2024年, 第41卷, 第1期　刊出日期：2024-01-05

  

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  基于多尺度空洞卷积结构的路面裂缝分割方法

  何宇超, 段中兴, 高静

  2024, 41(1): 1-9,17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.001

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  为了实现道路裂缝的自动化检测,改善现有裂缝分割模型存在分割不连续与嘈杂背景误分割等问题,提出了一种基于多尺度空洞卷积结构的裂缝分割模型MAC-UNet。以UNet作为基础网络,首先提出了多尺度空洞卷积结构,替换编码器与解码器中的双卷积结构,提升了网络对复杂拓扑结构的分割性能。然后,构建了交叉注意力机制,使用金字塔注意力模块代替编、解码器之间的跳跃连接,保留因池化丢失的空间特征。增加通道注意力引导多尺度信息,有效地融合到解码器特征中,使得恢复裂缝时,细节更加丰富,定位更准确。最后,在道路裂缝数据集CFD和GAPS384上与FCN、PSPNet等5种方法进行试验对比,相较于UNet,在CFD数据集上,MIOU和Kappa系数分别提升了8.4%和8.52%。在GAPS384数据集上,分别提升了6.84%和8.23%,对于道路裂缝的分割更加清晰与完整。结果表明:与主流的分割算法相比,所提出算法的识别精度方面具有较明显的优势,在光照不均匀、各种噪音干扰、背景灰度水平不同的情况下,所提模型仍然能够获取稳定的检测结果,能够应对复杂裂缝分割问题,并且可视化裂缝检测误差较小,符合实际工程需求,且模型体积较小,具有一定的工程应用价值。
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  基于路用性能的热再生沥青混合料RAP掺量研究

  王智超, 胡槟, 沈明燕, 欧阳睿

  2024, 41(1): 10-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.002

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  为解决沥青路面热再生技术中RAP掺量受限,提高沥青混合料再生利用效益,对热再生沥青混合料的RAP掺量开展了研究。首先,从试验材料的性能测试着手,严格控制试验材料的质量,对7种不同RAP掺量下再生沥青混合料进行详细的配合比设计;然后通过高温车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁低温弯曲试验和间接拉伸疲劳试验,综合测试不同RAP掺量下AC-20型再生沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和疲劳耐久性等4类路用性能;最后,采用灰色关联度分析方法,确定了RAP掺量与路用性能评价指标之间的关联程度。结果表明:(1)随着RAP掺量的增加,再生沥青混合料的高温性能逐渐提高,水稳、低温和疲劳性能逐渐下降,并且其高温、低温和水稳性能的评价指标均在30%～40%的RAP掺量范围内加速变化,而疲劳性能的评价指标在40%～50%RAP掺量范围内加速变化;(2)灰色关联度分析显示RAP掺量与再生沥青混合料的动稳定度联系最为紧密,因此其高温性能对RAP掺量变化最为敏感;(3)根据再生沥青混合料路用性能评价指标与RAP掺量的灰色关联度分析结果,并结合路用性能随RAP掺量增加的变化规律以及沥青路面结构层功能,综合确定本批AC-20型再生沥青混合料中RAP合理掺量范围为35%～40%。
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  高温冻结粉土-不同粗糙度混凝土接触面蠕变特性试验研究

  何菲, 陈明伟, 王旭, 陈航杰, 杨进财

  2024, 41(1): 18-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.003

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  为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性,利用自行研制的大型蠕变剪切仪,开展了-1 ℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征,并将分级加载曲线转换为分别加载曲线,研究蠕变速率随时间变化规律,建立剪应力-稳定蠕变速率函数,从而得到接触面长期强度值,进一步建立接触面长期强度与粗糙度的函数关系,以探讨粗糙度抵抗蠕变的作用机理。结果表明:高温冻结粉土-混凝土接触面分级加载强度及剪切破坏时间与粗糙度呈线性正相关,随着粗糙度的增大,剪切破坏界面向土体内部偏移,破坏类型由接触面滑移破坏向土体内部破坏发展;通过陈氏法将分级加载曲线转换为分别加载曲线,得到的分别加载蠕变曲线具有衰减和非衰减蠕变特征;建立稳定蠕变速率与剪应力的函数关系符合arrhenius方程,从而得到接触面长期强度仅约为分级加载强度的20%,说明高温冻结粉土-混凝土接触面具有显著的流变效应;接触面长期强度随粗糙度的增大呈线性增长,接触面粗糙度由0 mm增大到1.225 mm时,长期强度可增大220%,可通过增大接触表面粗糙度的方法提高高温冻土-混凝土接触面的长期强度。
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  旧路工程线形与平整度耦合共振研究

  杜永平, 鲁雯卓

  2024, 41(1): 25-34,89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.004

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  为追索旧路工程中行驶舒适性问题的主要根源,在受力分析的基础上,将线形参数、平整度纳入动力学方程中,建立了"人-车-路"动力学模型,在国内外研究成果基础上选择了振动感知、舒适性评价标准;以网格计算展开研究,首先以120 km/h车速为例分别进行了平整度、线形以及二者耦合共振3种工况下加权加速度等动力学指标计算,对动力学计算结果分析,确定耦合共振区范围,建立了耦合共振评价指标;分析加权加速度均方根、峰值及其扩大系数计算结果后,结合耦合共振类型划分,总结耦合共振的控制因素、形态、特征和影响范围。其次对影响行车舒适性的平整度控制型展开初始角、波长、波幅以及速度主要参数变化与加权加速度均方根等指标计算,计算出初始角影响加权加速度均方根变化范围,完善了各代表车速条件下波长变化与加权加速度均方根等指标的相互关系,通过回归确定了波幅、车速与加权加速度均方根等指标的直线、多次抛物线函数关系。最后研究了相互干扰型耦合共振各代表车速条件下竖曲线半径与加权加速度均方根及其扩大系数关系,两者呈抛物线函数。结果表明:耦合共振影响行车舒适性主要控制因素为平整度的频率、波幅;随着车速降低,影响行车舒适性的波长越来越短,范围越来越小;竖曲线半径越大,耦合共振越小。
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  高速公路排水沥青路面可持续服务性能的多尺度分析

  蒋文文, 陈兴睿, 张莉, 吴文强, 贾建松

  2024, 41(1): 35-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.005

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  为深入研究排水沥青路面性能影响因素,综合分析了高速公路排水沥青路面的综合服务性能,基于盐靖高速加铺排水沥青路面实体工程,并结合吸声试验、降温试验等室内试验评价,分别对不同空隙率、不同厚度的PAV-13车辙板进行降噪、降温、排水、抗滑特性分析;同时,通过分析4年间道路营运管理系统调度指挥中心值班记录和高速公路安全管理信息,对所得交通事故数据进行调查统计分析。结果表明:盐靖高速公路在路面加铺排水沥青层之后,昼间大约可以降低交通噪声6 dB,夜间可以降低交通噪声约5 dB,这表明排水沥青路面具有较显著的降噪效果,有效吸收轮胎与路面之间产生的高、低频噪声;排水沥青混合料的渗透系数明显大于密级配沥青混合料,每增加2%的空隙率,渗透系数约增加17%,最终高达0.158 cm/s,显示出其出色的排水能力;值得注意的是,排水沥青路面的临界滑水速度较密级配路面提升了9%～40%,意味着在路面积水情况下具有更高的车速上限,从而提高了路面的安全性能;另外,调查发现排水沥青路面能显著降低雨季交通事故率,特别是3—8月份,降雨量大时交通事故率明显低于其他月份。因此,排水沥青路面的卓越排水性能和抗滑性能为提升道路安全性提供了重要支持。
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  盐分环境下水性混凝土防腐涂层失效规律对比研究

  杨明达, 王来发, 吴永畅, 樊涛

  2024, 41(1): 44-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.006

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  为实现分析混凝土结构物水性防腐涂层的服役效果和预期寿命,充分考虑盐渍土地区温度交替变化大、盐分环境多样等影响因素,进行混凝土防腐涂层的长期失效规律研究。本研究通过涂装3种体系的水性混凝土防腐涂层,对其干湿循环和长期浸泡状态下的涂层宏观形貌、微观表面形貌进行分析,并测试不同循环周期下的涂层光泽度、色差值、附着力等指标,采用logistic曲线、S型曲线和二次函数曲线分别对涂层的光泽度、色差和附着力分别拟合分析并预测服役寿命。结果表明:水性环氧涂层(ES)、水性氟碳涂层(FS)、水性丙烯酸涂层(AS)在长时间盐分作用下均逐渐失效,均产生涂层孔隙扩大,内部填料流失,涂层分层断裂的过程;其中FS涂层、ES涂层和AS涂层在干湿循环60 d后完全失光,70 d后明显变色,在长期浸泡90 d后颜色变化趋近平缓,其各自涂层的附着力随干湿循环周期增加也逐渐下降;通过光泽度、色差和附着力指标进行系数加权的方法所预测的FS,ES,AS涂层寿命分别为2.45,2.48,2.74 a,与实际盐分环境下涂层寿命接近。所建寿命预测加权分析方法能较好地反映不同树脂类型涂层的盐分腐蚀规律,可为盐渍土地区准确评估实际环境影响因素下混凝土腐蚀行为及涂层防护效果提供依据。
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  沙漠公路风沙流响应规律的平曲线半径研究

  李良英, 陶智忠, 尹文华, 刘志博, 倪国庆

  2024, 41(1): 54-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.007

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  以穿越腾格里沙漠腹地的乌玛高速公路沙漠段为背景,基于Fluent欧拉双流体模型,对风沙环境下不同曲面迎风形式、不同半径的沙漠公路曲线路堤进行数值模拟,系统分析了曲面迎风形式和曲线半径对风沙流场结构的影响规律,并据此得到了沙漠公路路堤平曲线半径的建议取值范围,最后结合试验段公路路堤两侧的积沙情况,验证了数值模拟的准确性。结果表明:曲面迎风形式及曲线半径对y截面路堤流场分布影响不大;在路堤迎风侧,凸面迎风平曲线路堤对风沙流具有侧向输导作用,且侧向疏导作用强弱与平曲线半径大小构成反比关系,凸面迎风平曲线半径3 000 m及以上时,输导作用不明显;凹面迎风平曲线路堤对风沙流有汇集作用,且汇集作用强弱与平曲线半径大小也构成反比关系,凹面迎风平曲线半径5 000 m及以上时,汇集作用不明显;在路堤背风侧,平曲线半径越大,风速恢复区范围越小,当平曲线半径达到3 000 m及以上时,风速恢复区长度不变;因此,沙漠地区平面线形应首选直线,在考虑绕避障碍物时,凸面迎风平曲线半径建议不小于3 000 m,凹面迎风平曲线半径建议不小于5 000 m。研究结果可为沙漠公路平面线型选取提供有效的参考依据。
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  乌玛高速公路穿沙试验段风况特征及流场分布规律

  刘志博, 韩峰, 李良英, 尹文华, 倪国庆

  2024, 41(1): 62-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.008

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  为探究乌玛高速公路穿沙段风沙活动规律,明晰道路周围风力环境与积沙形成机理,从而为道路提供科学防沙依据,在腾格里沙漠腹地乌玛高速正线附近修建一条长0.5 km的无防护同向试验段公路,通过现场试验量测并辅以计算流体力学(CFD)数值模拟,在分析风动力环境特征的基础上,对路基周围风沙流场结构及积沙规律进行研究。结果表明:(1)道路区段内风向受季节影响较大,年均起沙风速约为6.26 m/s,主导风向WSW方向,占比11.03%,观测期间风速5 m/s以上起沙日数270 d,占全年日数73%,其中风速大于10.8 m/s的强风天气为47 d,占全年日数13.1%。(2)试验区全年沙物质主要由西向东方向输移,春季和夏季输沙环境最强烈,所测风沙流主方向与道路走向呈52°夹角,道路沿线沙害主要发生在西侧。(3)路基周围风速流场内水平速度呈"M"状变化,最大风速集中在沙丘顶部,当沙丘处于道路迎风侧时,风沙流最易在路基与沙丘交界处形成积沙,且沙丘会沿主风向移动掩埋路基;当沙丘处于道路背风侧时,路基背风侧积沙较明显,受多风向影响,路基表面也存在少量积沙,模拟结果与现场观测具有较好的一致性。强劲的风力环境和丰富的沙源是乌玛高速沙害形成的天然条件,防沙工程应着重对沿线西侧设置,增大地表粗糙度控制沙丘流动,进而降低风沙活动对公路危害。
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  土质边坡数值模型稳定性的求解精度研究

  武博强, 王勇, 张葆永, 程振全, 杨德宏

  2024, 41(1): 71-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.009

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  为尽可能提高土质边坡模型在数值模拟求解过程中的精度,在前人研究的基础上引申了3个影响边坡模型稳定性精度的主要问题,一是模型边界尺寸应该如何确定,二是初始应力场的求解方法应该如何选择,三是边坡模型的网格划分应遵循什么原则可以满足模型的计算精度。基于此,以多个学者研究的典型边坡案例为研究对象,采用FLAC3D对以上3个问题进行了分析并解决。首先,讨论了目前模型边界尺寸确定存在的问题,引入数值模型的复合位移作为判据之一与边坡稳定系数共同确定新的模型边界尺寸原则,在前人基础成果上对边界尺寸原则进行了局部优化,精简了计算模型,并通过实例验证其正确性;其次,讨论了目前初始应力场搭建存在的问题,通过模型稳定系数云图、塑性区应变增量、坡顶位移综合分析弹性求解与弹塑性求解初始应力场的区别,确定了不同的适用情况;最后,分析了目前网格尺寸划分存在的问题,建立不同高度不同网格密度的边坡模型,确定了一种较为合理的网格划分原则。以上3种情况均采用大量边坡模型进行了准确性验证,并采用极限平衡法中的Corps of Engieers#1法及Bishop法作为校核,结果显示,边坡模型计算结果与极限平衡法计算结果极为接近,并且复合位移、最大剪应变增量等判据均满足应力应变分布规律,在一定程度上提高了土质边坡模型在数值模拟求解过程中的精度,具有普遍适用性。
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  大跨连续梁桥横隔板裂缝统计及成因分析

  吴南, 黄方林, 李忠, 刘新辉, 王宁波

  2024, 41(1): 79-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.010

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  以某大跨径混凝土连续梁桥为工程背景,探究其跨中横隔板裂缝成因。对跨中横隔板中已产生的裂缝进行了检测并统计。应用ABAQUS建立了单跨实体模型对多种因素影响情况进行了分析,并基于现场实测数据及规范加载温度荷载,结合裂缝检测情况分析了跨中横隔板裂缝形成的主要影响因素。结果表明:跨中横隔板混凝土在浇注后自身水化收缩过程中会产生较多的裂缝,浇注后至混凝土龄期14 d时,跨中横隔板由人洞两侧开始出现裂缝,随着龄期增加裂缝数量增多并逐渐向人洞及顶板方向扩展,至龄期14 d时已基本形成裂缝与扩展;龄期28 d时,裂缝略有扩展,总体分布与龄期14 d基本相同;跨中横隔板在3种温度加载作用下开裂情况不同,顶板温升产生的裂缝主要由人洞延伸至顶板,整体温降产生的裂缝主要位于人洞与腹板之间,整体沿竖向扩展,整体温升产生的裂缝主要位于顶板以及人洞附近;车辆偏载作用下跨中横隔板产生的局部最大拉应力为2.18 MPa,不足以促使横隔板开裂,但在和其他因素共同作用下,会使横隔板在已产生微裂缝的情况下导致裂缝扩展,扩展方向与水平方向夹角大约为45°。有限元模拟裂缝扩展趋势与实际检测情况基本一致,研究成果可为类似工程设计和施工提供参考。
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  通车条件下抗扰动混凝土拼接养护期微观损伤研究

  苏文豪, 朱超宇, 宋军, 陈搏

  2024, 41(1): 90-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.011

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  扩建桥梁的拼宽连接需要在通车条件下进行,对于仍在养护期内的抗扰砼拼接带性能可能会产生一定影响。通过现场检测仅能发现拼接带的宏观损伤,行车振动引起的拼接带内部微观损伤难以观测。基于有限元仿真分析、CT扫描技术,对拼宽桥梁拼接带的受力分布情况及实际损伤状况进行了研究。首先,利用ANSYS有限元软件建立拼宽桥梁实桥仿真分析模型,明确不同工况下拼宽桥梁拼接带的受力特点。其次,基于仿真模拟结果选取拼接带关键位置,获取拼接带跨中、四分点截面的接缝中心线及交界面关键位置处的抗扰砼芯样,进行抗扰砼芯样的外观观测。最后,利用CT扫描技术获取芯样断层扫描观察图像,并基于获取的扫描数据对芯样内部结构进行了三维重构,分析拼接带抗扰砼在受扰振动后的集料分布情况、裂缝扩展情况。结果表明:各工况下拼接带抗扰砼横向受力主要以顶部受压、底部受拉为主,仅支点位置附近存在偏压趋势,且均能满足抗扰砼材料强度要求;对于拼接带中心线位置处的芯样,芯样内部无明显裂纹损伤,芯样内部骨料、纤维分布均匀,拼接带顶部钢纤维多水平分布、底部纤维多斜向分布;对于交界面位置处的芯样,在芯样顶部交界面存在一定的微裂隙,裂隙深度小于1 cm,该微裂隙对拼接带界面性能影响较小,近交界面位置处,钢纤维存在一定下沉趋势且纤维多呈斜向分布;在通车条件下拼接桥梁,车桥耦合振动将造成拼接带内钢纤维发生取向、甚至下沉的影响,减小拼接带抗扰砼抗拉性能。
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  独柱型钢索塔施工阶段稳定性分析

  周畅, 尹梦祥, 丁磊, 李亮, 魏祎

  2024, 41(1): 98-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.012

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  为探明并验证斜拉桥独柱型钢索塔在施工阶段的结构稳定及极限承载性能,指导设计和施工,以上坝夹江大桥钢索塔为工程背景,基于有限元方法,研究主桥在施工阶段的弹性与弹塑性稳定性能。采用杆系模型对结构整体稳定进行分析,采用多尺度模型对结构局部稳定进行分析并验证整体稳定,对裸塔工况、最大双悬臂工况和最大单悬臂工况进行分析。通过弹性稳定分析得到结构主要失稳模态,通过弹塑性稳定分析,得到结构塑性铰连续形成历程,明确结构极限承载力以及破坏位置。结果表明:对比分析恒载和风荷载对独柱型钢索塔稳定性的影响程度,表明恒载是决定稳定系数的最主要因素,风荷载对钢索塔施工阶段弹性稳定系数影响很小,对弹塑性稳定系数影响较大;随着施工进展,结构整体的弹性稳定性和弹塑性稳定性逐渐下降,弹性稳定系数由18.5降至16.3,弹塑性稳定系数由3.03降至2.57;独柱型钢索塔的最终破坏形态为主塔中下塔柱区域范围大面积达到屈服强度,形成塑性铰,索塔的承载能力急剧下降,结构已失去承载能力,可能破坏的位置为中下塔柱位置;本研究独柱型钢索塔在施工阶段的弹性稳定系数最小为16.34,弹塑性稳定系数最小为2.57,均满足稳定性要求。
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  粘铝合金板加固RC梁抗弯性能试验及正截面承载力

  黄海林, 何培根, 周福林, 谭永杰

  2024, 41(1): 105-115,125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.013

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  为了探讨铝合金板厚度与端部U形铝合金箍板构造对RC梁破坏机理及抗弯性能的影响,对16根铝合金板加固RC梁进行了4点弯曲静力加载试验。在试验梁底铝合金板的表面以及试验梁跨中截面的顶面、侧面粘贴应变片,在试验梁底跨中、梁顶两端支座布置百分表。为了推导铝合金板加固RC梁的正截面承载力计算式,基于试验得到的破坏机理,通过引入6个基本假定,分析了5种不同破坏模式的相对受压区高度。建立了各破坏模式下铝合金板加固RC梁的正截面承载力计算式,并将其与引入文献中的试验结果进行了对比分析。结果表明:试件破坏形态包括适筋破坏、端部铝合金板与结构胶剥离、端部铝合金板与梁剥离及中部铝合金板剥离4种情况;当端部设置U形铝合金箍板时,可有效抑制端部铝合金板发生剥离,使钢筋与铝合金板的材料性能得到充分发挥,试件承载力与延性明显提升;当铝合金板厚度分别为2~6 mm时,试件承载力随铝合金板厚度的增加而提高;端部设置U形铝合金箍板可有效防止端部铝合金板发生剥离,但试件仍可能会出现中部铝合金板剥离现象;当试件出现适筋破坏特征时,试件抗弯承载力的计算值与试验值比值均在1以下。本研究所提计算式具有明显的规律性和适用性,可为工程实际设计提供参考。
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  桥墩被动防船撞设施发展评述

  王凯, 李茜, 宋彦臣, 吕奖国

  2024, 41(1): 116-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.014

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  桥梁被动防船撞装置通过缓冲和吸收撞击能量,是保障桥梁在船舶撞击下结构安全的重要措施之一。由于各类防船撞设施的结构差异较大,其防护、维护等功能需求以及对航道环境的影响都存在较大差异。为此,首先梳理了被动防船撞装置的分类方法,针对钢浮箱、复合材料浮箱、钢围堰、普通橡胶护舷等各类防船撞装置的防护性能与研究应用现状进行了分析。结合对国内外35座特大桥梁开展的防撞措施应用状况调查,总结归纳了各类防船撞装置的特点与适用场合,梳理了当前各类防撞装置面临的技术问题。最后,针对未来被动防船撞设施的发展提出了钛钢复合板材和FRP复合钢板等高性能复合金属材料应用、GFRP部件连接新工艺与新形式研发、拦截索网自适应技术及其恒定阻力装置研发等有待进一步研究的问题和展望。调研与分析结果表明:通航孔桥墩以采用直接型防撞装置为主,对于非通航孔桥墩则采用间接型防撞装置,独立防撞钢管桩适用于内河航道非通航孔桥且水中桥墩较少的情形,人工岛目前应用较少。未来被动防船撞措施在强耐久性、高耗能以及受力稳定性方面,仍需进一步深入研究和改进,以提高桥梁被动防船撞措施的防护性能。
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  高地应力软岩隧道仰拱结构受力特性与参数优化

  陈建勋, 牛嘉伟, 刘伟伟, 罗彦斌, 陈丽俊

  2024, 41(1): 126-137,159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.015

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  为探索高地应力软岩隧道施工期间仰拱结构受力特性与合理支护参数,以陕西省宝汉高速公路连城山隧道工程为依托,针对仰拱施工病害及其主要影响因子,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,探讨了不同影响因素下的仰拱结构变形与力学响应,分析了仰拱结构变形与受力对不同影响因素的敏感性,基于仰拱结构病害特征及数值模拟结果,对仰拱半径(深度)、仰拱厚度等支护参数进行了优化,并进行了工程验证。结果表明:连城山隧道施工期间仰拱二次衬砌最大接触压力达1.034 MPa,混凝土最大应力超过其抗压强度(30 MPa),出现了仰拱回填隆起、开裂等病害,仰拱设计支护参数难以保障结构稳定;地应力水平和基底围岩劣化对仰拱结构变形与受力状态均有显著影响,其中基底软化深度的影响最为突出,地应力水平次之;减小仰拱半径、增大仰拱厚度、增大仰拱钢筋直径、减小仰拱钢筋间距均能显著抑制仰拱变形,而提高混凝土强度等级对控制仰拱变形效果不明显,且经济性较差;优化后的仰拱受力得以明显改善,有效控制了仰拱结构病害,避免了频繁拆换仰拱,保障了隧道结构安全稳定。研究成果可为类似软岩隧道仰拱变形控制及病害防治提供重要借鉴。
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  临海富水地层大直径盾构隧道管片上浮机制及控制措施

  曾红波, 石州, 涂金光, 徐金峰, 肖中林

  2024, 41(1): 138-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.016

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  为了探明临海富水复杂地层中大直径盾构隧道管片上浮机制并采取相应的控制措施,以福州滨海快线地铁项目为工程依托,建立了盾构机-管片-浆液-地层多因素耦合作用数值计算模型,分析了不同浆液压力分布形式下浆液-管片相互作用模式及管片上浮机制,之后通过浆液配比室内试验和现场实际应用筛选获得了壁后浆液的最佳材料配比,并进行了壁后注浆工艺改进。结果表明:浆液压力分布形式的变化对盾尾后第1环管片的上浮位移影响最大,外部浆液压力分布形式的变化对于管片上部和下部的上浮位移差影响较大,而对两侧部位的影响较小;管片下部浆液压力分布形式的改变对于靠近盾尾的相邻两环管片环间错台影响最大,管片上部浆液压力较大时,管片结构各处的轴力和弯矩整体较小,管片上部负弯矩分布范围及下部负轴力值较小;浆液水胶比和胶砂比的增加会使得浆液的稠度、流动度和初凝时间随之增加,但是粉水比却与上述3个物理指标间存在显著的负相关特性;每立方米浆液拌制过程中加入5 kg减水剂,台车砂浆罐内拌入0.5 kg速凝剂,管片上部2个注浆孔注射入40%的浆液,中部和下部两个注浆孔分别注射入30%的浆液,同时在脱出盾尾后的管片上部开孔快速注入水玻璃,能显著降低管片上浮位移。
交通安全
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  交通安全

  基于TTC冲突风险的加速车道合流标线设置方法

  高沛, 邵超逸, 周荣贵, 周建, 李欣

  2024, 41(1): 152-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.017

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  为了提高合流区域的安全性,分析了不同形式的交通设施对合流车辆的影响,研究了考虑速度离散性的加速车道安全合流设施设置方法。首先,以减小合流区的速度离散性为目的,基于车辆的实测加速与换道过程,分析了车辆在合流鼻后的运动过程。其次,基于驾驶员实际换道位置需求,构建了合流区禁止跨越同向车行道分界线(禁止跨越标线)长度计算模型,采用了重复仿真的方式确定最大值的要求。然后采用双向4车道作为仿真模型,对比分析了主线、匝道在不同流量、车速下的标线长度,总结了禁止跨越标线长度的演化规律。最后,基于实测数据搭建VISSIM仿真模型,以交通冲突为评价指标对设置效果进行了验证,分析在不同流量、主线速度、匝道速度组合下的禁止跨越标线设置必要性。结果表明:主线交通量增大,需设置的长度越长;主线与匝道速度差越大,标线长度越长;主线车速越大,标线长度越长,匝道车速越大,标线长度越短;主线流量在1级、2级上半段时的追尾与换道冲突明显减少,此时宜设置;在2级下半段之后时,换道冲突有所减少,但追尾冲突显著增加,需要结合最外侧车道车型比例等交通条件进行控制;在3级服务水平下,施画禁止跨越标线导致追尾冲突显著增加,换道冲突无显著变化,不建议设置。禁止跨越标线的设置能够进一步增加车辆加速空间,提高汇入速度,提升合流的安全性。
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  交通安全

  800 km客运班线事故特征及情景研究

  刘畅, 夏鸿文, 孟兴凯, 王雪然, 吴初娜

  2024, 41(1): 160-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.018

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  为降低800 km以上客运班线事故潜在发生性,提高企业安全防控能力,研究分析了800 km以上客运班线事故典型特征,构建事故发生重要情景。基于2014—2020年800 km以上客运班线道路交通事故数据展开致因分析及事故易发情景研究。以人、路、环境为依据,选取关键特征构建了事故特征指标体系。利用决策树模型构建了安全风险模型,探索了运行时段、人因、天气状况、季度、事故发生地区、道路线形、路面状况、节假日情况、春运情况、公路技术等级和公路行政等系统关键因子与翻车、刮擦、碰撞、撞击固定物、追尾、坠车等事故形态间的潜在关系。剖析了事故发生时交通系统内人、路及环境等因素特征及形态,以此构建了800 km以上客运班线的事故易发情景。结果表明:运行时段、人因、天气状况是影响800 km以上客运班线事故发生的关键因子,且与季度、事故发生地区、道路线形、路面状况等因子存在多重耦合关系;节假日情况、春运情况、公路技术等级和公路行政等级不是影响800 km以上客运班线事故发生的关键因子。研究为降低800 km以上客运班线的事故潜在发生性及企业安全防控提供理论依据。未来,道路运输管理部门与道路运输企业应强化安全管理,规范驾驶员安全驾驶行为,普及事故易发情景下的防御性驾驶知识。
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  交通安全

  基于监控视频的交通事故自动识别算法

  黄思德, 黄荣军, 张岩坤, 刘清河

  2024, 41(1): 169-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.019

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  为了充分发挥现有交通监控网络提供的有效信息,提高交通事故发生后的救援、责任认定和交通疏导效率,以交通监控视频网络为数据源,采用了精简的YOLOv3目标检测网络实现监控视频中车辆与行人的实时多目标检测。在多目标跟踪方面,为了提高deepSORT算法实时性和稳定性,提出了基于无向图的特征描述矩阵,通过对车辆类目标的二次特征提取进行deepSORT级联匹配。基于交通时空冲突判定设计了事故自动识别算法,对各交通参与者运动特征进行了甄别处理,实现了交通事故的自动识别和事故特征的自动化提取。通过对不同角度的监控视频进行了数据提取,人工标注了13 000多张训练数据,完成了对精简YOLOv3网络的训练。采用50个典型交通事故案例对事故自动识别算法进行了测试。结果表明:精简YOLOv3网络能够实现对包括轿车、客车、行人等8种常见交通元素的识别平均精度超过80%;事故自动识别算法达到了80%的识别成功率和8%的虚警率。提取的事故信息不仅包含事故的时间和地点等简单信息,而且包含事故各方的速度、轨迹等高维运动特征和视频片段,对实现交通事故的远程快速处理和救援、缓解由于交通事故引起的拥堵压力等方面具有重要的意义。
汽车工程
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  汽车工程

  基于大数据驱动的山地环境纯电动汽车运行工况

  徐婷婷, 龙方家, 胡晓锐, 朱蜀江

  2024, 41(1): 177-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.020

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  针对纯电动汽车日益增多趋势,采用传统燃油车工况的方式已经不再适用于纯电动汽车工况研究。为获取专用于纯电动汽车的行驶工况并从数据的角度将其与传统工况进行比较,首先,根据重庆地区的纯电动汽车行驶数据,利用专有的大数据平台的整车和电池数据,采用了改进的短行程法,筛选出运动片段;然后,采用特征工程的相关方法构造运动片段特征,对高维特征数据采用主成分分析方法进行数据降维并计算特征权重,以消除特征的相关性影响;之后,采用K-means++聚类方法对行车速度和电池电流曲线进行结构划分,从而构建低速、中速、中高速、高速4种类型的工况类型。接下来,通过对每一类工况以聚类中心点为原点进行距离排序,筛选出最合适的短时工况,以数据集中各类工况的总时长与数据集总时长的比值作为各类工况的权重,采用加权组合的方式对工况进行拼接;然后通过误差分析,选取特征偏离误差最小的一条工况曲线作为代表工况,从而确定整车和电池的代表工况。最后,通过对比国际国内现有典型工况,证明了在山地环境下纯电动汽车工况曲线的可靠性。结果表明:与非山地环境相比,山地环境下纯电动汽车匀速行驶时间更短,怠速行驶时间更长,减速度更大,减速时间占比更小;电池放电效能更高;车速保持在适中水平。
运输经济
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  运输经济

  货运平台发展困境的演化博弈分析与对策

  徐新扬, 杨扬

  2024, 41(1): 186-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.021

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  为研究网络货运健康发展条件,构建由货运平台,政府监管部门与司机三方主体组成的博弈系统。首先,构建博弈系统收益矩阵,并根据Malthusian复制动态思想构建各主体复制动态方程;然后,联立博弈系统三方复制动态方程,进行系统稳定性分析,得到系统内部7个稳定性条件;最后,结合数值仿真,基于理论最优策略集(严格管理,积极监管,合规营运)进行演化路径分析,得出博弈系统内部影响因素与演化机理。结果表明:若平台与司机选择严格与合规策略,政府监管部门必将选择积极策略助推网络货运行业健康发展;客户举报率对博弈系统演化结果有重要影响,较高的举报率驱使着司机合规营运,过低的客户举报率则将导致司机策略演化不稳定;在政府监管部门与货运平台严格积极监管的前提下,合规营运成本决定着司机策略的选择,营运成本越小,货运司机越趋向选择合规营运策略;货运平台与政府需要制订合理的奖惩制度,推动司机向合规营运策略演化,以保证行业健康发展;媒体网络舆论一定程度上遏制了各个主体的违规消极行为,但无法解决网络货运发展困境,行业的健康发展需要博弈系统内各主体的协同努力;货运平台对司机的安全培训能有效降低服务过程意外发生概率,并提高平台向严格管理策略演化的速率。
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  运输经济

  交旅融合道路类标准的量化分析与评估

  温美雪, 余青

  2024, 41(1): 195-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.022

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  为建立科学的标准体系,有效推动交旅融合可持续发展,首先通过标准发布平台,收集由不同层级和主体发布的交旅融合道路类标准104篇;然后运用政策文献计量、内容分析法及PMC指数模型,从制度体系、标准内容、组织管理3个维度对我国交旅融合道路类标准进行量化分析和评估。结果表明:从制度体系看,交旅融合道路类标准出台时间早,数量多,涉及面广,发文主体层级多,但由于中央与地方对接不匹配及配套性不足问题,尚未形成系统化的制度体系;从标准内容看,内容制订较为合理,具有较强的指导性、建议性和描述性,但主要集中在游憩服务设施等建设性内容方面,在资金、组织、人员保障等方面研究欠缺,且预测性较弱,全面性尚不足;在组织管理方面,文旅部门统领全局,发挥主导作用,地方旅游、交通相关部门广泛参与,但交通运输部门在全局引导方面的作用还有待加强,跨部门合作不足,联合协作机制尚未健全,不利于交旅融合发展的全面推进。最后,针对已有标准的不足提出建议:在未来交旅融合道路类标准编制和颁布过程中,应该重视系统化制度体系建设,从"建管养运"一体化视角,完善标准内容以使其更具综合性、预测性、指导性和可操作性;建立多部门、多主体参与的联合协作组织管理模式,强力推动我国交旅融合制度化、体系化的全面高效发展。