以云南省保山市昌保高速公路一座3 m×30 m跨线天桥为工程背景,针对传统钢板组合梁负弯矩区混凝土顶板易开裂的问题,提出了一种预制"π"型钢-UHPC轻型组合梁结构,设计了适用于该组合梁的负弯矩区横向UHPC-NSC组合接缝和双榀"π"型梁间纵向UHPC接缝结构.介绍了UHPC材料的配制、钢-UHPC组合梁纵横向接缝设计、纵向接缝模型试验、负弯矩区1:2缩尺模型抗弯加载试验,以及该桥的预制装配施工流程.相关结构设计、模型试验和工程实践经验可供实际工程参考.
某地下通道顶管工程施工前,根据地下空间规划已知有规划地铁隧道将从下方穿过.为减少后期盾构下穿施工对顶管通道的不利影响,提出了采用旋喷桩门型加固的方法对顶管通道进行预保护.采用有限元软件对不同预保护方案下盾构下穿施工进行数值模拟,分析了不同预保护方案下顶管通道的变形控制效果.模拟结果表明:旋喷桩门型加固对于顶管通道的变形控制效果显著,顶管通道的沉降变形得到了明显控制;双线盾构隧道穿越后,顶管通道的竖向位移曲线呈"W"型,符合类似工程监测规律;门型加固可以有效减少地表沉降,双线隧道穿越后,地表变形最大处居于隧道中心线正上方.采用水平加固体预保护方案地表沉降为无预保护方案地表沉降的 80.8%;采用门型加固预保护方案地表沉降为无预保护方案地表沉降的58.5%.
集料的抗磨光性能对沥青路面抗滑性能影响显著.在对现有集料磨光试件成型方式进行改进的基础上,采用路面材料加速磨光设备开展集料加速磨光试验研究.改进后的磨光过程与路面实际磨光情况更贴近,对摆式摩擦系数测试结果更稳定、准确,对不同集料抗磨光指标的测试结果区分度更好.通过对集料摆式摩擦系数和三维形貌指标的变化情况进行跟踪观测,结果表明:在条件允许的情况下,应将长期抗滑性能和耐磨性较好的花岗岩、辉绿岩作为抗滑表层集料的首选,玄武岩次之,不应将石灰岩用作抗滑表层集料;可采用峭度初始值进行集料耐磨性的初步判断,采用算术平均高度稳定值和偏斜度稳定值进行集料磨光耐久性的初步判断,采用偏斜度稳定值和峭度稳定值进行集料初始磨光性能的初步判断.
为落实"生态文明"理念,河南省交通运输厅开展绿色生态文明示范路创建工作.研究绿色生态文明高速公路的总体目标和具体要求,并分析河南省已建成的绿色公路相关规范要求,构建出符合河南省绿色生态文明高速公路评价体系,其中一级二级三级指标分别为 5 个、12 个、40 个.由层次分析法确定体系的权重,运用模糊综合评价对河南省栾川至卢氏高速公路进行预测评价,评价结果为二星级绿色生态文明公路.这些经验和模式可复制、可推广,为河南绿色生态文明道路建设提供借鉴,促进绿色交通可持续发展.
酸性集料与沥青黏附性较差,在沥青路面的应用有局限性.采用界面改性剂对酸性集料表面进行改性,并对沥青混合料路用性能进行研究.通过电子扫描镜进行微观分析,采用集料界面改性剂的破碎卵石表面会形成新的物质,增强了集料与沥青的黏附性.经过界面改性剂改性后的沥青混合料路用性能要优于 SBS 改性沥青+水泥与 SBS 改性沥青两种试验方案.
当前水泥混凝土路面改扩建工程中广泛应用的方案为加铺沥青面层,其迫切需要解决的核心问题为反射裂缝扩展原理的深入分析.以广西南宁市现有高速公路东环改造二期工程为例,结合动力学理论等开展分析,运用 ABAQUS 软件研究反射裂缝于动荷载影响下动应力强度因子伴随时间的变化规律,分析得出车辆的快速行驶对于路面裂缝扩展的影响显著减小;车辆轴载的增长会显著加快反射裂缝的扩展;伴随裂缝的不断发展,扩展相同长度可承担的荷载作用次数显著减少;增加沥青加铺层厚度或模量可在一定的程度上减小动应力强度因子数值;伴随应力吸收层厚度或者模量的提升,相应的动应力强度因子变化曲线逐渐减缓;动应力强度因子会伴随接缝宽度的增加不断增大,在扩展后期所产生的影响相对显著.
考虑缓和曲线最小长度计算参数的随机性与模糊性,以可靠度理论与三角模糊数为基础,利用模糊可靠度计算方法分析了缓和曲线最小长度的可靠性.研究结果表明:缓和曲线最小长度计算方法的选择受圆曲线半径取值的制约,当圆曲线半径取值较小时,宜采用按乘客感觉舒适所需最小长度计算公式来计算缓和曲线最小长度;当圆曲线半径取值较大时,采用按超高渐变率所需最小长度计算公式更佳.同传统可靠度计算方法相比,模糊可靠度计算得到的可靠指标大,失效概率小,计算精度高.将按乘客感觉舒适所需最小长度与按超高渐变率所需最小长度的计算公式应用于公路缓和曲线最小长度的计算,给出在缓和曲线最小长度失效概率为 5%条件下的推荐值,可为缓和曲线长度设计提供参考.
基于 CFRP筋的梯级配筋方式,对混凝土桥墩进行多塑性铰抗震设计.采用 OpenSees程序建立桥墩数值模型,并通过拟静力数值模拟分析多塑性铰设计方法下桥墩的滞回性能.研究结果表明:相较于普通钢筋混凝土桥墩,多塑性铰桥墩具有更加良好的的滞回特性;与 CFRP筋通长配筋桥墩相比,梯级 CFRP筋桥墩的最大侧向承载能力和刚度却只有微小幅度的下降,但其墩顶极限位移、延性性能和累计耗能却有较大提高;桥墩中塑性铰数量越多,则桥墩的滞回性能越好.
整孔吊装钢主梁是实现中小跨径钢板组合梁桥工厂化、装配化和快速建造的关键技术.已安装跨钢主梁受力变形导致悬臂端偏离竖直拼接面,会影响钢主梁精准拼接和高效施工.以新平河特大桥为例,建立钢主梁挠度理论计算模型,结合 ABAQUS 数值模拟和现场挠度监测对悬臂位移变形量准确预测,为悬臂拼接提供可靠的数据支持,并给出中小跨径超宽钢板组合梁桥整孔吊装的详细施工方法.结果表明:简化的力学计算模型具有较好的适用性,理论计算挠度值与数值分析结果、现场监测值相吻合;钢主梁悬臂端位移变形量理论计算值和数值计算值分别为 88.58 mm和 91.87 mm;钢主梁前后起吊点初始高度差以 200 mm为宜.新平河特大桥是国内山区首次采用整孔吊装的多主梁钢板组合梁连续桥,可为类似工程实践提供参考.
位于青藏高原向四川盆地过渡的长大深埋公路隧道地质构造复杂,地质环境不确定性因素多,施工困难.以泸石高速邻近库区的大岗山隧道为工程背景,采用数值模拟和现场测试相结合的方法研究并提出了与富水全风化花岗岩地层相适宜的施工技术.研究结果表明:①受区域地形地貌以及构造作用影响,大岗山隧道富水全风化花岗岩段呈现典型的碎屑流地层形态;②现场综合超前地质预报探测显示隧道前方突涌水风险极高,为此设计采用了"高排低堵"的方案有效治理了掌子面突涌水;③数值分析和现场测试表明,富水全风化花岗岩地层采用上台阶按 2 榀钢架间距,最大位移量 4 cm,可实现隧道安全快速开挖;④综合考虑库区及隧道施工安全,构建了基于绿色施工理念的近库区富水全风化花岗岩地层综合施工技术,研究为类似工程提供了参考.
结合云南省某市二级及以下沥青路面技术状况实测数据,采用差异性分析方法,对《公路技术状况评定标准》(JTG 5210-2018)中"公路技术状况检测与调查应按上行(桩号递增方向)和下行(桩号递减方向)两个方向分别实施,二、三、四级公路可不分上下行检测与调查"进行分析研究.结果表明:针对二级及以下沥青路面技术状况评定,特殊交通组成路段评定以单幅检测评定数据代替全幅检测评定数据有较大差异性;路网级的技术状况评定,随着检测总里程的增加,检测评定数据差异性弱化.
为解决大件运输车辆申请起始地与目的地间的最优通行路径决策问题,依托公路路网数据库与桥梁通行标准数据库,将申请车辆的最优路径决策问题转化为轴重优化下的最优路径匹配问题.根据空间通行性、桥梁通行性、经济性和时效性指标建立了多目标优化模型,采用一种基于非线性惯性权重和动态学习因子改进的粒子群算法进行寻优求解,以某大件车辆申请数据为例验证分析.结果表明:参数优化后的大件运输车辆可以匹配原通行条件不满足要求的通行路径,新路径充分利用了公路通行能力,节约了时间成本,验证了该优化方法的可行性.
基于北京市共享电动汽车选择行为的调查数据,以计划行为理论为基础,探究了个人碳交易、风险及习惯等心理潜变量对共享电动汽车选择意向的影响.通过建立结构方程模型分析了各潜变量之间、个人社会经济属性和潜变量之间的作用机理,揭示了共享电动汽车选择意向的内在形成机理.结果表明,个人碳交易通过主观规范和态度间接影响行为意向;习惯不仅通过主观规范和知觉行为控制间接影响行为意向,还会直接影响行为意向;风险对知觉行为控制存在显著影响,而知觉行为控制是影响行为意向最重要的因素.最后根据模型结果提出了发展共享电动汽车的相关建议.
为了解决典型连续刚构桥难以适应高烈度强震山区建设需求的难题,研究基于钢管混凝土(CFST)的新型桥墩合理结构形式及其对连续刚构桥抗震性能的影响.基于承载力和墩顶刚度相同的原则提出 4种多肢格构式钢管混凝土桥墩,首先进行单墩模型的滞回性能分析与墩底截面曲率延性系数分析;再以某连续刚构桥为工程背景,基于反应谱法和弹性时程分析法,对比桥梁结构在强震作用下的地震响应指标,选取James-RD地震波用于后续桥梁的抗震性能研究;然后对采用新型桥墩的全桥结构进行弹塑性时程分析,并以自振周期、墩底内力及墩顶位移等指标评价其抗震性能.结果表明 4 种多肢格构式钢管混凝土桥墩耗能能力均高于传统钢筋混凝土双肢薄壁墩,可以显著改善墩梁内力分配,降低全桥结构横桥向地震响应.
为更加精准高效评价沥青路面施工质量,基于三维探地雷达和无核密度仪对沥青路面试验段进行测试,建立新的沥青路面施工质量评估体系.简要介绍了三维探地雷达和无核密度仪检测原理,并提出通过拟合介电常数-空隙率模型的方法确定三维探地雷达介电常数代表值;然后提出基于三维探地雷达全反射法结合无核密度仪采集局部空隙率比例的沥青路面施工质量控制体系,在试验路上进行了验证.验证结果表明:两种无损检测设备获取的路面密度及空隙率结果可以互相验证,两种方法结合能够较好评价沥青路面质量,最后推荐了不同检测工况下的沥青路面施工质量检测方案.
沥青作为"聚合物"有机材料,时间对其本身性质及力学性能有着重要影响.为探究时间对其疲劳性能的影响,利用半圆弯曲疲劳试验对 SBS 改性沥青混合料进行疲劳性能测试;通过无间歇疲劳试验及引入不同间歇模式与间歇时间的疲劳试验,分析不同控制荷载、应力比、间歇时间长度及间歇时间模式对 SBS 改性沥青混合料疲劳性能的影响,并寻找更适合于引入间歇时间的半圆弯曲疲劳试验的终止条件.研究表明:无间歇加载模式下,随着荷载水平增大,其疲劳性能降低.在低荷载水平下,疲劳性能随着应力比增大而增大,在高荷载水平下,疲劳性能随着应力比增大而降低.以 t检验分析两种试验终止条件,确定以试验荷载循环作用次数与试件竖向变形曲线第二个拐点对应荷载循环次数表征沥青混合料疲劳性能更适用于间歇加载试验.引入间歇时间后沥青混合料疲劳性能均有大幅提升,同时疲劳性能的恢复主要发生在卸载早期.
为分析降雨影响下不同坡度的路堑基床特性,设计室内人工模拟降雨试验和工程背景实地试验,研究降雨影响下不同坡度的路堑基床径流与渗流特性,分析测定路堑基床坡面的入渗量、含水率、流速、产流时间、产流强度、平均水深与坡度的变化规律.分析结果显示:不同坡度同一降雨强度条件下,坡度较大,入渗量、含水率、平均水深较小,产流时间较短,水流速度较快、产流强度较大.
细粒式沥青混合料中,小粒径集料作为骨架集料起着抵抗行车荷载的作用,而现行试验规程中压碎值试验方法不能合理评价其抗压碎能力.通过采用 3 种 2.36～4.75 mm 的碎石,进行了 4 种不同方法的压碎值试验,分析了压碎值试验结果的影响因素.进一步提出了细粒式沥青混合料中骨架集料的压碎值试验方法,即集料质量按粒径比例选择,加载速率为 10 min达到 200 kN,稳压 5 s 然后卸荷,然后用 1.18 mm 标准筛筛分压碎试样.通过与同岩性粗集料压碎值试验结果对比,表明该方法能够较好地反映作为骨架的小粒径集料抵抗压碎能力.
为提高道路沥青的路用性能,研究利用废旧聚丙烯(Polypropylene,PP)和丁苯橡胶(Styrene Butadiene Rubber,SBR)对基质沥青进行复合改性,通过布氏黏度、高低温流变和疲劳性能试验对复合改性沥青的性能变化规律进行系统分析并评价.结果表明:PP的掺加可显著改善 SBR改性沥青的高温弹性变形及恢复性能,提高其临界温度 2～9℃,但会引起抗疲劳性能和低温应力松弛性能一定程度衰减;然而,只要将 PP 掺量控制在 6%以内,其不利影响相对较小.综合分析高低温性能和疲劳性能表现,废旧 PP/SBR复合改性沥青的推荐最佳掺量为:6%PP+4%SBR.
通过采用不同分联方案,结合橡胶支座选型匹配对桥墩等效刚度进行优化调整,对高低差较大的V 形河谷地区简支梁桥抗震优化进行了研究,同时,应用 Midas有限元程序对地震效应进行了对比分析验证,可为同类桥梁的抗震优化设计提供借鉴.
