针对路基的季节冻土冻胀与多年冻土热融变形病害问题，研发基于多源热泵原理的主动温度控制技术。硬件方面，设计面向交通结构场景的异型热泵系统，构建热泵机组的热能转化、运行状态监测、过载过热保护、机电一体控制等各项功能的组件模块，提出传热强化的换热器类型及多源驱动方案。软件方面，构建路基热负荷预测模型、多源储量评估模型、热泵系统稳态热力计算模型、离网式光储供电系统设计模型、热泵系统动态运行控制模型。该技术应用于准池铁路、沈白高速铁路、河北省秦唐高速公路、青海省道S224公路等多条铁路、公路，路基温度控制效果良好。
以室内试验为基础,同时结合现场监测数据,对北方冻土地区的桥梁桩基混凝土施工质量控制进行了详细的分析。结果表明:在低温环境下,温度、外加剂、矿物掺合料以及水胶比等对混凝土的初凝、终凝时间有着重要的影响;桩侧温度可分为"小幅降温,快速升温,迅速降温以及缓慢降温"4个阶段,故建议桥梁墩台施工应在桩基浇筑45 d后进行。根据研究成果,提出了冻土地区桥梁桩基混凝土配制和施工的注意事项。
在天然冻土区和人工冻土工程中存在着大量冻土与结构物接触面问题,而目前尚无有关此类接触面剪切行为的试验研究手段。为此,研制了大型多功能冻土–结构接触面循环直剪系统DDJ—1,该系统性能优异:能实现0～-20℃范围内对接触面温度的精确控制;能精确施加常刚度、常位移、零法向应力和常应力4种法向边界条件;能够模拟多种粗糙度的接触面实现循环和单调两种剪切形式;能够观测接触带的破坏状态和厚度,同时可以测量接触带土体内部的剪切位移;应力施加、位移控制和温度调节精准。试验结果表明:该系统能准确地再现冻土与结构接触面的力学行为、变形行为,可为系统开展冻土–结构接触面的研究提供试验基础和重要思路。
