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  • 2024年第0卷第5期文章目次
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      2024, 44(5). CSTR:

      摘要 (37) HTML (0) PDF 319.07 K (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 封一/四

      2024, 44(5). CSTR:

      摘要 (21) HTML (0) PDF 955.22 K (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >寒区道路工程理论与技术-专栏
    • 多年冻土区道路工程病害处治技术研究进展与展望

      2024, 44(5):1-16. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.001 CSTR:

      摘要 (570) HTML (189) PDF 2.09 M (501) 评论 (0) 收藏

      摘要:冻融灾害是影响多年冻土区道路工程服役性能和运营安全的关键问题。在冻土环境暖湿化和工程热效应共同影响下,多年冻土加速退化,加剧了道路冻融病害风险。为维持道路服役性能水平,冻土道路养护维修频次远高于其他地区,道路使用寿命难以达到设计预期。深化道路岩土结构灾变机理认识,加强工程病害处治技术研究对推进冻土区高质量、高等级公路建设与养护具有重要意义。基于此,该文首先对冻土道路典型病害类型进行阐述,并根据冻土性质、气候与地形、道路材料与结构等内外因素探究病害的形成机理与演变机制;根据病害处治原理的不同,论述了当前冻土道路病害处治技术研究现状与发展趋势。研究表明:冻土道路病害主要包括冻融沉陷、开裂坑槽和唧泥翻浆,病害成因包含冻土性质、气候地形、道路材料与结构等内外因素,特别是冻融积水浸泡软化地基诱发沉陷变形较为显著,因此在道路规划阶段应充分优化选线设计。根据在役道路病害处治原理不同,可将现有处治技术分为被动冷却路基措施、主动冷却路基措施和冻土地基增强措施 3类。其中,路基主、被动控温措施研究与应用较为系统全面,后续应持续聚焦于控温性能提升及多种处治措施联合运用;冻土地基增强技术具有良好的应用前景和推广价值,目前主要处于探索试验阶段,未来在设计方法与建造技术上需深入研究。病害处治技术还应关注在役道路服役性能保持,需持续加强处治效果跟踪评估。为降低冻土道路病害发生风险,保障高原交通运输安全,形成以“地基增强 ?路基控温 ?综合排水”为核心的病害一体化处治技术是未来研究方向和关注重点。

    • 高寒区上覆岩石层膨胀土失稳边坡治理方法研究

      2024, 44(5):17-24,38. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.002 CSTR:

      摘要 (63) HTML (8) PDF 1.56 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究高寒区上覆岩石层膨胀土条件下高速公路路堑边坡失稳的治理方法,依托张(北)—尚(义)高速公路失稳边坡工程,提出了不良地质下的边坡失稳综合治理方法,即通过刚性防护系统、排水系统、保温系统、柔性防护系统和隔水系统组成 “五位一体 ”的边坡防护结构。其中,刚性防护系统为抗滑桩,在一级边坡 1/3高度处设置,其参数基于失稳区域的岩石层削坡减载后剩余土体所需的抗滑力进行计算;排水系统由岩石层与膨胀土层的内置仰式排水管、失稳区域土体开挖后膨胀土层外设置的碎石排水层、碎石层内的排水横管、各个平台的排水沟、截水沟和边沟等结构组成;保温系统由碎石层外设置的回填土层和耕植黏土层组成;柔性防护系统为土工格栅加筋体,兼具保温作用;隔水系统由回填土层平台耕植黏土层下的两布一膜隔水层、碎石层和抗滑桩接触区域的两布一膜隔水层组成。现场治理结果表明:该方法能够有效防止边坡再次发生失稳破坏。

    • 寒区道路桥梁融雪除冰技术研究综述

      2024, 44(5):25-38. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.003 CSTR:

      摘要 (342) HTML (92) PDF 1.95 M (581) 评论 (0) 收藏

      摘要:道路桥面的融雪除冰对车辆行驶安全至关重要,但是目前对于融雪除冰技术的研究主要集中在工程效果及技术评价上,尚未从除冰工作机理进行对比分析和系统阐述。该文基于融雪除冰机理将融雪除冰技术分为被动式除冰技术、主动融雪除冰技术以及能量利用型融雪除冰技术 3类,并对其进行归纳总结。系统评价了融雪剂除冰法、机械除冰法两项传统除冰手段的优缺点;探讨了抑制类冻结铺装路面、相变材料路面两项主动融雪除冰技术,并提出相变材料用于路面融雪除冰具有绿色环保价值;介绍了不同能量利用型融雪除冰技术的应用机理。深入分析现有的道路除雪技术及其实际应用效果和存在的问题,以期对寒区道路桥梁冬季融雪除冰研究提供基础性支撑。

    • 寒区低温环境水泥改良黄土性能与应用

      2024, 44(5):39-49. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.004 CSTR:

      摘要 (29) HTML (3) PDF 1.93 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对中国寒区气候寒冷、全年平均 气温低的气候特点,采用 5 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃分别模拟低温、室温和中温养生条件下水泥改良湿陷性黄土的现场养生条件,基于室内试验分析养生环境温度、水泥掺量、养生龄期对水泥改良黄土RCBR(加州承载比 )、无侧限抗压强度、动态回弹模量的影响规律;进而采用冻融循环试验和动水冲刷试验研究水泥掺量和养生温度对水泥改良黄土抗冻融耐久性和抗冲刷性能的影响。结合室内试验成果,将4%和5%水泥改良黄土应用于填筑高速公路上路床和下路床,并测试试验段水泥改良黄土路床顶面的回弹模量、FWD动态回弹弯沉和贝克曼梁静态回弹弯沉,最终建立路床顶面回弹模量与实测弯沉以及动、静弯沉之间的拟合关系。结果表明:水泥改良黄土的 RCBR、无侧限抗压强度和动态回弹模量等力学指标均随养生温度的增加和水泥掺量的增大而持续增大;经历 9次冻融循环后水泥改良土的动态回弹模量趋于稳定,综合考虑水泥改良黄土的抗冻性、抗冻融耐久性和经济性,推荐适宜的水泥掺量为 4%~ 5%,寒区 5 ℃、10 ℃环境温度施工的水泥改良土动态回弹模量折减系数可取 0.80~0.85、0.90~0.95;BB实测弯沉 (LBB)与FWD实测弯沉 (LFWD)之间的拟合关系为:LBB=1.166×LFWD。

    • 氯离子对盐渍化寒区路基填土盐胀的影响研究

      2024, 44(5):50-58. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.005 CSTR:

      摘要 (35) HTML (2) PDF 1.65 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐渍化寒区路基填土通常为富含氯化钠和 硫酸钠的复合盐渍土。为探究氯离子含量对盐渍化寒区路基盐胀的影响机制,基于 Pitzer离子模型中氯化钠 ?硫酸钠 ?水三元体系溶液计算理论,结合 FREZCHEM 模型,定量分析水分活度、成冰因子和过饱和比与温度、浓度比(η=mCl-/mSO2-4)的内在关联,研究了复合盐渍土的冻结温度和结晶过饱和比随硫酸钠含量、浓度比的变化规律,揭示了氯化钠对硫酸盐渍土结晶的影响机制,确定了硫酸盐渍土中添加氯化钠降低盐胀的临界浓度比。研究结果表明:FREZCHEM 模型可用于分析复合盐渍土的冻结和盐分结晶特性,成冰因子与温度和溶液浓度密切相关,当其等于 1时,孔隙溶液处于热力学平衡状态;氯化钠对硫酸钠结晶析出具有促进或抑制双重作用,当盐渍土中硫酸钠的浓度大于 1.0 mol/kg时,按照临界浓度比大于 2.5添加氯化钠,会显著降低硫酸盐渍土的盐胀变形。同时,现场施工中采用盐化法可有效抑制盐渍化寒区路基的盐胀变形。

    • >路基工程
    • 岩溶区钻孔桩泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式试验研究

      2024, 44(5):59-64. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.006 CSTR:

      摘要 (387) HTML (6) PDF 1.48 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩溶区桩孔常常钻穿溶洞诱发泥浆漏失,引起孔壁失稳、地面塌陷、设备陷落,阻碍施工顺利进行。掌握钻孔因泥浆漏失而塌陷机制对优化、确定桩孔的施工工艺非常重要。该文采用室内模型试验,研究岩溶区覆盖层为上部黏土、下部砂土条件下桩孔钻穿溶洞、泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式,为岩溶区桩基施工方案决策提供试验依据。结果表明:桩孔钻穿溶洞顶板引起上部黏土、下部砂土覆盖层塌陷的力学原理是桩孔钻穿溶洞顶板后,泥浆快速下窜导致孔壁应力失去平衡,砂土因单粒结构而率先移动、充填桩孔,进而引起的上层黏土失稳下沉。当砂土顶面与水平面形成的夹角约等于内摩擦角时,砂土滑动停止;砂土滑动停止后,上层黏土下沉持续而形成土拱;土拱形成以后,地面趋于稳定;钻孔泥浆下窜诱发地面沉降的历程分为快速下沉、缓慢下沉、稳定 3个阶段,整个过程历时约1 min,地面形成下沉盆。工程中,建议对溶洞顶板上部砂土采用注浆法加固,防止桩孔钻穿溶洞顶板引起地面塌陷,确保设备人员安全、施工顺利。

    • 基于遗传算法和黏弹性理论的路基模量反算方法

      2024, 44(5):65-74. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.007 CSTR:

      摘要 (26) HTML (8) PDF 1.52 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高 PFWD检测方法对路基模量反算的适用性,该文依托内罗毕西环线路基拼接工程,通过采用三维 Kel-vin黏弹性模型以及准静态响应分析方法,推导了长期固定荷载作用下黏弹性路基的位移函数,并结合黏弹性的线性叠加原理以及遗传算法,提出了基于多种群遗传算法的黏弹性路基模量反算新方法 (TIV-AMGADCO )。其中,相应的反算程序采用 Matlab编写。理论推导与现场测试对比验证表明:在PFWD荷载作用下,路基顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值;而基于弹性半空间模型的传统方法,仅选取位移和荷载峰值进行反算,导致其计算结果较新方法反算结果大 20%左右;同时,新方法正算得到的位移时程曲线与真实曲线的相关系数基本大于 0.9,对比其他方法的结果,其计算差距基本保持在 10%左右;同时新方法收敛速度快,具有较好的适应性,能够较为准确地反算出路基模量,可作为路基设计与施工质量控制的依据。

    • >路面结构与材料
    • 公路路面损坏与内部隐伏病害的关联性研究

      2024, 44(5):75-82. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.008 CSTR:

      摘要 (473) HTML (17) PDF 1.77 M (258) 评论 (0) 收藏

      摘要:路面结构的内部隐伏病害是影响公路 性能及使用寿命的重大隐患。该文结合现行 《公路技术状况评定标准 》(JTG 5210—2018)中路面破损率的统计方法,提出了表征道路内部隐伏病害状况的指标 ——路面结构破损率。依托实际公路检测工程,对某区间长 38 km、双向四车道的高速公路进行了路面损坏调查和路面以下 1 m深度范围内隐伏病害调查,并按照 100 m整桩号分段统计分析了路面损坏与隐伏病害总体情况及二者的空间分布规律,进一步探索了不同路面损坏状况下路面破损率和路面结构破损率的相关关系。研究结果表明:当路面损坏较严重时,路面破损率和路面结构破损率存在较强相关性。即当路面损坏状况指数较低时,内部隐伏病害也会随之增多,此时路面表观病害和隐伏病害可能存在着伴生关系;此外,随着隐伏病害的发生层位逐渐加深,更容易出现伴生的路面损坏。

    • 沥青混合料拌和和易性评价方法研究综述

      2024, 44(5):83-96. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.009 CSTR:

      摘要 (364) HTML (11) PDF 1.62 M (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确沥青混合料拌和和易性的评价方法及研究现状,通过查阅国内外相关研究文献,对比分析各种不同的沥青混合料和易性评价方法、指标及研究结论,系统归纳了不同沥青混合料和易性评价方法的适用性及评价效果,并对拌和和易性的主要影响因素作出对比分析及综合评述。结果表明:沥青混合料拌和和易性的评价方法,大多是通过量化拌和过程中的阻力或能量消耗来构建相应的指标定量评价和易性,也有部分方法是通过压实体积指标或工作效能作为间接验证来评价和易性。混合料中材料组成及拌和条件直接影响沥青混合料的和易性,若提升和易性,不仅能够改善混合料的成型及压实性能,还能显著提升路面工程质量。不断优化和提升沥青混合料和易性评价方法以及相应评价指标,能够使混合料和易性得到更加精确合理的评价,这不仅有助于促进路面工程新技术的推广应用,还可以降低能量消耗、减少污染物与碳排放等。

    • 生物质灰用作混凝土掺合料的研究综述

      2024, 44(5):97-107. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.010 CSTR:

      摘要 (14) HTML (7) PDF 1.49 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:为总结生物质灰用作混凝土掺合料的研究进展,该文从生物质灰的理化特性、作用机理、生产工艺的影响因素及掺入混凝土后对混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响进行研究。结果表明:与传统矿物掺合料相比,生物质灰密 度小且比表面积大,大部分生物质灰中的 SAF(SiO 2+Al 2O3+Fe 2O3)活性成分总量均超过 F类火山灰的标准要求 (即≥70%)。将生物质灰掺入混凝土后,能有效提高混凝土的力学和耐久性能,但可能会对混凝土的流动性和抗碳化性能产生负面影响。另外,生物质灰的性能受燃烧和研磨等生产工艺的影响较大,为实现生物质灰在大规模工程中的广泛应用,未来还需要对生物质灰的生产工艺进行优化。

    • 老化SBS改性沥青的结构修复与性能评价

      2024, 44(5):108-116. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.011 CSTR:

      摘要 (26) HTML (6) PDF 1.58 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:为恢复老化 SBS改性沥青良好的使用性能,该研究使用菜籽油生物沥青 (COA)与聚亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)分别进行沥青组分调节,并修复 SBS分子结构。通过对比不同再生组分对短期老化 SBS改性沥青物理流变性能及分子量分布的影响,验证上述的双重再生机理。同时,根据未老化基质沥青与 SBS改性沥青流变性能在双重再生剂作用下的变化规律,排除再生剂自身对相位角平台区的影响。在综合考虑双重再生 SBS改性沥青的物理与流变性能情况下,分别确定 COA与PAPI的最佳掺量。试验结果表明:双重再生剂不仅可以调节沥青组分,还能修复 SBS分子结构,进而恢复老化 SBS改性沥青物理与流变性能。双重再生剂的最佳配比为 12% COA+ 1.25%PAPI;荧光显微镜测试结果进一步验证了 PAPI具有重建 SBS网络结构的作用。

    • 考虑正交异性的粒料压实特性及其结构力学行为研究

      2024, 44(5):117-124. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.012 CSTR:

      摘要 (284) HTML (3) PDF 1.64 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:粒料的正交异性与其压实过程密切相关,对路面的结构力学行为具有显著影响。为研究压实过程对粒料正交异性的影响,采用不同的压实方式及压实功对路用粒料进行击实成型,开展改进的动态回弹力学试验研究,得到典型粒料的正交异性系数 α2;采用有限元方法,开展考虑粒料正交异性的沥青路面结构力学分析。结果表明:对于旋转压实成型的试件,其干密度略大于冲击压实成型;增大压实功,在增加粒料干密度的同时也会增加其正交异性;在低压实功下,旋转压实成型的粒料正交异性更显著,但在高压实功下,冲击压实成型的正交异性更加显著;粒料的正交异性对沥青路面结构关键响应具有显著影响,忽略粒料的正交异性,存在低估路面结构损坏的风险;考虑粒料的正交异性,能够改善路面结构计算中粒料层的底部受拉,且更符合实际情况。

    • 玄武岩纤维对水稳碎石基层强度的影响

      2024, 44(5):125-131. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.013 CSTR:

      摘要 (26) HTML (4) PDF 1.18 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究玄武岩纤维改良棱角性不良的破碎鹅卵石基层性能,该文基于正交试验确定了水泥稳定破碎鹅卵石中玄武岩纤维最佳掺量为 1 kg/m3(15 mm)+2 kg/m3(25 mm),对水泥稳定破碎鹅卵石、水泥稳定破碎鹅卵石 +最佳掺量的玄武岩纤维和水泥稳定碎石 (石灰岩机轧碎石 )3种工况混合料进行了无侧限抗压强度与劈裂强度试验。研究结果表明:受骨料棱角性的影响,水泥稳定碎石 (石灰岩机轧碎石 )混合料的强度优于水泥稳定破碎鹅卵石混合料;掺入玄武岩纤维的水泥稳定破碎鹅卵石混合料,随着龄期的增加,其强度增长较快,与未掺入纤维的水泥稳定破碎鹅卵石混合料相比,7 d抗压强度降低了 0.08%,而14 d、28 d、60 d抗压强度提高了 3.9%、17.1%、28.3%;7 d、14 d、28 d、60 d劈裂强度提高了 4.3%、10.2%、19.0%、28.7%;在龄期 45 d掺入纤维的水泥稳定破碎鹅卵石的强度达到水泥稳定碎石(石灰岩机轧碎石 )的强度。

    • >桥梁工程与隧道工程
    • 大跨梁-拱组合刚构桥船撞力和抗撞性能研究

      2024, 44(5):132-142. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.014 CSTR:

      摘要 (374) HTML (9) PDF 2.04 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:梁?拱组合刚构桥是一种新桥型,船撞研究较少。该文以礼嘉嘉陵江大桥为工程背景,研究大跨度上承式梁 ?拱组合刚构桥梁的船撞力标准值和抗撞性能。首先确立了代表船型和船撞计算工况,利用 ANSYS/LS-DYNA 非线性有限元瞬态动力软件模拟了单墩模型在各工况下船桥碰撞过程,并对比了船撞力有限元仿真结果与多种经验公式计算结果。最后利用全桥模型和验算截面的极限承载力反推得到桥墩的极限抗船撞力,对桥墩的抗撞性能进行了评估。结果表明:船撞力具有很强的非线性波动特征,船艏最大撞深发生时刻滞后于最大撞击力发生时刻,船桥碰撞过程中的系统能量主要是由船舶动能转化为船艏局部变形内能;不同的船撞力经验公式的计算结果相差较大,推荐采用动力仿真模拟值;极限抗船撞力验算结果表明礼嘉嘉陵江大桥主墩的抗撞性能满足要求。

    • 钢桁梁悬索桥加劲梁节段安装连接方式研究

      2024, 44(5):143-148. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.015 CSTR:

      摘要 (24) HTML (6) PDF 1.41 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大跨度钢桁梁悬索桥施工过程中主梁的两种连接方式:逐段铰接法和刚铰结合法,以湖北省某长江公路大桥为例,采用桥梁设计与施工控制分析系统 BDCMS 建立平面全桥计算模型,对钢桁梁悬索桥主梁施工的两种连接方式进行模拟分析,综合比较施工过程中的加劲梁弦杆内力和加劲梁线形,得出项目采用刚铰结合法的施工方法较为合理的结论,并通过模拟计算对刚铰结合法的临时铰开口宽度进行研究,得到合理的铰固转换时机。

    • 考虑碰撞效应的近断层斜拉桥地震响应研究

      2024, 44(5):149-157. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.016 CSTR:

      摘要 (18) HTML (6) PDF 2.27 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究碰撞效应对近断层斜拉桥 地震响应影响,该文以一座双塔斜拉桥为工程背景,分析近断层地震动作用下斜拉桥主桥和引桥主梁碰撞响应及碰撞响应对结构地震响应的影响,研究黏滞阻尼器和弹性索对近断层地震动作用下斜拉桥碰撞效应影响,并与远场地震动下斜拉桥地震响应进行对比,探讨碰撞效应对斜拉桥减震率影响。结果表明:与无脉冲地震动相比,近断层脉冲地震动作用下在脉冲时段内斜拉桥主桥与引桥更易发生碰撞,碰撞效应对斜拉桥地震响应影响更显著;设置黏滞阻尼器和弹性索后,斜拉桥主桥与引桥在脉冲时段内仍发生碰撞,但碰撞响应减小,且脉冲地震动作用下碰撞效应对斜拉桥地震响应影响明显降低;在分析脉冲地震动作用下斜拉桥减震率时须考虑碰撞效应。

    • 不同场地下大跨斜拉桥多维多点随机地震响应分析

      2024, 44(5):158-165. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.017 CSTR:

      摘要 (17) HTML (8) PDF 1.58 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究不同场地下大跨斜拉桥随机地震响应,该文采用场地传递函数评估不同场地条件对地震动传播的影响,综合考虑行波效应及相干效应,生成了不同场地条件的多点功率谱,运用绝对位移求解的虚拟激励法对斜拉桥在不同场地下的一致激励及多点多维的地震响应进行对比分析。选取一大跨斜拉桥作为工程实例,采用 Ansys有限元软件进行随机地震响应分析;考虑场地条件对地震功率谱的影响,计算桥梁结构在不同激励方式下的随机响应,提取桥梁各单元响应的功率谱,并计算功率谱响应的均方根极值。研究结果表明:软土场地对桥梁随机响应的放大效应约为硬土场地的 3倍;多点激励对桥梁随机响应的放大影响约为一致激励的 1.5倍。因此,场地效应对大跨斜拉桥梁的随机地震响应影响极大,在抗震设计时不能忽略其影响。

    • 应力比对高强钢丝疲劳寿命影响试验研究

      2024, 44(5):166-172. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.018 CSTR:

      摘要 (263) HTML (4) PDF 1.42 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确应力比对钢丝疲劳寿命的影响,验证断裂力学模型对钢丝疲劳寿命评估的适用性。在将钢丝点蚀坑等效为缺口的假设基础上,开展了不同应力比下不同预制深度缺口钢丝样本的疲劳试验,建立了考虑应力比效应的疲劳寿命经验方程。试验结果表明:钢丝样本的疲劳寿命受应力比的影响明显,随应力比的增大而明显减小。预制缺口深度和应力比的增大均会导致钢丝样本疲劳强度的下降。采用考虑应力比效应的断裂力学模型对钢丝样本进行了疲劳寿命预测,预测结果处于 ±2倍误差带内。断裂力学模型对于不同应力比下的缺口钢丝疲劳寿命预测具有一定的适用性。

    • 参照多尺度模型的钢桁梁节点刚域优化

      2024, 44(5):173-182. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.019 CSTR:

      摘要 (29) HTML (9) PDF 2.73 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:在整体节点钢桁梁桥计算中往往采用带刚臂梁单元模拟整体节点板的刚度增强效应以提高计算精度。该文以中山联石湾大桥为工程背景,提出并验证了一种以桁梁多尺度模型为参照对节点刚域模拟进行优化的方法。选取 5个连续的标准节段作为研究对象,利用 Ansys分别建立刚臂梁单元模型和带节点板子结构的桁梁多尺度模型,并施加相同的边界与荷载条件。以多尺度模型的主桁挠度作为目标挠度,通过改变节点刚臂长度使刚臂梁单元模型主桁挠度与目标挠度拟合,实现挠度拟合时将节点刚臂长度代入全桥模型中进行后续计算,此过程实现了节点刚臂长度的优化。对优化前后的 3种模型进行施工过程和成桥状态的计算分析,有限元计算结果与实测数据对比表明:对节点刚域优化后的理论挠度始终与实测数据较吻合,在最大悬臂工况下,将节点区域全部视为刚域的理论最大挠度仅占实测值的26.6%,而不考虑刚域影响的理论最大挠度为实测值的 124.1%,其误差反而小于过高估计刚度的情况,说明优化后的计算模型较好地模拟了该桥的实际刚度,而节点刚度增强效应模拟不准确导致的误差反而可能大于忽略刚域的误差。

    • 外设复合材料圈的独立桩柱防船撞系统设计与模拟

      2024, 44(5):183-191. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.020 CSTR:

      摘要 (24) HTML (8) PDF 2.10 M (225) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评估船舶撞击桥梁过程中结构的安全性并设计合理有效的防撞系统,准确计算船桥碰撞力具有重要的意义。该文针对湘潭湘江芙蓉大桥的防船撞问题进行研究,基于有限元分析软件 Ansys/LS-DYNA 计算各典型撞击角度、撞击位置工况下的船撞力,并与经验公式计算结果进行对比,从而确定桥墩结构的设防船撞力。根据桥梁双肢薄壁墩抗撞能力弱的结构特点,设计并实施了复合材料与钢管混凝土独立桩柱相组合的隔离式防船撞系统。对有无防撞设施工况下的桥墩及独立桩柱结构所受的船撞力进行对比,结果表明:设置组合防撞系统后,桥墩在典型不利船撞工况下所受的横桥向和顺桥向撞击力均大幅削减,验证了该防撞系统的有效性。

    • 高温天气对宽幅矮塔斜拉桥大悬臂施工控制影响研究

      2024, 44(5):192-200. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.021 CSTR:

      摘要 (18) HTML (2) PDF 1.92 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究高温天气下温度梯度对处于大悬臂施工阶段的宽幅矮塔斜拉桥施工的影响,通过理论计算宽幅等高箱梁的太阳辐射和热边界条件,采用 Abaqus建立宽幅等高箱梁的热分析有限元模型,使用智能弦式传感器与红外测温仪实测箱梁截面温度,计算宽幅箱梁在夏季某天从日出至日落的温度梯度大小及其分布。采用 Midas Civil 建立施工阶段有限元模型,分析大悬臂阶段控制工况下正温度梯度对主梁线形与应力的影响规律。结果表明:热分析有限元模型结果与实测温度结果吻合较好。宽幅等高箱梁边中腹板处温度梯度效应最显著,中午高温时段内宽幅等高箱梁边中腹板顶部竖向温度梯度大小与作用范围均高于 《公路桥涵设计通用规范 》 (JTG D 60—2015)规定值。正温度梯度使主梁产生下挠,并且随着悬臂的增大,主梁下挠效应越显著,与无温度梯度相比最大悬臂节段浇筑后正温度梯度使主梁悬臂端下挠量增大了 36.08 mm,尾索张拉主梁悬臂端下挠量增大了 40.23 mm。正温度梯度使主梁顶板压应力显著增加。

    • 斜拉桥由成桥状态求解施工初始索力方法研究

      2024, 44(5):201-209. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.022 CSTR:

      摘要 (22) HTML (4) PDF 1.89 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:该文针对斜拉桥由成桥状态求解施工初始索力的问题,提出一种结合无应力索长与正装迭代的方法。该方法首先由成桥状态计算斜拉索无应力长度,然后基于无应力索长进行施工正装计算,求得拉索原始初始索力,再通过差值迭代调整施工初始索力,最后根据主塔变形微调施工初始索力,来获取满足偏差要求的成桥状态。以一座斜拉桥为研究背景,该桥已知成桥目标状态,采用该方法确定施工过程的张拉索力。通过算例说明该方法不需要进行复杂计算,能取得满足工程精度的结果。

    • 基于LS‑DYNA的ECC管桩的抗冲击性能分析

      2024, 44(5):210-217. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.023 CSTR:

      摘要 (18) HTML (6) PDF 1.92 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究工程水泥基复合材料 (Engineering Cementitious Composite,ECC)管桩的抗冲击性能,采用 Ansys/LS-DYNA 对管桩受竖向落锤冲击作用进行模拟。基于静态拉压试验和动态压缩试验获得关键参数,建立 ECC管桩的HJC(Holmquist-Johnson-Cook )本构模型,通过霍普金森压杆试验 (Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)验证有限元模型的正确性。对不同锤体质量和冲击速度组合的管桩模型进行参数化分析,得到管桩在不同冲击能量下的位移、能量时程曲线和有效塑性应变图等动力响应。结果表明:在竖向冲击作用下,ECC管桩的最大残余变形只有高强混凝土(High-Strength Concrete,HC)管桩的 66.0%,最小残余变形仅为 HC管桩的 13.7%;且ECC管桩释放的变形能占比平均为 HC管桩的 6.26倍。表明 ECC管桩较 HC管桩有更好的抗损伤能力和弹性恢复能力。

    • 隧道施工期间不同通风方式的对比研究

      2024, 44(5):218-224. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.024 CSTR:

      摘要 (25) HTML (8) PDF 1.60 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着隧道施工技术水平的不断提升,隧道掘进的速度和里程快速增长,其中隧道施工期间的通风问题是影响隧道高效、安全施工的主要问题之一。该文以珠海兴业快线 (西线)隧道工程为背景,研究压入式、抽出式和混合式 3种通风方式对隧道工作面附近有害气体 CO的稀释情况、排出效果和洞内风速的影响。结果表明:混合式通风在 CO稀释方面更有优势,而抽出式通风的 CO排出效率较高,其工作面附近的风速较小。因此,虽然压入式通风在 CO的稀释和排出效率方面稍弱,但在考虑工作面附近保持一定风量的情况下,应该在隧道施工中考虑采用压入式通风方式。

    • 公路隧道施工涌水处治与计量计价

      2024, 44(5):225-231. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.025 CSTR:

      摘要 (395) HTML (8) PDF 1.54 M (193) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为公路隧道的一种特殊地质情况,涌水发生后会引起工程建设技术与管理上的难题,主要原因在于涌水处理时间周期长、管理单位多、规范条文分散,不同参建单位关注重点不一致,进而出现管理难题及不必要的争议。针对公路隧道建设中出现的涌水处治理念、勘察估算、计量计价、现场确认等关键问题,该文对现行规范条文等指导文件规定进行了系统梳理,调研了中国公路、铁路行业对隧道涌水与反坡抽水的处理方法,并结合已有的实践经验,指出建设单位、勘察设计单位、监理单位、施工单位合理分工及应当重点关注的事项,可为今后公路隧道做好涌水处治的建设管理提供有益参考。

    • 双模盾构土压模式下下穿珠江断裂带开挖面稳定性研究

      2024, 44(5):232-240. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.026 CSTR:

      摘要 (398) HTML (6) PDF 2.28 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对盾构下穿珠江断裂带开挖面的稳定性,该文依托广州地铁 7号线二期工程洪圣沙站—裕丰围站区间项目,通过盾构下穿珠江断裂带全域及其局部高风险区域的数值模拟,探明盾构穿越过程施工风险,并分析不同支护应力及注浆压力对开挖面稳定性及地层变形的影响,最后通过掘进参数分析评价数值模拟的合理性。研究结果表明:① 隧道开挖面为上软下硬地层分布时,盾构施工容易出现较大的地层沉降,当上硬下软地层分布时则易产生较大隆起;② 盾构穿越复合地层时,局部软弱地层易出现开挖面稳定性问题,当软弱地层受到的静止土压力大于支护应力时,软弱地层土体将朝隧道内变形,且变形量随支护应力比的减小而增大;③ 注浆压力对开挖面稳定性无影响,但与地层沉降成反比,注浆压力越大,地层沉降越小。盾构的顺利掘进验证了数值模拟的正确性。

    • >智慧公路与智能交通
    • 基于语义分割的公路路面裂缝智能识别技术研究

      2024, 44(5):241-247. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.027 CSTR:

      摘要 (405) HTML (12) PDF 1.54 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速公路路面裂缝的实时检测和及时处理是保障车辆行车安全的关键环节与重要基础,特别是发生地质灾害导致路面开裂时,裂缝快速识别与对比是监测地质灾害发展变化的一种新手段。针对这类问题,该文提出一种基于语义分割的公路裂隙智能识别方法,通过数据集制作、神经网络搭建、计算参数以及评估指标 4个部分搭建模型对公路裂缝进行快速识别。研究结果表明:① 该文搭建的神经网络 AttentionU-net 在语义分割公路裂隙时,二分类交叉损失函数值和准确率分别达到 0.008 7、0.998 4;② 语义分割法在公路裂隙智能识别中表现出更高精度,Dice相似系数为0.978,故与传统算法相比,语义分割法在公路裂隙智能识别方面具有更强的可靠性与优越性;③ 语义分割法对亮度和噪声有较好的鲁棒性和泛化能力。

    • 基于机器视觉的公路桥梁变形测量及安全预警

      2024, 44(5):248-258. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.028 CSTR:

      摘要 (24) HTML (12) PDF 4.46 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:公路桥梁结构安全对交通安全运营和区域经济发展起到关键作用,但由于交通荷载的快速增加和复杂变化,桥梁结构变形及安全状况实时监测的需求日益凸显。然而,以接触式传感器为主的结构健康监测系统存在安装施工难、维护更换繁、需要中断交通等局限。为此,该文提出了一种基于机器视觉的非接触式变形测量系统,利用模板匹配和特征点识别方法,实现结构表面标记的识别和关键位置的位移提取,并通过实验室和现场试验对视觉方法的准确性和稳定性开展测试。此外,针对实际桥梁结构运营状况建立相匹配的有限元分析模型,通过动静力学试验设定多级预警阈值,进一步判定结构的安全状况。试验结果表明:① 所建立的视觉变形测量系统位移测量误差在 5%以内,振动频率误差在 1%以内;② 基于模板匹配和特征点识别的测量技术能够对结构自有特征进行识别,满足长期性变形监测的需求;③ 通过多工况下有限元分析,可以为结构长期位移监测设置预警阈值。

    • 城区段高速公路市政化改造总体设计理念研究

      2024, 44(5):259-268. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.029 CSTR:

      摘要 (27) HTML (7) PDF 3.71 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:城区段高速公路市政化改造工程对拉大城市骨架,完善空间格局,促进组团融合发展具有重要意义。但目前中国高速公路市政化改造工程案例较少,与城市融合欠佳。针对该问题,该文以河北省某高速公路市政化改造工程为例,通过分析城区段既有高速公路在城市空间、交通、产业、景观、城市品质等方面存在的问题,提出从城市空间、路网、市政配套、生态、人文景观等角度实现与城市融合的总体设计理念,研究并优化了市政化改造工程方案,消除了高速公路对城市空间割裂,突出了“市政化”主题,强化了道路与城市融合。

    • >公路养护与路域环保
    • 绿色建造下预拌混凝土原材料市场发展趋势

      2024, 44(5):269-276. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.030 CSTR:

      摘要 (24) HTML (12) PDF 1.27 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:面对泵送混凝土的传统原材料资源枯竭、生产过程能耗大、碳排放高、污染严重等情况以及中国土木工程行业实施绿色建造的大趋势,各种新的原材料逐渐被开发和推广,其质量、产量、社会认可度逐渐提高。优质天然河砂和卵石在原产地供不应求,而老旧淤塞河道中尚可开采;使用大粒径天然卵石、石灰石、建筑垃圾等为原料生产的碎石和机制砂将成为新的替代品。水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等原材料在生产企业进行转型升级并倾向于在交通便利地区集中建厂的过程中,导致平原、丘陵、山地等区域间供应不均衡的问题,因此,需根据施工所在地的供料情况,采取就地取材的策略。聚羧酸型缓凝高效减水剂以其高效、经济、相容性高、施工方便等优点已普及市场,还需进一步提升与机制砂等材料的适应性;而钙系和镁系膨胀剂对混凝土的补偿收缩需确保与混凝土收缩同步以控制收缩裂缝并避免结构胀裂。配制泵送混凝土需站在建筑全寿命周期的高度考察和改进各种原材料的性能并充分发挥原材料之间的组合效应。

    • 基于AHP-DEMATEL的公路养护决策与计划实施后评估方法

      2024, 44(5):277-283. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.031 CSTR:

      摘要 (372) HTML (10) PDF 1.13 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前中国在公路领域,尤其是公路养护领 域后评价管理制度的缺失,该文提出一种基于层次分析法 (AHP)与决策实验室分析法 (DEMATEL )相结合的公路养护决策与计划实施后评估评价方法,建立公路养护决策与计划实施后评估模型,设计公路养护决策与计划实施后评估评价流程,计算出影响公路养护决策与计划实施后评估评价的关键因素和它们各自的综合权重。研究结果表明:结合公路养护决策与计划实施后的评估标准计算得到各级评估指标的综合权重,能够提高决策的精准性和效率,为项目计划的制定提供决策依据。

    • >国外公路
    • 加拿大大陆性气候地区60年路面现场试验的经验与展望

      2024, 44(5):284-300. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.032 CSTR:

      摘要 (430) HTML (122) PDF 1.53 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:20世纪 60年代初,加拿大日益增长的交通量促使交通部门逐渐使用硬度较高的沥青来防止沥青路面轮迹带出现早期车辙。由于硬质沥青的内部低温温度应力较高,低温抗裂韧性较差,因此采用硬质沥青的路面表面通常会出现等间隔分布的横向裂缝。围绕低温裂缝的沥青路面试验段研究证实了沥青的一致性、温度敏感性、相态均匀性和耐久性的重要影响。为了解决改性沥青的使用对现有沥青性能评价体系带来的挑战,20世纪 90年代,加拿大沥青路面试验段集中研究和评估了美国的 Superpave ?规范的可靠性,结果表明:吹制沥青的耐久性较差,聚合物改性剂只对软沥青的耐久性存在提升作用。21世纪初期,在安大略省政府的委托下,沥青路面试验段研究主要考虑了沥青的相分离、相转变和热可逆老化 (凝胶化)等现象,以及聚合物和纤维对沥青耐久性的影响,进而对现有沥青性能测试规范进行改进。研究发现,对于相同的 Superpave 分级的不同胶体类型 (溶胶,凝胶,溶凝胶)的沥青,相应沥青路面的收益 /成本比最大可相差 2~3倍。可通过合理评估和选择沥青的类型来延长沥青路面的使用寿命,比如阿尔伯塔油砂沥青 (溶胶型),相比于高掺量的聚合物改性沥青、氧化程度较高的再生沥青或含蜡量较高的沥青 (凝胶型),其蜡含量较低,只需要配合少量的聚合物或纤维改性即可显著提升沥青路面的使用寿命。改进的沥青胶结料测试规范有助于节约成本,有效应对全球气候变化下 2 500万 km的沥青路面养护维护需求。在总结加拿大过去 60年沥青路面现场试验段研究的基础上,该文对未来的寒区道路研究内容和关键技术问题提出了新的展望和建议,可为未来的研究提供参考。

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