AND DYNAMIC BEHAVIOURS OF RAILWAY ROADBED FILLED WITH FLYASH
Yin Yaxiong1，Liang Bo2，Wang Shengxin 1
(1Resources and Environment College，Lanzhou University， Lanzhou (2Lanzhou Railway Institute，Lanzhou 730030 730000 China) China)
Abstract Under different conditions of water content ， compaction and stress level， the flyash from power station of Baotou steel plant is tested in project practice. The static and dynamic behaviours of flyash are analyzed and summed up according to the test results ，which provides basis for its application as filling materials for railway roadbed. Key words soil mechanics，flyash，static and dynamic strength，testing study
图3 Fig.3
不同 K 下的强度线
Strength lines under different K levels
2.2 应力 -应变关系和试样破坏标准 图 4 给出了包钢电厂粉煤灰三轴试验的体积变 形 V 同轴向应变ε 间的关系曲线即∆V～ε 关系曲线 和(σ1－σ 3)～ε 关系曲线，对于这一类应变控制式三 轴试验，依据试验规程，试验破坏标准定为：(σ1－ σ3)～ε 出现峰值或轴向应变达 15%。
第 22 卷 增 2 2003 年 10 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
22(增 2)：2824～ 2828 Oct.，2003
粉煤灰铁路路基的静动力特性研究
尹亚雄 1 梁
(1 兰州大学资环学院
波 2 王生新 1
(2 兰州铁道学院 兰州 730030)
兰州 730000)
摘要
结合工程实践对包钢电厂的粉煤灰在不同含水量、不同压实度、不同应力水平等情况下进行了静、动力试
验，根据实测数据，分析并总结了其静、动力特性，对其作为铁路路基填料提供了依据。 关键词 分类号 土力学，粉煤灰，静动力强度，试验研究 U 213.1 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)增 2-2824-05
图2
轻型标准击实曲线
Fig.2 Compaction curve of light style
2 粉煤灰的静力强度特性
对粉煤灰所进行三轴试验，试验尺寸为 ϕ × H = 10 cm×20 cm。采用轻型击实标准，压实度为 0.9， 相应的干容重为γd=9.0 kN/m3。 通过三轴试验，得出了在极限状态下一系列σ3 与σ1 试验数据的组合。依据这些资料，运用最小二 乘法，可求得 c 与ϕ 的试验值。 由极限平衡应力状态可知： 令 ϕ ϕ σ 1 = σ 3 tan 2 45ο + + 2 cot 45ο + 2 2 ϕ A = tan 2 45 ο + 2 ϕ B = 2 cot 45ο + 2 则可得 σ 1 = Aσ 3 + B 由最小二乘法可得 A= B= N ∑ σ 1σ 3 − ∑ σ 1 ∑ σ 3 2 N ∑σ 3 − (∑ σ 3 )2 ∑ σ 1 ∑ σ 32 − ∑ σ 1σ 3 ∑ σ 3 N ∑ σ 32 − ( ∑ σ 3 ) 2 (2) (3) (1)
m 0.5 0.5 0.5 0.5
式中：σ1s 为轴向静压力，σ3 为轴向恒载应力，σ1c 静载达到极限应力状态时相应于σ3 的极限。 依据积累破坏作用相等的原则，将不规则的应 力波当量地换算成某一等效均匀应力波，并求出后 者的循环周数。 参照美国西特(Seed H.B)采用等效均 匀应力τav=0.65τmax，得出的等效循环周数与地震烈 度间的关系(表 4)。对粉煤灰进行动载试验，动强度 采用的是应力控制式动三轴试验，因此破坏标准采 用应变破坏标准，结合工程实际和规范要求，将破 坏应变定为εf = 5%。试样尺寸为ϕ×Ｈ＝10 cm×20 cm，压实度取为 K = 0.9，γd = 9.0 kN/m3。试验的含 水量分别取 w = 20%，30%和 40%。试验研究的振 次分别为 12，30，3 000 和 10 000，模拟分析了在 地震烈度为 7 度和 8 度时列车荷载作用下的粉煤灰 动力强度。研究中，对振动频率统一取 f = 2 Hz，循 环同数与持续时间如表 4。

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粉煤灰在公路路基加固工程中的应用与性能分析

粉煤灰在公路路基加固工程中的应用与性能分析

粉煤灰在公路路基加固工程中的应用与性能分析引言公路建设是国家基础设施建设的重要组成部分，而公路路基是公路工程的基础结构。

为了提高公路的承载能力和使用寿命，需要采用适当的材料进行路基的加固工程。

粉煤灰作为一种常用的工程填料材料，具有一定的优势和应用前景。

本文将对粉煤灰在公路路基加固工程中的应用及其性能进行分析。

一、粉煤灰的基本特性1. 含硅酸和铝酸等无机成分，具有良好的活性。

2. 粒径较细，表面积大，能够充分填补空隙。

3. 具有较好的高温稳定性和耐腐蚀性。

4. 资源丰富，生产和利用成本较低。

二、粉煤灰在公路路基加固工程中的应用1. 填料材料由于粉煤灰的颗粒细小，可以作为路基加固工程的填料材料，填充路基的空隙，提高路基的密实度和稳定性。

2. 混合材料粉煤灰可以与水泥、石灰等材料混合使用，形成混凝土状的材料，用于加固路基或路面。

混合材料具有较高的强度和抗裂性能，能够有效地改善路基的承载能力和耐久性。

3. 经济性材料粉煤灰作为一种废弃物的综合利用材料，相比传统的路基加固材料，其生产和利用成本较低，能够节约资源和降低工程造价。

三、粉煤灰在公路路基加固工程中的性能分析1. 增加路基的抗水稳定性粉煤灰具有较好的颗粒填充性和细土胶结性，能够填充路基中的微孔和细隙，提高路基的密实度和抗水稳定性，防止路床下沉和软化。

2. 提高路基的强度和承载能力粉煤灰混合材料具有较高的抗压强度和抗折强度。

在路基加固工程中，通过控制粉煤灰与水泥或石灰的配比和固化时间，可以达到预期的强度要求，提高路基的承载能力。

3. 减少路基的沉降和变形粉煤灰混合材料具有较好的体积稳定性和抗变形性能。

在路基加固工程中，使用粉煤灰能够有效地减少路基的沉降和变形，提高路基的平整度和使用寿命。

4. 提高路基的耐久性粉煤灰具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性。

在公路路基加固工程中，粉煤灰的应用能够有效地防止外界介质对路基的侵蚀和破坏，提高路基的耐久性和抗老化能力。

铁路桥梁的静动力分析与设计

铁路桥梁的静动力分析与设计

铁路桥梁的静动力分析与设计铁路桥梁作为现代交通基础设施的核心部分，承担着连接两地交通的重要任务。

它的设计与建造必须经过严格的静动力分析。

本文将围绕铁路桥梁的静动力分析与设计展开讨论。

一、铁路桥梁的静力学分析静力学分析是铁路桥梁设计的重要环节。

在设计过程中，首先要确定桥梁的载荷，包括轨道、列车和行人等静态力和动态力的作用。

然后，进行受力分析，确定桥梁的受力状态和受力方式。

对于不同类型的桥梁，静力学分析方法也存在差异。

以梁桥为例，常见的静态力有自重、活载和附加载荷。

自重是桥梁结构自身的重量，需要根据材料和结构形式计算得出。

活载是施加在桥梁上的行车载荷，通常按照规定的标准计算。

附加载荷是指桥梁运营过程中的额外荷载，如维修车辆荷载等。

在静力学分析中，需要考虑桥梁的受力方式。

例如，梁桥会受到弯矩、剪力和轴力的作用。

通过分析这些受力方式的大小和分布，可以确定桥梁在各个截面的受力状态，从而指导结构的设计和施工。

二、铁路桥梁的动力学分析除了静力学分析，铁路桥梁的动力学分析也是必不可少的。

动力学分析主要是为了研究桥梁在承受动态载荷时的振动特性和响应规律。

目的是确保桥梁在列车行驶或地震等外部扰动情况下的安全稳定性。

动力学分析中最重要的参数是桥梁的固有频率和振动模态。

固有频率是指桥梁在没有外力作用下自由振动的频率。

通过计算和模拟分析，可以得出桥梁一次、二次甚至更高阶的固有频率。

振动模态描述了桥梁在不同频率下的振动模式和振型。

在动力学分析中，需要考虑桥梁的动力荷载，包括列车运行时车辆的振动和作用在轨道上的冲击力。

此外，地震载荷也是动力学分析中需要考虑的重要因素。

地震波的加速度和频谱分布会对桥梁的动态响应产生影响，因此需要进行地震动力学计算和分析。

三、铁路桥梁设计的挑战与发展方向铁路桥梁设计的过程中存在着一些挑战和难点。

首先，不同的桥梁类型和结构形式对设计要求的差异较大。

不同类型的桥梁在受力方式、荷载参数和建造技术等方面都存在差异，需要针对性地进行设计和分析。

用于公路路堤粉煤灰的特性研究

用于公路路堤粉煤灰的特性研究

用于公路路堤粉煤灰的特性研究【摘要】粉煤灰的固体残留物是生产燃煤电力的副产品，它们通常直接在建设项目中使用这种材料要消耗大量的原材料，如公路路堤施工，不仅提供了有前途的解决处理问题的办法，而且也是一种替代使用传统材料的经济替代。

具有代表性的粉煤灰，集中体现了在电厂中的力学性质的测试（压实、渗透、强度、刚度和压缩性）。

【关键词】粉煤灰；处理；混合物；公路路堤0 引言在美国，每年由燃煤电厂产生的煤灰超过1亿吨（Kalyoncu 1999；ACAA 2001），但大部分的飞灰（约总量的70%）通常是作为实用废物处理场地。

在建筑工程中有效利用煤灰需要大量的原材料，如公路路堤建设，提供了一个有吸引力的替代品，利用煤灰作为填料似乎是经济合理的。

目前，国外印第安纳运输部规定只许混合物飞灰的含量低于40%才能综合利用在公路建设中，但是希望使规定更加灵活。

本文的目的是评估在公路路堤建设中飞灰高含量的粉煤灰的混合物作为建设材料是否合适。

由Diamond和huang的研究评价了典型印第安纳飞粉煤灰的环境、物理及化学性质。

由于打算使用这些材料作为路堤施工材料，重点是要确定其力学性质，包括压实、渗透、强度、刚度和压缩。

1 测试方法1.1 粉煤灰表征测试1.1.1 颗粒分析对粉煤灰、底灰和粉煤灰、底灰混合物进行颗粒分析。

粉煤灰的混合物的比重等于50%和75%。

从沃巴什河电厂获得的底灰样本包含很小的比例。

底灰样品进行第一次筛分，在进行测试之前排出了筛分的一部分，只有保留在第200个筛（0.075mm）才被用作底灰。

1.1.2 显微镜观察粉煤灰、底灰样品由电子显微镜和光学显微镜进行分析扫描。

1.1.3 比重特性粉煤灰和底灰的比重特性是用ASTM D854（2000）确定的。

为了防止移走比较低比重的粉煤灰颗粒，是由慢慢加热方法完成的。

1.2 粉煤灰的力学性质测试对粉煤灰混合物进行标准压实、水力传导性、一维压缩和固结排水三轴试验。

粉煤灰的物理力学特性试验研究

粉煤灰的物理力学特性试验研究

试 验设 备 采 用 北 京 华 勘 科 技 有 限 公 司 研 制 的 ＫＴ － 静 三 Ｇ Ｂ型
轴仪 ， 该仪 器具有 自动 化程度 高 、 作简单 、 果可靠 的特点 ， 操 结 能 够按照不 同试验要求 自动控制 试验 过程并 通过 微机对 试验 数据 进行计算 和处理 。
均匀系数 ＝３５ 曲率 系数 Ｃ ＝０ ６ ， ．， ｃ ． １属不 良级配 。由于灰场 粉 煤灰颗粒多为粉粒且不 含粘粒 ， 单一 的测定方 法较难准 确测定材
中图分类号 ： ５８ ＴＵ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ
５击下 ， 粉煤灰 的最优含水量 ｗ ＝５ ． ％， ６ ５ 相应 的最大 干 火 电厂运行 产生 的大量 粉煤 灰 ， 常送 入灰 场存放 ， 灰厂 要 占 准的 １ 用许 多土地 ， 贮灰坝 的修建 也需 大量 的 资金 ， 并且 灰厂 内 的粉煤 密 度 为 ｐｒ ＝０８ ／ｍ３ ｄ￣ ， ．８ｇｃ 。 灰 在干燥 多风 的季节 ， 常产 生飞灰 污染 环境 。为 了节约 资金 ， 减 １４ 粉 煤灰 的渗 透性 特 点 ． 少灰厂 内粉煤灰 的数量 ， 降低粉 煤灰 对环境 的污染 ， 进行 粉煤 灰 粉煤灰 的渗透试验显 示其渗 透系数 在 １ ｃ ｓ 围之 内， ０ ｍ／ 范 的综合利用是一种有 效 的措施 。在 工程 中使 用粉 煤灰作 为 建筑 其平均值为 ３ １ ０ ｃ ｓ 和细砂 的渗透 系数 一致 。因此在 ．９Ｘ１ ～ ｍ／ ， 材料时 ， 必须了解其 物理及 力学 特性 ， 文结合 包 头第二 热 电厂 采用粉煤灰 筑灰 坝时 ， 本 如果 不采 取 防渗措施 ， 么灰 场水 的渗漏 那 贮灰场利用粉煤 灰建造子坝工程的需要 ， 粉煤灰 的基本物 理力 将 会 非 常 严 重 。 对 学特性进行 了试验 ， 出了粉煤 灰 的基本物 理力 学参 数指 标 ， 得 为 粉煤灰 的工程应用 提供 了有益的参考 。