2022年, 第39卷, 第12期 刊出日期:2022-12-05
  

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    道路工程
  • 道路工程
    李秀君, 赵麟昊, 高世柱, 欧阳欢, 王宁宁
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    在重载交通和雨水综合作用下,泡沫沥青冷再生路面常因混合料抗剪切性能和密实性不足发生车辙和水损病害。为了设计出适用于多雨重载公路泡沫沥青冷再生混合料中粒式级配,在对散体力学剪切模量和最小空隙率分析的基础上,以铣刨料为原料,以剪切模量和最小空隙率为粗、细集料级配的设计指标,以体积法为级配合成方法,以贝雷法参数为检验标准,并选取多级嵌挤密实型级配和级配中值为对照,以冷再生混合料抗剪强度参数和路用性能为验证,最终提出高抗剪密实型泡沫沥青冷再生混合料中粒式级配设计方法。综合不同级配下泡沫沥青冷再生混合料的高温稳定性和水稳定性,以满足规范路用性能的混合料级配曲线为上下限,确定了推荐级配范围。结果表明:新设计的级配的粗集料和粉料含量高,细集料含量低,与SMA级配相似,新级配的粗铣刨料表面粗糙度高,接触面多,形成的骨架结构可有效传递车辆荷载,适量的胶结料能有效进行填充,空隙率小;混合料具有较大的内摩擦角和黏聚力,混合料高温稳定性较级配中值提高131.3%,远高于规范对重载公路动稳定的要求,水稳定性能相对于级配中值提高12.3%,均远高于规范限值;选用铣刨料进行级配设计,加入适当比例的新料不会对冷再生料力学性能产生不利影响。
  • 道路工程
    祝谭雍, 段卫党, 许兵, 黄晓明
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    为改善路面结构抗反射裂缝能力,提升沥青路面材料循环利用率,将复合改性橡胶沥青与路面循环利用技术综合运用于应力吸收层中,设计制备了复合改性橡胶沥青再生混合料AC-10。通过沥青胶结料试验研究比较了复合改性橡胶沥青、SBS改性沥青、AH-70道路石油沥青及胶粉改性沥青的各项物理指标。基于动态剪切、弯曲梁流变试验分析对比了复合改性橡胶沥青的温度敏感性、低温性能及疲劳性能。应用小梁弯曲、环形加载及含预切缝的半圆弯曲试验方法探究了旧料掺量对复合改性橡胶沥青再生混合料抗裂性能的影响。结果表明:复合改性橡胶沥青的施工和易性比传统胶粉改性沥青更优,且具有温度敏感性低、低温及疲劳性能强的特点,在应力吸收层混合料中具有良好的适用性;复合改性橡胶沥青应力吸收层再生混合料具有良好的抗裂性能,随着混合料旧料掺量的增加呈现强度提高、模量增大、韧性降低及抗裂性能下降的总体规律;综合考虑再生混合料的断裂韧度及断裂能指标,为保证复合改性橡胶沥青再生料在应力吸收层发挥良好的抗反射裂缝效果,旧料掺量宜控制在35%以内;将厂拌热再生技术应用于复合改性橡胶沥青应力吸收层中,兼顾了路面养护的经济效益与环境效益,具有良好的推广意义。
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    陈铁军
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    沥青混合料回收料(RAP)在热再生沥青混合料(RHMA)中的分散情况会影响沥青路面的路用性能及耐久性。为探明热拌过程中RAP在RHMA中的分散情况,采用磁铁矿作为探针集料代替部分再生沥青混合料中新集料,结合抽提与旋转蒸发法获取了不同热拌时间下的融合沥青。在此基础上,采用流变试验、傅里叶红外光谱试验、凝胶渗透色谱试验、原子力显微镜试验分析了不同热拌时间情况下融合沥青的性能、组成以及微观形貌。通过荧光示踪法以及图像分析法探究了不同热拌时间下RAP在RHMA中的分散情况。结果表明:RHMA中融合沥青的复数剪切模量、弯曲蠕变劲度随拌和时间的增加而增加,蠕变速率则反之;融合沥青中羰基、亚砜基以及大分子含量与拌和时间呈正比;融合沥青"蜂状"结构的密度随拌和时间的增加而减小,平均"蜂状"结构面积则反之,因此,随着拌和时间的增加,RAP中老化沥青与新沥青之间的融合程度显著提高;随着拌和时间的增加,RAP中团聚颗粒在拌和过程中逐渐被破坏,进一步增加了RAP与新沥青、新集料之间的接触面积,促进了RAP表面老化沥青与新沥青之间的融合,加剧了融合沥青的老化程度。工程中,为保障RHMA的生产质量以及使用耐久性,建议在考虑经济与环境效益的基础上适当延长RHMA的拌和时间。
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    杨毅, 龚演, 郑俞, 石长洪, 刘军海
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    橡胶沥青的路用性能优异,同时橡胶沥青的应用有助于进一步推进废旧轮胎的资源化利用。为满足永久性路面面层材料的高性能需求,助力"双碳"目标,在普通橡胶沥青的基础上进一步提升了橡胶沥青的胶粉掺量,通过预活化和加入裂解剂的方式制备了30%~50%胶粉掺量的橡胶沥青,进而制备了3种级配的沥青混合料,研究了高掺量橡胶沥青及沥青混合料的路用性能。沥青尺度下采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验、线性振幅扫描(LAS)试验和弯曲梁流变仪(BBR)试验进行了高掺量橡胶沥青高温抗车辙、抗疲劳和低温抗裂性能评价。混合料尺度下通过车辙试验、四点弯曲疲劳试验、半圆弯曲试验研究了高掺量橡胶沥青混合料的抗车辙、抗疲劳和低温抗裂性能。结果表明:随着胶粉掺量的增加,橡胶沥青及混合料抗车辙性能提升,且由于沥青中弹性成分的增加,导致橡胶沥青应力敏感性增加;橡胶沥青及混合料的疲劳性能随着胶粉掺量的增加而增加,混合料级配对于疲劳性能的影响较小;胶粉的掺加进一步提升了橡胶沥青及混合料的低温性能;高掺量橡胶沥青具有优良的路用性能,且符合永久性路面性能需求及设计理念,基于面层结构的功能需求提出的50%掺量的橡胶沥青适用于路面中、下面层,30%掺量的橡胶沥青适用于路面表面层。
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    解卫江, 李卫红, 王宇强, 李海潮, 郭子强
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    以循环流化床(CFB)灰渣作为细集料,CFB飞灰作为矿物掺合料设计配制混凝土,并制备了轻质早强混凝土小型预制构件。研究了炉渣砂率与飞灰掺量对混凝土容重、力学性能的影响。研究了碎石CFB灰渣混凝土的体积稳定性、抗冻性等耐久性能。从微观角度揭示了碎石CFB灰渣混凝土早强、体积稳定、耐久的机理,并将其应用于公路小型构件预制。结果表明:碎石CFB灰渣混凝土随着炉渣砂率提高,飞灰掺量提高,工作性与力学性能均先提高后降低,容重逐渐降低,最优炉渣砂率为38%,最佳CFB飞灰掺量为120 kg/m3,由于灰渣密度低,最优掺量下CFB灰渣可降低混凝土容重的8.8%;CFB灰渣早期活性好,可提高混凝土早期强度;CFB灰渣硫酸盐含量高,可降低混凝土收缩,但对混凝土力学性能、稳定性影响不大,这是因为高火山灰反应活性以及高硫含量促进了膨胀产物钙矾石的形成,但是膨胀一般发生在强度形成的早期;CFB灰渣吸水性强,但混凝土抗冻性满足要求,主要原因是部分水分储存在炉渣孔隙内,具备一定的内养生作用,但是对混凝土强度与抗冻性影响较小;在40℃养护条件下,碎石CFB灰渣混凝土早期强度进一步提高,制备的小型预制构件单位体积质量低,构件生产效率、产品品质、成品率、安装效率均有提升,在实体工程中应用效果良好。
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    王志斌, 邱文利, 张博, 赵晓瑞, 盛燕萍
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    为提高超薄磨耗层路面的抗滑性能,采用煅烧铝矾土与石灰岩集料混掺的方法制备了沥青混合料,鉴于两种集料的吸水率存在差异,采用沥青浸渍试验对粗集料空隙填充法进行了改进,并将其应用于煅烧铝矾土超薄磨耗层(CB-UTFC)混合料的配合比设计。通过马歇尔、高温车辙、低温弯曲和冻融劈裂等试验对所设计的不同煅烧铝矾土掺量的沥青混合料进行了路用性能测试,并通过摆值和构造深度来测试混合料的抗滑性能。采用灰靶决策理论,针对混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗滑性能各项指标,建立了基于多指标的煅烧铝矾土掺量优选模型,从而确定了煅烧铝矾土在CB-UTFC中的最佳掺量。结果表明:煅烧铝矾土的掺入对沥青混合料性能的影响较为明显,随着掺量的增加,沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性整体呈现增强趋势,其高温稳定性和抗滑性能指标则呈现出先上升后下降的趋势,分别在煅烧铝矾土掺量为60%和40%时,动稳定度和抗滑性能达到峰值;掺煅烧铝矾土集料的沥青混合料整体各项路用性能均优于未掺状态下的混合料;当CB-UTFC沥青混合料的路用性能达到较优平衡时,煅烧铝矾土的最佳掺配比例范围为40%~60%。应用改进的粗集料空隙填充法所设计的煅烧铝矾土沥青混合料可广泛应用于超薄磨耗层的铺筑和建设中。
  • 道路工程
    闫有民, 单静云, 刘志义
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    高寒高海拔地区路基的蠕变行为对道路工程的可靠性具有一定影响。为了更准确地模拟多年冻土区冻土的蠕变行为,依托已有的试验结果对冻土黏塑性损伤行为展开了研究,揭示了冻土的渐进损伤行为和快速损伤行为。应用分数阶黏塑性理论,构建了一个可以描述蠕变应力小于屈服应力时冻土不可逆变形和蠕变应力抵达屈服应力时冻土损伤行为的黏塑性损伤模型,并采用分数阶梯度描述了冻土抛物线屈服准则的非正交特性。然后,结合构建的黏塑性损伤模型与弹簧、Abel阻尼器建立了一个冻土的分数阶损伤蠕变模型。通过数值计算对模型参数进行了分析,揭示了参数对冻土蠕变行为的影响和参数的灵敏性,并利用温冻土的蠕变试验结果对分数阶损伤蠕变模型的有效性进行了验证。结果表明:提出的黏塑性损伤模型不仅可以较好地表征冻土的黏塑性行为与损伤效应,而且使用分数阶导数和屈服函数可以直接确定黏塑性应变的方向,从而避免了引入黏塑性势函数的复杂性;根据模型计算结果与温冻土蠕变试验结果的对比情况,所建立的分数阶损伤蠕变模型在不需要额外参数的情况下能够准确地模拟冻土的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变行为,并为分析冻土蠕变特性与理论模拟提供理论基础。
  • 道路工程
    冀志远, 王骁帆, 周舟
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    目前现有的玄武岩纤维增强塑料(BFRP)连续配筋混凝土路面(CRCP)配筋设计规范比较缺乏,相关研究也较少关注BFRP-CRCP结构响应的特点及参数敏感性。针对理论研究的不足,分析了CRCP的横向开裂机理,推导了CRCP配筋设计指标的解析公式。建立了CRCP的三维有限元模型,利用有限元计算验证了解析公式的合理性。将BFRP作为纵筋替代材料,对现有CRCP试验路的面层进行了结构优化。对温缩和干缩作用下的BFRP-CRCP进行了解析计算和比较分析,对横向裂缝间距和宽度设计极值给出了推荐范围。根据BFRP弹性模量、黏结刚度系数和线膨胀系数取值的不同,对BFRP-CRCP进行了参数敏感性分析。结果表明:通过分析纵筋和混凝土应力、位移的分布规律,表明板中间容易发生二次断裂,裂缝位置相对滑移最大;横向裂缝间距越大,纵筋应力极值、混凝土应力极值和横向裂缝宽度也越大;现行规范中关于配筋设计指标的范围取值偏保守,建议BFRP-CRCP横向裂缝间距的上限取2.2 m,横向裂缝宽度上限取1.2 mm;虽然BFRP会增大裂缝缝隙的宽度,但是能够大幅降低CRCP应力;提高BFRP的弹性模量和黏结强度,能够减小裂缝缝隙的宽度,但是会提高CRCP的应力极值。研究成果为BFRP-CRCP配筋设计指标提供了理论参考范围,有助于BFRP合理的材料性能参数选取,也对推广BFRP在水泥混凝土路面中的应用有一定的理论和实践意义。
  • 桥梁工程
  • 桥梁工程
    薛振年, 田叶青, 董亚琴, 周志军
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    为研究长径比对黄土地区钻孔灌注桩桩侧摩阻力的影响,采用1/30的相似比设计了3根长径比不同的模型试验桩MS1,MS2,MS3,并对其进行了室内加载试验,通过分析3根试桩的荷载-沉降曲线、桩身轴力和桩侧摩阻力的变化,研究了其承载和沉降特性。基于荷载传递法建立了单桩荷载传递模型,经过理论分析,推导出双曲线函数中参数a的表达式,拟合出参数b的表达式,利用双曲线函数表达式计算出室内试验用土的桩侧摩阻力。结合2个依托工程,利用推导出的双曲线函数法求解了黄土状土、老黄土的桩侧摩阻力,将实测结果和数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:(1)当竖向荷载小于极限荷载时,随着长径比的增大,桩顶沉降量减小,当达到极限荷载以后,随着长径比的增大,桩顶沉降量增大;(2)随长径比的增大,桩端阻力占荷载的比例逐渐减小,桩侧摩阻力达到极限值的位移逐渐下移,并且数值减小,桩身上部的侧摩阻力优先充分发挥作用,随后桩身下部的侧摩阻力开始工作,承担荷载;(3)利用双曲线函数计算的桩侧摩阻力与实测结果的误差最小为7.08%,可以满足工程要求,因此双曲线函数解析法可以用于求解工程中桩基的侧摩阻力;(4)利用双曲线函数法求解的2个依托工程的桩侧摩阻力与实测值、模拟值相比误差均在15%以内,说明可将考虑参数修正的双曲线函数法应用于黄土地区桩基桩侧摩阻力标准值的取值计算。
  • 桥梁工程
    尹红燕, 唐莉, 刘东霞
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    为了更好地实现桥梁结构信号分解和模态参数识别的一体化处理,以及桥梁结构运营状态的实时监控。首先针对经验模态分解方法(EMD)存在的不足进行完善,包括引入正交思想以提高模态的辨识精度,提出筛选有效本征模态函数的新算法(自适应经验模态分解,AEMD)。其次针对协方差的随机子空间识别(COV-SSI)算法难以适用于桥梁结构这种非线性时变结构,提出了将滑窗技术融于其中以实现对桥梁结构模态参数的跟踪识别。随后将AEMD算法和改进的协方差驱动随机子空间算法进行结合以实现桥梁结构信号分解和模态参数识别的一体化处理。最后以某大型斜拉桥为研究对象,对比分析了所得模态参数结果以验证所提算法的可行性,结果表明:在EMD算法中融入正交思想能够有效地提高模态的辨识精度,同时还能在一定程度上处理端点效应;通过夹角余弦法计算各IMF分量与原始信号之间的相似程度可以实现有效IMF分量的筛选;将滑窗技术与随机子空间算法进行结合,能实现对时变结构的模态参数识别;将滑窗技术、AEMD算法及COV-SSI算法进行融合,能够实现从信号分解到模态参数识别的一体化处理,能够完成对桥梁结构模态参数的在线监测,且所得结果具有可信性。
  • 桥梁工程
    张万朋, 刘文, 张文学, 吴淑康
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    针对大跨度混凝土连续梁桥合龙段顶板处纵向开裂较为常见这一问题,以保定某斜拉桥为例建立了合龙段新老混凝土的ANSYS有限元模型。通过有限元模型,对合龙段新浇注混凝土的早期开裂问题进行了成因分析。研究了合龙段两侧老混凝土对合龙段新浇注混凝土早期收缩的约束作用,系统分析了合龙段新老混凝土在不同龄期差和不同箱梁宽度情况下对合龙段新浇注混凝土收缩应力的影响。在此基础上,提出了采用延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋和提前洒水润湿合龙段两侧附近既有混凝土的技术措施,来改善合龙段新浇注混凝土的顶板纵向开裂问题。研究表明:合龙段新浇注混凝土的早期收缩应力随新老混凝土的龄期差和箱梁宽度的增大而逐渐增大;延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋和提前洒水润湿合龙段两侧附近既有混凝土的措施可以明显降低合龙段新浇注混凝土的早期收缩应力。在合龙段两侧预留3个合龙段长度的横向预应力筋延迟张拉基础上,对老混凝土润湿不同时长为12,24和36 h时,合龙段新浇注混凝土的早期收缩应力减少15.3%~45.7%。缩短龄期差、延迟张拉老混凝土内的横向预应力筋和提前对合龙段附近节段进行洒水润湿等综合措施,可以有效改善合龙段新浇注混凝土的早期纵向开裂问题。
  • 桥梁工程
    秦世强, 唐剑, 冯嘉诚
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    针对经验小波变换(EWT)傅里叶谱划分易受高强噪声和调制边频带的影响,传统方法划分的频带不准确等问题,提出一种改进经验小波变换(IEWT)并将其用于桥梁结构模态参数识别。首先,利用振动信号的傅里叶谱进行了经验小波变换;去除分解后的高频分量,将剩余分量重构获得EWT趋势谱;然后,将EWT趋势谱代替傅里叶谱来进行频谱分割,以频谱分割得到的频率边界构造经验小波滤波器组对信号进行了经验小波变换,并对经验小波变换获得的单分量信号使用同步提取变换(SET)做去噪处理;最后,结合随机减量技术(RDT)和希尔伯特(Hilbert)变换识别桥梁结构模态参数,即频率、阻尼比和振型。分别以两个典型的仿真信号和实际工程案例对所提方法进行了验证,并且在桥梁加速度响应加入噪声验证该模态参数识别方法在低信噪比下的性能;仿真信号频谱分割和实桥模态参数识别。结果表明:相较于傅里叶谱,基于EWT趋势谱的频谱划分方法能更加精准地确定经验小波变换所需要的频谱边界,避免噪声和边频带的干扰,提高频谱划分精度;引入的同步提取变换能够去除单分量信号中的噪声,消除噪声对模态参数识别的影响;所提改进经验小波变换结合SET去噪、RDT和Hilbert变换能准确识别桥梁结构模态参数,且在低信噪比条件下鲁棒性好。
  • 桥梁工程
    王兆樑, 练江峰, 詹铠臻, 刘功毫, 林立
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    为探究桥面横风作用下,桥梁挡风障高度、孔隙率、开孔形状参数对桥面行驶车辆稳定性影响规律,以及等效风速折减系数与车辆气动力对挡风障阻风性能两种指标评价结果的差异性,设计了孔隙率与高度范围分别为40%~60%,1~3 m的10组圆孔与障条形式的桥梁挡风障方案。分别于7.91 m/s和11.07 m/s两种试验来流风速条件下,测量典型3车道箱梁简化模型上,各行车道不同高度测点的风速及中间车道车辆模型气动六分力。分析挡风障参数变化对车辆行驶稳定性的影响规律,并对比桥梁挡风障等效风速折减系数与气动侧力、侧倾力矩无量纲后的系数,验证遮挡效果评价指标的一致性。试验结果表明:两种试验风速下,桥梁挡风障对其后方车辆遮挡效果规律一致,车辆模型气动侧力及侧倾力矩受挡风障孔隙率及高度参数影响明显,均随着挡风障高度增加而减小,随着挡风障的孔隙率增加而变大;气动升力主要受高度影响较大,且随高度增加先增加后减小,而与孔隙率关系不明显;等效风速折减系数与气动侧力折减系数及侧倾力矩折减系数偏差主要集中于0.01~0.10,不同评价指标得到结果具有一致性,采用等效风速折减系数作为风障挡风效率的评价指标更为直观有效,但需要考虑安装挡风障后桥面风场不同高度处压差变化对车辆气动升力产生的影响。
  • 桥梁工程
    田雨金, 周胜国, 李亮
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    浦仪公路西段上坝夹江大桥采用独柱钢塔分离式钢箱梁设计,项目具有索塔刚度偏弱、超宽钢箱梁横向刚度偏弱、匹配困难的技术难点。结合桥梁边跨位于浅水区的水文条件,经过多方比选,钢箱梁最终选择"边跨高支架存梁+中跨单悬臂拼装"工艺。钢箱梁在桥位现场高支架上焊接成大节段,梁段顶底板焊接收缩不均匀将导致梁段间夹角改变,梁段自由线型发生改变。从梁段支撑反力测量、恢复的角度出发,调整梁段线型,避免箱梁顶底板不均匀收缩引起线型误差累积。钢箱梁悬拼节段的横梁位于前端,为不对称布置,吊装过程中箱梁左右幅提升的同步性至关重要。通过建模分析,有无临时横撑对梁段在吊装过程中的变形和应力影响较小,最终确定不设临时横撑方案。钢箱梁悬拼节段和起吊节段因受力不一致存在横向错缝问题在分离式结构中体现较为明显,随着箱梁悬臂长度增加,箱梁横向刚度降低,错缝有进一步增加的规律。项目实施过程中采用了设计的调整工装较好解决此类问题。结果表明:大桥成桥线型良好,结构受力合理。"边跨高支架存梁+中跨单悬臂拼装"工艺对于塔柱刚度偏弱和边跨位于浅水区斜拉桥施工均有良好借鉴意义,钢箱梁支架上大节段焊接施工的线型调整措施及悬拼梁段匹配方案可为类似项目提供参考。
  • 桥梁工程
    周畅, 田雨金, 李亮
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    独柱钢塔斜拉桥结构新颖,相较于多塔肢结构,独柱钢塔截面尺寸大,厂内加工制造和现场安装存在诸多技术难题。上坝夹江大桥建设过程中采用以下工艺工法:(1)对超大平面钢塔内端面加工,研发并应用了二次接刀加工的方法,解决了钢塔高加工精度的控制难题。(2)研制了一种钢塔群锚杆定位、调整装置,通过对群锚杆的定位支架和工装进行深化设计研究,实现了3 mm以内的群锚杆定位精度。(3)为保证塔底170 m2超大平面灌浆施工质量,展开多次比例模型试验,对灌浆材料、搅浆设备、供料方式进行比选,论证施工工艺,形成成套超大平面尺寸灌浆技术,能够保证钢-混结合率达到95%以上。独柱钢塔上塔柱刚度小、线型控制难度大,施工中研发了独柱型钢塔安装工艺控制成套技术,主要技术要点为:(1)建立前后场联动的精度管理体系。厂内通过预拼对构件垂直度、长度和接口的金属接触率、壁板错边量等质量指标进行系统检查;现场通过匹配工装、定位基线恢复厂内制造线型。(2)"塔吊垂直工况"下进行钢塔线型测量,通过试验、观测及数据分析的方式排除温度、风力、塔吊附着等对钢塔安装精度的影响。以上技术措施的应用,实现了独柱型钢塔高精度安装,取消原设计上塔柱调节段。
  • 隧道工程
  • 隧道工程
    周耀, 王若琪, 刘斌, 门杰, 李晓敏
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    微生物诱导碳酸盐沉淀技术修复混凝土裂缝,由于其与混凝土材料兼容性好、耐久性高,具备经济环保的特点,得到广泛关注。针对微生物修复混凝土裂缝的问题,通过试验研究了乙酸钙和硝酸钙溶液对微生物矿化的影响,并采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜手段分析了晶体组成和形貌。制作了裂缝深度10 mm和20 mm的混凝土立方体试块和裂缝深度20 mm的混凝土棱柱体试块,通过比较完好混凝土试件、带裂缝混凝土试件、微生物修复裂缝混凝土试件的抗压强度和抗折强度,研究了混凝土裂缝修复后混凝土试件抗压强度和抗折强度的变化规律。结果表明:相同浓度条件下,乙酸钙作为钙源时,沉淀周期长且生成的碳酸钙沉淀少;以硝酸钙作为钙源时,比乙酸钙作为钙源沉淀速度快,沉淀量大,表明碱性环境更有利于沉淀的生成;生成的碳酸钙沉淀主要为方解石,同时也含有少量球霰石;混凝土裂缝修复后,相比于带裂缝的混凝土试件抗压强度和抗折强度均有提高,裂缝越深,混凝土抗压强度提高程度越大;裂缝深度10 mm和20 mm的混凝土试件裂缝修复后抗压强度分别提高为2.2%和8.0%,裂缝深度20 mm的混凝土试件裂缝修复后抗折强度提高5.9%。修复后的混凝土抗压强度和抗折强度均低于完好混凝土的抗压强度和抗折强度。
  • 智能交通
  • 智能交通
    张柯娜, 王来军, 洪中荣
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    基于车联网技术的发展,未来智能网联车的普及和应用会极大改变驾驶人的跟驰操作行为和交通流宏观特性。为研究网联自动驾驶车辆的跟驰行为以及智能跟驰决策如何合理确定前后跟驰车辆数,通过引入前后多车车头间距、多前车速度差、加速度差等信息,建立前后不对称多车信息的网联车辆跟驰模型。利用线性稳定性分析得出交通流的临界稳定条件,最后利用Matlab对模型的制动、起步和交通流演化特性进行数值仿真,定量对比分析前后多车数量对车辆速度、加速度、位置的影响。仿真结果表明:AMFR-CAV模型较MFRHVAD模型制动过程加速度平均峰谷差值减少43.32%,震荡时间提前16%,速度峰谷差值降低42.43%;起步过程平均加速度波峰值降低28.54%,波峰出现时间平均提前6.76%,速度延迟时间平均减少30.27%,第500 s第10辆跟驰车辆位置提高1.29 m;周期性边界运行条件下,减速过程交通流稳定性优于加速过程,减速过程中,当跟驰车辆引入P=2,Q=8时交通流稳定性最好,加速过程中,当跟驰车辆引入P=3,Q=7时交通流稳定性最好;当车辆信息给定时,前车数量考虑越多,交通流稳定性不一定越好,且最优跟驰状态下前后车数量具有不对称性。
  • 智能交通
    李志坚, 郭玉彬, 赵建东
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    为保障高速公路车辆安全通行,及时有效地获取车辆运行信息,结合高速公路监控视频,利用优化后的YOLOv5目标检测算法和Deep Sort多目标追踪算法进行车辆轨迹检测与跟踪,实时监测车辆运行状态,识别异常驾驶行为。首先,基于高速公路监控视频,构建车辆检测数据库,由于自建数据库中各类别车型数量相差较大,影响检测精度,因此在模型的输入段提出Class-Weighted Mosaic数据增强方法,提高模型对于各种车型的检测能力。其次,针对原始YOLOv5模型中,网络结构设计冗余的问题,设计一种高效的CG3瓶颈层结构替换原有的CSP结构,在不影响精度的情况下,提高网络运行效率。为提高特征提取能力同时具有较高的检测效率,轻量的ECA (Efficient Channel Attention)注意力模块添加到模型中,让模型关注更重要的区域;然后,针对Deep Sort追踪算法在车辆遮挡情况下精度较差的情况,采用Resnet18作为其车辆外观特征提取网络,损失函数替换为三元损失函数,提高追踪算法精度。最后,利用高速公路监控视频对所提出的算法进行评估。经过试验得出:优化后的算法得出的车辆检测精度由92.8%提高到了96.3%,精度提高了3.5%,能够有效缓解类别不均衡给网络训练带来的不利影响,并且检测速度达到25~35 fps,达到车辆实时监测的要求,在车辆追踪过程中,能够有效的克服车辆遮挡问题。
  • 交通安全
  • 交通安全
    吕路, 李杰, 郭忠印, 阎莹, 高超
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    交通事故持续时间是衡量交通事故对交通影响程度的一项重要指标,交通事故持续时间计算对制定事故下的交通分流管控方案和降低事故产生的不利影响具有重要作用。统计了贵州省高速公路不同交通事件频数及事件持续时间的分布。由高速公路交通事故数据集、交通流和气象观测资料、高速公路设计文件,建立了交通事故持续时间初始变量集。通过极限梯度提升树进行了特征变量选择和事故持续时间计算模型训练,并进行了特征变量敏感性分析。采用贵州省不同时期的交通事故数据进行了模型时间稳定性检验,采用贵州省和山东省相同时期的交通事故数据进行了模型空间稳定性检验。对所建模型在实际交通环境中的应用方法进行了讨论。结果表明:交通事故是最常发生的一类交通事件,两车碰撞类事故较单方事故持续时间长24%;同回归模型相比,优化后的集成学习算法可提高交通事故持续时间计算结果的准确率;由于不同时期、不同地区交通事故持续时间影响因素可能存在差异,模型时空稳定性分析结果表明,所建模型具有时间稳定性,但不具备空间稳定性;事故持续时间的风险函数表明,最常发生的一类事故持续时间为29 min,根据其特征变量取值,结合变量敏感性分析结果,交管部门可根据事故特征变量,快速进行事故持续时间计算。
  • 交通安全
    王晓飞, 丁振中, 刘永, 王孝冬
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    为探究高速公路养护作业区的上游过渡区内部空间风险分布,基于Vissim建模的仿真建模分析方法,提出了速度、加速度的3个风险表征指标,风险表征指标分别为速度标准差、客货车速差和向后的加速度均值。针对三车道过渡至双车道和双车道过渡至单车道2种占道施工形式,分别设计了相应的数据采集断面位置,并收集和整理了在不同运行速度和货车率下的仿真试验数据。进而对风险表征指标进行了最大值化、无量纲化处理,对指标进行加权计算得到了综合评价得分指标。为研究货车率变化对于风险分布的影响趋势,提出了采用均值和平均标准偏差统计参数来表征整体分布和波动情况。试验结果表明:伴随着上游过渡区运行速度的增加,风险集中断面的位置逐渐从上游过渡区入口断面位置向出口断面位置转移,其中占道施工形式为双车道过渡至单车道时移动趋势更加显著;伴随着货车率的增加,综合评价指标的整体分布和波动情况会受到运行速度和占道施工形式的影响,其变化总体呈现出增加-降低-增加的趋势。研究成果可以为高速公路的养护作业上游过渡区的施工策略制订和防护方式选择提供参考,从而降低上游过渡区的作业风险。
  • 交通安全
    曹瑞, 戢晓峰, 覃文文
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    为解析山区公路货车事故严重程度致因及影响机制,在提取分析云南省典型山区公路311起货车事故数据基础上,以事故严重程度为因变量,将其分为仅财产损失、轻微、严重(含死亡)事故3个等级,从驾驶员、车辆、道路、环境和事故形态5个方面选取了13个潜在影响因素,结合有序logit模型理论,构建了货车事故严重程度分析模型,并采用Brant检验判断了显著自变量的比例优势假设。通过边际效应估计,分析了各显著自变量对不同等级货车事故严重程度的影响规律。结果表明:与山区公路货车事故严重程度显著相关的有5个自变量,分别为货车类型(中型)、竖曲线类型(凹)、事故形态(追尾碰撞)、纵坡坡度、驾驶员年龄,且5个显著自变量均满足比例优势假设;纵坡坡度越大,货车事故严重程度越高,纵坡坡度增加1个单位,货车事故受伤概率将增加0.5%,死亡概率将增加0.07%;凹型竖曲线发生恶性事故的概率低于平面竖曲线和凸型竖曲线,但凹型竖曲线与财产损失事故概率的增加(8.8%)和受伤事故概率的适度降低显著相关(-7.8%);货车类型对事故严重程度的影响具有异质性,且中型货车与财产损失事故概率的增加(20.5%)和受伤事故概率的降低高度相关(-18.6%)。
  • 交通安全
    袁飞云, 张黎明, 王韩, 吕博, 张驰
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    为进一步提升连续下坡超长隧道路段行驶安全水平,以六轴铰接列车为主要研究对象,选取已有的制动毂温升模型,从车辆下坡过程中制动鼓温升的角度,提出了基于货车制动安全的纵坡可靠度设计方法。首先,选取符合我国地域特点、车辆组成的制动鼓温升模型,通过对制动鼓温升机理进行分析,探求了隧道路段对于对制动鼓温升的主要影响因素,通过实车试验修正了隧道路段温升模型。其次,从制动鼓临界失效温度的角度定义了纵坡可靠度,以此构建纵坡可靠度模型,基于Matlab采用蒙特卡罗仿真法来模拟下坡行驶车辆实际情况。最后,通过对可靠度影响因素分析,得到不同重载车比例和不同车速比例下纵坡的可靠度,给出了连续下坡超长隧道路段不同平均纵坡所对应的最大坡长。结果表明:隧道路段制动鼓降温过程受制动鼓本身及隧道环境因素影响,通过重新标定对流换热系数后的修正模型能够很好地反映隧道路段制动鼓温升趋势;通过构建可靠度模型得出随着下坡距离的增大、重载车比例的增多,纵坡可靠度呈下降趋势;参考已有规范对高速公路目标可靠度的规定,选取可靠度0.95计算,平均纵坡为2.3%~3%范围内,连续坡长不得超过31.5~9.1 km。所给出相关指标考虑设计参数的随机性特征,可弥补传统设计中基于某固定参数的设计方法。
  • 交通安全
    邹海云, 刘锴, 张驰, 马如鹏, 王博
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    为了提高高速公路连续下坡路段货车行车安全性,优化交通安全管理或交安设施的设计,深入研究高速公路连续下坡路段货车追尾事故风险,基于实测数据提出了考虑车速差与车头时距的追尾风险评价指标——碰撞减速率(CDR)。首先,分析长大下坡路段货车追尾事故风险原理,利用西部某高速公路特管区长下坡路段的货车行车数据,确定风险影响因素为车速差与车头时距。然后,通过拟合分布检验,分析计算得到有效CDR数据的分布规律,并以其分布的85%分位值作为危险CDR阈值。最后,结合碰撞潜在指数(CPI)概念建立基于CDR的连续下坡货车追尾风险概率模型。以高速公路特管区追尾事故数据为基础,对基于CDR的连续下坡货车追尾风险概率模型进行应用与检验。结果表明:拟合分布检验中,所研究连续下坡路段的CDR样本服从对数正态分布,危险CDR的阈值为0.4916 m/s2;在不同测点处的追尾概率风险有较为显著的差异,而不同时间段的追尾风险无明显差异;经验证,事故率数据与概率风险数据相关系数为94.5%,为强相关,即事故率数据与概率风险数据的变化趋势一致性强,表明基于CDR的追尾事故风险概率模型可为高速公路连续下坡路段的风险研究提供科学评估依据。
  • 城市交通
  • 城市交通
    汪义路, 叶晓飞, 李敏, 陈峻, 闫星辰
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    以发挥价格在供需均衡中的调节作用为出发点,以动态定价为手段进行研究,解决价格调节停车需求作用不显著的问题。首先,通过SP和RP调查,提炼出影响停车者选择的行为要素,构建了短时共享停车情景并建立了停车用地类型多项Logit模型。然后,通过停车场利用率与停车价格数据分析,确定了停车者在共享停车情景下改变停车选择行为的价格阈值,构建了共享停车需求价格弹性模型。最后,建立了停车占有率动态平衡的定价方法及流程,对比分析了动态定价前后各停车设施停车行为选择变化、停车需求变化和停车收益变化情况,论证了动态定价方法的有效性。结果表明:在短时停车情景下,停车者在进行停车选择时主要考虑步行距离和收费价格2个影响因素,在价格增加8元时,大多数停车者会改变自己的停车选择;60%~85%为理想泊位占有状态,为使附近停车设施的停车占有率保持在较为理想的水平,当共享停车场占有率低于60%时需降低价格幅度从而吸引更多的停车需求,当停车场占有率高于85%时需上涨价格幅度抑制更多停车需求的涌入;动态定价可使得片区组合用地停车场选择概率均值下降,并提高片区组合用地停车设施泊位利用率和平均收益。
  • 城市交通
    陈文强, 王雪梅, 王涛, 高超, 李琼
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    慢行交通是解决城市交通"最后一公里"问题的重要方式,其发展受到各国政府和学界重视。相比集计模型/非集计模型,慢行交通方式选择深度学习模型处理数据能力更强,预测精度更高,但对模型有重要影响的内生潜在变量,如态度、偏好、感知等心理因素,被置于"黑箱"而得不到合理解释。为提高慢行交通方式选择模型精度和解释能力,构建了包含个人信息、建成与自然环境、态度与认知、出行信息4维33个影响慢行交通方式选择的指标体系。通过RP调查获取有效样本931条,利用Lasso-logistic回归模型筛选影响慢行交通方式选择的显著性指标,基于筛选前后数据评估构建的神经网络模型,并与支持向量机模型进行比较,验证模型精度。结果表明:时间价值、出行距离、天气、自行车专用道、骑行技能等是影响共享单车选择的显著性因素,空气质量、交通状况、道路熟悉程度、仪表态度等是影响步行选择的显著性因素,而安全意识、环保意识等态度与认知变量对慢行交通方式选择影响较弱;经Lasso-logistic回归模型对冗余变量进行筛选后,神经网络模型的准确性得到明显提升,预测精度由81.48%提高到85.65%。对于同一组数据,深度神经网络在与支持向量机分类器的对比中表现更加突出,具有较强的预测能力和泛化能力。
  • 城市交通
    都雪静, 王宁, 崔淑华
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    为了提升增程式电动汽车的燃油经济性和排放特性,针对增程式电动汽车续驶里程和尾气排放的污染问题,以国内某款现有电动汽车为研究对象,对增程式电动汽车动力系统的驱动电机、动力电池和增程器进行了参数匹配计算及选型,随后分别建立了恒功率控制策略模型、功率跟随控制策略模型和三工作点控制策略模型。运用MATLAB/Simulink软件和AVL CRUISE软件在NEDC工况下进行了联合仿真,在综合分析仿真试验结果的基础上,基于模糊逻辑算法对三工作点控制策略进行了优化并联合仿真。结果表明:驱动电机组件、动力电池组件和增程器组件均能够按照匹配的参数和设置的控制策略运行;采用恒功率控制策略的增程式电动汽车在增程阶段油耗最高、续驶里程最短、排放特性最差;采用功率跟随控制策略的排放特性最优,但油耗和续驶里程差于三工作点控制策略;采用三工作点控制策略的增程阶段油耗最低,单位里程污染物排放量略高于功率跟随控制策略;优化后的控制策略较优化前三工作点控制策略油耗降低0.28 L/100 km,增加续驶里程22.33 km;对NOx,CO和HC这3种排放物来说,优化后的三工作点控制策略单位里程排放较优化前以及恒功率控制策略和功率跟随控制策略均有降低;优化后的三工作点控制策略下的车辆燃油经济性和排放特性均得到提升。
  • 环境工程
  • 环境工程
    李春强, 王琳, 刘智才, 刘辉, 张冬珠
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    以往研究生态脆弱性多集中于宏观区域角度,而针对工程建设项目等微观尺度的生态脆弱性影响研究则较为少见。为了探究道路建设对路域生态环境的影响,以Landsat 8 OLI/TIRS遥感影像和DEM为数据源,以莆炎高速YA12段公路两侧1000 m路域为研究区,将定量化和空间化的理念引入南方红壤丘陵区公路建设项目尺度下的生态脆弱性研究,利用"缓冲区阶梯"探寻了公路建设活动对路域生态脆弱性影响的空间分异规律。结果表明:路域生态脆弱性程度与缓冲距离成反比,随着与公路距离的接近而逐渐增大,路域30 m缓冲范围内是受公路建设影响最强的区域,根据该缓冲范围内平均生态脆弱性指数相较于背景值的上升程度(仅升高0.293),可推断该标段的公路建设行为所引起的地表扰动对路域生态脆弱性的影响较为有限;公路两侧300 m缓冲区范围认定为路域生态环境重点保护区域,而针对路基、桥梁为主的建设形式则需要外延至360 m缓冲范围;隧道出入口建设对生态脆弱性的影响远大于隧道内部,因此隧道出入口也是公路建设期间及竣工之后的生态监控、生态重建的重点区域。研究可为高速公路等各类公路工程建设对生态环境影响的监测与评价提供帮助和参考。
  • 物流工程
  • 物流工程
    赵银婷, 徐晓敏, 周行
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    疫情暴发初期,由于病毒传播性和变异性强、传播速度快、涉及范围广等特点给疫情防控带来了巨大困难和挑战,而应急医疗物资能否及时保障供应直接关乎病患救治率和死亡率,是保障人民生命安全的重要因素。因此,充分考虑疫情暴发初期特点,有针对性地研究应急医疗物资的快速精准供给,具有十分重要的现实意义和实际应用价值。以疫情暴发初期医疗物资需求特点为出发点,对疫情发生地(疫灾点)应急医疗物资的精准匹配、及时运送的优化进行了探索。首先,以各疫灾点总的等待时间最短为目标函数,综合考虑配送车型的多样性、医疗物资多样性、供需不平衡等约束,构建了疫情地储备中心到多个疫灾点间的车辆-路径集成优化模型。其次,通过改进遗传算法予以模型实现,通过增加信息素浓度提升系数对信息素浓度的更新规则进行了升级,降低了蚁群的搜索空间且提高了算法的收敛速度和稳定性。最后,通过仿真算例对上述模型及算法进行了验证,将其优化结果与改进遗传算法求解结果进行了对比分析,验证了改进蚁群算法求解的适应性和有效性。研究较好地解决了疫情暴发初期应急医疗物资"最后一公里"的优化配送问题,可有效提高应急医疗物资的配送效率,为应对重大公共卫生事件提供一定的决策参考。
  • 运输经济
  • 运输经济
    马书红, 王元庆, 岳敏, 陈西芳, 杨涛
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    高速公路项目投资大、建设周期长、影响因素众多,积极探索高速公路建设管理现代化理论和实践、进一步提升其建设管理水平十分必要。在系统总结国内外公路现代化发展历程及关注重点的基础上,明确了高速公路建设管理现代化的基本概念和核心要义,将其核心要义简化归结为"智、造、品质"。从现代化的要素、时间维-对象维-要素维三维结构、现代化体系3个方面深刻剖析了高速公路建设管理现代化的内涵。基于人本化、专业化、标准化、智慧化、科技创新、绿色环保6个方面,提出了高速公路建设管理现代化的体系框架,形成了相应的内涵分析表,进一步明确了高速公路建设管理现代化体系的内涵、目标、理念和实施关键。从创建和评估2个阶段探讨了高速公路建设管理现代化的门槛进入和水平评估。遵循内涵/理念-目标-指标和标准的逻辑思路,基于广东省高速公路建设管理现代化评估构建了覆盖全面、层次分明的指标体系,并将指标分为控制项指标、评分项指标和加分项指标。结果表明:所构建的高速公路建设管理现代化评估指标体系能够量化高速公路现代化程度,提高高速公路建设管理的效能、效益和效率,能够推动高速公路建设管理的人本化、产业化和智慧化发展,对高速公路现代化建设管理评估具有实际应用价值。
  • 运输经济
    朱文英, 赵雨, 张红英, 牛雨晨, 高超
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    多式联运采用多种运输方式,联合多个运输主体,在一定的运输任务下形成多式联运联盟。作为多种运输方式联合运输的运输组织方式,其发展依赖于各方参与者的共同稳定协作,公平合理的收益分配模式有利于提升总收益,有利于保持联盟稳定性。首先,以Shapely值为基本收益分配模型,考虑各多式联运参与方的贡献程度、风险承担比例,以及运输过程中的不稳定因素与时间窗约束影响,引入贡献程度、风险承担比例、动态惩罚因子与时间奖励因子等企业收益分配修正因子,并基于修正因子建立了各影响因素的企业收益修正函数。其次,通过AHP法确定贡献程度、风险承担比例、动态惩罚、时间奖励等修正因子的修正权重,提出了时间窗约束下多式联运企业收益分配优化模型。最后,给出了多式联运企业收益分配算例,并对算例求解得出了其最优多式联运企业收益分配方案。结果表明:优化模型具有可行性,联盟具有稳定性;时间窗约束下的多式联运企业收益分配优化模型能够体现其收益分配的公平性和合理性,有助于提升多式联运企业联盟的稳定性,有助于多式联运发挥更大的系统效率,实现可持续发展。