2025, 45(2):1-20. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.001
摘要:随着智能建造的迅猛发展,公路基础设施智能建造逐渐成为研究热点。该文面向公路基础设施智能建造全寿命周期,从材料设计智能化、结构设计智能化、施工管理智能化、检测与监测智能化、维护管理智能化5个方面入手,系统阐述了公路基础设施智能建造的发展现状、面临难题及未来的发展方向。在材料智能化方面,探讨了路面材料基因组计划的应用及最新进展;在结构智能化方面,重点介绍了CAD(计算机辅助设计)在路面结构设计中的应用;在施工管理智能化方面,分析了智能监控系统在路面施工全过程的作用与重要性;在检测与监测智能化方面,讨论了路面内嵌感知单元的发展现状与前景;在维护管理智能化方面,评估了探地雷达无损检测技术在公路质量评估中的效果与潜力。结果表明:尽管智能建造技术在公路基础设施领域取得了一定进展,但仍面临技术体系不完善、数据集成度低、技术成本高等问题。未来,公路基础设施智能建造应以标准化建设、技术创新和跨领域协作为重点,致力于构建高效、安全、可持续的智能公路基础设施体系。
2025, 45(2):21-28. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.002
摘要:为探究湿热地区高液限黏土在不同湿度及应力水平下的力学特性。该文以湿热地区高液限黏土为研究对象,开展不同湿度及应力水平条件下的动静三轴试验,测试其在不同含水率和围压条件下的应力?应变关系和永久变形特性。结果表明:路基低围压条件下,试样的应力?应变曲线表现为应变硬化型或应变稳定型,且试样的破坏强度随含水率的升高及围压的降低而减小。基于Konder双曲线模型,对静三轴试验得到的应力?应变关系予以归一化处理,建立能同时考虑含水率与围压影响的高液限黏土应力?应变方程。另一方面,试样的永久变形随偏应力升高而增大,与围压呈负相关,湿化作用会降低试样抵抗永久变形的能力。基于动静力测试结果,提出一种可合理反映剪切效应、约束作用及湿化损伤的路基土永久变形力学?经验预估模型,该模型预测精度较高。并通过其他学者的试验数据对模型进行验证,证明了其良好的适用性。
2025, 45(2):29-37. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.003
摘要:随着城市建设不断推进,地下工程进入快速发展时期。在此过程中,基坑工程不可避免地会对周边环境产生影响,特别是对既有结构的影响不可忽略。该文以南京地铁5号线虹桥站基坑工程为依托,结合施工现场监测以及数值模拟分析,探究深基坑开挖对自身围护结构、周边地表及邻近既有市政隧道的影响规律。结果表明:基坑开挖致使周边地表发生较大沉降,最大沉降点大约位于距基坑0.35开挖深度处;地连墙水平位移随深度的增加先增大后减小,在深度15~16 m处达到峰值,而端头井处最大水平位移小于标准段处,但均未超过限值;当开挖至坑底时,第3道支撑轴力最大,与地连墙最大变形发生位置相近;靠近基坑侧的隧道结构北侧出现竖向隆起,水平向发生小幅度朝向坑内的位移。
2025, 45(2):38-45. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.004
摘要:为推动膨胀土边坡生态防护的技术进步和推广应用,针对膨胀土土壤贫瘠不利于植被生长的特点,该文提出采用有机肥改良土质,从而更好地发挥膨胀土边坡香根草护坡作用的方法。以广西膨胀土为研究对象,对不同含肥率的膨胀土进行击实和膨胀率试验,研究有机肥添加对膨胀土特性的影响;同时使用部分因子试验设计,研究不同有机肥、缓释肥以及秸秆含量,对香根草根系生长以及对根土复合体的膨胀性影响。结果表明:膨胀土最大干密度随有机肥掺量的增加而降低,最优含水率、无荷膨胀率随有机肥含量的增加而增加;缓释肥对香根草前期肥力补充效果十分显著;秸秆能抑制膨胀性,但不能影响近期的根系发育;有机肥掺量5%时,对根系数量以及膨胀性的改良最为明显,有机肥对根系生长的促进作用可以弥补其对膨胀土的不利影响,继续增加有机肥掺量,根系生长以及膨胀率改良效果的增幅逐渐下降。
2025, 45(2):46-54. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.005
摘要:该文以探地雷达技术为基础,通过分析城市道路地下典型病害的形成特点、电性特征和形态差异,总结分析不同道路地下病害的雷达图谱特征,这不仅有利于地下病害的精确辨识,还为后续道路塌陷评价工作的开展提供了评估依据。同时,该文通过将地下病害等因素融入道路塌陷风险评价工作中,建立了用于道路塌陷风险评价的“5级”评估模型,形成了道路地下病害探测与塌陷风险评价的一体化研究机制,并以北京市某道路工程为例,运用梯形隶属度函数,对影响道路塌陷的各指标隶属度进行赋值,并通过模糊运算得出实例道路病害体1#、2#、3#和4#发生塌陷风险的等级分别为Ⅱ级(较低风险)、Ⅲ级(一般风险)、Ⅲ级(一般风险)和Ⅴ级(高风险)。研究结果表明:对于处于较低风险的病害体1#,应加强日常巡视工作;对于处于一般风险的病害体2#、3#,应加强定期检测;对于处于高风险的病害体4#,应及时进行注浆加固或开挖回填处理。
2025, 45(2):55-64. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.006
摘要:为了改善内置应变传感器与沥青混合料的变形协调性,采用高模量细集料沥青混合料AC-5和常规沥青面层混合料AC-13作为基体材料成型试件,并内置电阻式应变传感器。结合DIC(数字图像相关法),开展单轴压缩、单轴拉伸、四点弯曲逐级加载试验;建立经假设检验验证的有限元模型,分析应变计埋设深度、荷载大小和荷载类型等在不同工况下高模量过渡材料对变形协调性的影响。结果表明:在多种类型荷载作用下,相比AC-13沥青混合料,AC-5高模量沥青混合料中的传感器实测应变数据更加接近DIC的实测数据,且测量误差更小、更稳定;试件在受压、受拉时会出现不同的测量偏差,高模量沥青混合料对偏差有一定的改善作用;在应变计埋深、荷载大小、荷载类型3种影响因素中,AC-5高模量沥青混合料表现出的与应变计协调变形性能相较于AC-13沥青混合料均有不同程度的提升。
2025, 45(2):65-72. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.007
摘要:针对常温养护超高性能混凝土(UHPC)自收缩较大的问题,该文研究了保水轻骨料与粗骨料混合掺入对UHPC抗压强度和自收缩性能的影响,并采用响应面法(RSM)优化了两类骨料的混合比例。研究结果表明:适量玄武岩和饱水火山石能够有效降低UHPC的收缩,其中,刚性的玄武岩发挥了约束基体收缩的作用,而饱水火山石通过缓慢释放水分,缓解了自干燥效应,从而减小了收缩。但玄武岩和火山石掺量一旦过量,会导致UHPC抗压强度下降。这是因为粗骨料增加了基体-粗骨料界面过渡区域,引发了纤维结团,而火山石自身强度较低,难以弥补界面过渡区带来的劣化效果。
2025, 45(2):73-82. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.008
摘要:建筑固废常用作路基填筑材料,其力学性质受含水率及压实度的影响较大。为了探究含水率和压实度对建筑固废的力学特性及颗粒破碎性能等参数的影响规律,利用室内大型直剪试验和颗粒筛分试验,在最大干密度一定的情况下,以不同含水率、不同压实度的试样为研究对象,在50 kPa、100 kPa、150 kPa 3种不同的法向应力条件下开展大型直剪试验研究,并分析建筑固废剪切前后的颗粒破碎特性。结果表明:建筑固废剪切前后断面的颗粒破碎形态较为明显,可划分为破裂、磨耗、研磨3种类型,在剪应力-剪切位移曲线上出现“跳跃”现象,建筑固废的黏聚力随含水率降低或压实度的增加而增大,内摩擦角随含水率的减小或压实度的增加而增大,建筑固废整体上的筛分统计表现为颗粒级配曲线上移,建筑固废颗粒的相对破碎率随着含水率的减小或压实度的增大而增大。
2025, 45(2):83-89. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.009
摘要:路面工程中集料来源不同导致了集料性质的巨大差异,从而影响集料与沥青的黏附性能,精准评估和区分多源集料与沥青的黏附性能,是保证沥青路面性能的重要前提。该文提出基于旋转瓶试验和图像处理的多源集料与改性沥青的评价方法,该方法将裹附改性沥青的多源集料进行了旋转瓶试验,通过图像处理得到的沥青剥落率来定量评价黏附性能,进而对浸水冲刷时间作用、沥青老化作用等因素的影响情况进行分析。评价结果表明:该方法能明显区分出多源集料黏附性差异,具有一定现实及工程意义。
2025, 45(2):90-98. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.010
摘要:为了提升脱硫橡胶沥青的综合性能,该文采用脱硫胶粉复合多聚磷酸改性的方式,基于响应曲面法优化复合改性沥青的制备参数,并制备普通橡胶、脱硫橡胶、多聚磷酸/普通橡胶复合和多聚磷酸/脱硫橡胶复合4种改性沥青,比较并分析它们各方面的性能。结果表明:相较于普通橡胶沥青,脱硫橡胶复合改性沥青的黏度更低,拌和、压实温度也有明显降低,体系中胶粉与沥青的相容更为稳定,便于橡胶沥青的制备、储存运输以及施工过程。而在路用性能方面,多聚磷酸/脱硫胶粉复合改性沥青的高温抗变形能力表现出与普通橡胶沥青相接近的水平,并且在低温环境下的蠕变能力更加优秀。在4种改性沥青中,多聚磷酸/脱硫胶粉复合改性沥青的性能优势明显,更适合推广应用。
2025, 45(2):99-105. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.011
摘要:部分早期建设的半刚性基层沥青路面存在基层严重松散状况,当通过验算无机结合料稳定层疲劳寿命来进行路面结构补强的设计方法行不通,同时该类路面扩宽方案受旧路面使用状况、旧路标高抬升、交通组织、路面再生等因素影响,成为改扩建设计中的重难点。为解决松散性半刚性基层沥青混凝土路面改扩建关键技术难题,该文基于深汕西高速公路改扩建项目,通过理论计算及实践验证的方法对该类路面加铺补强及拼宽技术进行研究。结果表明:结合规范要求及路面检测状况,将松散的水稳基层弱化为碎石粒料层,并将既有松散半刚性基层沥青路面简化为沥青结合料类材料层、粒料基层和路基结构体系进行结构补强验算,可得到满足规范要求的路面结构补强方案;针对旧路面不同设计标高抬升工况,需要综合考虑拼宽侧路面方案、施工便利性、交通组织等因素,制定差异化路面调平方案;路面扩宽方案需要综合考虑项目交通组织、交通分布、路面再生等因素,并通过设置台阶、枕梁、玻纤格栅等措施提高该类松散性基层沥青路面的拼接质量。深汕西改扩建一期工程路面已交工验收2年,目前路面使用状况良好,表明相关路面改扩建技术方案是可行的,相关经验可供类似项目参考。
2025, 45(2):106-117. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.012
摘要:为探讨玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维对半柔性路面材料的增强效果,并研究其在不同结构层中的适用性,该文通过析漏试验和飞散试验确定不同纤维掺量下的最佳油石比,并进行马歇尔试验,确定最佳纤维掺量;通过马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验及劈裂疲劳试验,评估纤维增强效果;利用ABAQUS软件建立三维有限元模型,分析半柔性材料在不同结构层中的力学响应。研究结果表明:玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维均改善了半柔性材料的路用性能,其中玄武岩纤维在半柔性路面材料中具有显著的增强效果;半柔性材料在上、中面层的应用效果最佳,提高了路面结构的耐久性,有效延缓了路面疲劳破坏,增强了抗车辙能力,尤其适用于重载路段和高温环境。
2025, 45(2):118-125. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.013
摘要:为准确表征裂缝加速两侧混凝土氯离子传输的行为,该文提出了裂缝有效影响距离的概念,在修正等效介质模型中将裂缝孔隙按垂直于裂缝面的距离非均匀分配,基于通量守恒的原则,建立了混凝土裂缝区域的氯离子扩散系数表达式。结合已有试验数据,验证了该文建立的修正等效氯离子扩散模型的适用性。最后,讨论了裂缝非均匀加速两侧混凝土氯离子传输的特性,以及裂缝间距和数量对氯离子传输的影响。结果表明:采用修正等效氯离子扩散模型得到的结果与试验结果吻合较好。参数研究发现,随着垂直于裂缝面距离的增加,氯离子含量不断降低,同一深度裂缝有效影响距离,边缘氯离子含量仅为裂缝中心点处的19%;裂缝数量对于氯离子扩散有一定的影响,同样距离下裂缝3 mm、6 mm处,多裂缝区域氯离子含量较单一裂缝处最大提升量为2%和17%,随着裂缝数量的增多,氯离子扩散能力先迅速增强后趋于平缓;裂缝间距对混凝土多裂缝区域的影响显著,随着裂缝间距的增加,多裂缝区域氯离子整体含量迅速下降,尤其是中心区域下降最为明显。
2025, 45(2):126-132. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.014
摘要:针对桥梁裂缝识别算法精度不高、应用效果不佳的问题,该文以桥梁表观高精度图像为研究对象,提出一种基于图像连通域特征与最大内切圆计算原理的裂缝识别算法(CIACM)。首先,采用灰度化、匀光滤波和边缘检测等传统图像处理算法将裂缝边缘特征显现;随后,基于连通域特征与最大内切圆计算原理进行裂缝识别,并筛选裂缝最大宽度处。试验结果表明:该算法计算绝对误差不超过0.02 mm,相对误差平均值为2.47%,标准差为1.52%;对于宽度<0.2 mm的细微裂缝,相对误差平均值为4.71%,标准差为1.54%,满足桥梁检测精度要求。研究表明:CIACM算法可有效提升裂缝识别精度,尤其适用于细微裂缝检测,为桥梁表观损伤自动化评估提供了可靠的技术支持。
2025, 45(2):133-140. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.015
摘要:为研究桥梁服役期间材料性能劣化对抗震性能的影响,该文基于钢筋锈蚀原理和菲克第二定律,分析了钢筋与混凝土材料性能的劣化规律,并得到了橡胶支座性能随时间的退化规律,结合地震易损性与危险性理论,提出了桥梁抗震可靠度计算方法。以一座钢筋混凝土箱形梁桥为例,计算得到了该桥的地震易损性曲线、危险性曲线以及全寿命周期内的抗震可靠度。研究结果表明:① 不同损伤状态下桥梁超越概率均随着峰值加速度aPGA的增大而不断增大,其中墩柱与支座共同劣化对桥梁地震损伤影响最大,墩柱劣化对桥梁地震损伤的影响大于支座劣化;② 桥梁服役年限越长,同一地震烈度下的桥梁超越概率越大,但增加的幅度随服役时间的增长而不断减小;③ 随着服役时间的增加,桥梁在各损伤状态下的抗震可靠度指标不断减小,其中,墩柱与支座共同劣化下的桥梁抗震可靠度下降最为明显,仅墩柱劣化相较于仅支座劣化对桥梁抗震可靠度的影响更大;④ 桥梁服役时间越长,考虑材料性能劣化与不考虑材料性能劣化的抗震可靠度差值越大。
2025, 45(2):141-149. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.016
摘要:在建的香山大桥为主跨880 m的双塔双索面双层钢桁梁半漂浮体系斜拉桥。其索塔呈人字形,梁底仅设牛腿、无横梁,塔肢轴线与铅直线呈9.9°、悬臂长度165.8 m,倾斜塔肢的悬臂长度较为罕见。合理的临时横撑设置除应确保索塔施工安全外,还应方便桥塔、临时横撑等的施工,节省临时横撑的投入。针对临时横撑确定的传统受力安全原则 “倾斜塔肢水平位移不超过轴线容许偏差,塔肢应力不超标”导致设置过多主动横撑的不足(增加了不必要措施与费用),采用新的简化受力安全原则“塔肢应力不超标”。通过有限元软件Midas Civil对索塔施工各阶段的仿真计算,结合香山大桥索塔结构特点和桥址水文、气象条件,研究确定了香山大桥索塔临时横撑位置、截面尺寸、主动力大小和拆除顺序等横撑设置方案。研究结果表明:所得设置方案临时横撑数量少,仅设一层主动横撑;采用所得横撑设置方案,索塔施工顺利(即将封顶),未产生任何裂缝,索塔轴线偏差在设计容许范围内。
2025, 45(2):150-162. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.017
摘要:为研究不同FRP-混凝土界面黏结滑移模型对FRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,该文设计并浇筑了5片钢筋混凝土矩形梁,其中4片梁分别使用碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)进行侧面条带间隔加固、条带连续加固、U形间隔加固以及U形连续加固,并对试验梁进行现场加固试验。同时,采用Abaqus有限元软件,选取3种已有的黏结滑移模型,构建基于界面脱黏失效过程的有限元分析模型,并将分析结果与试验结果进行了对比。结果表明:有限元模拟结果与试验结果在加固梁破坏过程和极限承载能力等方面吻合较好,试验所得到的抗剪承载力提升了13.5%~42.9%,而有限元模拟得到的提升了5.5%~47.7%。脱黏前后界面的剪力和滑移变化曲线表明:FRP?混凝土的脱黏是瞬间发生的。界面损伤后,CFRP条带所受剪力转移至相邻的条带,并进一步引起界面损伤,导致条带剥离;最终,CFRP加固混凝土梁的破坏形式均为CFRP的逐步剥离,导致梁的极限承载能力不足。不同的黏结滑移关系下,界面损伤的发展存在差异,进而影响了FRP条带的剥离过程,并最终影响整体的FRP抗剪贡献。在相同加固形式下,采用不同黏结滑移关系的模拟结果显示,CFRP抗剪贡献的误差为0.1%~15.9%。其中,Nakaba模型下的CFRP抗剪贡献表现得更安全,而Lu模型的模拟效果总体更好。
2025, 45(2):163-170. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.018
摘要:矮塔斜拉桥主梁支点截面梁高是矮塔斜拉桥的重要设计参数之一。为研究该参数对矮塔斜拉桥主梁受力性能的影响,该文以石滩大桥为例,采用有限元方法进行参数敏感性分析。在分析过程中,保持斜拉索索力、主梁纵向预应力数量及其位置、跨中截面梁高等因素不变,仅改变主梁支点截面梁高。分析该变化对成桥状态下主梁的弯矩、应力、刚度以及正常使用极限状态和承载能力极限状态下主梁的应力、弯矩、强度和载强比的影响。结果表明:矮塔斜拉桥主梁应力、内力、强度与载强比对主梁支点截面梁高具有较高敏感性;随着主梁支点截面增大,其相应主梁成桥负弯矩减小,主梁抗弯强度增大,主梁上缘压应力增大,下缘压应力减小,且下缘压应力的变化幅度大于上缘压应力,越靠近支点截面变化幅度越大;影响范围主要集中在以主墩为中心的边跨L1/3位置(L1为边跨跨径)至中跨L2/4位置(L2为中跨跨径)范围内。
2025, 45(2):171-177. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.019
摘要:随着跨海通道及过江通道的规划部署,劳动力需求大、作业条件差等突出的问题在大跨、超高索塔的施工过程中较为显著。为解决此问题,该文基于索塔智能化、工业化、标准化及装配化建造技术理念,探索超高索塔的高效施工方法,该文结合合理施工组织的定性分析,提出了超高索塔的一体化智能筑塔设备及塔柱钢筋工业化成型和装配化施工技术。通过应用于深中通道伶仃洋大桥,研究结果表明:该关键技术显著提升了索塔智能化建造技术水平,有效保障了作业安全,并进一步提高了桥塔建造品质;验证了所提技术的可行性和有效性,为超高混凝土索塔的建造提供了重要的理论和实践指导,对未来类似工程具有显著的借鉴价值,有助于推动索塔施工技术的创新发展。
2025, 45(2):178-186. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.020
摘要:该文旨在通过松浦大桥大修工程,探讨采用增大截面法加固负荷钢桁桥的设计方案,明确加固后原构件及加固件的内力计算方法及应力控制原则,并分析原构件初始应力对加固效果的影响。采用理论与试验相结合的方法,提出了考虑加固件与原构件分批受力过程的内力分配计算方法,并采用“原构件边缘屈服准则”作为应力控制原则。通过与《钢结构加固设计标准》(GB 51367—2019)的计算方法及成桥试验数据的对比分析,验证了加固设计方案的合理性和有效性。研究结果表明:所提出的内力分配计算方法能够准确计算构件内力,且“原构件边缘屈服准则”能有效保证加固后钢桥满足弹性受力要求。该研究还发现构件初始应力水平对加固效果有显著影响,因此建议在加固前尽量卸载,并控制初始应力水平在0.6以内。
2025, 45(2):187-193. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.021
摘要:为解决某预应力混凝土现浇连续箱梁桥第2跨底板横向开裂及整体刚度下降的病害问题,该文通过病害成因分析,建立了考虑截面刚度折减与预应力损失的有限元损伤模型,结合包络设计的原则,合理确定了加固新增预应力度,提出了“整联腹板外包新增体内长束、第2跨底板新增局部体外短束”的体内体外组合预应力加固方案。施工监控和加固前、后荷载试验结果表明:该加固方式恢复了预压应力储备,提高了整体刚度,加固效果良好。体内体外组合预应力加固技术具有有效改善应力状况、提高结构整体刚度、适应性广等优点,可为其他同类工程的加固提供参考。
2025, 45(2):194-203. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.022
摘要:为进一步提升桥梁服役状态并延长结构使用寿命,对桥梁结构钢束的预应力进行有效检测具有重要意义。既有常规检测方法在实际工程测试中存在局限性,且检测结果离散性较大。X射线衍射法从金属材料微观尺度出发,通过晶格间距变化反推宏观应力分布,具有理论明确、测试过程稳定的优势。该文创新性地将X射线衍射法应用于桥梁有效预应力检测中,通过室内张拉对比试验,研究了表面处理工艺优化方法并对桥梁有效应力进行修正。结果表明:X射线衍射法的桥梁预应力测试结果稳定,具有场景适用性强、结果离散性小、测量精度高等优点;采用硬质砂轮片打磨,结合15 V铅酸溶液电解2 min的表面处理工艺最佳;提出了线性和指数型两种有效应力分级修正公式。研究成果可为X射线衍射法在桥梁预应力的测试应用提供参考。
2025, 45(2):204-211. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.023
摘要:为了获得匹配度广、制备方法简便的隧道模型试验相似材料,以满足研究渗透结晶型浆液注浆效果的隧道断层破碎带预注浆模型试验要求,该文选择石膏、水泥、河砂、机制砂等工程材料,通过相似常数计算、材料筛选、性能试验等方法制备围岩、破碎带和隧道衬砌相似材料。结果表明:确定了Cl=50、Cγ=1、CE=50、CQ=2 500等相似常数,以优化材料配比和制备工艺为基础开展试验;使用水泥、河砂、石膏等制备其重度、抗压强度、弹性模量变化范围分别为16.65~17.58 kN/m3、0.21~0.93 MPa和29.72~113.74 MPa的相似材料。当m河砂∶m石膏∶m水泥∶m水=1∶0.15∶0.03∶0.04时,所制备的材料满足试验要求;选择平均粒径约为0.4 mm的机制砂作为破碎带相似材料,有效规避粒径效应的同时又能合理模拟岩土体松散破碎的特点;使用石膏、重晶石粉、水泥等制备弹性模量为0.38~0.62 GPa的相似材料,当m石膏∶m重晶石粉∶m水泥∶m水=1∶0.09∶0.05∶1.4时,所制备的材料满足试验要求,并使用自制PVC拼装模具浇注。该研究表明围岩、断层和衬砌的整套隧道相似材料均能满足隧道断层预注浆模型试验的相似关系要求,同时可以通过调整配比,为同类工程模拟提供更多材料选择。
2025, 45(2):212-220. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.024
摘要:新建盾构隧道近距离穿越容易引起临近既有隧道产生变形,如何依据地层条件合理设置掘进参数以控制环境变形至关重要。该文采用K-means聚类算法分析掘进参数和地表沉降之间的关联性,通过误差平方和(ESSE)对聚类质量进行度量并选取了最佳聚类簇数,对试验段现场监测数据进行聚类分析,得到3个聚类中心,最终提出了富水圆砾地层泥水平衡盾构施工最优掘进参数组合。结合实际下穿段参数设定值和既有隧道变形情况对最优参数组合进行了验证。结果表明:① 富水圆砾地层中泥水平衡盾构施工最优的掘进参数组合为:平均扭矩2 005 kN·m、推力14 380 kN、掘进速度17.5 mm/min、进排泥浆流量差57 m3/h;② 采取最优掘进参数组合后,近接下穿段既有隧道竖向变形控制在0.58 mm以内,达到了较为理想的变形控制效果。
2025, 45(2):221-228. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.025
摘要:针对大直径泥水盾构在近海域富水粉细砂地层中始发和接收面临的涌水涌砂风险难题,基于孟加拉卡纳普里河底双线盾构隧道工程实践,采用理论计算和数值模拟的方法,分别研究端头加固长度的合理范围和洞门凿除厚度,最后通过盾构掘进参数分析评判加固效果。研究结果表明:富水砂层中工作井端头纵向加固合理范围是盾构主机长度加2~3 m;采用密闭钢套筒+三重管高压旋喷加固+降水井降水+注浆止水帷幕的综合措施,可有效降低盾构始发和接收时的涌水涌砂风险,且具有较高的安全系数和较好的经济性;洞门地连墙凿除厚度为60 cm时,既能确保洞门安全,又能保障施工进度。
2025, 45(2):229-237. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.026
摘要:主梁合龙是斜拉桥实现内力和线形目标的关键工序。为解决斜拉桥施工过程中主梁合龙受力问题,该文基于桥梁自适应无应力构形控制法,分析了不同主梁简支合龙施工方法的力学特性,建立了计算简支合龙法合龙段制造尺寸的分析方法。以嘉鱼长江大桥为依托工程,提出了一种新型的智能顶推?简支合龙方法,分析了合龙后的主梁线形和结构受力结果,验证了所提合龙施工新方法的可行性。结果表明:实测线形与理论线形基本一致,所提出的合龙方法可操作性强,能保证较高的合龙精度。
2025, 45(2):238-246. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.027
摘要:针对国内外缺乏高速公路病害的数据样本问题,该文建立了包含高速公路2D图像和3D形貌的病害数据集,并对数据采集原理、数据处理方法、样本描述、数据质量控制与验证进行了详细阐述。该数据集包含不同车道、不同光线背景、不同道路结构共计576个细分场景下的龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、沉陷、车辙、波浪拥包、坑槽等11类高速公路路面病害;警告标志、禁令标志、指示标志、指路标志、旅游区标志、道路施工安全标志6类交通标志。该数据集不仅可以为各类高速公路缺陷检测神经网络模型提供庞大的训练样本,还可以借助该数据集对YOLOV7模型进行小样本训练,验证数据集的有效性。研究结果表明:通过建立基于高速公路场景的图像数据集,能够有效深化对高速公路病害和路面场景的理解,为解决高速公路路面病害检测问题提供了智能信息化的解决方案,并为相关算法模型的训练和后续数据集建设工作奠定了坚实基础。
2025, 45(2):247-255. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.028
摘要:为了解决交叉口设置快速公交系统(Bus Rapid Transit,BRT)专用道以及设置BRT固定信号优先导致高峰期道路利用率下降、CO2排放增多、交叉口通行速度减小的问题,该文在将BRT专用道设置为间歇式以及是否启用BRT主动信号优先控制的基础上,提出了4种交叉口BRT控制策略。以设置路中式BRT专用道的十字交叉口为研究对象,基于城市交通模拟(SUMO)软件和其二次开发接口,采用Python语言编程实现了4种控制策略的模拟,通过模拟试验,对比分析了在不同交叉口总交通量Q时各策略的实施效果。结果表明:① 当Q在0~2 400 veh/h的低等交通量区间时,执行不开放专用道且不启用信号优先的策略效果最好;② 当Q在2 400~4 800 veh/h的中等交通量区间时,执行开放专用道但不启用信号优先的策略效果最好;③ 当Q在4 800~7 200 veh/h的高等交通量区间时,执行开放专用道且启用信号优先的策略效果最好。该研究明确了不同BRT控制策略的适用流量范围。
2025, 45(2):256-263. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.029
摘要:山岭地区受地形限制,高填方边坡和桥梁等交通形式屡见不鲜,常常由于地形的限制出现桥梁结构预制构件运输困难等问题。针对这种情况,该文提出在高填方路基布置下沉式预制梁场,分析填方路基沉降变形的主要因素,应用多种变形控制措施以控制高填方路基及预制梁场的变形,通过三维数值模型分析填方路基及梁场变形特点。研究结果表明:换填物理性质较差的下层土体,采用物理性质较好的填料层,能够有效减小预制梁场的不均匀沉降;采用沉降控制措施后,预制梁场的整体沉降为20 mm左右,但不均匀沉降仅为3 mm;预制梁场施工对下层填料的影响范围与梁场面积相似。
2025, 45(2):264-272. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.02.030
摘要:随着桥梁工程向深水环境拓展,永久性浮式桥梁结构日益受到国内外学者的关注。该文系统梳理了世界范围内具有代表性的永久性浮式桥梁工程案例,归纳了已建永久性浮式桥梁工程的结构体系,并针对永久性浮式桥梁的力学特性、施工流程和特殊构造相关研究和应用进展进行了介绍,最后从工程经济性、环境适用性的角度对永久性浮式桥梁的发展前景进行了分析。研究表明:永久性浮式桥梁结构在世界范围内获得了一定的工程应用,形成了连续浮箱和离散浮箱两种主要结构体系,在深水条件中显示出了优越的工程经济性。通过深化研究论证,永久性浮式桥梁结构有望在深水跨越工程中获得推广。