To construct an automatic discrimination method for the causes of pavement diseases, the typical characteristics of different types of asphalt pavement diseases of the Inner Ring Expressway in Chongqing, which was taken as an engineering example, were analyzed, and the feasibility of data dimension reduction analysis was determined based on the correlation characteristics of different types of damage. Then, numerous state information data were subjected to dimension reduction through the principal component analysis (PCA), followed by the automatic cause analysis of pavement diseases using the random forest algorithm. The results show that the cause conclusions acquired through machine learning model training basically accord with the actual field survey conclusions. Thus, it can be deemed that the intelligent discrimination method based on machine learning is reliable, to some extent, for the cause analysis of pavement diseases and can serve as an automatic discrimination method for the follow-up development of an intelligent maintenance decision system.
依托川东高温多雨地区的某高速公路排水沥青路面试验段,通过室内试验、现场施工与测试,开展了排水沥青路面的应用研究,并进行了 7 年的跟踪检测.结果表明:1)相较SMA-13 路面,排水沥青路面构造深度更大,雨天刹车距离缩短 30%左右,噪声降低 2 dB～5 dB,具有更优的抗滑性能、行车安全性和舒适性;2)运营 7 年后,路面仅出现少量横向裂缝,各项技术指标优良,平均渗水系数仍高达 2 500 mL/min以上,即排水沥青路面保持优良路用性能的同时,还保持着良好的服务功能,可供同类地区排水沥青路面的应用参考.
为改善沥青路面在高寒、高热等气候条件下的服役性能,并响应生态环保的沥青路面设计,通过室内试验开展基于温度自调节的温拌沥青混合料设计研究,选择典型的相变材料,分析不同掺量下沥青混合料的温度调节性能、路用性能及不同服役工况下的疲劳性能.结果表明:1)相变-温拌沥青混合料的调温效果与相变材料掺量成显著的线性正相关,0.1%～0.5%掺量下能延缓升温或降温时间 5 min～30 min,最大升温、降温效果分别为 2.7℃、-4.9℃;2)相变材料掺量的增加将降低高低温性能,而 0.3%掺量是路用性能随掺量变化曲线的拐点或峰值,此时将降低 13.1%动稳定度和 0.5%的低温抗裂性,但能达到最高的劈裂强度比;3)冻融条件下的疲劳性能损失峰值高于老化条件,在 0.2%掺量下均达到峰值.结论是综合考虑经济、性能等因素,建议相变材料在温拌沥青中的最佳掺量为 0.3%.
为了获得精确度更高的桥梁有限元模型,基于静动载试验结构响应数据及参数灵敏度,采用基于灵敏度分析理论和序列二次规划法对苏通长江大桥有限元模型进行修正优化,对比分析研究模型静力位移修正优化、动力频率修正优化和联合静动力修正优化的结果.结果表明:联合静动力优化后的模型结构自振频率更加接近结构实际自振频率、参数变化更合理且结构材料参数更符合成桥阶段的变化.
现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)中,所用收缩徐变公式计算连续刚构桥梁的挠度与运营该类桥梁实际监测结果差异较大,首先采用有限元模拟计算法分析了规范中新增加粉煤灰掺量参数对桥梁结构挠度变化的敏感性,并计算了多种收缩徐变的影响因素对桥梁挠度的变化影响;然后依据运营桥梁长期监测结果,分析了不同运营时期连续刚构桥梁跨中挠度发展规律;最后建立了监测桥梁跨中实测挠度值与理论计算的倍数关系.结果表明:1)增加粉煤灰掺量,对实桥计算桥梁结构挠度敏感性大,且其随粉煤灰掺量的增加而缓慢减小;环境湿度、结构容重、混凝土加载龄期等对桥梁结构挠度均有明显关联性,实桥结构计算分析中应按实际采集数据进行分析;2)监测桥梁跨中挠度实测值是数值模拟预测计算值的 2.83 倍,据此,通过调整实桥模型参数对桥梁后期收缩徐变挠度可作出预测.该结果可供同类型桥梁施工监控经验预拱度的合理设置参考.
为研究下伏溶洞对其上方桩基承载力的影响,以广州市白云机场北某道路工程为依托,采用PFC2D 颗粒流软件,建立灰岩地层下桩基+溶洞离散元模型,研究下伏溶洞的径长、顶板厚度、溶洞形态与溶洞偏桩位移对其上方桩基承载力的影响.结果表明:1)在桩基下伏单溶洞的情况下,增加溶洞径长、洞高或洞宽均会降低桩基极限承载力;2)相较洞高,洞宽对桩基承载力的影响更加显著;3)增大溶洞顶板厚度会提高桩基极限承载力;4)当偏桩位移超过 6 倍桩径时,基本可忽略其对桩基承载力的影响.该研究结果可供类似工程设计参考.
广东中江高速扩建工程需对 2 个已建桥墩在不中断交通的情况下进行墩柱置换施工,以让出其扩建路基的建设空间.为了确保墩柱置换施工混凝土在行车振动工况下的工作性能和工程质量,对托换墩混凝土配合比进行了专门设计,并通过对比试验分析了混凝土的施工性能和抗压强度.结果表明:1)增加胶凝材料的用量、提高混凝土砂率、掺加粉煤灰能有效改善混凝土的工作性能;2)行车振动对混凝土的早期强度发展有一定影响,可导致混凝土强度损失 2.5 MPa～2.9 MPa,待混凝土硬化后,行车振动对其强度影响不大.
针对黄土沟谷地带高填方路基引起的沉降变形等病害问题,结合室内土工试验数据,采用有限元分析方法,对高填方路基在填筑过程中的沉降特性以及填土含水率、不同地形、路基边坡坡度、边坡处理方式等不同影响因素下的路堤沉降规律进行了研究.结果表明:1)挡土墙能有效降低路堤的水平位移;2)路堤沉降量随着路基填筑高度的增加而增加,最大沉降量发生在填土较厚处,并逐渐向路堤中心移动;3)当填土含水率为16%、填方边坡坡度为40°、原边坡开挖4 m宽台阶时,对高填方路基的沉降控制效果最佳.该结论是高填方路基的沉降主要发生在填筑过程中,实际工程中还应加强填方阶段的沉降变形监测.
为解决渝东北山区某涵洞深厚软基段差异沉降问题,基于涵洞开裂成因分析及基底工程地质特点,比选各类加固处治方案,提出洞内底板小直径引孔+高压旋喷桩的加固技术,并对加固处治路段进行了长期变形监测.结果表明:1)涵洞基底下覆厚度不均的淤泥质粘土层致使基础产生较大不均匀沉降;2)采用洞内底板小直径引孔+高压旋喷桩的处治措施,具有在狭小空间实施性强、对底板破坏小、施工工期短的优点;3)结合承载力、理论变形计算及现场沉降监测验证,采用本方案能有效控制涵洞基底沉降.该处治技术可供今后山区公路深厚软基涵洞设计、新建施工和处治加固参考.
为在设计阶段加强对小半径曲线分叉桥梁爬移、倾覆、支座脱空等病害的预防,总结桥型选择和构造设计经验,结合桥面宽度大、曲线内外侧内力差异大的特点,选用梁格法进行有限元计算分析,建立 2 种模型探讨在桥梁平面分叉处是否分联的优缺点,以确定桥型方案,并进一步设计梁体细部结构.结果显示:1)在分叉处,采用不分联的形式可减小支撑反力的分配差异,可抗倾覆,爬移储备高,而分联方案施工周期较短,预应力损失较小,但内力有所增加,故确定为不分联方案,并在曲线段设置一处墩梁固结,其他支撑处调整支座偏心,进一步加强抗倾覆措施;2)箱室设计应保证腹板线型在分叉处顺畅过渡,预应力钢束配置应根据同跨内外侧腹板各自的内力差异以及不同梁段的内力差异选用不同的规格.
为探究灌浆材料类型对半柔性路面(SFP)材料路用性能影响,基于普通型、超早强型和抗裂型灌浆材料,通过灌注率、马歇尔稳定度试验、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验,分析了灌浆材料类型对SFP路用性能的影响.结果表明:1)超早强型和抗裂型灌浆材料可提高灌注率;2)灌注同种灌浆材料,随龄期增长,SFP刚度上升,高温稳定性能增加;3)灌注抗裂型灌浆材料更有利于提高SFP后期低温抗裂性能;4)抗裂型灌浆材料可提升SFP材料水稳定性能,普通型灌浆材料适用于暖热多雨气候区,超早强型灌浆材料适用于昼夜温差大的气候区.
针对隧道现场瓦斯数据具有非线性、非平稳性、复杂性特点,提出一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)与长短期记忆网络(LSTM)组合模型的隧道瓦斯浓度预测方法.该方法采用CEEMD将瓦斯浓度数据分解为具有不同特征的子序列分量IMF,通过对分解后的各子序列分别建立LSTM网络模型进行单步预测,并进一步叠加各子序列预测结果得到隧道瓦斯浓度最终预测值.结果表明:CEEMD-LSTM 的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)值分别为0.023 4 和0.017 3,相较多层感知器(MLP)、支持向量回归(SVR)、门控循环单元(GRU)、长短期记忆网络(LSTM)等预测模型具有更高的准确性;该方法可为精确预测开挖隧道内瓦斯浓度提供理论依据,可供预防隧道瓦斯事故发生和保障隧道安全施工参考.
为确定博鳌乐城先行区乐城大桥桥梁的船撞设防标准以及解决桥梁的船撞安全隐患,采用有限元软件建模计算了桥墩自身抗撞能力,通过概率风险法分析得到了桥梁的船撞设防代表船型和设防船撞力.基于自身抗力和设防船撞力对比结果,提出了柔性防撞护板的桥墩防护方案,并采用Ls-Dyna动力仿真软件对其防护效果进行了验证.结果表明:乐城大桥主墩的设防代表船型为 150 座客船,桥墩抗撞性能均满足要求;提出的柔性防撞护板方案能够避免船舶局部剐蹭桥墩,有效保护船舶乘客的生命安全.
针对现行《公路技术状况评定标准》(JTG 5210-2018)未区分沥青路面 11 大类损坏类型对路面损坏的影响程度、赋予各类损坏类型固定权重问题,通过对多条不同高速公路路面损坏状况检测结果统计分析表明,对路面损坏影响程度较大的主要有龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、松散等,采用客观赋权法根据贡献程度依次对各种损坏类型赋予不同权重,有效地区分了其对路面损坏状况的影响程度.据此权重修正的方法计算路面损坏状况指数PCI表明,该结果不仅更加真实地反映了路面损坏程度,还揭示了修正前评定标准计算方法隐藏的破损严重的路段,有利于提高路面预防性养护的针对性及准确性,可为评定标准的修订提供参考.
为提升沥青混合料的使用性能及耐久性,对基质沥青掺加聚氨酯进行改性,在对聚氨酯改性沥青制备工艺优化基础上,分析了聚氨酯掺量对改性沥青性能的影响,并对聚氨酯改性沥青的老化性能进行研究.结果表明:1)当制备温度为 120℃、剪切速率为 2 400 rmp、反应时间为 1.0 h、存储时间为 1.0 h时,聚氨酯改性沥青性能较优;2)随着聚氨酯掺量的增加,聚氨酯改性沥青的针入度呈先降后增趋势,而软化点和延度则呈先增后降趋势;3)相对于基质沥青,聚氨酯改性沥青老化后的 3 大指标变化幅度较小.该结果可为聚氨酯改性沥青及其混合料在路面工程中的应用提供参考.
2023 年10 月24 日—26 日,第十六届中国高速公路服务区管理年会暨服务区 35 周年纪念会在辽宁沈阳召开. 大会以"高质量、可持续、新发展"为主题,旨在全面回顾和展示发展历程和成就,进一步总结服务区行业发展经验,持续推动高速公路服务区高质量发展. 来自全国各地省交投、高速集团及服务区管理公司等单位的领导、专家学者、行业代表共700 余人参加了会议.
为研究掺加钢渣ARHM-13 沥青混合料的性能,采用体积法将粒径为 9.5 mm～16 mm档钢渣等质量替代 10 mm～15 mm档玄武岩集料,钢渣掺量设计为 0%、30%、50%、70%及 100%,依据马歇尔试验确定各组油石比,并通过高温车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及加速磨耗试验对不同钢渣掺量的ARHM-13 沥青混合料的路用性能进行研究.结果表明:1)不同钢渣掺量的ARHM-13 沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及抗滑性能均具有不同幅度的提升,其中动稳定度最高提升了 19.79%,最大弯拉应变最高增加了 6.30%;2)当钢渣掺量为 30%时,相较于不掺加钢渣的沥青混合料,ARHM-13 沥青混合料的冻融劈裂强度比提高了 0.03%;当钢渣掺量分别为 50%、70%和 100%时,ARHM-13 沥青混合料的冻融劈裂强度比分别降低了 3.96%、6.25%和7.19%;3)10 万次荷载作用后摆值损失率最低为20.2%;4)ARHM-13 沥青混合料的抗滑性能随钢渣掺量的增加呈先升后降趋势,且随着钢渣掺量的增加,衰减过程中回升现象出现的时间越延长,回升幅度越小;5)综合考虑各项路用性能,确定钢渣掺量为 50%时,ARHM-13 综合路用性能最优.
为提高斜拉索索力监测的效率及精度,研发了一种基于前端处理的拉索智能监测系统.该系统具有索力监测、振动监测及异常报警的功能,采用唤醒模式供电方式,大幅降低了传感器及CPU的耗电量;采用6LoWPAN技术,实现了监测数据低功耗、小成本的无线传输;采用可编程测MEMS加速度传感器对拉索的振动时域和频域特征值进行前端处理,仅将经过分析后少量有价值的数据传输至健康监测系统,大幅减低了健康监测系统的数据传输量;采用大动态弱信号数据采集方法,提高信号测量分辨率和测量系统峰值信噪比,有效识别微弱振动信号中的有效频率成分,提高了索力测量的精确度.实验室及实桥测试表明,该拉索智能监测系统显著提高了斜拉索监测的效率及精度,具有较强的实用性.
为研究不同防水膜的界面参数对喷膜防水衬砌结构力学性能的影响,调研了对地下工程中常用喷涂防水材料,按照粘结强度将其分成了 4 种类型,并采用ABAQUS软件建立喷膜防水衬砌结构基于地层-结构法的数值模型,计算分析在不同防水膜的界面参数下衬砌结构的内力和界面应力.结果表明:1)防水膜类型的变化对初支的轴力、弯矩及二衬的弯矩影响较小,对二衬轴力影响较大,且随防水膜粘结性能的增加,在隧道大部分位置的二衬轴力都是增大的;2)防水膜类型的变化对界面法向应力影响较小,对界面切向应力影响较大,但各类防水膜条件下界面均未开始产生损伤.据此,在喷膜防水衬砌结构设计时,可弱化不同防水膜因界面参数的不同对衬砌结构力学性能产生的影响.该结果可供隧道喷膜防水材料的选用和衬砌结构的计算参考.
为厘清某山区临河堆积体多级滑坡的影响因素,根据滑坡的破坏特征及各级滑坡体间下滑力的传递关系、潜在剪出口位置,采用传递系数法对各级滑坡的稳定状态及下滑力进行单独或叠加计算.计算结果表明:1)滑坡整体现状处于基本稳定状态,在暴雨或连续降雨条件下处于不稳定状态;2)前缘次级滑坡受江水冲蚀,在正常工况处于欠稳定状态,在暴雨或连续降雨工况处于不稳定状态;3)后部坡体受前缘滑坡牵引,现状处于基本稳定状态.据此,采取自上而下分级防治的设计思路,在上下级滑坡体连接薄弱处将牵引段滑坡与后部坡体分割后分别治理,前缘滑坡稳定性差采取抗滑桩支挡,后部滑坡稳定性较好采用预应力锚索加固.治理后监测结果显示,桩顶位移在 4个月后趋于稳定,最大位移约为 35 mm,满足规范要求,经过 2 个雨季后位移没有明显增加,该治理方案可行,可供同类工程参考.
