【目标】 在全球升温的背景下,青藏高原多年冻土区在役公路面临路表沉陷、路侧积水、地基富水、融化夹层增厚以及多年冻土持续退化等一系列问题,为了有效应对这些问题给在役路基病害治理改造带来的严峻挑战,亟需在现行设计原则基础上提出更加精细化、适应性更强的设计与处治理念。【方法】 对国外多年冻土区地基设计方法的发展脉络和中国多年冻土区公路路基设计方法的发展演进过程进行了梳理,并根据最新的现场调查数据分析了青藏高原多年冻土区在役公路路基沉陷病害的成因和现行设计体系需要完善的内容。【结果】 建议在现有“保护冻土”、“允许融化”两大设计原则的基础上发展和完善“预先改善地基条件”的第3类设计原则,针对性提出了“处治冻土地基”的理念,并给出了与之匹配的多年冻土区公路路面-路基-地基协同设计方法,以更精细地考察气候变化诱发地基性状改变对路基变形和稳定性的影响。【结论】 根据现有路堤处治技术、浅层地基(0~3 m)处治技术、深层地基(>3 m)处治技术的类型、特点、工程应用情况及效果,指出当前亟需攻克的技术包括水文地质的精细化勘察、工程地质评价指标体系的完善、多年冻土地基处治措施长期效能表征体系的构建、新型冻土地基处治材料与装备的研发等内容。

【目标】针对高速公路交织区人机混合交通流交互场景下的无人车辆换道意图与轨迹预测问题,提出一种基于动态时空融合的Gra-Informer融合架构预测模型。【方法】该模型首先基于车辆交互拓扑的图神经网络提取高维意图特征,建立意图感知的时空表征;其次编码器采用概率稀疏注意力机制结合时序蒸馏技术,实现长序列特征的高效提取与压缩;最终解码器将意图特征作为条件先验,驱动车辆轨迹的预测生成。【结果】采用经 Savitzky-Golay滤波处理的自然驾驶数据对模型进行训练、验证与测试。Gra-Informer 融合模型在换道意图预测中达成91.54%的准确率。在性能对比中,模型展现出突出的时空特征建模能力,3 s短时域预测中,平均位移误差降低12.32%~30.06%,终点误差和误判率均降低4.00%~30.29%;在5 s长时域预测中,平均位移误差降低17.51%~33.33%,终点误差降低17.19%~33.47%,误判率降低17.50%~33.50%,体现出在交互场景下建模时序耦合特征的优势。【结论】Gra-Informer模型通过时空联合建模和意图-轨迹协同优化机制,能有效捕捉无人车与交通车辆间的动态交互特征,通过引入意图先验信息作为轨迹预测的条件约束,不仅保证了预测无人车辆轨迹的物理合理性,还显著提升了长时域轨迹预测的准确性和稳定性。

【目标】 为更准确模拟山区高速公路弯道路段交通流特性,借助自动驾驶技术缓解弯道交通问题,建立考虑人工驾驶与自动驾驶混行的弯道路段双车道元胞自动机模型。【方法】 结合不同弯道条件对交通流的影响,通过弯道曲线半径和道路摩擦系数验证模型正确性;提出弯道缓和曲线的影响,分析不同比例缓和曲线对弯道交通流的作用程度,以此完善交通流仿真环境;在此基础上引入智能网联车辆混行场景,探究不同智能网联车渗透率对弯道交通流的影响。【结果】 不同缓和曲线比例对弯道交通流影响显著,当弯道缓和曲线、圆曲线、缓和曲线比例接近 1∶1∶1 时,弯道通行效果最佳;道路上出现智能网联车后,弯道交通拥堵情况逐渐改善,全为智能网联车时,车辆换道次数降至 0,且道路不再发生拥堵。此外,在弯道路段交通流中观察到独特的流量平台期现象,即一定密度条件下车辆长期稳定运行,流量保持固定值且不随密度变化。【结论】 所建立模型有效模拟了山区高速公路弯道路段交通流特性,明确了缓和曲线最优比例、智能网联车辆的积极作用。

随着感知、通信、计算等技术的持续演进,以及智能交通基础设施的加快布局,协同式自动驾驶正逐步成为智能网联交通系统的关键发展方向。本研究旨在系统梳理智慧公路与协同自动驾驶融合背景下的核心技术体系,并总结该方向的现状及发展趋势。首先,介绍智慧公路的概念演进、分级体系及其在支撑自动驾驶中的作用,梳理典型国家与地区的技术路径与建设经验;其次,分析单车自动驾驶核心技术的发展现状与局限性,强调其在复杂环境下的瓶颈问题;然后,聚焦协同式自动驾驶关键支撑技术,包括车路云一体化架构、协同通信、感知融合与决策控制等,并对多源数据融合难题与混合交通流管控挑战进行探讨;最后,总结协同自动驾驶系统的测试验证方法及其工程化应用推进中的主要问题,并对智慧公路与协同自动驾驶的发展趋势进行分析。

【目标】为揭示重载车流对入口匝道系统的影响,构建入口匝道异质交通流模型,探究异质重载车辆对合流区交通流特性的影响。【方法】采用一种改进的双车道元胞自动机模型,基于车辆行驶行为特性优化变道规则,建立入口匝道系统异质交通流模型,研究重载货车工况下主路交通流与匝道交通流对合流区域交通流特性的影响。【结果】随着重载货车比例增加,入口匝道系统合流区域的交通拥堵程度加剧,饱和流量下降。保持匝道进车概率及重载货车比例不变,当主路进车概率低于0.4时,合流区域的交通流量随主路进车概率的增加而上升。主路重载货车比例的增大影响合流区性能,主路进车概率临界值和饱和流量均随主路重载货车比例的增大而减小。保持主路进车概率及重载货车占比不变,当匝道进车概率小于0.3时,合流区速度随匝道进车概率增大而减小,匝道重载货车比例增大对合流区流量影响较小,但对合流区速度影响明显。【结论】考虑入口匝道交通流异质性的交通模型,能有效降低入口匝道区域发生交通拥堵的概率。

【目标】针对路网交通时空依赖上的高度复杂性,为提高交通流预测精度,提出一种基于多尺度下采样卷积交互的动态图卷积网络的交通流预测模型。【方法】在空间维度,通过动态图扩散卷积模块捕获交通路网中动态变化的空间相关性,该模块通过输入的交通流数据和预定义的图结构生成邻接矩阵,并与自适应邻接矩阵融合生成动态邻接矩阵捕获路网节点时空动态特征;在时间维度,以相邻时段、上一日同一时段和上一周同一时段作为输入数据反映多时间尺度下的交通流数据的时间相似性,并基于时间序列的邻近性和特殊性对3个时间尺度的输入序列进行间隔划分,采用交互式学习结构捕获交通流数据的时间相关性。在上述过程中将动态图扩散卷积模块嵌入交互式学习结构中以同步捕获时空相关性,进而挖掘交通路网的动态变化和时间之间固有的因果关系,采用注意力机制解决其周期性偏移问题。最后,基于公开基准交通流数据集,选用部分经典和前沿交通流预测模型与本研究模型进行对比分析,以验证所建模型的有效性。【结果】本研究模型的预测结果相比于部分深度学习基线模型在回归预测精度指标平均绝对误差中的性能提升约为4.5%~33.7%。【结论】本研究可有效提升交通流预测精度,为智能交通系统的动态交通管理提供新路径。

【目标】为解决隧道穿越地形急变带软弱围岩地层时出现大变形导致的初期支护破坏问题,引入"抗放结合"的限阻耗能支护理念,以镇赫高速某隧道为工程背景,开展限阻耗能支护结构研究。【方法】通过数值计算建立地形急变带模型,分析隧道穿越地形急变带产生大变形的原因。将钢板型限阻耗能支护结构简化为工字钢型,采用数值计算和模型试验分析工字钢型限阻器的受力-变形特征,确认其峰值、恒阻和可压缩率参数,并设计初期支护方案进行现场应用验证。【结果】山体自重应力向下转移是导致隧道穿越地形急变带出现大变形的主要原因。工字钢型限阻器受压变形有明显的阶段性,在变形过程中能够提供0.91 MPa以上的承载力。现场应用表明,通过工字钢型限阻器变形释放初期支护结构应力后,初期支护钢架和喷射混凝土最大受力为23.1 MPa和20.3 MPa,均小于材料极限强度。【结论】以工字钢型限阻器设计的初期支护,能够通过工字钢型限阻器的变形释放围岩应力,降低初期支护结构所受内力,保障支护结构施作质量和施工安全。

【目标】为提升公路边坡滚石灾害的预警能力,保障公路通行安全,研究构建了滚石灾害危险性评估模型。【方法】从危石条件、坡体条件、坡表条件和其他外部条件4个方面,选取了多项分析评价指标,涵盖地质、地貌及环境等关键因素,采用层次分析法结合灾害熵模型处理各指标间的复杂关系,既融合专家主观判断,又引入数据客观性,增强了评估体系的科学性与准确性。在此基础上,参考国家标准及实际数据,制定了滚石灾害的危险性分级标准,将危险性分为4个等级:红色表示极高风险,橙色表示高风险,黄色表示中等风险,蓝色表示低风险。【结果】实际案例分析表明,模型对滚石灾害的评估具有较高的准确性。经验证,红色、橙色等级的评估区域与历史上滚石灾害发生频率较高的区域高度吻合,黄色、蓝色等级区域则对应发生频率较低或基本无灾害的地段,通过该模型评估,公路沿线滚石灾害的危险性得到了系统的定量化分析,为公路防护设计和灾害预警提供了科学依据。【结论】该方法可有效评估滚石灾害危险性,为未来公路边坡滚石灾害的监测和预警体系提供了有力支持,对提升公路沿线安全防护能力具有重要意义。

【目标】为提高不同跨径大断面小净距隧道洞口段施工的安全性与经济性,对不同的施工方案进行研究。研究不同跨径大断面小净距隧道洞口处合理的施工方案。【方法】以新疆乌尉高速公路上新光隧道为背景,通过有限元软件MIDAS GTS NX建立同跨径小净距隧道洞口段三维力学模型,研究了中隔壁法、双侧壁法和三台阶法3种施工方案下围岩稳定性。【结果】不同施工方案下地表沉降变化规律基本一致,左右洞地表沉降最大值均出现在右拱肩处,其中三台阶法对地表沉降的控制效果最差。随着开挖深度的增大,不同施工方案下右洞拱顶沉降值变化趋势大致相同,最终沉降量由大到小为三台阶法(23.12 mm)、双侧壁法(19.96 mm)、中隔壁法(17.49 mm),而且采用三台阶法施工时围岩应力释放率最快。3种开挖方法下围岩最大塑性应变由大到小为三台阶法(2.35×10^-2)、中隔壁法(6.29×10^-3)、双侧壁法(5.61×10^-3),且使用三台阶法时塑性区发生贯通。【结论】中隔壁法和双侧壁法均能较好地控制围岩稳定性,但双侧壁法施工缓慢,综合考虑围岩稳定性、施工成本、安全和工期等因素,最终选取中隔壁法进行施工,现场监测表明隧道拱顶日均沉降量为0.51 mm,满足要求,可为类似工程提供参考。

【目标】为研究不同活化方式对脱硫胶粉结构及其改性沥青性能的影响机制,采用微波、化学及双螺杆挤出这3种活化工艺对废胶粉进行预处理,并制备相应的胶粉改性沥青。【方法】通过傅里叶红外光谱、扫描电镜和热重分析对活化胶粉的化学组成与微观结构进行表征,同时结合动态剪切流变与低温弯曲蠕变试验评价改性沥青的高低温性能。【结果】微波与化学活化虽能有效断裂胶粉中的不饱和CC键,但对交联网络结构的破坏有限;双螺杆挤出活化则通过强剪切作用显著破坏多硫交联键,提升胶粉溶解度。流变测试表明,高溶解度胶粉有助于增强沥青的低温抗裂性,但因主链断裂导致高温抗车辙因子下降约30%。此外,双螺杆活化可促进胶粉颗粒细化与表面官能团生成,但过度脱硫会削弱其力学性能。【结论】不同活化工艺通过差异化路径影响胶粉结构与改性沥青性能。微波与化学活化适用于高温性能需求场景,双螺杆挤出活化在提升低温抗裂性上优势显著。研究结果可为胶粉活化工艺的选择及其改性沥青性能的精准调控提供理论依据。

【目标】 全面呈现公路交通领域计量测试技术的研究进展。【方法】 首先,从公路交通基本要素的计量测试视角,通过Web of Science核心数据库对特定关键词进行检索,获取2014—2023年共计15 264篇论文的逐年分布特性。然后,利用文献计量方法和科学知识图谱对近5 a论文进行了可视化分析,通过关键词的共现性和关联强度聚类,归纳提取当前研究热点。最后,通过分析基础设施、交通装备、交通参与者、交通环境等检测、监测和计量领域的研究现状和技术发展趋势,提出了未来研究方向。【结果】 公路交通领域的计量测试技术研究近年来得到了快速发展,当前研究热点主要涵盖路面损坏检/监测、桥隧结构监测、车辆运动特性检测、驾驶态势感知、交通噪声监测、驾驶员疲劳状态检测等领域,尤其在与机器视觉和人工智能的交叉融合研究方面前景广阔。【结论】 未来一段时期,基础设施检/监测与损伤预测、智能交通感知系统的计量测试及性能评估、交通参与者行为分析与意图预测、公路交通碳监测与计量、车载交通态势感知系统的量化评测等方向将继续保持较高的研究热度。

【目标】 精准的交通流量预测是实现高速公路主动管控的基础,但现有方法因忽略交通流时空相关性及天气等外部特征影响,导致预测精度和稳定性不足。为充分挖掘交通流量与外部特征的内在联系以及交通流复杂的时空关联性,提出一种基于特征融合的时空图卷积网络(FSTGCN)交通流量预测模型。【方法】 通过FSTGCN构建一种融合交通流量与外部特征的特征卷积网络,并将其应用到特征模块中来捕捉交通流量与外部特征的关联性,同时使用基于图卷积网络的空间模块来挖掘交通流量的空间关联性,最后将特征模块和空间模块的输出连接起来输入到基于门控循环单元的时间模块中来学习交通流量中的时间相关性。【结果】 基于山东省高速公路实测数据的试验表明,FSTGCN在长期预测任务中精度显著优于主流基准模型,且在短期和长期预测中均表现出更优的稳定性。消融试验验证了特征模块、时间模块和空间模块对预测性能的积极贡献,极端误差对比表明FSTGCN模型具备较强的鲁棒性,同时训练效率验证了其在实际部署中的可行性。【结论】 FSTGCN通过融合多源外部特征与时空关联性建模,有效解决了高速公路交通流量预测的精度与稳定性问题。

【目标】 为更准确地预测水泥稳定再生骨料材料指定龄期无侧限抗压强度从而加速配合比设计过程,建立基于长短期记忆网络(LSTM)的水泥稳定再生骨料材料强度预测模型。【方法】 通过粒子群优化算法(PSO)对LSTM模型进行最佳参数的全局搜索。研究采用不同龄期、不同配比水泥稳定再生骨料材料无侧限抗压强度的试验数据作为数据集,以水泥剂量、含水率、再生骨料替代率、养护龄期等11个变量作为模型输入层,无侧限抗压强度作为输出层。引入评价指标对建立的LSTM和PSO-LSTM网络模型进行性能分析。将模型11个输入层划分为材料类影响和非材料类影响,同时引入相关系数,研究2类影响中各变量对无侧限抗压强度的相关性。【结果】 LSTM和PSO-LSTM网络模型精确度均达到98%以上,模型能准确预测水泥稳定再生骨料材料无侧限抗压强度。模型的MSE,RMSE,MAE,MAPE和R²结果表明PSO-LSTM模型具有更高的准确性、更小的误差率和更好的拟合效果。并根据模型预测结果,对不同配比水泥稳定再生骨料材料进行强度对比,得出最合适的水泥剂量、再生骨料替代率和骨架类型。【结论】 通过引入PSO,可以有效地提高LSTM模型预测水泥稳定再生骨料材料强度精度和准确性。

【目标】 传统高速公路服务区功能单一,与区域经济联动不足,推动其从封闭运营转向开放式发展已成为行业共识。在此背景下,科学评价高速公路服务区的开放式发展潜力便成为因地制宜开发服务区的关键前提。【方法】 首先,基于对开放式服务区典型案例和相关文献的分析,从区位条件、社会经济、旅游资源和项目条件4个方面构建高速公路服务区开放式发展潜力评价指标体系。其次,采用熵权法计算各指标的权重值,通过TOPSIS法计算各服务区开放式发展潜力综合得分,再利用K均值聚类算法对评价结果进行整体性分类。最后,选取河北省内14条高速公路上流量较大、新建和资源丰富的84个服务区为研究对象,对它们的开放式发展潜力进行综合评价。【结果】 根据河北省内高速公路服务区的分布位置和发展特色,筛选出了15个试点服务区,按照"一区一特色"的原则,确定了15个服务区的发展主题。【结论】 高速公路服务区开放式发展不仅依赖交通基础,更与区域经济、旅游活力及文化底蕴紧密相关,河北省内发展潜力较大、各具特色和总体分布均衡的15个服务区可以作为优先发展的试点服务区。

【目标】为解决氧化石墨烯(GO)在水泥中易团聚、分散性差的问题,通过改性剂提升复合材料的综合性能。【方法】以硅烷偶联剂KH570为原料,对GO进行改性,制备了改性氧化石墨烯(KGO),研究了二者的分散性以及对水泥水化进程和力学性能的影响。同时,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和紫外可见分光光度计对样品进行形貌分析;采用差示扫描量热仪和水泥水化热测试仪进行综合热分析。【结果】KH570对GO的最佳改性温度为50 ℃,所得改性产物KGO50在水泥模拟孔隙液中展现出良好的分散性。相较于GO水泥复合材料,KGO50组的28 d抗折和抗压强度提高幅度更为显著。改性过程消耗了GO表面的羟基和环氧基团,引入硅烷基团,增强了静电斥力,使GO在静电斥力的作用下均匀分散在水泥浆体中。KGO50保留了GO的增韧效果,促进了水泥水化,增加了Ca(OH)₂的含量,有效调节了水泥的水化产物。【结论】综上所述,KGO50改性技术兼具经济性与性能优势,具有一定的工程意义,可为开发高性能水泥提供理论依据。

【目标】模块化公交为促进公交可持续发展提供了新思路。本研究旨在引入模块化公交这一公交新形式,运用其模块灵活拆分组合、途中无缝换乘以消除换乘等待时间的优势进行公交运行线路优化。【方法】首先,结合传统公交的主要运营问题,对比分析传统公交站内换乘和模块化公交途中无缝换乘的区别,总结得到模块化公交的运营优势及运行线路设计重点;其次,将模块化公交作为研究对象,以降低运营成本和乘客的广义旅行成本为双目标,构建考虑乘客路径分配的模块化公交运行线路设计模型;然后,在既定运行线路候选集、路径候选集和出行需求的条件下,运用模型获得模块化公交的运行线路设计和与之相匹配的乘客路径分配方案;最后,采用简单交通网络进行算例分析,并通过改变运行线路长度限制、调整模型目标函数各部分权重,对模型进行灵敏度分析。【结果】模型能够高效产生合理的运行线路设计和乘客路径分配方案,计算时间控制在秒级,乘客换乘次数控制在2次以内,且对参数变化具有良好适应性。【结论】研究所得的运行线路设计和乘客路径分配方案有助于降低模块化公交运营成本和乘客的广义旅行成本,具有实际应用价值。

【目标】 为了提升设备寿命预测的准确性和鲁棒性,为主动运维提供可靠支持,提出了一种多模态数据融合方法预测高速公路机电设备剩余使用寿命(RUL),并验证其在复杂环境下的有效性和稳定性。【方法】 首先,构建了覆盖瞬态电压电流、温湿度、维护记录和系统日志等多模态异构数据的SW-RUL-DATAS数据集;其次,对不同模态数据分别进行特征抽取,包括采用卷积方法提取环境数据特征,采用频域与时域方法提取电气信号特征,采用BERT提取文本语义特征;然后,采用自编码器进行特征融合和降维,获得高质量的特征统一表示;最后,将融合后的序列特征输入循环神经网络,并通过AutoML自动优化超参数,实现端到端的寿命预测。【结果】 在SW-RUL-DATAS的3个子数据集上的试验表明,所提出方法在均方误差和均方根误差上均显著优于Kaplan-Meier,ARIMA,CNN+GRU,CNN-LSTM等基线模型。在设备层面的验证中,模型能提前2~5 d准确预警摄像机、照明系统等设备的潜在故障,平均准确率和召回率较对比模型提升5%~15%。此外,数据敏感性试验结果显示瞬态电气特征、维护日志和环境数据均对预测性能有显著贡献,多模态融合是性能提升的关键。【结论】 提出的多模态融合预测框架能够充分整合多源异构数据,在高速公路机电设备寿命预测任务中展现了更高的准确性与鲁棒性。研究不仅验证了瞬态电气信号与维护日志在寿命预测中的重要作用,也证明了深度学习结合AutoML的有效性。该方法为高速公路机电设备的主动运维和预防性维护提供了可靠的数据支持与技术路径。

【目标】为降低沥青路面胎-路滚动阻力造成的能源损耗,同时满足道路施工的性能要求,基于响应曲面法,将PE/PP弹性改性剂、SBS改性剂和橡胶油掺入基质沥青改性,制备了PPSE(Polyethylene Polypropylene SBS Elastic)改性沥青。【方法】通过高温凝胶渗透色谱仪试验、低温弯曲梁流变试验和动态剪切流变试验,评价PPSE改性沥青技术性能。通过车辙试验、低温小梁弯曲破坏试验、指针式摆式仪试验和动态模量试验,探究PPSE改性沥青混合料路用性能优势。采用压力测试胶片技术对轮胎与车辙板进行接触测试,并结合接触力学理论对滚动阻力评价。【结果】PPSE改性沥青技术性能优秀,能够作为结合料发挥优势;PPSE改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性表现突出,动态模量的性能优势促成了滚动阻力的降低,抗滑性能满足道路验收要求;PPSE改性沥青混合料路面与轮胎接触应力呈显著非均匀性分布,在相同的静态荷载下,PPSE改性沥青在温域时域范围内较高的剪切模量实现了混合料矿料颗粒间的更强黏聚力,形成了更加稳定的混合料骨架力链,使黏附力减少了21.12%,可明显降低滚动阻力(黏滞力)。【结论】PPSE改性沥青具有优良黏弹力学及黏聚特性,使其混合料变形协调均匀性提升,改善轮胎与路面接触应力分布,降低轮胎滚动阻力。

【目标】提高波形钢腹板箱梁桥施工及成桥状态的安全性。【方法】针对单箱双室波形钢腹板箱梁的腹板受力差异性问题,采用基于实桥模型的三维有限元分析及生死单元法,研究施工及成桥整体动态过程中的纵向弯矩分配、截面剪力分配及腹板纵向应力分配。同时与同类断面箱梁的受力分配情况及剪力滞效应进行对比分析,最终结合实桥试验进行对比验证。【结果】参照梁格法常用的基于腹板的划分方式,纵向弯矩横向分配中高腹板、中腹板及低腹板部分的占比分别约为30%,42%,28%;截面剪力分配中,中腹板占比最高,低腹板占比最低,高腹板和低腹板相差约为2%;混凝土箱梁和波形钢腹板箱梁顶板处最大剪力滞系数分别为0.858和0.896,底板处分别为0.95和0.97;越靠近钢-混结合段,中腹板纵向应力增量越大,远离钢-混结合段则表现出高腹板增量最大,其次是中腹板,低腹板最小。【结论】纵向弯矩横向分配及截面剪力分配规律表现为中间腹板部分占比最大,其次是高腹板部分,低腹板部分最小;相比于同类断面箱梁,波形钢腹板箱梁中腹板差异性对纵向弯矩横向分配影响更小,对腹板剪力分配影响更大;采用波形钢腹板代替混凝土腹板可以降低箱梁的剪力滞效应;在施工动态过程中钢-混结合段的影响使得附近中腹板的纵向应力增量大于边腹板。

【目标】高速公路超高渐变段积水是公路交通安全的常见隐患,深入研究其汇水路径及积水分布特性具有重要意义。【方法】基于最大合成坡度原理建立超高渐变段最大汇水路径长度计算方法,基于离散相模型与欧拉壁膜模型进行路面降雨分析,系统研究了各几何参数对超高渐变段汇水路径及积水分布特性的影响。【结果】最大汇水路径整体为抛物线形。根据路径起始点位置的不同,流向呈现为2种,即"中央分隔带—硬路肩边缘—中央分隔带"和"硬路肩边缘—中央分隔带—硬路肩边缘"。最大汇水路径长度与纵坡呈正相关,当路径起始点在中央分隔带时,纵坡较小的情况下最大汇水路径长度增长更快。最大汇水路径长度随超高渐变率的减小逐渐增长,在较大纵坡条件下超高渐变率的影响更为显著。不同路幅宽度的最大汇水路径长度之比与路幅宽度的几何比例一致。沿最大汇水路径的积水分布趋势随纵坡的变化呈现为单峰、双峰及持续增长3种形式。超高渐变率及路幅宽度主要影响沿最大汇水路径的水膜厚度绝对值而对积水分布趋势影响有限。【结论】研究结果量化了不同几何参数组合下超高渐变段的汇水路径与积水分布情况,为超高渐变段的排水设计提供了数据参考。

【目标】为了给RC梁的复合加固设计和施工提供参考,采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC梁,探究预应力施加状态和不同加固方式对梁抗弯性能的影响。【方法】对1根普通RC梁和3根加固梁进行四点弯曲加载试验,并对加固后的梁破坏模式、不同阶段荷载、裂缝分布和裂缝宽度及筋材应变进行分析。采用截面分析方法,构建了TRC复合嵌入式CFRP筋加固RC梁的承载力计算公式,预测其极限承载能力。【结果】相较于未加固的普通钢筋混凝土梁,复合加固梁开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有显著提升,且增幅均优于TRC加固梁。对于复合加固梁,施加预应力相较于未施加预应力开裂荷载提高显著,而对屈服荷载和极限荷载无明显影响;复合加固梁的抗弯刚度明显高于未加固梁和TRC加固梁;复合加固梁裂缝具有微细密集的形态特征,且施加预应力与否对复合加固梁的裂缝数量和分布影响较小;通过纤维编织网与CFRP筋协同作用可以有效降低梁下部纵筋应力水平。复合加固梁在加载全程呈现协调变形特征,其截面在受弯过程中仍保持平面,符合平截面假定。其极限承载能力的计算值与实测值偏差小于10%,说明了该模型具有良好的适用性。【结论】复合加固能显著提升RC梁正截面承载性能,提出的承载力计算方法为工程加固设计提供了有效依据。

【目标】为了探究货车燃油效率的主要影响因素及因素间的交互作用,提高燃油效率预测的精度,基于WOA-XGBoost和SHAP方法,构建了一种可解释货车燃油效率预测模型。【方法】首先,根据燃油效率的定义重新划分样本并计算相关特征。其次,使用鲸鱼算法(WOA)和灰狼算法(GWO)对XGBoost的超参数进行寻优,根据评价指标对不同种群下的模型进行综合排序以找出2种算法下XGBoost的最优参数。随后,使用WOA-XGBoost,GWO-XGBoost,XGBoost,LightGBM,Random Forest和SVR这6种模型进行燃油效率预测并对模型的综合排序进行比较。最后,利用SHAP归因方法对综合排序最高的模型进行解释。【结果】综合排序最高的模型是WOA-XGBoost,其测试集的评价指标MSE,MAE,RMSE,R²值分别为0.251 2,0.145 7,0.501 2,0.968 0;巡航时间和平均速度是影响燃油效率的主要因素,平均SHAP值分别为1.62和0.86;巡航时间和平均速度为交互作用最大的特征,平均速度大于40 km/h时对燃油效率有正向影响,反之则有负向影响。【结论】本研究方法在燃油效率预测方面具有优越性,研究结果对优化驾驶行为具有一定指导意义。

【目标】为推动装配式挡土墙技术在路基挡防工程中的应用,设计研发了一种新型装配式挡土墙结构。【方法】新结构由预制中空箱体、立柱和底板拼装而成,箱体内填筑高密度材料增重;箱体间通过榫卯连接,立柱与底板采用卡榫连接,箱体与立柱采用螺栓连接。基于库伦土压力计算理论,采用理正岩土和ANSYS Workbench有限元仿真试验,分别对新型挡土墙的整体强度与稳定性、各预制构件和连接部的强度与可靠性进行了计算分析和模拟研究。【结果】新型挡土墙的抗倾覆和抗滑移系数分别为1.897和1.332,满足规范不低于1.5和1.3的要求;数值模型试验工况下,立柱、箱体和底板的最大拉应力分别为0.40,0.38,0.69 MPa,最大剪应力分别为0.21,0.47,0.33 MPa,均小于结构所用C30混凝土的标准抗拉和抗剪强度;箱体和底板宽度是影响新结构抗倾覆性能的主要因素。【结论】新型挡土墙在抗滑移、抗倾覆、截面强度和承载力等方面均满足要求,各预制构件及构件连接方式设计合理;适当调整箱体或底板宽度尺寸,能有效提高结构的稳定性;与现有装配式挡土墙相比,新型挡土墙在装配化程度、预制和吊装便捷性、连接方式可靠性和经济效益等方面具有明显优势。

【目标】 针对L3级自动驾驶系统操作期间驾驶人易产生心智游移的问题,提出了一种基于驾驶人眼动、心率等生理指标构建心智游移状态预测模型的理论方法。【方法】 通过模拟试验收集驾驶者的眼动指标和心电数据,依据MAAS量表分数将其分为高心智游移倾向组与低心智游移倾向组,并标定了心智游移发生的显著影响因素,从而构建驾驶者心智游移预测模型。【结果】 高心智游移倾向组的驾驶者更易发生心智游移,且随着驾驶时间的延长,心智游移的频率显著增加。在心智游移状态下,驾驶者的注视时长更长,瞳孔直径更小,扫视速度更慢,扫视幅度更小,并且对与驾驶无关区域的注视时长百分比更高,但心率变异性指标无显著差异。以驾驶时长、心智游移倾向及5个显著眼动指标为输入特征变量,结合混淆矩阵和被试者工作特征曲线,确定基于粒子群优化算法的随机森林模型对驾驶者心智游移状态的预测效果最佳。【结论】 该心智游移状态预测模型有效揭示了高心智游移倾向组驾驶者在操作期间的显著特征,研究结果为实现对驾驶者心智游移的动态监测与干预提供了科学依据,有助于提升自动驾驶系统的安全性。

【目标】 针对目前高强钢丝多裂纹屏蔽效应的试验研究成果相对缺乏的情况,研究腐蚀钢丝聚集多蚀坑对钢丝剩余疲劳寿命的影响规律。【方法】 假设将钢丝点蚀坑等效为初始裂纹,进行了高强钢丝双裂纹屏蔽效应的疲劳试验研究。在高强钢丝试样上预制不同相互布置位置的双裂纹并考虑双裂纹的尺寸变化。同时根据相关带裂纹钢丝的裂纹扩展参数,利用ABAQUS软件建立的双长裂纹钢丝有限元模型,联合疲劳寿命数值仿真分析软件FRANC3D计算了钢丝试样的理论预测疲劳寿命。【结果】 对于预制主裂纹条件相同的试样,同轴共面双裂纹试样的疲劳寿命低于单裂纹试样,同轴平行双裂纹试样的疲劳寿命高于单裂纹试样,双裂纹间轴向间距较大和从裂纹尺寸较小试样的疲劳寿命与单裂纹试样基本相同。仿真分析结果表明:常用疲劳寿命数值仿真计算软件的计算结果对单裂纹试样的试验结果具有良好的拟合度,对于双裂纹试样的试验结果拟合度相对不理想。【结论】 同轴平行双裂纹钢丝试样的疲劳寿命可采用单裂纹假定利用仿真方法进行评估,同轴共面双裂纹钢丝试样的疲劳寿命须在单裂纹假定仿真分析结果的基础上考虑进行合理折减。

【目标】 针对铝合金人行天桥因单个杆件受压稳定承载力低而导致桥梁整体承载能力较低的情况,为解决桁架结构中的铝合金轴心受压杆件的整体失稳问题,研究初始缺陷对轴心受压杆件稳定承载力的影响机理。【方法】 首先,以杆件的应力和挠度为考察目标,在轴心压力迭代精度为0.1 kN、杆件应力迭代精度为0.1%的条件下,采用ABAQUS软件与迭代程序对9种工字形截面、11种杆件长度的6061-T6铝合金轴心受压杆件稳定性进行分析。然后,开展了4种初弯曲、5种初偏心的参数化研究,得到了临界应力和长细比的关系曲线,给出了不同初始缺陷下的承载力计算公式。最后,将不同初始缺陷下的结果与现行规范进行对比。【结果】 荷载较小时,初始缺陷对轴心受压构件的整体稳定影响不明显,随着荷载的增加影响显著;初始弯曲下迭代临界应力与欧拉临界应力的比值曲线可按长细比分为3段相连的曲线;初始偏心下比值曲线可按长细比分为2段相连的曲线;初始偏心与初始弯曲下在长细比较大时比值曲线都为水平直线。【结论】 长细比较小的情况下,规范计算值考虑了局部屈曲,偏安全。长细比比较大的情况下,杆件均是因为横向挠度较大失效,规范未加考虑,因此本研究计算方法偏安全。初始偏心对承载力影响较大,应对其严格限制。长细杆件的极限承载力多由挠度控制,实际工程应对其进行监控。

【目标】 针对传统卡尔曼滤波算法在非高斯噪声条件下车辆状态估计存在的鲁棒性与精度不足问题,提出了一种基于最大相关熵准则的无迹卡尔曼滤波方法,该算法旨在有效抑制非高斯噪声影响,显著提升车辆横摆角速度、纵向速度和侧向速度等关键状态参数的估计可靠性与准确性。【方法】 首先,构建了非线性的三自由度车辆动力学模型,然后,在改进Dugoff轮胎模型的基础上,结合车载传感器采集的数据,设计了能够同时观测横摆角速度、纵向速度和侧向速度的状态观测器;最后,通过Simulink-CarSim 联合仿真试验平台,验证所提出算法在非高斯环境双移线和正弦波转向输入工况下的有效性。【结果】 在非高斯环境下,传统无迹卡尔曼滤波算法存在收敛性差、跟踪性能弱、跟随误差大的问题。相比之下,所提出算法能更好地抑制非高斯噪声,其收敛性和跟踪性能均得到显著提升。该算法能够有效且精确地估计车辆的横摆角速度、纵向速度、侧向速度等关键状态参数。【结论】 在非高斯噪声环境下,所提出算法展现出优越的鲁棒性,从而能够为实际车辆动力学控制系统提供更准确、更可靠的状态信息,进而有效提升车辆的主动安全性与行驶稳定性。

【目标】为了研究实测随机车流荷载效应对独柱墩梁桥抗倾覆稳定性的影响,对实测汽车荷载的倾覆效应进行统计分析,在此基础上开展基于目标可靠指标的抗倾覆稳定性研究。【方法】首先,基于广东省某大桥动态称重系统进行车流数据统计,并采用蒙特卡罗法模拟随机车流;其次,结合修正倾覆轴法和影响线加载法获得了独柱墩梁桥在随机车流荷载下的倾覆效应,将其与规范车道荷载下的倾覆效应进行对比分析;最后,结合桥梁结构自重的概率统计模型,建立抗倾覆分析随机性模型,提出基于目标可靠指标的抗倾覆稳定性分析方法。【结果】基于修正倾覆轴法计算得到的桥梁抗倾覆稳定性系数误差较小,该方法可较为准确地评估独柱墩梁桥的抗倾覆承载能力;独柱墩梁桥的倾覆效应比与跨数和跨径呈正相关;在目标可靠指标5.2的条件下,基于随机性分析模型计算得到的抗倾覆稳定系数对于曲线桥和直线桥分别为2.29和1.26。【结论】独柱墩梁桥基于随机性分析模型计算得到的抗倾覆稳定性系数小于确定性分析模型;确定性分析模型由于未能考虑荷载效应的随机性而高估了独柱墩梁桥的抗倾覆稳定性;随机性分析模型通过将抗倾覆效应和倾覆效应当作随机变量处理,能够更为准确地评估独柱墩梁桥的抗倾覆稳定性及其安全储备。

智慧公路是指充分运用新一代信息技术和智能技术对公路基础设施进行数字化、网络化和智能化升级,以显著提升交通运输效率、安全性和可持续性的公路系统。尽管其战略意义日益凸显,但当前研究多集中于特定技术或区域发展分析,缺乏对全球智慧公路演进脉络的系统性梳理与对比。本研究通过结合中国、美国、日本、欧洲等代表性国家和地区的发展状态、工程案例与技术体系,将智慧公路的发展划分为萌芽与探索阶段、智能交通系统兴起阶段、车路协同阶段和数字化智能化发展阶段4个阶段,并对各阶段概念特征与技术内涵进行分析。通过对各国智慧公路基本体系架构的演进过程进行分析,揭示了智慧公路以"云-边-端"为核心的物理层级和以"感知-通信-计算-应用"为核心的逻辑层级的发展趋势,并在此基础上从感知、控制、安全、车路协同方面对智慧公路发展关键技术进行总结。研究成果有助于全面理解智慧公路的概念、架构与技术的演进逻辑,并为智慧公路的技术路线规划、标准体系建设与规模化建设提供理论依据与决策参考。

【目标】为了深入探究表面能对沥青-集料界面黏附性能的影响,从表面能理论出发,选取5种道路工程中常用的岩石作为集料研究对象。【方法】采用柱状灯芯法测定集料表面能参数,躺滴法测定沥青表面能参数,构建不同浸渍条件下沥青-集料体系的黏附与剥落模型。结合熵权法和灰色关联法优化表面能评价指标,并关联浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果。【结果】集料的表面能越大,沥青混合料黏附性能和水稳定性越好。沥青-集料体系内的黏附功数值也相对较高,构成的沥青混合料抗水损害能力越强;通过计算发现VDW黏附功和VDW剥落功与浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比相关程度最小,表明极性分量相较于色散分量对沥青混合料抗水损害能力的影响较大;表面能综合评价指标与水稳定性试验结果趋势高度一致。【结论】表面能理论可有效定量评价沥青-集料体系黏附性能,为道路抗水损害能力评定提供理论依据。

【目标】为有效地利用裂缝特征,提出一种基于裂缝骨架生长的路面裂缝分割方法,在充分保留裂缝细节的同时降低路面背景中噪声干扰,从而提高路面裂缝分割的准确性。【方法】该算法采取亮度均衡算法裂缝图像进行预处理以减少阴影及亮度不均匀的影响,通过经验公式法获取分割阈值实现裂缝的初次分割,然后根据裂缝的灰度特征及裂缝骨架局部的方向性,通过一套连通域连接算法对初次分割的裂缝骨架进行连接,从而还原裂缝的本身特点,提高裂缝识别正确率,同时能实现较好的抗噪性。完成连接后利用裂缝与噪声的特征区别,即连通域的外接矩形长宽比以及连通域像素点个数的不同,进行初次降噪处理,并提出利用种子点与邻域之间灰度差进行生长的区域生长方法,利用裂缝区域同质性的特性对降噪处理后的图像进行3×3尺度的区域生长,实现分割结果更准确表示裂缝细节特征。【结果】试验选用CrackForest数据集作为测试数据集,并在此数据集上与5种现有裂缝方法进行对比验证,结果中召回率为87.42%,精确率高达88.94%,优于5种已有裂缝分割方法,F1指标值达88.17%,精确率和召回率都较为平衡,既获得了较高的精确率也保证了召回率的稳定。【结论】该方法取得了良好的检测效果,不仅可以完成较为明显的裂缝分割,还可以检测出周围细小裂缝,能较好还原裂缝的细节信息,为路面裂缝像素级的分割提供了新的思路。

【目标】针对传统土压力理论未充分考虑中主应力影响的问题,建立考虑双剪中主应力影响的土压力计算模型,揭示中主应力对土压力的作用机制,为岩土工程设计提供更精准的理论依据。【方法】基于双剪统一强度理论,根据考虑中主应力影响系数的Drucker-Prage屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则的特殊位置关系,推导了6种抗剪强度指标;结合朗肯土压力理论,推导得到考虑双剪中主应力的主动土压力和被动土压力计算公式。【结果】在考虑双剪中主应力对抗剪强度指标与土压力的影响下,主动土压力随着中主应力影响系数的增大呈非线性减小,被动土压力随着中主应力影响系数的增大呈非线性增大。朗肯主动土压力较本文土压力模型计算结果偏大,朗肯被动土压力较本文土压力模型计算结果偏小。【结论】考虑了中间主应力的模型,可以更充分发挥土的强度潜力。采用不考虑中间主应力影响的朗肯被动土压力进行支挡结构设计,误差较大,且偏于不安全设计。

【目标】交通流理论研究可分为三相交通流理论和基本图理论。由于缺少高精度交通实测,两种理论之间存在部分争论,提出一个新双车道元胞自动机模型以探讨这些争论。【方法】新双车道模型考虑速度效应和空间间距,前车虚拟速度与空间间距的数值之和变化时,车辆随机慢化概率非固定值随之变化。空间间距较大时,后车倾向于改变现有速度和行驶状态;空间间距较小时,后车倾向于保持现有速度和行驶状态。【结果】数值模拟结果表明:对于新双车道模型模拟出的自由流向拥挤流过渡的中间状态,其时空轨迹图为三相交通流理论定义的同步流状态时空轨迹图;其速度分布和空间分布显示道路系统中不存在成规模的堵塞集团,满足中断效应对同步流状态的定义;其自相关函数和互相关函数趋于归零,满足相关函数分析对同步流状态的定义;简单模型规则和参数组成的新双车道模型模拟出同步流状态。随着密度增长,换道次数峰值前,换道次数变化无明显规律性;当密度增长至临界值,双车道系统的车辆换道次数达到峰值后,换道次数发生骤减;当道路系统中出现大量倾向于急减速的车辆,自由流可直接相变为堵塞流,无需同步流过渡。【结论】新模型关注于两个理论之间暂未达成共识的同步流状态及交通相变问题,分析出两理论中合理的观点。

【目标】针对钢筋混凝土梁端部在承受车辆反复作用后易出现疲劳损伤问题,对有初始损伤的梁加固后的疲劳抗剪性能进行试验分析,明晰损伤梁端部抗剪加固后的力学性能,为服役梁受剪区域加固可靠性提供技术支撑。【方法】采用侧面表层内嵌CFRP技术加固钢筋混凝土梁,研究该加固技术下梁的抗剪疲劳力学性能。从试验层面对1榀对比梁和2榀加固梁在疲劳荷载作用下材料应变及加载截面挠度等变化趋势进行分析。考虑到实际服役梁加固时已有初始损伤,为更好模拟实际情况,2榀加固梁(1榀仅在剪跨区域加固,另1榀增加纵向预应力CFRP)均是在承受200万次疲劳载荷后再进行抗剪加固,继而再继续承受50万次疲劳荷载。【结果】2榀加固梁相比未加固梁剩余抗剪承载力分别提升5.6%和9.8%;试验梁的刚度损伤快速下降主要发生在疲劳循环加载的前20万次,之后的刚度损伤速率降低趋于平缓;此外,由于纵向预应力CFRP提高了纵筋的销栓抗剪作用,使得预应力CFRP加固梁的疲劳性能优于普通CFRP加固梁。【结论】侧面内嵌及纵向预应力CFRP复合加固技术有助于提高钢筋混凝土梁的抗剪疲劳性能,可为服役初始损伤梁抗剪疲劳加固提供技术支撑。

【目标】 针对现有交通流预测方法对车道级空间关联特性和时间依赖特性挖掘不充分的问题,提出了一种基于车道时空数据融合的Transformer-Encoder-stacked-GRU组合深度学习模型。【方法】 首先,分析同一路段车道级的时间和空间特性,运用Transformer-Encoder架构中的位置编码模块提取输入数据间的时序关系。其次,利用Transformer-Encoder架构中的自注意力机制对横向强相关车道的交通参数进行特征级融合,建立关于横向车道空间关联关系以及时间依赖的时空特征。最终,将时空特征和目标车道的流量参数作为所提stacked-GRU模块的输入,用以补充提取交通流短时时间依赖特征,从而实现车道级短时交通流预测。采用合肥市的车道级交通流数据进行验证。【结果】 在预测时间窗口为6和12的模型中,Transformer-Encoder-stacked-GRU组合深度学习模型的均方误差相比stacked-GRU模型分别减少1.48%,2.00%,其平均绝对误差相对stacked-LSTM模型分别降低3.53%,2.53%。同时,与仅考虑横向车道空间特征的组合深度学习模型相比,考虑横向空间特征和多时间尺度依赖特征的Transformer-Encoder-stacked-GRU组合深度学习模型具有更好的预测精度,证明了所提模型在现实场景预测中的可行性与优越性。【结论】 所提方法能够细粒化挖掘车道级时空关系,提高预测精度,为交通管理部门评估交通运行状态提供有效参考。

【目标】 通过构建多源信息融合神经网络模型,提升复杂驾驶场景下驾驶人行为识别的准确率和实时性,突破传统深度网络计算效率瓶颈,保障交通运行安全。【方法】 构建驾驶人行为数据集Driver-seq,包括5种正常驾驶行为和5种不良驾驶行为,采用递归全对场变换(RAFT)算法进行图像数据预处理,通过运动特征增强削弱复杂背景噪声的干扰。通过构建基于RAFT的轻量化驾驶人行为识别模型,引入光流估计技术,提升模型对动态驾驶行为的时空特征提取能力。整合残差结构和全局平均池化层的双重优势,在保证特征提取深度的同时有效控制了计算复杂度,提出了含有残差结构和全局平均池化层的GX模块,设计了MobileNet-GX轻量化神经网络。【结果】 驾驶人行为识别准确率达到98.75%;对比VGG-16,GoogLeNet,ShuffleNet-V2,DenseNet-121,MobileNet-V2等多种主流识别架构,所构建模型准确率提高了1.74%~3.99%,测试速度提高了6.17%~9.78%,全面验证了模型的有效性。 【结论】 采用RAFT图像融合预处理和MobileNet-GX深度学习模型,显著提升了驾驶人行为识别的准确率和实时性,为智能驾驶安全监控提供了高效可靠的解决方案。

【目标】 针对中国城镇化地区公路交通事故多发、交通安全问题日益严峻的现状,开展多车道公路路段交通事故预测模型的构建及优化研究。【方法】 首先,采集了某省3个地市城镇化地区多车道公路的数据,总计1 338.74 km,涵盖3 a的12 088起事故,信息包括路段横断面布置、交通安全设施类型、交通量及事故记录等。然后,针对所采集的数据进行了数据关联与融合,并依据停车视距剔除交叉口影响范围,采用等质划分路段的方法,构建了城镇化地区多车道公路路段事故数据集。最后,采用随机森林、LightGBM和XGBoost建立路段事故预测模型,并对模型进行评估。【结果】 XGBoost模型效果最佳,使用粒子群优化算法对其参数进行优化,显著提升了模型的拟合优度。通过SHAP可视化方法对优化后的模型进行解释分析,结果显示非机动车道或硬路肩宽度、机非隔离设施类型及交通量等因素对交通安全具有显著影响。【结论】 在断面条件受限的道路环境下,建议适当压缩机动车道宽度、拓宽非机动车道,并优先设置实体隔离设施,其中,中央分隔带宽度控制在1~5 m范围内更有利于提升交通安全水平。

【目标】 为提升隧道爆破过程中邻近建筑物振动响应预测的准确性,提出一种考虑介质界面效应的质点峰值振动速度计算模型。【方法】 基于爆破应力波在岩土体介质中传播与反射的物理机制,结合弹性波理论,考虑不同介质界面转换条件下入射角和反射角对应力波传播路径与幅值的影响,提出了爆破振动质点峰值振速理论公式。以宝鸡-汉中高速公路关林子隧道出口段为工程实例,通过现场监测点测试的爆破振速数据,对所建理论预测模型进行验证。【结果】 将监测断面5个监测点实测监测点峰值振动速度与理论预测值进行对比分析,测点理论预测值与实测值趋势基本一致,质点振速呈现出随爆源距离的增加而逐渐减小的趋势。从相对误差结果看,最小误差为3.83%,最大误差为13.97%,平均误差为8.21%,因此相对误差较小。【结论】 采用本研究提出的考虑界面影响的爆破振动质点峰值振速理论公式能够准确预测爆破振动对临近建筑物的影响,且与实测值的相对误差较小,表明考虑界面影响能较好反映爆破应力波在不同介质传播的规律,能较准确地预测质点振动速度。

【目标】建立山岭特长隧道洞口边坡失稳风险评价模型,以有效预测洞口边坡失稳风险等级,提升风险评估的科学性和准确性。【方法】 提出了基于博弈论的CRITIC组合赋权-正态云评价模型。首先通过敏感性分析筛选关键影响因素,确定了由地形地貌、工程地质等多方面影响因素组成的评价指标体系。然后,分别使用优化的AHP法和CRITIC法计算指标的主客观权重,并基于博弈论对权重进行组合优化。最后采用正态云模型与模糊理论将专家打分结果与统计数据特性相结合,利用正向云发生器将定性指标转化为定量表达,构建标准云图以获取各指标的模糊隶属矩阵,通过多级模糊综合评判实现风险等级评估。结合云南省某公路项目特长隧道实际,对其洞口边坡失稳风险进行了施工前预评估。【结果】开挖工法、坡体结构、监控测量及岩体风化程度对洞口边坡失稳风险影响较大,洞口边坡失稳风险等级为Ⅱ级,属比较安全。该评估等级与模糊综合分析法、物元可拓法和风险矩阵法的对比验证结果一致,且与实际施工反馈相符,证明了该模型的有效性和适用性。【结论】模型兼顾决策者的主观意向和客观数据的潜在风险,量化定性指标,提高了指标权值及其隶属度的准确性,对隧道洞口边坡失稳风险等级判断及指导施工有一定的现实意义。

【目标】为改善沥青路面路用性能,引入玄武岩纤维(BF)作为改性剂,对AC-13C、AC-20C两种改性沥青混合料进行复合改性。同时引入聚酯纤维(PF)和玻璃纤维(GF)为对照,开展路用性能对比研究。【方法】在原材料性能测试的基础上,开展玄武岩纤维沥青的微观结构分析。通过配合比设计,确定不同纤维直径及长度下沥青混合料的最佳油石比。通过开展相关室内试验评价纤维长度及单丝直径对沥青混合料路用性能的影响。结合路用性能功效及经济成本分析,确定玄武岩纤维的优化选择方案。【结果】玄武岩纤维在沥青中呈三维乱相分布,通过吸附与稳定作用相互穿插、搭接;相同级配下,掺玄武岩纤维沥青混合料路用性能优于掺聚酯纤维和玻璃纤维的混合料;同级配、同玄武岩纤维长度下,掺17 μm单丝直径玄武岩纤维的混合料性能优于21 μm的;同级配、同玄武岩纤维单丝直径下,公称粒径更大的沥青混合料需选择更长的纤维以保证最优的路用性能。【结论】综合路用性能与经济性,AC-13C和AC-20C沥青混合料推荐选用的玄武岩纤维规格型号分别为BF17-6(单丝直径17 μm,长度6 mm)和BF17-12(单丝直径17 μm,长度12 mm)。