以大跨径隧道初期支护后发生的空间和时间上的连续垮塌为例,运用关键块体理论,对龙潭湾隧道连续塌方过程进行理论推衍,分析连续塌方发生机理,采用数值技术模拟关键块体失稳前后周边围岩应力应变的改变,与理论分析相互论证连续塌方发生机理,最终形成连续塌方的影响因素和连续塌落机理,以期为类似隧道施工中连续塌方灾害的防治提供参考价值.
与公路运输相比,航道运输经济性优势明显,但目前还缺乏相应的定量测算依据.为定量阐明航道运输的经济性优势,选择深圳至广州间的货物运输,进行航道与公路运输成本的对比分析研究.结果表明:航道运输成本约为公路运输成本的 15.7%～31.3%,经济性优势明显.随着船舶吨位增加,航道运输成本持续下降,公路运输规模效应则不明显.航道运输在成本上的优势集中体现在人员费用低、燃油消耗低,且港口使用费明显低于公路通行费.航道运输和公路运输成本中,固定成本占比分别为 50%～60%和约 40%.公路运输固定成本较低,市场进入壁垒较低,垄断性不明显;航道运输固定成本高,相应市场进入壁垒较高,具有明显的垄断性.
将热再生沥青混合料用于路面结构下面层,研究不同 RAP 掺量(0、30%、45%)下路面结构力学响应的影响规律,响应量包括沿行车方向的水平拉应变与拉应力、竖向压应变与压应力、剪应力和竖向位移.结果表明:热再生沥青混合料的动态模量对路面结构的力学影响显著,各指标对下面层模量的敏感程度排序为沥青层水平最大拉应变＞沥青层最大剪应力＞水泥稳定碎石层层底拉应力＞路表弯沉;提高热再生沥青混合料模量对路面结构的力学响应具有积极作用,故合理应用再生料能有效提高路面的服役寿命.
为了解决传统压实质量控制方法低质低效问题,连续压实控制技术(Continu-ous Compaction Control,CCC)逐渐被应用于公路工程施工中.由于土的性质复杂多变,连续压实控制指标对不同类型土的适用性有待研究.基于连续压实控制技术,评估单位体积压实功指标E能否作为低液限粉土路基压实质量的控制指标.通过多组现场碾压试验,采集不同工况下的碾压参数、单位体积功指标值以及压实质量现场点抽样测量值等数据进行统计分析,构建了E指标与压实度之间的回归模型.结果表明E指标与碾压参数、压实度之间存在正相关性,能在一定程度上反映低液限粉土路基的压实质量,故E指标可用来指导实际工程中低液限粉土路基的压实质量控制.
针对高液限土边坡在降雨期间、雨后多呈浅层破坏工况,以惠龙高速公路高液限花岗岩残积土为对象,模拟广东地区极端大气干湿循环气候环境,探究了不同干密度重塑土土样历经多次干湿循环作用后土体抗剪强度参数的衰减规律.结果表明:经6 次极端干湿循环作用后,高液限花岗岩残积土抗剪强度参数基本达到稳定,制样干密度对最终强度参数影响较小;相同干湿循环次数下,土体抗剪强度的绝对衰减率呈现随竖直应力增大而逐渐减小的趋势,在第2 次干湿循环作用后衰减最明显,上覆荷载对土体抗剪强度的衰减起到了抑制作用.
为提高混凝土自身耐腐蚀性能,采用氮化硅和硅灰提高混凝土自身密实性,选用有机硅防水剂阻断混凝土渗透路径,利用粉煤灰陶粒制备内养护混凝土的技术措施,对比优化前后混凝土抗压强度、氯离子渗透性能、模拟环境的耐腐蚀性能,并通过微观孔结构测试对比了优化前后混凝土孔结构变化情况;结果表明:优化后的混凝土 7d抗压强度较低,28d抗压强度优于未改良混凝土,抗氯离子渗透能力提高了41%,优化后的混凝土孔结构有向小孔转移的趋势,酸腐蚀后,未优化的混凝土中大于 100 nm的毛细孔和大孔数量明显增多,优化后的混凝土孔径分布曲线未有显著变化.
铁路边坡安全预警系统在信息化监测方面取得重要进展,出现了各类传感器及监测云平台.以京广铁路衡阳段某里程一处边坡为试验点,研究分布式振动传感技术在铁路边坡监测系统中的应用.研究表明:竖向垂直铁轨方向的采集值较水平方向更为明显;振动峰值随落石距传感器位置的增大而逐渐较小,当落石与传感器距离达到 15m后,振动峰值变化效果不明显.研究可为振动传感器在铁路边坡安全监测中的应用提供借鉴,为铁路边坡的长期在线安全监测提供了一种新方法.
为了研究竖向荷载作用下桩基础受力机理,以湖南某高速公路桥梁桥墩桩基为工程背景,采用岩土力学的剪切理论,推导出桩基侧摩阻力、桩端阻力微分方程及沉降公式,并与工程实例进行对比,结果表明理论与实例基本吻合.在此基础上,分析了桩基受力机理的相关应用,提出了0 点桩、膨胀混凝土桩、预应力混凝土桩等新概念.
电子导向胶轮系统(智轨)是一种能缓解交通压力的交通新制式,因其重载、渠化、多轴的交通特点,导致路面典型车辙病害问题十分突出,严重限制了其在交通领域的应用和发展.基于株洲市电子导向胶轮系统工程,研究了半柔性路面技术运用于系统廊道路面结构的设计及施工方法.通过在路面层中埋设传感器跟踪观测了路面在电子导向胶轮系统车辆运行过程中的应力应变响应,并与普通公交车进行了对比分析.测试了路表弯沉值、平整度、抗滑性等关键指标并表征了其应用效果.传感器数据表明:相比于普通公交车,系统车辆增大了路面应变响应,加速了路面破坏;半柔性路面能显著降低路面弯沉.应用 1 a后,电子导向胶轮系统路面未产生车辙病害,路面使用效果良好.电子导向胶轮系统路面修建中采用半柔性路面技术,有效解决了传统路面无法满足其行驶要求的难题,有利于该类重载渠化交通的推广和应用.
结构构件承载力分析是结构力学分析中的重要内容.迄今为止,关于钢管约束型钢混凝土柱在火灾高温下的轴压承载力特性的研究还比较少,因此其具有较高的应用研究价值.首先综合考虑材料的相关力学性能在高温下的折减,得到了火灾下钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算公式;然后运用有限元软件建立了火灾下构件轴心受压力学分析模型对该公式的准确性进行了验证,两者吻合良好;最后采用该公式分析了不同参数对火灾下构件轴心承载力的影响.
为评价山区旅游公路路侧安全与景观协调效果,针对山区旅游公路服务对象复杂、功能复合性高的特点,应用德尔菲法选取了 13 个指标,基于改进的层次分析法构建山区旅游公路路侧安全与景观协调评价模型;并以湖南省湘西某2 段山区旅游公路为例,验证评价了模型的有效性.
为了探究稻壳灰替代水泥比例对水泥稳定RAP基层材料性能的影响,并确定稻壳灰替代水泥的最佳比例,对不同稻壳灰比例的水稳试件进行了无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、抗压回弹模量、干缩性能、温缩及冻融试验.试验结果表明:稻壳灰对基层材料的性能均有不同程度的影响,会导致材料的强度、抗变形能力以及抗冻性能下降,但20%稻壳灰替代水泥的水稳试件的干缩性能要优于未掺稻壳灰的试件;40%和 60%稻壳灰掺量水泥稳定RAP基层材料的各项性能均满足规范要求;用稻壳灰替代水泥稳定RAP基层材料中的部分水泥具有可行性,稻壳灰替代水泥的最佳比例为40%.
为研究排水沥青混合料的原材料组成设计对其抗飞散性能影响,从沥青黏度、沥青油膜厚度、粗集料类型、纤维类型与掺量以及填料类型5 个方面出发,以基准配合比为基础,制备排水沥青混合料马歇尔试件,测试了试件的基本体积指标和力学性能,同时在满足规范要求和差异性较小的情况下,开展了马歇尔肯塔堡飞散试验.研究结果表明:高黏沥青相较于SBS改性沥青和橡胶沥青动力成型的试件抗飞散性能更好;沥青油膜越厚抗飞散性能越好,建议油膜厚度为 12.5 μm;掺加生石灰或消石灰等量替代矿粉以及玄武岩或聚酯纤维均有利于提高混合料抗飞散性能.
为了分析湖南省某高速公路高填路堤的填筑期落石风险,通过无人机(UAV)航拍,采用倾斜摄影技术建立了高分辨率的路堤边坡数字实景模型,再将提取的关键剖面导入落石分析软件中,对各个剖面材质赋予不同的切向阻尼系数、法向阻尼系数、摩擦角等,以模拟现场的碎石坡面、植被坡面、土坡面;分析了自重作用下碎石的滚落距离、跳动高度、冲击能量等,评估了各个剖面的落石风险程度,针对高风险剖面提出了临时支挡的设计建议,为现场安全保障提供了技术支撑.
建立了一种新的双索浅拱斜拉索非线性动力学模型;研究了斜拉索面内 1 ∶1 ∶1 主共振,即前3 阶模态,浅拱和双索在双内共振和亚谐波共振状态下的动力学行为;应用Galerkin离散法和多尺度法得到了系统的动力学控制方程,然后由Runge-kutta法直接积分获得系统的稳态解,最后由数值模拟方法分析了系统的非线性动力学特性和行为.
为解决公路隧道跨越大型过水溶洞的设计施工难题,以某高速公路隧道厅堂式溶洞为工程实例,采用工程类比法及数值模拟方法,对隧道厅堂式溶洞处治设计技术进行了研究.结果表明:①回填方案虽然施工便捷,但排水涵洞有堵塞风险,为维持排水通道长久畅通,采用架桥的方式跨越溶洞;②桥梁上部采用两侧设置挡墙的隧道明洞衬砌结构,洞顶采用砂砾回填,防止落石冲击损伤衬砌;隧道下方以架设简支梁桥的方式通过溶洞,采用3×20m空心板,桥梁下部结构为墩+桩基础的型式,两桥台基础采用钻孔桩基础;③在考虑落石冲击荷载及车辆荷载的基础上,利用有限元软件Abaqus建立桥跨方案结构三维数值模型,其计算结果验证了该方案的安全性和可行性.
以建金高速公路ZK2430+060 段的路堑边坡为研究对象,建立抗滑桩加固多级粉砂岩质顺层边坡的数值模型,结合强度折减法对抗滑桩加固边坡的稳定性进行了研究,并就抗滑桩设置参数对加固效果的影响进行了分析.研究结果表明:抗滑桩可以有效提高边坡的稳定性,且抗滑桩位于第3 级平台时边坡的位移量最小;边坡的水平位移量随桩长增加减小,但桩长超过一定值后,边坡安全系数不会再明显增加;当桩间距从4m增加到 6.5 m,边坡的水平变形和安全系数相差不大;综合考虑经济性和安全性,该边坡的抗滑桩宜设置在第3 级平台上,桩长取20 m,桩间距取5.5 m.
考虑降雨入渗对炭质页岩路堑边坡稳定性影响的基础上,基于尖点突变理论,建立炭质页岩路堑边坡降雨触发的尖点突变模型,推导出在边坡临界稳定状态下的充水高度及降雨强度计算公式.结合工程实例,采用Geo-Studio有限元分析软件研究不同降雨强度对边坡稳定性的影响,探索降雨强度对边坡影响的规律,验证了模型对边坡失稳预警的可行性.结果表明数值模拟所得的结果和模型计算所得的结果较为吻合,可供类似工程参考.
在桥梁检测中,采用新型无人机巡检代替传统的人工检测,可提高巡检效率和检测结果的准确性.对无人机巡检系统中桥梁结构巡检航线规划、病害数据采集方法进行详细介绍,该系统基于YOLO框架的优化模型对桥梁结构表面裂缝进行智能识别,通过深度学习算法进行裂缝合并和分割,然后建立所有平面照片与立体模型间的投影与反投影关系,实现了裂缝的自动定位和像素到真实尺寸的转化.通过倾斜摄影测量方法建立无人机巡检部位三维实景模型,将三维实景模型与BIM模型融合.以三维实景模型为数据底座,实现病害构件化、标准化管理.通过三维场景化管理快速查找并定位病害,对病害发展进行追溯和趋势分析.以寿春淮河特大桥为检测对象,将无人机检测数据与人工检测数据进行对比,得到无人机检测误差小、准确率高,验证了该系统的可行性,可在桥梁检测领域进行应用推广.
为更好地发挥长沙港铜官港区的水运优势,打造铁公水联运综合港和湘江中上游货运集散枢纽,通过对铜官港区铁路进港线路及站场布置方案进行分析研究,按照高效畅通的铁公水多式联运体系要求,分析不同进港铁路线的可行性,探索以最小成本和可实施性为原则规划打通多式联运"最后一公里"的技术方案,提出的港站分离布置多式联运枢纽方案可为其他内河港口多式联运建设提供经验.
